这样的系统误差消除法不妥

张 波

（江苏省口岸中学 江苏 泰州 225321）

文献［1］在探究关于F，m，a三者之间的关系时，如何准确知道对小车的拉力问题，提出了对实验的改进方法，原文如下．

实验器材：打点计时器，小车，小沙桶，沙，一端附有定滑轮的长木板，弹簧测力计，动滑轮，铁架台．

实验原理：如图1所示．

图1

实验步骤：

（1）将实验器材安装好，但不要将连弹簧测力计的细绳系在小车上（即不给小车加牵引力）．

（2）平衡摩擦力．

（3）把连弹簧测力计的细绳一端悬挂，另一端连在小车上，将连有动滑轮的小沙桶挂在绳上．（图1）

（4）保持小车M不变，增加小沙桶和沙的质量m，用弹簧测力计的读数作为拉小车的力F，研究a和F的关系．

（5）保持弹簧测力计的读数不变，增加小车的质量M，研究a和M 的关系．

上述实验方法利用了弹簧测力计能准确的得到小车的拉力，能有效的消除本实验的系统误差．

笔者认为该实验改进后，对于保持小车M不变，研究a和F的关系时，效果不错．对于F一定，研究a和M的关系时，在理论上也可行．笔者到实验室研究这个方案时，发现要保持弹簧测力计的读数不变，在操作上是相当困难的．因为在增加M时，要保持弹簧测力计的读数不变，需要在桶中加入相应的沙子，加多少呢？有的同事说用尝试法，笔者觉得不可，因为要使物体加速运动时既要看读数又要加减沙子，在实验室尝试了好多次都没有达到想要的结果．但也有同事提出可以先计算出当M增加后，要保持弹簧测力计读数不变，需要在沙桶中加入多少沙子，但是这是个探究性实验，不能用结论探究结论．笔者认为这样的改进还是不要的好．我们在实验设计时要遵循安全、科学、可行、精确、操作方便几个原则，而且要统筹兼顾，不能只顾精确，而不顾操作方便．

笔者做了如下修改，取得了较为理想的实验效果．

实验器材：打点计时器，能放力传感器的小车1辆，小沙桶，沙，一端附有定滑轮的长木板，动滑轮，铁架台，托盘天平，力传感器1个，电脑1台．

实验原理：如图2所示．

图2

实验步骤：

（1）将实验器材安装好，把力传感器放在小车内，平衡摩擦力．

（2）将绳的一端连接在力传感器的钩子上，另一端连接小桶．

（3）保持小车M不变，增加小沙桶和沙的质量m，用力传感器的读数作为拉小车的力F，研究a和F的关系．

（4）增加小车的质量M，同时增加沙桶中沙子的质量，保持力传感器的读数不变，研究a和M的关系．

点评：改进后，对于绳中的拉力可以直接从电脑中读出，减少了既要加沙子又要读数的麻烦．

1 李维兵．探讨物理实验中系统误差的消除．中学物理，2010（9）