高三高考物理力学实验专题
2024年高考物理力学专题(一)江苏地区适用.docx名师版
一、单选题二、多选题1. 一质量的物体以大小的速度从一定高度处水平抛出，物体在落地前的瞬间速度大小，已知重力加速度，不考虑空气的阻力，则物体落地前的瞬间重力的瞬时功率为（ ）A．B．C．D．2. 如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M 和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是A ．甲的向心加速度比乙的小B ．甲的运行周期比乙的小C ．甲的角速度比乙的大D ．甲的线速度比乙的大3. 将一支圆珠笔倒立在桌面上，向下按压圆珠笔使笔尖露出的过程中，笔帽内弹簧的弹性势能（ ）A ．减小B ．增大C ．先减小后增大D ．先增大后减小4. 如图所示，水平传送带A 、B 两端相距x ＝2m ，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.125，物体滑上传送带A 端的瞬时速度v A ＝3m/s ，到达B 端的瞬时速度设为v B 。
g 取10m/s 2，下列说法中正确的是（ ）A ．若传送带顺时针匀速转动，物体刚开始滑上传送带A 端时一定做匀加速运动B ．若传送带顺时针匀速转动，物体在水平传送带上运动时有可能不受摩擦力C ．若传送带逆时针匀速转动，则v B 一定小于2m/sD ．若传送带顺时针匀速转动，则v B 一定大于2m/s5. 近年来利用重离子治疗某些肿瘤获得很好的效果，越来越多的医疗机构配置相应的设备.重离子治疗肿瘤时通过回旋加速器将碳离子加速到光速的70％～80％后照射肿瘤位置杀死病变细胞.如图所示为回旋加速器示意图，D 形盒的半径为R ，D 形盒间的交变电压大小为U ，碳离子的电荷量为q ，质量为m ，加速后的速度为（c为光速），不计相对论效应，则下列说法正确的是（ ）A．碳离子被加速的次数为B．回旋加速器所加磁场的磁感应强度大小为C．交变电压的频率为D ．同一个回旋加速器能加速任意比荷的正离子6. 某电场的等势面及电势如图所示，是电场线，a 、b 、c 、d 、e 为电场中的5个点，其中d 点是的中点。
高中物理高考复习力学实验讲解及练习题(含答案)
高考复习力学实验题参考答案与试题解析一．实验题（共17小题）1．（2016•天津）某同学利用图1示装置研究小车的匀变速直线运动．①实验中，必要的措施是AB ．A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力②他实验时将打点机器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图2所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）s1=3.59cm，s2=4.41cm，s3=5.19cm，s4=5.97cm，s5=6.78cm，s6=7.64cm，则小车的加速度a= 0.80 m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度v B= 0.40 m/s．（结果均保留两位有效数字）【解答】解：①A、为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平；同时为了打点稳定，应先开电源再放纸带；故AB正确；C、本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车的质量远大于钩码的质量；只要能让小车做匀加速运动即可；故C错误；D、由C的分析可知，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力；故D错误；故选：AB；②每两个计数点间有四个点没有画出，故两计数点间的时间间隔为T=5×0.02=0.1s；根据逐差法可知，物体的加速度a===0.80m/s2；B点的速度等于AC段的平均速度，则有：v===0.40m/s；故答案为：①AB；②0.80；0.40．2．（2016•高港区校级学业考试）利用图中所示的装置可以研究自由落体运动，实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会再纸带上打出一系列的小点，（1）若实验时用到的计时器为电磁打点计时器，打点计时器的安装要使两个限位孔在同一竖直（选填“水平”或“竖直”）线上，以减少摩擦阻力；（2）实验过程中，下列说法正确的是CDA、接通电源的同时要立刻释放重物B、选取纸带时要选取第1个点与第2个点之间的距离接近4mm且清晰的纸带C、释放重物之前要让重物靠近打点计时器D、为了使实验数据更加准确，可取多次测量结果的平均值（3）为了测得重物下落的加速度，还需要的实验仪器是 CA、天平B、秒表C、米尺．【解答】解：（1）电磁式打点计时器需要用低压交流电压；安装打点计时器时要注意让上下限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力；（2）A、应先接通电源，稳定后再释放纸带，故A错误；B、选择纸带时应选择点迹清楚，前两个点间距接近2mm的纸带，故B错误；C、释放重物时，应让重物靠近纸带；故C正确；D、为了使实验数据更加准确，可取多次测量结果的平均值；故D正确；故选：CD．（3）据运动学公式得：△x=at2，a=，为了测试重物下落的加速度，还需要的实验器材有：米尺，用来测量计数点之间的距离．该实验中不需要天平，通过打点计时器打点的时间间隔可以计算出计数点之间的时间间隔，所以也不需要秒表．故选：C．故答案为：（1）竖直；（2）CD；（3）C．3．（2017春•涞水县校级月考）某学生利用“研究匀变速直线运动”的实验装置来测量一个质量为m=50g的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图1所示．（1）以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白部分：①实验操作：接通电源，释放纸带，让重锤自由落下，实验结束关闭电源．②取下纸带，取其中的一段标出计数点如图2所示，测出相邻计数点间的距离分别为x1=2.60cm，x2=4.14cm，x3=5.69cm，x4=7.22cm，x5=8.75 cm，x6=10.29cm，已知打点计时器的打点间隔T=0.02s，则重锤运动的加速度计算表达式为a= ，代入数据，可得加速度a= 9.60 m/s2（计算结果保留三位有效数字）．【解答】解：（1）①实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放纸带，实验结束，应立即关闭电源．②根据匀变速直线运动的推论△x=aT2，有：x6﹣x3=3a1（2T）2…①x5﹣x2=3a2（2T）2…②x4﹣x1=3a3（2T）2…③a=…④联立①②③④解得：a=；代入数据解得：a=9.60m/s2．答案：（1）①接通电源，实验结束关闭电源；②，9.60．4．（2016春•哈尔滨校级期中）某同学进行“验证力的平行四边形定则“实验，试完成主要步骤：（1）如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点的位置O点、两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳套的方向（2）用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到同一位置O ，记下细绳的方向（如图丙中的Oc）．如乙图所示，读得弹簧测力计的示数F= 4.0N（3）如丙图所示，按选定的标度作出了力的图示，请在图丙中：a．按同样的标度作出力F的图示b．按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′（4）关于该实验注意事项，下列说法中正确的是 BA．实验中所用的两根细绳越短越好B．弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行C．每次实验中两个分力间的夹角必须大于90°．【解答】解：（1）如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置O和两测力计的示数F1、F2以及两细绳套的方向，（2）如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置O，记下细绳套的方向，由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数F=4.0N；（3）a、按力的图示方法作出力F的图示如图所示；b、根据力的平行四边形定则，作出F1、F2的合力F′，如图所示．（4）A、拉橡皮条的细绳要适当长一些，以方便画出力的方向，故A错误；B、测量力的实验要求尽量准确，为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，故B正确；C、在实验中两个分力的夹角大小适当，且二力的大小要适量大些，这样有利于减小实验中偶然误差的影响，不需要夹角必须大于90°，故C错误；故选：B故答案为：（1）两细绳套的方向；（2）同一位置O；4.0N；（3）如图所示；（4）B．5．（2016春•衡阳校级期末）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．（1）本实验采用的科学方法是 BA．理想实验法 B．等效替代法C．控制变量法 D．建立物理模型法（2）某同学用两个弹簧秤将结点拉至某位置，此时该同学记录下了结点O的位置及两弹簧秤对应的读数，他还应该记录下两细线的方向．（3）图乙中的F是利用平行四边形定则作出的两个弹簧秤拉力的合力的图示，F′为用一个弹簧秤将结点拉至同一点时所用拉力的图示，这两个力中，方向一定沿AO方向的是F′．【解答】解：（1）本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法．故选：B．（2）当用两个弹簧秤同时拉橡皮筋时，必须记录下两弹簧秤读数，及两细线的方向，O点的位置；（3）图乙中的F与F′中，F是由平行四边形得出的，而F′是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，一定与AO共线的是 F′．故答案为：（1）B；（2）两细线的方向；（3）F′．6．（2016春•临沂校级期末）在“探究求合力的方法”实验中，可以设计不同的方案探究．以下是甲、乙两位同学设计的两个实验方案，（1）甲同学设计的方案如图1，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．①某同学在做该实验时认为：A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，橡皮条方向必须在两细绳夹角的角平分线上D．拉力F1和F2的夹角越大越好其中正确的是AB （填入相应的字母）②若某次测量中两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则不能（选填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是：合力为4N＞5N，超出了弹簧测力计的量程．（2）乙同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）来探究求合力的方法，如图2所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法．在实验过程中，下列说法正确的是AD ．A．实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋C．以OB、OC为两邻边做平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且两者长度相等D．多次实验中O点不必是同一位置．【解答】解：（1）①A、在实验中要减小拉力方向的误差，应让标记同一细绳方向的两点尽量远些，故细绳应该长一些，故A正确；B、作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有有较大差别，故应使各力尽量与木板面平行，故B正确；C、橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力与拉力的夹角应适当大些，但橡皮条方向不必须在两细绳夹角的角平分线上，故C错误；D、两个拉力的夹角过大，合力会过小，量取理论值时相对误差变大，夹角太小，会导致作图困难，也会增大偶然误差，故D错误．