异常读数是与其他结果的规律不相符的结果。你可以通过比较重复读数,或对照趋势检查某个值来发现它,然后把它从平均值中排除并说明原因。这一课接在仪器图之后,属于实验数据解读,并依赖结果表格一课里清晰的表格。
怎样一步一步处理异常?
- 比较同一条件下的重复读数。 找出离其他读数很远的那个。
- 对照趋势检查。 如果整个范围内某个值打破了原本稳定的规律,它可能是异常的。
- 用文字提出可能原因,但只当作可能性。 例如计时器停得晚了,或温度下降了。
- 决定怎么做。 能重复测试就重复。不能的话,把该读数从平均值中排除,并说明你这样做了。
- 只用剩下的读数重新计算平均值。
例题
虚构数据。 在 40 °C 下重复三次计时:33 s、34 s 和 52 s。
**第 1 步,比较:**33 和 34 很接近。52 与两者都相差很远。
**第 2 步,趋势:**假设较低温度和较高温度分别得到较长和较短的时间,那么 40 °C 应该介于两者之间。与另外两次重复相比,52 s 太长了。
**第 3 步,可能原因:**计时器可能停得晚了,或者水可能比预定温度更凉。
**第 4 步,决定:**把 52 s 视为异常,并从平均值中排除。
第 5 步,平均值:(33 + 34) ÷ 2 = 67 ÷ 2 = 33.5 s。
作为对比,如果把异常值算进去,结果是 (33 + 34 + 52) ÷ 3 = 119 ÷ 3 = 39.7 s(保留 1 位小数),这会使结果偏离好读数所显示的值。
容易犯什么错误?
错误答案:“52 s 的读数是错的,因为太高了,所以我把它删掉了。”
学生没有比较,没有给出理由,也没有记录删掉了什么。
只说读数”错了”是不够的。有力的答案会拿它与重复读数(33 s 和 34 s)比较,指出它打破了规律,给出可能原因,并说明它已被排除在平均值之外。
自我检测
所有数据均为虚构。
1. 四次重复时间是 45 s、47 s、46 s 和 71 s。哪一个是异常值?其余的平均值是多少?
显示答案
71 s 是异常值,因为它与其他三个相差很远。其余的平均值:(45 + 47 + 46) ÷ 3 = 138 ÷ 3 = 46 s。
2. 三次滴定值是 22.80 cm³、22.90 cm³ 和 23.90 cm³。哪个读数异常?一致的滴定值的平均值是多少?
显示答案
23.90 cm³ 是异常值。平均值:(22.80 + 22.90) ÷ 2 = 45.70 ÷ 2 = 22.85 cm³。
3. 一个班级测试五种浓度,记录的时间如下:0.2 mol/dm³,120 s;0.4 mol/dm³,61 s;0.6 mol/dm³,40 s;0.8 mol/dm³,75 s;1.0 mol/dm³,24 s。哪个读数看起来异常?班级应该怎么做?
显示答案
0.8 mol/dm³ 时的 75 s 打破了规律,因为浓度升高时时间应该稳步缩短,而这个时间比 0.6 时的还长。班级应该重复这项测试;如果不能,就说明它是异常值,并在描述趋势时不使用它。
接下来学什么?
决定怎么处理读数只是技能的一半。另一半是说明如何让实验更可信,这就是提出安全的概念性改进的主题。综合练习里还有更多关于异常的题目,错题记录则有助于追踪你重复出现的失误类型。
老师可以看你如何为排除某个读数说明理由,而不只是你得到的数字。这是线上一对一化学补习的一部分。