第一篇　專題六　第16講　力學實驗-2025高考物理二輪復習

實驗專題六1.會使用刻度尺、秒表、打點計時器、游標卡尺、螺旋測微器測量有關數(shù)據(jù)。2.熟悉教材中的力學實驗原理、實驗過程，會操作有關實驗，進行數(shù)據(jù)處理、誤差分析，并會借助基本實驗分析創(chuàng)新實驗。目標要求第16講力學實驗內容索引專題強化練考點二力學其他實驗考點一紙帶類和光電門類實驗考點一紙帶類和光電門類實驗實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

1.細繩與長木板平行2.釋放前小車應靠近打點計時器3.先接通電源，再釋放小車，打點結束先切斷電源，再取下紙帶4.鉤碼質量適當1.判斷物體是否做勻變速直線運動2.利用一段時間內的平均速度求中間時刻的瞬時速度3.利用逐差法求平均加速度4.作速度—時間圖像，通過圖像的斜率求加速度實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理探究加速度與物體受力、物體質量的關系

1.平衡阻力，墊高長木板一端使小車能勻速下滑2.在平衡阻力時，不要把懸掛槽碼的細繩系在小車上，實驗過程中不用重復平衡阻力3.實驗必須保證的條件：小車質量m?槽碼質量m'4.釋放前小車要靠近打點計時器，應先接通電源，后釋放小車實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理驗證機械能守恒定律

實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理驗證動量守恒定律

1.開始前調節(jié)導軌水平2.用天平測出兩滑塊的質量3.用光電門測量碰前和碰后的速度常見的測速方法：紙帶打點計時器測速，光電門測速，傳感器測速，動能定理計算法，平拋運動計算法等。

(2023·全國甲卷·23)某同學利用如圖(a)所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關數(shù)據(jù)如圖(b)所示。例1

位移區(qū)間ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.3066.073.087.394.624.0080.0

答案見解析圖位移區(qū)間ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.6024.0034.9047.3066.073.087.394.6根據(jù)第(1)小題結果補充表格和補全實驗點圖像得

59.070.0

(4)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出A點時小車速度大小vA=

，小車的加速度大小a=

。(結果用字母k、b表示)

b2k

(2024·海南省四校模擬)利用如圖甲所示的裝置來驗證機械能守恒定律，A為裝有擋光片的鉤碼，總質量為M，輕繩一端與A相連，另一端跨過輕質定滑輪與質量為m的重物B相連。實驗過程如下：用游標例2卡尺測出擋光片的寬度為d；先用力拉住B，保持A、B靜止，測出A下端到光電門的距離為h(h?d)；然后由靜止釋放B，A下落過程中擋光片經過光電門，測出擋光時間為t。已知重力加速度為g。(1)為了能完成上述實驗，M

m(選填“>”“=”或“<”)；

>為了使A下落過程中擋光片經過光電門，需滿足M>m。(2)某次實驗中用螺旋測微器測出擋光片的寬度，測量結果如圖乙所示，則擋光片的寬度為d=

mm；

4.700根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)原理可知擋光片的寬度為d=4.5

mm+20.0×0.01

mm=4.700

mm(3)在A從靜止開始下落h的過程中，如果滿足

，則驗證A、B和地球所組成的系統(tǒng)機械能守恒(用題中所給物理量的符號表示)；

(4)擋光片經過光電門的速度與鉤碼A下落h時的瞬時速度間存在一個差值，為減小這個差值，可采取的措施是

(寫出合理的一條即可)。

減小擋光片的寬度或者增大下落高度某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可采取減小擋光片的寬度或者增大下落高度。