故选：AB．②两力均为4N，且相互垂直，则其合力大小为F=4N＞5N，合力超过了弹簧秤的量程，故弹簧秤无法测出物体所受的合力，故不能使用．（2）A、需要知道橡皮筋的伸长量才能表示橡皮筋的弹力，故应该测量橡皮筋的原长，故A正确；B、为了减小误差，橡皮筋的伸长量应该大些，故应选择劲度系数稍小的橡皮筋，故B错误；C、由于橡皮筋的弹力与它的长度不成正比，所以OB、OC弹力的合力方向与以OB、OC为两邻边做平行四边形的对角线不重合，故C错误；D、不同的O点依然满足任意两个橡皮筋弹力的合力与第三个橡皮筋弹力等大反向的特点，所以即使O点不固定，也可以探究求合力的方法，故D正确．故选：AD．故答案为：（1）①AB；②不能；合力为4N＞5N，超出了弹簧测力计的量程；（2）AD．7．（2016•广州二模）用图甲所示装置“探究加速度与力、质量的关系”．请思考并完成相关内容：（1）实验时，为平衡摩擦力，以下操作正确的是 BA．连着砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动B．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动C．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车缓慢沿木板做直线运动（2）图乙是实验中得到的一条纸带，已知相邻计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源频率为50Hz，由此可求出小车的加速度a= 1.60 m/s2（计算结果保留三位有效数字）．（3）一组同学在保持木板水平时，研究小车质量一定的情况下加速度a与合外力F的关系，得到如图丙中①所示的a﹣F图线．则小车运动时受到的摩擦力f= 0.10 N；小车质量M= 0.20 kg．若该小组正确完成了步骤（1），得到的a﹣F图线应该是图丙中的②（填“②”、“③”或“④”）．【解答】解：（1）平衡摩擦力时，取下砂桶，适当当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动，故B正确．（2）根据△x=aT2，运用逐差法得，a===1.60m/s2．（3）根据图①知，当F=0.10N时，小车才开始运动，可知小车运动时受到的摩擦力f=0.10N，图线的斜率表示质量的倒数，则m=kg=0.20kg．平衡摩擦力后，a与F成正比，图线的斜率不变，故正确图线为②．故答案为：（1）B；（2）1.60；（3）0.10，0.20，②．8．（2016秋•天津月考）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图（1）所示的装置，计时器打点频率为50Hz．（1）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图（b）所示，自A点起，相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则打E点时小车的速度为0.85 m/s，小车的加速度为5 m/s2．（2）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持拉力F恒定不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持小车质量M恒定不变．（3）该同学通过数据的处理作出了a﹣F图象，如图（c）所示，则①图中的直线不过原点的原因是平衡摩擦力过度．②此图中直线发生弯曲的原因是不满足m＜＜M ．【解答】解：（1）利用匀变速直线运动的推论得出：v E== m/s=0.85m/s小车的加速度为a== m/s2=5m/s2（2）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持细线对车的拉力F不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持小车的质量M不变．（3）图中当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是实验前木板右端垫得过高．设小车的加速度为a，绳子拉力为F，以砂和砂桶为研究对象得：mg﹣F=ma以小车为研究对象F=Ma解得：a=故：F=Ma=所以要使得绳子拉力等于砂和砂桶的重力大小，必有m＜＜M，而不满足m＜＜M时，随m的增大物体的加速度a逐渐减小．故图象弯曲的原因是：未满足砂和砂桶质量远小于小车的质量．故答案为：（1）0.85；5；（2）拉力F恒定；小车质量M恒定；（3）平衡摩擦力过度，不满足m＜＜M．9．（2016秋•濮阳月考）为了探究物体的加速度与质量的关系时，某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置．装置中有电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码（总质量用M表示）、砂和砂捅（总质量用m表示）、刻度尺等，请回答下列问题：（1）为了完成本实验，下列实验器材中必不可少的是CD ．A．低压直流电源 B．秒表 C．天平（附砝码） D．低压交流电源（2）实验误差由偶然误差和系统误差，本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和阻力对实验的影响属于系统误差．为了使实验结果更贴近结论，应尽量地减少摩擦阻力的影响，即按如图的方式将长木板的一端适当垫高，以平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，取下沙桶并将纸带穿过打点计时器，使小车带动纸带在长木板上做匀速直线运动．（3）探究小车的加速度与其质量的关系时，可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量．在完成本实验时，为了使沙桶的总重力近似地等于小车的牵引力，则沙桶的总质量与小车的总质量的关系应满足M ＞＞m ．（4）该实验小组的同学在某次测量时，得到了如图所示的纸带，其中0、1、2为相邻的三个计数点，且相邻两计数点的打点频率为f，0、1两点间的距离用x1表示.1、2两点间的距离用x2表示，则该小车加速度的表达式a= （x2﹣x1）f2m/s2．如果f=10Hz，x1=5.90cm，x2=6.46cm，则加速度的值应为a= 0.56 m/s2（保留两位小数）（5 ）在完成以上操作后，将得到的数据用图象进行处理，则小车的加速度的倒数关于小车的质量M的函数图象符合实际情况的是 C ．【解答】解：（1）本实验中需测小车质量，则需要天平，电磁打点计时器需要低压交流电源，故选：CD．（2）平衡摩擦力时，把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动即可；（3）根据实验误差的来源，在 M＞＞m条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力．（4）根据△x=aT2得：a==（x2﹣x1）f2=（6.46﹣5.90）×102×10﹣2 m/s2=0.56 m/s2；（5）根据牛顿第二定律得：a=，则=M+，则以为纵轴，以总质量M为横轴，作出的图象为一倾斜直线，且纵坐标不为0，故C正确，ABD错误．故选：C故答案为：（1）CD；（2）M＞＞m；（3）（x2﹣x1）f2；0.56；（4）C．10．（2016春•锦州期末）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛初速度相同．（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为 1.6m/s．（g=9.8m/s2）（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长L=5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 1.5 m/s；B点的竖直分速度为 2 m/s；平抛运动的初位置坐标（﹣1，1）（如图丙，以O点为原点，水平向右为X轴正方向，竖直向下为Y轴的正方向，g取10m/s2）．【解答】解：（1）平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平，为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，这就要求小球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放．（2）由于O为抛出点，所以根据平抛运动规律有：x=v0t将x=32cm，y=19.6cm，代入解得：v0=1.6m/s．（3）由图可知，物体由A→B和由B→C所用的时间相等，且有：△y=gT2，由图可知△y=2L=10cm，代入解得，T=0.1sx=v0T，将x=3L=15cm，代入解得：v0=1.5 m/s，竖直方向自由落体运动，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有：v By==2 m/s．故从抛出到B点所用时间为：t=故从抛出到B点的水平位移为：x=v0t=1.5×0.2m=0.3m，故从抛出到B点的竖直位移为：y=gt2=所以x′=5L﹣x=0.25﹣0.3m=﹣0.05m=L，y′=5L﹣y=0.25﹣0.2m=0.05m=L，平抛运动的初位置坐标为（﹣1，1）．故答案为：（1）水平，初速度相同；（2）1.6；（3）1.5，2，（﹣1，1）．11．（2016春•衡阳校级期末）（1）“研究平抛物体的运动”实验的装置如图1所示，在实验前应ABC A．将斜槽的末端切线调成水平B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行C．小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放D．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点（2）物体做平抛运动的规律可以概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动．为了研究物体的平抛运动，可做下面的实验：如图2所示，用小锤打击弹性金属片，A球水平飞出；同时B球被松开，做自由落体运动．两球同时落到地面．把整个装置放在不同高度，重新做此实验，结果两小球总是同时落地．则这个实验 BA．只能说明上述规律中的第①条B．只能说明上述规律中的第②条C．不能说明上述规律中的任何一条D．能同时说明上述两条规律．【解答】解：（1）A、实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用，故A正确；B、根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内，因此在实验前，应使用重锤线调整面板在竖直平面内，即要求木板平面与小球下落的竖直平面平行，故B正确；C、小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放．故C正确；D、在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，不能作为小球做平抛运动的起点放，故D错误．故选：ABC．（2）在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动，不能说明水平方向上的运动规律，故B正确，ACD错误．故答案为：（1）ABC；（2）B．12．（2016•花溪区校级三模）为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图1所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起来进行第1次、第2次、第3次…实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致，我们把橡皮筋对小车做的功可记作W、2W、3W…对每次打出的纸带进行处理，求出小车每次最后匀速运动时的速度v，记录数据如下．请）实验中木板略微倾斜，这样做 C （填答案前的字母）A．是为了释放小车后，小车能匀加速下滑B．是为了增大橡皮筋对小车的弹力C．是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D．是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动（2）据以上数据，在坐标纸中作出W﹣v2图象．