這樣的系統(tǒng)誤差消除法不妥

張 波

（江蘇省口岸中學(xué) 江蘇 泰州 225321）

文獻(xiàn)［1］在探究關(guān)于F，m，a三者之間的關(guān)系時(shí)，如何準(zhǔn)確知道對(duì)小車的拉力問題，提出了對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法，原文如下．

實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，小車，小沙桶，沙，一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板，彈簧測(cè)力計(jì)，動(dòng)滑輪，鐵架臺(tái)．

實(shí)驗(yàn)原理：如圖1所示．

圖1

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）將實(shí)驗(yàn)器材安裝好，但不要將連彈簧測(cè)力計(jì)的細(xì)繩系在小車上（即不給小車加牽引力）．

（2）平衡摩擦力．

（3）把連彈簧測(cè)力計(jì)的細(xì)繩一端懸掛，另一端連在小車上，將連有動(dòng)滑輪的小沙桶掛在繩上．（圖1）

（4）保持小車M不變，增加小沙桶和沙的質(zhì)量m，用彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)作為拉小車的力F，研究a和F的關(guān)系．

（5）保持彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不變，增加小車的質(zhì)量M，研究a和M 的關(guān)系．

上述實(shí)驗(yàn)方法利用了彈簧測(cè)力計(jì)能準(zhǔn)確的得到小車的拉力，能有效的消除本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差．

筆者認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，對(duì)于保持小車M不變，研究a和F的關(guān)系時(shí)，效果不錯(cuò)．對(duì)于F一定，研究a和M的關(guān)系時(shí)，在理論上也可行．筆者到實(shí)驗(yàn)室研究這個(gè)方案時(shí)，發(fā)現(xiàn)要保持彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不變，在操作上是相當(dāng)困難的．因?yàn)樵谠黾覯時(shí)，要保持彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不變，需要在桶中加入相應(yīng)的沙子，加多少呢？有的同事說用嘗試法，筆者覺得不可，因?yàn)橐刮矬w加速運(yùn)動(dòng)時(shí)既要看讀數(shù)又要加減沙子，在實(shí)驗(yàn)室嘗試了好多次都沒有達(dá)到想要的結(jié)果．但也有同事提出可以先計(jì)算出當(dāng)M增加后，要保持彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)不變，需要在沙桶中加入多少沙子，但是這是個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，不能用結(jié)論探究結(jié)論．筆者認(rèn)為這樣的改進(jìn)還是不要的好．我們?cè)趯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要遵循安全、科學(xué)、可行、精確、操作方便幾個(gè)原則，而且要統(tǒng)籌兼顧，不能只顧精確，而不顧操作方便．

筆者做了如下修改，取得了較為理想的實(shí)驗(yàn)效果．

實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，能放力傳感器的小車1輛，小沙桶，沙，一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板，動(dòng)滑輪，鐵架臺(tái)，托盤天平，力傳感器1個(gè)，電腦1臺(tái)．

實(shí)驗(yàn)原理：如圖2所示．

圖2

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）將實(shí)驗(yàn)器材安裝好，把力傳感器放在小車內(nèi)，平衡摩擦力．

（2）將繩的一端連接在力傳感器的鉤子上，另一端連接小桶．

（3）保持小車M不變，增加小沙桶和沙的質(zhì)量m，用力傳感器的讀數(shù)作為拉小車的力F，研究a和F的關(guān)系．

（4）增加小車的質(zhì)量M，同時(shí)增加沙桶中沙子的質(zhì)量，保持力傳感器的讀數(shù)不變，研究a和M的關(guān)系．

點(diǎn)評(píng)：改進(jìn)后，對(duì)于繩中的拉力可以直接從電腦中讀出，減少了既要加沙子又要讀數(shù)的麻煩．

1 李維兵．探討物理實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)誤差的消除．中學(xué)物理，2010（9）