(2024·山東卷·13)在第四次“天宮課堂”中，航天員演示了動量守恒實驗。受此啟發(fā)，某同學使用如圖甲所示的裝置進行了碰撞實驗，氣墊導軌兩端分別安裝a、b兩個位移傳感器，a測量滑塊A與它的距離xA，b測量滑塊B與它的距離xB。部分實驗步驟如下：①測量兩個滑塊的質量，分別為200.0g和400.0g；②接通氣源，調整氣墊導軌水平；③撥動兩滑塊，使A、B均向右運動；例3④導出傳感器記錄的數(shù)據(jù)，繪制xA、xB隨時間變化的圖像，分別如圖乙、圖丙所示。回答以下問題：(1)從圖像可知兩滑塊在t=

s時發(fā)生碰撞；

1.0由x-t圖像的斜率表示速度可知兩滑塊的速度都在t=1.0

s時發(fā)生突變，即這個時刻發(fā)生了碰撞；(2)滑塊B碰撞前的速度大小v=

m/s(保留2位有效數(shù)字)；

0.20

(3)通過分析，得出質量為200.0g的滑塊是

(選填“A”或“B”)。

B

力學其他實驗考點二實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理探究彈簧彈力與形變量的關系

1.應在彈簧自然下垂時，測量彈簧原長l02.水平放置時測原長，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖線不過原點的原因是彈簧自身有重力1.作出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線，斜率表示彈簧的勁度系數(shù)2.超過彈簧的彈性限度，圖線會發(fā)生彎曲實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律

1.正確使用彈簧測力計2.同一次實驗中，橡皮條結點的位置一定要相同3.細繩套應適當長一些，互成角度地拉橡皮條時，夾角大小應適當1.按力的圖示作平行四邊形2.求合力大小實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理探究平拋運動的特點

1.保證斜槽末端水平2.每次讓小球從傾斜軌道的同一位置由靜止釋放3.坐標原點應是小球出槽口時球心在紙板上的投影點實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系

1.彈力大小關系可以通過標尺上刻度讀出，該讀數(shù)顯示了向心力大小關系2.采用了控制變量法，探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的圖像，分析向心力大小與角速度、半徑、質量之間的關系實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理用單擺測量重力加速度的大小

(2024·海南卷·15)為驗證兩個互成角度的力的合成規(guī)律，某組同學用兩個彈簧測力計、橡皮條、輕質小圓環(huán)、木板、刻度尺、白紙、鉛筆、細線和圖釘?shù)绕鞑?，按照如下實驗步驟完成實驗：(Ⅰ)用圖釘將白紙固定在水平木板上；例4(Ⅱ)如圖甲、乙所示，橡皮條的一端固定在木板上的G點，另一端連接輕質小圓環(huán)，將兩細線系在小圓環(huán)上，細線另一端系在彈簧測力計上，用兩個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)到某位置，并標記圓環(huán)的圓心位置為O點，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點，大小分別為F1=3.60N、F2=2.90N；撤去拉力F1和F2，改用一個彈簧測力計拉動小圓環(huán)，使其圓心到O點，在拉力F的方向上標記P3點，拉力的大小為F=5.60N。請完成下列問題：(1)在圖乙中按照給定的標度畫出F1、F2和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F'。答案見解析圖

按照給定的標度畫出F1、F2和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F'，如圖所示(2)比較F和F'，寫出可能產生誤差的兩點原因：_____________________________________________________________________________。

①沒有做到彈簧測力計、細線、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時沒有正視彈簧測力計F和F'產生不完全重合的誤差可能是因為：①沒有做到彈簧測力計、細線、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時沒有正視彈簧測力計。

(2024·山西朔州市二模)某實驗小組用如圖所示的實驗裝置探究彈簧彈力與形變量的關系，將輕彈簧懸掛在鐵架臺的橫桿上，刻度尺豎直固定在輕彈簧旁邊，在彈簧下端依次掛上不同質量的鉤碼，記錄每次鉤碼的總質量m以及對應指針所指刻度值x如表格所示。例5實驗次數(shù)1234567鉤碼質量m/g0306090120150180彈力F/N00.30.60.91.21.51.8指針刻度x/cm6.07.28.610.610.911.813.2彈簧伸長量Δx/cm01.22.64.64.95.87.2實驗次數(shù)1234567鉤碼質量m/g0306090120150180彈力F/N00.30.60.91.21.51.8指針刻度x/cm6.07.28.610.610.911.813.2彈簧伸長量Δx/cm01.22.64.64.95.87.2(1)根據(jù)實驗表格記錄的數(shù)據(jù)可知，刻度尺的最小分度值為