（3）根据图象2可以做出判断，力对小车所做的功与力对小车所做的功与．【解答】解：（1）装置探究橡皮筋做功与小车速度的关系，应平衡摩擦力，使得橡皮筋做功等于合外力做功，以及能够使橡皮筋松弛后小车做匀速运动，故C正确，ABD错误．故选：C．（2）根据描点法作出图象，如图所示：（3）W﹣v2图象是一条过原点的倾斜的直线，根据图象可知，力对小车所做的功与小车速度平方成正比．故答案为：（1）C；（2）W﹣v2图象如图；（3）小车速度平方成正比．13．（2016•蔡甸区校级一模）某学习小组用图甲所示的实验装置探究“动能定理”．他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．（1）某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d= 2.30 mm．（2）下列实验要求中不必要的一项是 A （请填写选项前对应的字母）．A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应使A位置与光电门间的距离适当大些C．应将气垫导轨调至水平D．应使细线与气垫导轨平行（3）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是 C （请填写选项前对应的字母）．A．作出“t﹣F图象”B．作出“t2﹣F图象”C．作出“t2﹣图象”D．作出“t=3s图象”【解答】解：（1）由图知第5条刻度线与主尺对齐，d=2mm+6×0.05mm=2.30mm；（2）A、拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故A不必要；B、应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B是必要的；C、应将气垫导轨调节水平，保持拉线方向与木板平面平行，这样拉力才等于合力，故CD是必要的；本题选不必要的，故选：A．（3）根据牛顿第二定律得：a=，那么解得：t2=所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出图象或作出t2﹣图象，故C正确．故选：C故答案为：（1）2.30；（2）A；（3）C14．（2015春•菏泽期末）为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，采用了如图所示实验装置．请回答下列问题：（1）为了减小小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是 CA．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动（2）若实验中所用小车的质量为200g，为了使实验结果尽量精确，在实验室提供的以下四种规格钩码中，应该挑选的钩码是 AA．10g B．20g C．30g D．50g（3）某实验小组挑选了一个质量为50g的钩码，在多次正确操作实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第n个点的距离为40.0cm；打下第n点时小车的速度大小为1.20m/s．该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，则拉力对小车做的功为0.196 J，小车动能的增量为0.144 J．（g=9.8m/s2，结果保留三位有效数字）【解答】解：（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是，将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．故C正确．故选：C．（2）本题要用钩码的重力代替小车所受到的合力，钩码质量应远小于小车的质量．故选10g的钩码较好，故A正确．故选：A（3）从打下第一点到打下第N点拉力对小车做的功：W=mgs=50×10﹣3×9.8×0.4J=0.196J；小车的动能增量为：△E k=Mv2=0.2×1.22J=0.144J．故答案为：（1）C；（2）A；（3）0.196，0.14415．（2016•北京）利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验．①为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 A ．。
2024年高考物理力学专题(一)江苏地区适用.docx提优训练版
一、单选题1. 如图所示，三条平行且等间距的虚线表示电场中的三个等势面，其电势分别为10V 、20V 、30V ．实线是一带负电的粒子（不计重力）在该区域内运动的轨迹，对于轨迹上的a 、b 、c三点，下列说法中正确的是A ．带电粒子一定是先过a ，再到b ，然后到cB ．带电粒子在三点所受电场力的大小F b ＞F a ＞F cC ．带电粒子在三点动能的大小E k c ＞E k a ＞E k bD ．带电粒子在三点电势能的大小E p b ＞E p c ＞E p a2. 甲、乙两辆汽车从同一地点同时并排刹车的v -t图象，如图所示。
关于甲、乙汽车的运动情况，下列说法正确的是（ ）A ．t 1时刻甲车的加速度小B ．0～t 1时间内甲车的位移小C ．甲乙两车可能在t 2至t 3时间内相遇D ．t 1至t 3时间内甲乙两车的平均速度大小相等3. 如图所示，足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成θ角，其中MN 与PQ 平行且间距为L ，N 、Q 间接有阻值为R 的电阻，匀强磁场垂直导轨平面，磁感应强度为B ，导轨电阻不计。
质量为m 的金属棒ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab 棒接入电路的电阻为r ，当金属棒ab 下滑距离x 时达到最大速度v ，重力加速度为g ，则在这一过程中（ ）A ．金属棒做匀加速直线运动B．当金属棒速度为时，金属棒的加速度大小为0.5gC ．电阻R上产生的焦耳热为D．通过金属棒某一横截面的电量为4. 如图所示，地球绕太阳近似做匀速圆周运动，以太阳为参考系，当地球运动到A 点时，地球表面一飞船以加速度a 做初速度为零的匀加速直线运动，两个月后，飞船在B 处刚好到达地球表面．已知地球的质量为M ，地球半径小于它到太阳的距离，则地球与太阳之间的万有引力大小约为（）A．B．C．D．2024年高考物理力学专题（一）江苏地区适用.docx提优训练版二、多选题三、实验题5. 位于贵州的“中国天眼”（FAST ）是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过FAST 可以测量地球与木星之间的距离。
专题17力学实验-2024年高考真题和模拟题物理分类汇编(教师卷)
2024年高考真题和模拟题物理分类汇编专题17力学实验两球的质量分别为a m 、b m ，实验中须满足条件a m N x 、a m 和b m 在实验误差范围内满足关系式______，则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。
实验中，用小球落点与O 点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是______。
①.m x m x m x =+②.小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直（1）该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是_____；B.控制变量法C.补偿法（2）该实验过程中操作正确的是____；A.6322(15)x x a T -=B.6322(3)x x a T -=C.()54322(10)x x x x a T +-+=【答案】①.B②.B ③.远大于④.系统误差⑤.C⑥.6410x x T-（1）电梯静止时测力计示数如图所示，读数为_____N（结果保留1位小数）；（2）电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5N ，则此段时间内物体处于_____（填“超重”或“失重”）状态，电梯加速度大小为_____2m/s （结果保留1位小数）。
【答案】（1）5.0（2）①.失重②. 1.0【解析】（1）由图可知弹簧测力计的分度值为0.5N，则读数为5.0N。
（2）[1]电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5N ，小于物体的重力可知此段时间内物体处于失重状态；[2]根据5.0NG mg ==根据牛顿第二定律mg T ma-=代入数据联立解得电梯加速度大小21.0m/s a ≈4.（2024年山东卷考题）13.在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。
受此启发，某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装a 、b 两个位移传感器，a 测量滑块A 与它的距离x A ，b 测量滑块B 与它的距离x B 。
部分实验步骤如下：①测量两个滑块的质量，分别为200.0g 和400.0g；②接通气源，调整气垫导轨水平；③拨动两滑块，使A、B 均向右运动；④导出传感器记录的数据，绘制x A 、x B 随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。
高三物理高考实验专题：力学实验专题 全国通用
高考物理实验专题力学实验专题物理《考试说明》中确定的力学实验有：研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定如此、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。
其中有四个实验与纸带的处理有关，可见力学实验局部应以纸带的处理，打点计时器的应用为核心来展开复习。
近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势。
要求考生掌握常规实验的数据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力。
在复习过程中，应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规实验中，有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法。
逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。
〔一〕打点计时器系列实验中纸带的处理1．纸带的选取：一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。
在“验证机械能守恒定律〞实验中还要求纸带包含第一、二点，并且第一、二两点距离接近2.0mm 。
2．根据纸带上点的密集程度选取计数点。
打点计时器每打n 个点取一个计数点，如此计数点时间间隔为n 个打点时间间隔，即T=0.02n 〔s 〕。
一般取n ＝5，此时T=0.1s 。
3．测量计数点间距离。
为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其它各计数点的距离。
如下列图，如此由图可得：1s S I =，12s s S II -=，23s s S III -=，34s s S IV -=，45s s S V -=，56s s S VI -=4．判定物体运动的性质：⑴假设I S 、II S 、III S 、IV S 、V S 、VI S 根本相等，如此可判定物体在实验误差范围内作匀速直线运动。
高考物理探究性力学实验(免费,有答案).docx
高考物理探究性实验题汇编一・力学篇1.（无锡市一调）学规律的发现离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和实验探究。
下面我们追寻科学家的研究足迹用两种方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系。
I.理论探究:根据牛顿运动定律和冇关运动学公式，推导在恒定合外力的作用下，功与物体动能变化间的关系，请在答题纸上对应位置写出你的推导过程。
