牛顿第二定律实验中的误差分析.docx

龙源期刊网 牛顿第二定律实验中的误差分析作者：黄贤胜来源：《中学物理•高中》2013年第07期实验装置的主体结构如图1所示实验仪器使用JC503-J2183型轨道小车，设小车和砝码 的质量分别为M、m（m含小桶的质量），小车放在轨道上，后面固定一条纸带，纸带穿过打 点计时器把轨道的一侧垫高，以补偿轨道、打点计时器对小车的阻力及其他阻力；调节轨道 的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿轨道匀速运动，即平衡摩力1 纸带引起的误差平衡摩擦力以后，实验中需在小车上增加或减少砝码，改变小车对轨道的压力，摩擦力会 发生变化设轨道的倾角为0,具体分析如下：小车拖着纸带平衡摩擦力，则对小车有由上式可知，平衡一次摩擦力后，倾角0不变，改变小车的质量M,方程两边不再相等， 小车所受合外力的测量将会产生误差可见，只平衡一次摩擦力后，保持斜面的倾角不变，不 会消除由纸带的摩擦力引起的误差若实验时，纸带受到的摩擦力小到可以忽略，上述方法还 是可行的2 失重引起的系统误差事实上（3）、（4）二式并不相等，这就是不可克服的系统误差此系统误差是由于砝码下落过程中处于失重状态所引起的通过对砝码进行受力分析可 知，如果砝码受到的拉力等于砝码的重力，则砝码所受的合力为零，下落过程应该是匀速直线 运动，这显然与事实不符。

设绳中张力为F1,砝码加速度al.al方向竖直向下，则砝码处于失重状态，对砝码有3 空气粘滞阻力和滑轮质量引起的误差小车在轨道上运动时会受到空气的粘滞阻力此外，滑轮质量也会引起误差所以（5） 式应修正为本实验可改用光电门计时，以消除由纸带的摩擦力引起的误差空气粘滞阻力和滑轮质量 引起的误差为 2.36%，此系统误差是可以修正的砝码失重引起的误差为1.00%，此为不可克 服的系统误差另外，砝码、计时和位移的测量也会引入误差，大小约为1.42%因此，导轨。