(選填“1mm”或“1cm”)。

1cm根據(jù)實驗表格記錄的數(shù)據(jù)可知，讀數(shù)精確到cm，估讀到0.1

cm，刻度尺的最小分度值為1

cm。(2)在給出的坐標系中描點，作出彈簧彈力F與伸長量Δx之間的關系圖線，由圖線可知，記錄實驗數(shù)據(jù)時第

次實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)了明顯的實驗誤差。根據(jù)描繪的F-Δx圖像可知，該彈簧的勁度系數(shù)為k=

N/m(結果保留2位有效數(shù)字)。答案見解析圖254

(3)若實驗中懸掛彈簧和刻度尺時，彈簧的上端未與刻度尺的0刻度線對齊，而對齊的是0.5cm，則該情況會導致實驗算得的彈簧勁度系數(shù)結果

(選填“偏大”“偏小”或“無誤差”)。

無誤差若實驗中懸掛彈簧和刻度尺時，彈簧的上端未與刻度尺的0刻度線對齊，而對齊的是0.5

cm，那么彈簧末端指針刻度也會下移0.5

cm，彈簧對應的伸長量不變，則該情況不會導致實驗算得的彈簧勁度系數(shù)結果改變，無誤差。(4)若截取實驗中所用彈簧長度的一半制成一個彈簧測力計，并掛上1.5N的鉤碼，

當鉤碼處于靜止狀態(tài)時，彈簧的形變量為

cm。

3.0

(2024·河北省普通高中學業(yè)水平選擇性考試)某同學用圖甲所示的裝置測量滑塊和水平臺面間的動摩擦因數(shù)。水平轉臺用齒輪傳動，繞豎直的軸勻速轉動，不可伸長的細線一端連接小滑塊，另一端連到固定在轉軸上的力傳感器上，計算機通過傳感器能顯示細線拉力F的情況，實驗步驟如下：①數(shù)出主動齒輪和從動齒輪的齒的個數(shù)分別為n1和n2；②用天平稱量小滑塊的質量m；③將滑塊放置在轉臺上，使細線剛好伸直；④控制主動齒輪以某一角速度ω主勻速轉動，記錄力傳感器的示數(shù)F，改變主動齒輪的角速度，并保證主動齒輪每次都做勻速轉動，記錄對應的力傳感器示數(shù)，滑塊與水平臺面始終保持相對靜止。例6回答下面的問題：(1)滑塊隨平臺一起勻速轉動的角速度大小可由ω=

計算得出(用題中給定的符號表示)。

專題強化練答案12345對一對1.

2.

答案123453.(1)相同(2)見解析圖(3)0.70(0.68、0.69、0.71、0.72均可)4.

5.

1.(2024·湖南婁底市一模)某物理課外活動小組準備用單擺測量當?shù)氐闹亓铀俣取?1)下列器材和操作最合理的是

。

12345答案D12345答案根據(jù)單擺模型可知，為減小空氣阻力的影響，擺球應采用密度較大、體積較小的鐵球，為使單擺擺動時擺長不變，擺球應用不易變形的細絲線，懸點應用鐵夾來固定，故選D。(2)某次測量小球直徑的結果如圖所示，則這次測量的讀數(shù)為

mm。

12345答案10.020這次測量的讀數(shù)為10

mm+2.0×0.01

mm=10.020

mm(3)實驗中，測得擺球經過N次全振動的總時間為Δt。在測量單擺的擺長時，先用毫米刻度尺測得擺線長度為l，再用游標卡尺測量擺球的直徑為D。則重力加速度的表達式為g=

(用題目中給出的字母表示)。

12345答案

(4)如果測得的g值偏小，可能的原因是

。

A.測擺長時，擺線拉得過緊B.擺線上端懸點未固定，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了C.開始計時時，停表過遲按下D.實驗時誤將49次全振動記為50次12345答案

12345答案

2.(2024·浙江1月選考·16Ⅰ)如圖甲所示是“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置。(1)該實驗中同時研究三個物理量間關系是很困難的，因此我們采用的研究方法是

。

A.放大法

B.控制變量法

C.補償法12345答案B該實驗中同時研究三個物理量間關系是很困難的，因此我們可以控制其中一個物理量不變，研究另外兩個物理量之間的關系，即采用了控制變量法，故B正確。(2)該實驗過程中操作正確的是