II.实验探究：①某同学的实验方案如图乙所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验谋羌，你认为在实验屮还应该采取的两项措丿施是：a. ▲；b. ______________ ；②如图丙所示是某次实验中得到的一条纸带,其中力、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的吋间间隔为几距离如图。
则打C点吋小车的速度为▲；要验证合外力的功打动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有丙答案：推导（2分）:牛顿第二定律得F合=恥,由运动学公式得v22-vi2=2t/x,由功的定义式"合=F小,三式联立得"合=———772V.22 - 2 1II①a.平衡摩擦力（1分）b.钩码的重力远小于小车的总重力（1分）②如护（2分，其它正确也得分）钩码的重力和小车的总质量（2分）2.（淮安一调9分）物体因绕轴转动时而具有的动能叫转动动能.转动动能的大小与角速度大小冇关，为了探究转动动能的大小与角速度Z间的定量关系，某同学设计了下列一个实验，即研究砂伦的转动.先让砂伦由电动机带动作匀速转动并测出其角速度⑴，然后让砂轮脱离动力，由于克服轮边缘的摩擦阻力做功，砂轮最后停下來，测出砂轮开始脱离动力到停止转动的圈数实验中得到几组〃和血的数值见下表：（砂轮直径店10cm,（1）根据功能关系，请你帮他计算出砂轮每次脱离动力时的转动动能，并填厂、入表格内；A （2）利用实验数据，请你帮他确定此砂伦的转动动能与角速度人小定量关系式77777777/77是一▲答案：解：（1）（H7rd） =0-E k代入数据，得E k=OAn分别填：0.5、2、8、18、32 （直接填数据，正确的不扣分）（2）E k=2co2评分说明：第（1）问5分；第（2） 4分。
2024高考物理一轮复习--力学实验专题(二)--探究弹力和弹簧伸长的关系
探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验数据的处理：几种常见情形下的数据处理方法常见情形 处理方法根据)(l x F -图像的斜率求出弹簧的劲度系数k 值；若图像不过原点，根据l F -图像的横截距求出弹簧的原长.根据表中的数据,在x F -(或l F -)坐标系中描点连线,结合图像的斜率求出弹簧的劲度系数k 值；在l F -坐标系中,由图像的横截距求出弹簣的原长题中直接给出弹簧弹力F ,以及对应的弹簧伸长量x ∆或题中直接给出所吊钩码质量m ,以及对应的弹簧伸长量x ∆ 利用x k F ∆=或x k mg ∆=求解二、原理迁移的处理方法1.利用等效法来处理数据原始变量等效变量弹簧弹力变化量 弹簧圈数弹簧弹力变化量 质量变化量或钩码个数变化量弹簧伸长量 弹簧长度图像表达式 kx F =)(0l l k F -=（0l 为弹簧原长）相同点 弹簧的劲度系数就是图像的斜率不同点图像过原点,横坐标表示形变量,纵坐标表示弹力,图像与横轴所围面积表示该状态下弹簧的弹性势能横坐标表示弹簧长度，纵坐标表示弹力，图像不过原点，且横截距表示弹簧原长2.弹簧串、并联时劲度系数的处理方法实验装置 实验参量实验结论两个弹簧的劲度系数分别为1k 、2k ，两个弹簧的伸长量分别为1x 、2x ，总伸长量为x ，重物的重力为mg对于1k ，有mg x k =11，得到11k mgx =。
对于2k ，有mg x k =22，得到22k mgx =。
对于整体，mg kx =，21x x x +=，得2121k k k k k +=两个弹簧的劲度系数均为1k 两个弹簧的伸长量均为x重物的重力为mg对于一根弹簧，有mg x k 211=，得到12k mg x =。
对于整体，有mg kx =，可得12k k =三、针对练习1、小张同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。
他先把弹簧放在水平桌面上，量出弹簧原长为0 4.20m L =，再将弹簧按图甲的装置将弹簧竖直悬挂。
高考物理实验专题复习：力学实验题.docx
高考物理实验专题复习：力学实验—、基本仪器1、请认真观察本题图示并读出螺旋测微器的测量结果为mm,游标卡尺的测量结果为mm。
二、纸带（一）匀加速直线运动（用纸带计算瞬时速度和加速度）1.（9分）某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。
他将打点计时器接到频率为50Hz 的交流电源上，实验时得到一条纸带。
他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这个点下标明A,第六个点下标明B,第十一个点下标明C,第十六个点下标明£>, 第二十一个点下标明E。
测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm,OE长为13.73cm,财丁C点时小车的瞬时速度大小为m/s,小车运动的加速度大小为m/s2, AB的距离应为cm。
（保留三位有效数字）参考答案1.（每）；旨 & B /1—14. 56cm —13. 73cm（用纸带计算瞬时速度和加速度，分析由于电源频率引起的误差）2、在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02S的交流电源.他经过测量并计算得到打点计时器在打3、C、。
、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：（1） __________________________________计算VF的公式V F = ;（2）以A点对应的时刻为t=0,根据表格中数据做出物体的v-t图象，利用图象求得其加速度a =m/s2；（3）如果当时电网中交变电流的频率是上51Hz,而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比（选填：偏大、偏小或不变）。
参考答案 4. （12 分）（1）* =<10? （2）=0.425±0.005m/s2；图略（3）偏小（纸带的迁移）3、（本题满分13分（1）（3分）图中给出的是用螺旋测微器测量某一圆柱形工件的直径时的示数图，由图可知此工件的直径应为mm o2（10分）如图甲所示，是用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机的飞轮上并随之匀速转动，以替代打点计时器。
高考物理实验复习力学实验(含三年真题及部分答案)
高考实验专题复习一力学实验（附参考答案）实验一《研究匀变速直线运动》本实验是力学实验的重点实验，是力学实验的基础，通过熟练掌握打点计时器的使用，为验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律做好必要的知识和方法上的准备。
、考查重点:（一）打点计时器的使用（二）毫米刻度尺的使用（三）速度和加速度的求解方法二、注意事项1. 交流电源的电压及频率要符合要求.2 •实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸.3 •开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.4 .先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源.5.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点, 即时间间隔为T = 0.02 >5 s= 0.1 s.6 •小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小, 使纸带上的点过于密集.7.选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰. 适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点,弄清楚所选的时间间隔T.8 .测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差.三、经典讲练【例题】（2010广东理综）如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.（1）已知打点计时器电源频率为50 Hz ,则纸带上打相邻两点的时间间隔为⑵ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距x= ;C点对应的速度是（计算结果保留三位有效数字）.fl【命题立意】本题主要考查打点计时器、刻度尺的读数、纸带公式、有效数字。
1【规范解答】①T 0.02s②读A、B两点数值: 1.00cm、1.70cm 故：s=1.70cm-1.00cm=0.70cmV c V BD BD 型空1°2m/s 0.100m/s 2t 0.2【答案】①0.02s ②0.70cm；0.100m/s邻两计数点间还有 4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示. 根据图中数据计算的加速度⑵回答下列两个问题：① 为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有A. 木板的长度L B .木板的质量m i C •滑块的质量m 2 D .托盘和砝码的总质量 m 3E .滑块运动的时间t② ____________________________________________________ 测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 __________________________________________________________（3）滑块与木板间的动摩擦因数 = ___________ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g ）.与真实值相比，测量的动摩擦因数 _____________ （填偏大”或偏小”）解析：⑴ 逐差法"求解：S 4-S i =S 5-S 2=S 6-S 3=3aT 2⑶对整体列牛顿第二定律，m 3g- ym g=（m 2+m 3）a答案 （1）0. 495 m/s 2〜0. 497 m/s 2 （2）①CD ②天平 （3）网_（m2+m3）a 偏大m 2g五、真题训练1. （2013浙江）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮 筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。
高考物理专项复习《力学实验》含答案
高考物理专项复习《力学实验》含答案1．橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关。
理论与实验都表明k=Y SL，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量。
（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是___________A．N B．m C．N/m D．Pa（2）有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用螺旋测微器和刻度尺分别测量它的直径和长度如图（a）和图（b）所示，刻度尺的读数为___________cm，螺旋测微器的读数为___________mm。
（3）小华通过实验测得该橡皮筋的一些数据，作出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图（c）所示。
由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=___________N/m，这种橡皮筋的Y值等于___________（结果保留两位有效数字）。
（4）图像中图线发生弯曲的原因是___________。
【答案】D11.98（11.96~12.00均正确） 3.999（3.998~4.000均正确）319.1 3.0×106 Pa橡皮筋受力发生的形变超出其弹性限度，不再遵循弹力F与伸长量x成正比的规律【详解】（1）[1]根据表达式Sk YL=得kLYS=已知k的单位是N/m，L的单位m，S的单位是m2，所以Y的单位是N/m2，也就是Pa，故D项正确。
（2）[2][3]刻度尺从零开始，橡皮筋的尾部接近12.00，则读数估读为11.98 cm；螺旋测微器固定部分读数3.5 mm，转动部分读数为49.9，故读数为3.5 mm＋49.9×0.01 mm=3.999 mm。
