15．
物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1） 实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为__________mm。
（2） 数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度v_C＝__________m/s（结果保留小数点后两位）。
（3） 实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的理由。
【答案】（1）31.4
（2）0.44
（3）见详解
（2）0.44
（3）见详解
【详解】（1）游标卡尺读数：主尺读数为 31 mm，游标尺第 4 条刻线与主尺对齐，游标读数为 4×0.1 mm＝0.4 mm，故金属管内径为 31 mm＋0.4 mm＝31.4 mm。
（2）相邻计数点的时间间隔 T＝5×0.02 s＝0.1 s。C 点是 B、D 两点间的中间时刻，其瞬时速度等于 BD 段的平均速度：vC＝xBD/(2T)＝0.44 m/s。
（3）设绳的拉力为 T、小车的加速度为 a。对桶和砂：mg−T＝ma；对小车：T＝Ma。解得 T＝Mmg/(M＋m)＝mg/(1＋m/M)。只有当 m≪M 时才有 T≈mg，即桶和砂所受的重力才近似等于小车受到的合力；若 m 与 M 相近，绳的拉力将明显小于桶和砂的重力，实验误差增大，故要求 m 比 M 小得多。
（2）相邻计数点的时间间隔 T＝5×0.02 s＝0.1 s。C 点是 B、D 两点间的中间时刻，其瞬时速度等于 BD 段的平均速度：vC＝xBD/(2T)＝0.44 m/s。
（3）设绳的拉力为 T、小车的加速度为 a。对桶和砂：mg−T＝ma；对小车：T＝Ma。解得 T＝Mmg/(M＋m)＝mg/(1＋m/M)。只有当 m≪M 时才有 T≈mg，即桶和砂所受的重力才近似等于小车受到的合力；若 m 与 M 相近，绳的拉力将明显小于桶和砂的重力，实验误差增大，故要求 m 比 M 小得多。
🔗 引用此试题：
/cards/2021-bj-q15