。A.補償阻力時小車未連接紙帶B.先接通打點計時器電源，后釋放小車C.調節(jié)滑輪高度使細繩與水平桌面平行12345答案B補償阻力時小車需要連接紙帶，通過紙帶上的點間距判斷小車是否在長木板上做勻速直線運動，故A錯誤；由于小車速度較快，且運動距離有限，打出的紙帶長度也有限，為了能在紙帶上盡可能多地獲取點，實驗時應先接通打點計時器電源，后釋放小車，故B正確；為使小車所受拉力與速度同向，應調節(jié)滑輪高度使細繩與長木板平行，故C錯誤。12345答案(3)在小車質量

(選填“遠大于”或“遠小于”)槽碼質量時，可以認為細繩拉力近似等于槽碼的重力。上述做法引起的誤差為________(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。為減小此誤差，下列可行的方案是

。

A.用氣墊導軌代替普通導軌，滑塊代

替小車B.在小車上加裝遮光條，用光電計時系統(tǒng)代替打點計時器C.在小車與細繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小12345答案遠大于系統(tǒng)誤差C

12345答案(4)經正確操作后獲得一條如圖乙所示的紙帶，建立以計數(shù)點0為坐標原點的x軸，各計數(shù)點的位置坐標分別為0、x1、…、x6。已知打點計時器的打點周期為T，則打計數(shù)點5時小車速度的表達式v=

；小車加速度的表達式是

。

12345答案

A

12345答案12345答案3.(2024·河北卷·11(2))圖甲為探究平拋運動特點的裝置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐標紙的背板處于豎直面內，鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出，落在傾斜的擋板上擠壓復寫紙，在坐標紙上留下印跡。某同學利用此裝置通過多次釋放鋼球，得到了如圖乙所示的印跡，坐標紙的y軸對應豎直方向，坐標原點對應平拋起點。12345答案(1)每次由靜止釋放鋼球時，鋼球在斜槽上的高度______

(填“相同”或“不同”)。

相同為保證鋼球每次平拋運動的初速度相同，必須讓鋼球在斜槽上同一位置靜止釋放，故釋放鋼球時高度相同。12345答案(2)在坐標紙中描繪出鋼球做平拋運動的軌跡。答案見解析圖12345答案描點連線用平滑曲線連接，鋼球做平拋運動的軌跡如圖所示12345答案(3)根據(jù)軌跡，求得鋼球做平拋運動的初速度大小為

m/s(當?shù)刂亓铀俣萭為9.8m/s2，保留2位有效數(shù)字)。

0.70(0.68、0.69、0.71、0.72均可)12345答案

4.(2024·湖北卷·12)某同學設計了一個測量重力加速度大小g的實驗方案，所用器材有：2g砝碼若干、托盤1個、輕質彈簧1根、米尺1把、光電門1個、數(shù)字計時器1臺等。具體步驟如下：①將彈簧豎直懸掛在固定支架上，彈簧下面掛上裝有遮光片的托盤，在托盤內放入一個砝碼，如圖(a)所示。②用米尺測量平衡時彈簧的長度l，并安裝光電門。③將彈簧在彈性限度內拉伸一定長度后釋放，使其在豎直方向振動。④用數(shù)字計時器記錄30次全振動所用時間t。⑤逐次增加托盤內砝碼的數(shù)量，重復②③④的操作。12345答案

12345答案

(2)設彈簧的原長為l0，則l與g、l0、T的關系式為l=

。

12345答案

12345答案

(3)由實驗數(shù)據(jù)作出的l-T2圖線如圖(b)所示，可得g=

m/s2(保留三位有效數(shù)字，π2取9.87)。

12345答案

12345答案

(4)本實驗的誤差來源包括

(雙選，填標號)。

A.空氣阻力B.彈簧質量不為零C.光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置12345答案

12345答案空氣阻力的存在會影響彈簧振子的振動周期，是實驗的誤差來源之一，故A正確；彈簧質量不為零導致振子在平衡位置時彈簧的長度變化，不影響其他操作，根據(jù)(3)解析可知對實驗結果沒有影響，故B錯誤；根據(jù)實驗步驟可知光電門的位置稍微偏離托盤