（3）[4]根据胡克定律F=kx可知，图像的斜率大小等于劲度系数大小，由图像求出劲度系数为k=15.00.047N/m=319.1 N/m[5]根据Sk YL=可得62319.10.1198Pa 3.010Pa0.0039993.14()2kLYS⨯===⨯⨯（4）[6]当弹力超过其弹性限度时，胡克定律不再适用，即不再遵循伸长量x与弹力F成正比的规律，故图线发生弯曲。
力学试验(解析版)--2024年新高考物理二轮热点题型
力学试验目录一、必修实验【题型一】 纸带类问题【题型二】弹簧、橡皮条类实验【题型三】 平抛实验二.选修实验【题型四】单摆实验【题型五】碰撞实验三．力学创新实验一、必修实验【题型一】纸带类问题【解题指导】1.平衡摩擦力的两个实验及方法探究加速度与力、质量的关系及探究做功与速度变化的关系两个实验均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是垫高有打点计时器的一端，给小车一个初速度，小车能匀速下滑。
2.三个关键点(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点；计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。
要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。
(2)涉及打点计时器的实验均是先接通电源。
打点稳定后，再释放纸带。
(3)实验数据处理可借助图象，充分利用图象斜率、截距等的物理意义。
1(2023上·四川绵阳·高三绵阳中学校考开学考试)某同学利用如图甲所示的装置研究小车的匀变速直线运动，实验时将打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带如图乙所示。
(1)实验时必要的措施是。
(填正确选项前的字母标号)A.细线必须与长木板平行B.先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力(2)图乙中A、B、C、D、E、F、G为依次选取的计数点(每相邻两个计数点间还有四个点未画出)，已知s1=7.08cm，s2=7.70cm，s3=8.29cm，s4=8.91cm，s5=9.50cm，s6=10.11cm，则小车的加速度大小为m/s2。
(结果保留两位有效数字)【答案】AB/BA0.61【详解】(1)[1]AB ．为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平，同时为了打点稳定，应先开电源再放小车，故AB 正确；C ．本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车的质量远大于钩码的质量，只要能让小车做匀加速运动即可，故C 错误；D ．为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，因此只要摩擦力恒定即可，不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，故D 错误。
2024高考物理复习重难点解析—力学实验(全国通用)
2024高考物理复习重难点解析—力学实验（全国通用）力学实验时高中实验的基础，涉及到很多实验方法，像控制变量法，等效替代法；涉及到很多实验数据的处理方法，像多次测量求平均值法，图像法。
力学实验要首先根据实验原理，设计实验，正确处理实验数据，得出实验结论。
力学实验还是很多基本物理量的测量问题，像长度的测量，时间的测量，速度的测量，加速度的测量，力的测量，动能的测量，重力势能的测量，动量的测量。
例题1. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，可输出交流电和直流电．重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．(1)下列几个操作步骤中：A．按照图示，安装好实验装置B．将打点计时器接到电源的“交流输出”上C．用天平测出重锤的质量D．先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点E．测量纸带上某些点间的距离F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能没有必要的是________，操作错误的是________．(填步骤前相应的字母)(2)在使用质量为m 的重锤和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了重锤在不同时刻的位置，那么纸带的________(填“左”或“右”)端与重锤相连．设打点计时器的打点周期为T ，且“0”为打下的第一个点，当打点计时器打点“3”时，重锤的动能表达式为________________，若以重锤的运动起点“0”为参考点，当打点“3”时重锤的机械能表达式为________________．答案 (1)C D (2)左 E k ＝m (x 4－x 2)28T 2 E ＝－mgx 3＋m (x 4－x 2)28T 2解析 (1)在此实验中不需要测出重锤的质量，所以选项C 没必要；在实验时应该先接通电源，再释放重锤，所以选项D 错误．(2)因为是自由落体运动，下落的距离应该是越来越大，所以纸带左端与重锤相连． 打点“3”时的瞬时速度v 3＝x 4－x 22T， 重锤动能的表达式E k ＝12m v 32＝12m (x 4－x 22T )2＝m (x 4－x 2)28T 2重锤重力势能的表达式E p ＝－mgx 3，重锤机械能的表达式E ＝E p ＋E k ＝－mgx 3＋m (x 4－x 2)28T 2. 例题2. 用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑块A 和B 相碰的端面上装上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片．(1)实验前需要调节气垫导轨水平，借助光电门来检验气垫导轨是否水平的方法是_________．(2)为了研究两滑块所组成的系统在弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情况下的动量关系，实验分两次进行．第一次：将滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置．给A 一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt1，A与B碰撞后又分开，滑块A再次通过光电门1的时间为Δt2，滑块B通过光电门2的时间为Δt3.第二次：在两弹性碰撞架的前端贴上双面胶，同样让滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置．给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt4，A 与B碰撞后粘连在一起，滑块B通过光电门2的时间为Δt5.为完成该实验，还必须测量的物理量有________(填选项前的字母)．A．挡光片的宽度dB．滑块A的总质量m1C．滑块B的总质量m2D．光电门1到光电门2的距离L(3)在第二次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式为________________(用已知量和测量量表示)．(4)在第一次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中机械能守恒，则应该满足的表达式为________________(用已知量和测量量表示)．答案(1)使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相等，则导轨水平(2)BC(3)m11Δt4＝(m1＋m2)1Δt5(4)m1(1Δt1)2＝m1(1Δt2)2＋m2(1Δt3)2解析(1)使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相等，则导轨水平．(2)本实验需要验证动量守恒定律，所以在实验中必须要测量质量和速度，速度可以根据光电门的挡光时间求解，而质量通过天平测出，同时，挡光片的宽度可以消去，所以不需要测量挡光片的宽度，故选B、C.(3)在第二次实验中，碰撞后A、B速度相同，根据动量守恒定律有：m1v1＝(m1＋m2)v2，根据速度公式可知v1＝dΔt4，v2＝dΔt5，代入则有：m11Δt4＝(m1＋m2)1Δt5.(4)在第一次实验中，碰撞前A 的速度为v 0＝d Δt 1，碰撞后A 的速度为v A ＝d Δt 2，B 的速度为v B ＝d Δt 3，根据机械能守恒定律有：12m m 1v 02＝12m m 1v A 2＋12m m 2v B 2，代入则有：m 1(1Δt 1 )2＝m 1(1Δt 2)2＋m 2(1Δt 3)2.一、速度与加速度的测量①利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝d n ＋1－d n －12T. ②利用逐差法求解平均加速度a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2⇒a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2. ③利用速度—时间图像求加速度a ．作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度；b ．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度．二、胡克定律实验原理(1)如图所示，弹簧下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．(2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x ，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F ，以横坐标表示弹簧的伸长量x ，在坐标系中描出实验所测得的各组(x ，F )对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与形变量间的关系．三、平行四边形定则实验原理(1)等效法：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示，如图所示．(2)平行四边形定则：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示．(3)验证：比较F和F′的大小和方向，若在误差允许的范围内相等，则验证了力的平行四边形定则．四、牛顿第二定律实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a－F图像和a－1m图像，确定a与F、m的关系．五、平抛运动实验原理计算平抛物体的初速度情景1：若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝12gt2即可求出多个初速度v0＝xg2y，最后求出初速度的平均值，这就是做平抛运动的物体的初速度．情景2：若原点O不是抛出点①在轨迹曲线上取三点A、B、C，使x AB＝x BC＝x，如图所示．A到B与B到C的时间相等，设为T.②用刻度尺分别测出y A、y B、y C，则有y AB＝y B－y A，y BC＝y C－y B.③y BC－y AB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝xgy BC－y AB.六、向心力实验原理本实验探究了向心力与多个物理量之间的关系，因而实验方法采用了控制变量法，如图所示，匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动，此时小球向外挤压挡板，挡板对小球有一个向内的(指向圆周运动圆心)的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值．在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形：(1)在质量、半径一定的情况下，探究向心力大小与角速度的关系．(2)在质量、角速度一定的情况下，探究向心力大小与半径的关系．