這樣的系統誤差消除法不妥

張 波

（江蘇省口岸中學 江蘇 泰州 225321）

文獻［1］在探究關于F，m，a三者之間的關系時，如何準確知道對小車的拉力問題，提出了對實驗的改進方法，原文如下．

實驗器材：打點計時器，小車，小沙桶，沙，一端附有定滑輪的長木板，彈簧測力計，動滑輪，鐵架臺．

實驗原理：如圖1所示．

圖1

實驗步驟：

（1）將實驗器材安裝好，但不要將連彈簧測力計的細繩系在小車上（即不給小車加牽引力）．

（2）平衡摩擦力．

（3）把連彈簧測力計的細繩一端懸掛，另一端連在小車上，將連有動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量m，用彈簧測力計的讀數作為拉小車的力F，研究a和F的關系．

（5）保持彈簧測力計的讀數不變，增加小車的質量M，研究a和M 的關系．

上述實驗方法利用了彈簧測力計能準確的得到小車的拉力，能有效的消除本實驗的系統誤差．

筆者認為該實驗改進后，對于保持小車M不變，研究a和F的關系時，效果不錯．對于F一定，研究a和M的關系時，在理論上也可行．筆者到實驗室研究這個方案時，發現要保持彈簧測力計的讀數不變，在操作上是相當困難的．因為在增加M時，要保持彈簧測力計的讀數不變，需要在桶中加入相應的沙子，加多少呢？有的同事說用嘗試法，筆者覺得不可，因為要使物體加速運動時既要看讀數又要加減沙子，在實驗室嘗試了好多次都沒有達到想要的結果．但也有同事提出可以先計算出當M增加后，要保持彈簧測力計讀數不變，需要在沙桶中加入多少沙子，但是這是個探究性實驗，不能用結論探究結論．筆者認為這樣的改進還是不要的好．我們在實驗設計時要遵循安全、科學、可行、精確、操作方便幾個原則，而且要統籌兼顧，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驗效果．

實驗器材：打點計時器，能放力傳感器的小車1輛，小沙桶，沙，一端附有定滑輪的長木板，動滑輪，鐵架臺，托盤天平，力傳感器1個，電腦1臺．

實驗原理：如圖2所示．

圖2

實驗步驟：

（1）將實驗器材安裝好，把力傳感器放在小車內，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量m，用力傳感器的讀數作為拉小車的力F，研究a和F的關系．

（4）增加小車的質量M，同時增加沙桶中沙子的質量，保持力傳感器的讀數不變，研究a和M的關系．

點評：改進后，對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的麻煩．

1 李維兵．探討物理實驗中系統誤差的消除．中學物理，2010（9）