(3)在半径、角速度一定的情况下，探究向心力大小与质量的关系．七、机械能守恒定律实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．八、动量守恒定律实验原理在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否相等．九、单摆测重力加速度原理当摆角较小时，单摆做简谐运动，其运动周期为T＝2πlg，由此得到g＝4π2lT2，因此，只要测出摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值．（建议用时：30分钟）1．某同学用如图(a)所示的装置测量重力加速度．实验器材：有机玻璃条(白色是透光部分，黑色是宽度均为d＝1.00 cm的挡光片)，铁架台，数字计时器(含光电门)，刻度尺．主要实验过程如下：(1)将光电门安装在铁架台上，下方放置承接玻璃条下落的缓冲物；(2)用刻度尺测量两挡光片间的距离，刻度尺的示数如图(b)所示，读出两挡光片间的距离L ＝________ cm；(3)手提玻璃条上端使它静止在________方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过；(4)让玻璃条自由下落，测得两次挡光的时间分别为t1＝10.003 ms和t2＝5.000 ms；(5)根据以上测量的数据计算出重力加速度g＝________ m/s2(结果保留三位有效数字)．答案(2)15.40(3)竖直(5)9.74解析 (2)两挡光片间的距离L ＝15.40 cm －0 cm ＝15.40 cm(3)手提玻璃条上端使它静止在竖直方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过．(5)玻璃条下部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为v 1＝d t 1＝1.00×10－210.003×10－3m/s ≈1 m/s 玻璃条上部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为v 2＝d t 2＝1.00×10－25.000×10－3m/s ＝2 m/s 根据速度位移公式有v 22－v 12＝2gL代入数据解得加速度g ＝v 22－v 122L ≈9.74 m/s 2. 2．如图为一同学利用压力传感器探究弹力与弹簧伸长量关系的装置示意图，水平放置的压力传感器上叠放着连接轻弹簧的重物，左侧固定有竖直刻度尺．静止时弹簧上端的指针指示如图所示，表格中记录此时压力传感器的示数为6.00 N ；竖直向上缓慢地拉动弹簧，分别记录指针示数和对应的传感器示数如表中所示．传感器示数F N (N)6.004.00 3.00 1.00 0指针示数x (cm)14.60 15.81 18.19 19.40(1)补充完整表格中直尺的读数；(2)在以传感器示数F N 为纵轴、指针示数x 为横轴的坐标系中，描点画出F N －x 图像，并根据图像求得弹簧的劲度系数为________ N/m(结果保留3位有效数字)．答案(1)12.20(2)见解析图83.3(83.1～83.5都算正确)解析(1)刻度尺的最小刻度为1 mm，根据刻度尺的读数规则可知，估读到最小刻度的下一位，故读数为12.20 cm.(2)根据表格数据作出图像，如图所示由题意可知F N＋F＝mg，则F N＝mg－kΔx，即F N＝mg－k(x－x0)，得图像的斜率绝对值为弹簧的劲度系数，由图像可知k＝ΔF NΔx＝60.194 0－0.122 0N/m≈83.3 N/m.3．某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细线的方向．(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________ N.(2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)A．应测量重物M所受的重力B．弹簧测力计应在使用前调零C．细线方向应与木板平面平行D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，在保证现有器材不变的情况下怎样调整水平拉力B.___________________ ________________.答案(1)3.6(2)D(3)减小弹簧测力计B的拉力大小、减小OB与OA间的夹角(二者答一即可)解析(1)弹簧测力计的最小分度为0.2 N，故读数为3.6 N；(2)本实验是利用共点力的平衡验证力的平行四边形定则，实验中必须知道O点所受的各个力的大小和方向，A是必须的；对于弹簧测力计的使用来讲，B、C是必需的；实验中只要三力平衡即可，O点的位置没有特定要求，D不必要．故选D.(3)只要使测力计A的示数减小就行，说法合理即可．4．某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律．实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)．图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm.该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出．完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)(1)小球运动到图(b)中位置A 时，其速度的水平分量大小为____________m/s ，竖直分量大小为____________m/s ；(2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为________ m/s 2. 答案 (1)1.0 2.0 (2)9.7解析 (1)小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，因此速度的水平分量大小为v 0＝xt ＝0.050.05m/s ＝1.0 m/s ； 竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段位移的平均速度，因此小球在A 点速度的竖直分量大小为 v y ＝8.6＋11.00.05×2 cm/s ≈2.0 m/s.(2)由竖直方向为自由落体运动可得 g ＝y 3＋y 4－y 2－y 14t 2代入数据可得g ＝9.7 m/s 2.5．向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F 与质量m 、角速度ω和半径r 之间的关系．两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动．横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值．如图是探究过程中某次实验时装置的状态．(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的________．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．演绎法(2)若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与________的关系；A．钢球质量mB．运动半径rC．角速度ω(3)若两个钢球质量和运动半径相等，标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1∶9，则与皮带连接的变速塔轮1和变速塔轮2的半径之比为________．A．1∶3 B．3∶1C．1∶9 D．9∶1答案(1)C(2)C(3)B解析(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法，故选C；(2)若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系，故选C；(3)根据F＝mω2r可知，若两个钢球质量m和运动半径r相等，标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1∶9，可知两轮的角速度之比为1∶3，根据v＝ωR可知，因为变速塔轮1和变速塔轮2是皮带传动，边缘线速度相等，则与皮带连接的变速塔轮1和变速塔轮2的半径之比为3∶1，故选B.6．某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．(1)实验中涉及下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．答案(1)④①③②(2)1.29M解析(1)根据该实验操作过程，正确步骤应为④①③②.(2)物块脱离弹簧时速度最大，v ＝Δx Δt ＝(2.58＋2.57)×10－22×0.02 m/s ≈1.29 m/s ；由动能定理ΔE k ＝12m v 2，根据纸带中打点的疏密知M 纸带获得的最大速度较大，对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能较大．7．如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．A ．小球开始释放高度hB ．小球抛出点距地面的高度HC ．小球做平抛运动的射程(2)图中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m 1多次从斜轨上S 位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P ，测量平抛射程OP .然后，把被碰小球m 2静置于轨道的水平部分，再将入射球m 1从斜轨上S 位置由静止释放，与小球m 2相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号) A ．用天平测量两个小球的质量m 1、m 2 B ．测量小球m 1开始释放高度h C ．测量抛出点距地面的高度HD ．分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、NE ．测量平抛射程OM 、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________________(用(2)中测量的量表示)．(4)经测定，m 1＝45.0 g ，m 2＝7.5 g ，小球落地点的平均位置距O 点的距离如图所示．碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1′，则p 1∶p 1′＝________∶11；若碰撞结束时m 2的动量为p 2′，则p 1′∶p 2′＝11∶________.实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′＋p 2′为________．答案 (1)C (2)ADE (3)m 1·OM ＋m 2·ON ＝m 1·OP (4)14 2.9 1.01解析 (1)小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，即测量平抛运动的射程，故C 正确，A 、B 错误； (2)要验证动量守恒定律，即验证 m 1v 1＝m 1v 2＋m 2v 3小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t 相等，上式两边同时乘以t 得m 1v 1t ＝m 1v 2t ＋m 2v 3t 可得m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON因此实验需要测量两球的质量和小球做平抛运动的水平射程，为了测量位移，应找出落点，故A 、D 、E 正确，B 、C 错误．(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON (4)碰撞前、后m 1的动量之比为 p 1p 1′＝OP OM ＝44.835.2＝1411碰撞后m 1的动量与m 2的动量之比为p 1′p 2′＝m 1·OM m 2·ON ＝45.0×35.27.5×55.68＝112.9实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′＋p 2′＝m 1·OPm 1·OM ＋m 2·ON＝45.0×44.845.0×35.2＋7.5×55.68≈1.01.8．在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中．(1)安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图所示，则摆球直径d ＝________ cm，再测量摆线长l，则单摆摆长L＝________(用d、l表示)；(2)摆球摆动稳定后，当它到达________(填“最低点”或“最高点”)时启动停表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数n(n＝1、2、3…)，当n＝60时刚好停表．停止计时的停表如图所示，其读数为________ s，该单摆的周期为T＝________ s(周期要求保留三位有效数字)；(3)计算重力加速度测量值的表达式为g＝______(用T、L表示)，如果测量值小于真实值，可能原因是________；A．将摆球经过最低点的次数n记少了B．计时开始时，停表启动稍晚C．将摆线长当成了摆长D．将摆线长和球的直径之和当成了摆长(4)正确测量不同摆长L及相应的单摆周期T，并在坐标纸上画出T2与L的关系图线，如图所示．由图线算出重力加速度的大小g＝________ m/s2(保留3位有效数字，计算时π2取9.86)．答案 (1)1.84 d 2＋l (2)最低点 67.5 2.25 (3)4π2LT 2 AC (4)9.86解析 (1)摆球直径d ＝1.8 cm ＋0.1 mm ×4＝1.84 cm ； 单摆摆长L ＝d2＋l ；(2)摆球摆动稳定后，当它到达最低点时启动停表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数n (n ＝1、2、3……)，当n ＝60时刚好停表．停止计时的停表读数为67.5 s ，该单摆的周期为T ＝t n 2＝67.530 s ＝2.25 s ；(3)根据T ＝2πL g 可得计算重力加速度测量值的表达式为g ＝4π2L T2 将摆球经过最低点的次数n 记少了，则计算周期T 偏大，则g 测量值偏小，选项A 正确；计时开始时，停表启动稍晚，则周期测量值偏小，则g 测量值偏大，选项B 错误；将摆线长当成了摆长，则L 偏小，则g 测量值偏小，选项C 正确；将摆线长和球的直径之和当成了摆长，则L 偏大，则g 测量值偏大，选项D 错误． (4)根据T ＝2πL g 可得T 2＝4π2g L ，由图像可知k ＝4π2g＝4.85－3.251.20－0.80＝4，解得g ＝9.86 m/s 2.。
高考物理总复习常考题型训练力学实验(创新实验)
力学实验（创新实验）1、某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为m，1所挂砝码质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz，动滑轮轻质。
2实验步骤如下：A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；C.挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；D.改变钩码的数量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。
根据以上实验过程，回答以下问题：（1）对于上述实验，下列说法正确的是_____________。
A.钩码的质量应远小于小车的质量B.实验过程中钩码处于超重状态C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行D.弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半（2）实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a=_________2m s（结果保留两位有效数字）/（3）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相符合的是_____________。
A. B.C. D.（4）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的21a m - 图象如图，设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，则小车与木板间的动摩擦因数u =____2、如图甲所示为某探究小组设计的“用DIS 测定动摩擦因数”的实验装置示意图.一长木板固定在水平桌面上,长木板上表面水平,轻弹簧水平放置在长木板上,其右端固定在长木板的C 处,左端连一木块,木块上方固定有窄片P ,当弹簧处于原长时,木块在A 点处,光电门(未画出,用以测量窄片的遮光时间)固定在A 点.第一次,向右压缩弹簧使木块移到B 点处并由静止释放,木块通过A 处时记下窄片的遮光时间1t ,测出木块的质量1m ;第二次,在木块上方增加砝码后,向右压缩弹簧使木块再次移到B 点处并由静止释放,木块通过A 处时记下窄片的遮光时间2t ,测出木块和砝码的总质量2m ;如此反复多次实验.请回答下列问题.(已知重力加速度大小为g )1.为了测量木块与长木板间的动摩擦因数,实验中还需要测量的物理量有( )A.窄片的宽度dB.A B 、两点间的距离xC.木块从B 点运动到A 点的时间0tD.弹簧的劲度系数k2.在坐标纸上作出窄片的遮光时间t 的平方的倒数21t 随木块和砝码的总质量的倒数1m变化的关系图象,如图乙所示,根据图线,求得木块与长木板间的动摩擦因数μ=__________,木块从B 点运动到A 点的过程,弹簧对木块做的总功F W =____________.(用含a b g 、、及还需要测量的物理量字母表示)3、某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。
2023新教材高考物理二轮专题复习专题：力学实验
专题十六力学实验高频考点·能力突破考点一力学基本仪器的使用与读数注意事项：1．游标卡尺在读数时先确定各尺的分度，把数据读成以毫米为单位的，先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加．2．游标卡尺读数时不需要估读．3．螺旋测微器读数时，要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，结果若用mm作单位，则小数点后必须保留三位数字．4．游标卡尺在读数时注意区分游标卡尺的精度．5．螺旋测微器在读数时，注意区别整毫米刻度线与半毫米刻度线，注意判断半毫米刻度线是否露出．例1 某同学用50分度的游标卡尺测量一圆柱体工件的长度，如图1所示，则工件的长度为________ mm；用螺旋测微器测量工件的直径如图2所示，则工件的直径为________ mm.[解题心得]预测1 用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为________ cm.预测2 如图甲所示，某同学用弹簧OC和弹簧测力计a、b做“验证力的平行四边形定则”实验．在保持弹簧伸长量及方向不变的条件下：(1)若弹簧测力计a、b间夹角为90°，弹簧测力计a的读数是________ N；(如图乙所示)(2)若弹簧测力计a、b间夹角小于90°，保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变，增大弹簧测力计b与弹簧OC的夹角，则弹簧测力计a的读数________、弹簧测力计b的读数________．(选填“变大”“变小”或“不变”)预测 3 (1)某同学用游标卡尺的________(选填“内测量爪”“外测量爪”或“深度尺”)测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内高为________ cm.(2)该同学随后又用螺旋测微器测得玻璃杯的玻璃厚度如图乙所示，则厚度为________ mm.(3)该同学用螺旋测微器测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直径为1.731 mm，则a＝________，b＝________．(4)该同学测定一金属杆的长度和直径，示数分别如图丁、戊所示，则该金属杆的长度和直径分别为________ cm和________ mm.考点二纸带类实验综合纸带的三大应用(1)由纸带确定时间：要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点之间的区别与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔Δt＝0.02×5 s＝0.10 s.(2)求解瞬时速度：利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求打某一点时的瞬时速度，如图甲所示，打点n时的速度v n＝x n+x n+12T.(3)用“逐差法”求加速度：如图乙所示，因为a1＝x4−x13T2，a2＝x5−x23T2，a3＝x6−x33T2，所以a＝a1+a2+a33＝x4+x5+x6−x1−x2−x39T2.当位置间隔数是奇数时，应舍去位置间隔小的数据．例2 [2022·福建押题卷]某实验小组利用如图甲所示的装置，探究加速度与小车所受合外力和质量的关系．(1)下列做法正确的是________；A．实验前应先将木板左端适当垫高，以平衡摩擦力B．实验时应满足砝码桶与砝码总质量远小于小车和车内砝码总质量C．释放小车前应将小车靠近打点计时器，并使纸带尽量伸直D．实验时为了安全应先释放小车再接通打点计时器的电源E．在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力不变，即只需要保持砝码桶和砝码总质量不变(2)实验时得到一条如图乙所示的纸带，打点计时器的频率为50 Hz，任意两个计数点间还有四个计时点未画出，由图中数据可计算小车的加速度为________ m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)在保持小车和车中砝码质量一定，探究小车的加速度与受到的合外力的关系时，甲、乙两位同学分别得到了如图丙所示的a - F图像，则甲同学的a - F图线不过原点的原因是________________________________________________________________________．[解题心得]预测4 [2022·辽宁押题卷](1)在下列实验中，能用图中装置完成且仅用一条纸带就可以得出实验结论的是________(单选)；A．验证小车和重物组成的系统机械能守恒B．探究小车速度随时间变化的规律C．探究小车加速度与力、质量的关系D．探究不同力做功与小车速度变化的关系(2)某次实验中按规范操作打出了一条纸带，其部分纸带如下图．已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上，纸带左端接小车，请根据图中纸带判断其做的是________(填“匀速”“匀变速”或“加速度变化的变速”)运动，此次实验中打点计时器打下A点时小车的速度为________m/s；(保留两位有效数字)(3)如下图所示，在水平气垫导轨上用光电门记录数据的方式做“验证动量守恒定律”实验，测量滑块A的质量记为m1，测量滑块B的质量记为m2，测量滑块A上的遮光条宽度如下图所示，其宽度d1＝________cm，测得滑块B上的遮光条宽度为d2.滑块A从右向左碰静止的滑块B，已知m1>m2，光电门计时器依次记录了三个遮光时间Δt1、Δt2、Δt3，验证动量守恒需要满足的关系式为____________________________(用测量的物理量符号表示)．考点三“弹簧”“橡皮条”“碰撞”类实验例3 [2022·浙江6月](1)①“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行．图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为________ cm.由图3中小车运动的数据点，求得加速度为________ m/s2(保留两位有效数字)．②利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是________(多选)．A．换成质量更小的车B．调整长木板的倾斜程度C．把钩码更换成砝码盘和砝码D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中①下列说法正确的是________(单选)．A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要________(选填“2”“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O.[解题心得]例4 [2022·全国甲卷]利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究．让质量为m1的滑块A 与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞．完成下列填空：(1)调节导轨水平．(2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg.要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为________ kg的滑块作为A.(3)调节B的位置．使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等．(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2.(5)将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤(4)．多次测量的结果如下表所示．(6)表中的k2＝________(保留2位有效数字)．的平均值为________(保留2位有效数字)．(7)v1v2判断．若两滑块的碰撞(8)理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由v1v2为弹性碰撞，则v1的理论表达式为________(用m1和m2表示)，本实验中其值为________(保留v22位有效数字)；若该值与(7)中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞．[解题心得]预测 5 某兴趣小组同学想探究橡皮圈中的张力与橡皮圈的形变量是否符合胡克定律，若符合胡克定律，则进一步测量其劲度系数(圈中张力与整圈形变量之比)．他们设计了如图甲所示实验：橡皮圈上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，橡皮圈下端悬挂钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m 和对应橡皮圈下端P的刻度值x，如下表所示：(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m - x图像；(2)作出m - x图像后，同学们展开了讨论：甲同学认为：这条橡皮圈中的张力和橡皮圈的形变量基本符合胡克定律；乙同学认为：图像的斜率k即为橡皮圈的劲度系数；丙同学认为：橡皮圈中的张力并不等于所挂钩码的重力；……请参与同学们的讨论，并根据图像数据确定：橡皮圈不拉伸时的总周长约为______ cm，橡皮圈的劲度系数约为________ N/m(重力加速度g取10 m/s2，结果保留三位有效数字)．(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将________(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”)；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将________(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”)．预测 6 某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，所用器材有：方木板一块、白纸、量程为5 N的弹簧测力计两个、橡皮条(带两个较长的细绳套)、小圆环、刻度尺、三角板、图钉(若干个)．主要实验步骤如下：a．橡皮条的一端与轻质小圆环相连，另一端固定；b．用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环运动至O点，记下两弹簧测力计的读数F1和F2及两细绳套的方向；c．用一个弹簧测力计将小圆环拉到O点，记下弹簧测力计的读数F及细绳套的方向；d．在白纸上做出力F、F1和F2的图示，猜想三者的关系，并加以验证．(1)b 、c 步骤中将小圆环拉到同一位置O 的目的是________________________．(2)某次操作后，在白纸上记录的痕迹如图丁所示，请你在图丁中完成步骤d.预测7 [2022·北京押题卷]如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系．图1中的O 点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影．实验时，先使A 球多次从斜轨上位置P 静止释放，找到其平均落地点的位置E .然后，把半径相同的B 球静置于水平轨道的末端，再将A 球从斜轨上位置P 静止释放，与B 球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A 球与B 球相碰的过程，分别找到碰后A 球和B 球落点的平均位置D 和F .用刻度尺测量出水平射程OD 、OE 、OF .测得A 球的质量为m A ，B 球的质量为m B .图1(1)实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度．①实验必须满足的条件有________．A ．两球的质量必须相等B ．轨道末端必须水平C ．A 球每次必须从轨道的同一位置由静止释放②“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是________________．A.运动过程中，小球的机械能保持不变B ．平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比(2)当满足表达式__________________时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果再满足表达式________________时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞. (用所测物理量表示)(3)某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为16m A 、13m A 、12m A 的B 球．将A 球三次从斜轨上位置P 静止释放，分别与三个质量不同的B 球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离O 点的距离OD 、OE 、OF ，记为x 1、x 2、x 3.将三组数据标在x 1 - x 3图中．从理论上分析，图2中能反映两球相碰为弹性碰撞的是________.图2考点四力学其他实验例 5 某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置完成了“探究向心力与线速度关系”的实验，将小球用质量不计长为L的细线系于固定在铁架台上的力传感器上，小球的下端有一长度极短、宽度为d的挡光片，测得小球的直径为D，重力加速度用g表示．请回答下列问题：(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度如图乙所示，则挡光片的宽度为________mm；如果挡光片经过光电门时的挡光时间为10 ms，则小球通过光电门时的速度大小为v＝________m/s(结果保留3位有效数字)．(2)小球通过光电门时力传感器的示数为F0，改变小球释放点的高度，多次操作，记录多组F0、v的数据，作出F0-v2的图像，如果图线的斜率为k，则小球(含挡光片)的质量为________；向心力大小为F＝________．(用已知物理量的符号表示)[解题心得]预测8 用如图甲所示装置研究平抛运动的轨迹．将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的木板上．钢球沿斜槽PQ滑下后从Q点飞出，落在竖直挡板MN上．由于竖直挡板与竖直木板的夹角略小于90°，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．每次将竖直挡板向右平移相同的距离L，从斜槽上同一位置由静止释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．(1)实验前需要检查斜槽末端是否水平，正确的检查方法是______________________．(2)以平抛运动的起始点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向建立坐标系．将钢球放在Q点，钢球的________(选填“最右端”“球心”或“最下端”)对应白纸上的位置即为坐标原点．(3)实验得到的部分点迹a、b、c如图乙所示，相邻两点的水平间距均为L，ab和ac的竖直间距分别是y1和y2，当地重力加速度为g，则钢球平抛的初速度大小为________，钢球运动到b点的速度大小为_______________________________________________________．预测9 [2022·济南市测评]某实验小组在实验室用单摆做测定重力加速度的实验，实验装置如图甲所示．(1)摆球的直径用螺旋测微器测出，如图乙所示，其读数为________mm.(2)正确操作测出单摆完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为L，螺旋测微器测得摆球直径为d.用上述测得量写出重力加速度的表达式：g＝________________________________________________________________________.(3)某同学测得的g值比当地的重力加速度偏小，可能原因是________．A．计算时将L当成摆长B．测摆线长时摆线拉得过紧C．开始计时时，秒表按下过晚D．实验中误将30次全振动计为29次素养培优·创新实验1.力学创新型实验的特点(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和牛顿运动定律设计实验．(2)将实验的基本方法——控制变量法、处理数据的基本方法——图像法、逐差法融入到实验的综合分析之中．2．创新实验题的解法(1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案．(2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析．情境 1 [2022·山东卷]在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验．受此启发，某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示．主要步骤如下：①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；②接通气源，放上滑块，调平气垫导轨；③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块．弹簧处于原长时滑块左端位于O点，A点到O点的距离为5.00 cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示．回答以下问题(结果均保留两位有效数字)：(1)弹簧的劲度系数为________ N/m.(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a-F图像如图丙中Ⅰ所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________kg.(3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________kg.[解题心得]情境 2 [2022·邯郸二模]如图所示的实验装置可以测量物块与长木板间的动摩擦因数．把长木板一端放在水平面上，另一端支撑起来形成一个斜面．物块沿斜面加速下滑的过程中先后经过光电门A和光电门B.如果测得物块上挡光片宽度为d，物块经过光电门A、B 时挡光片的挡光时间分别为Δt1和Δt2，已知当地重力加速度为g.(1)要测出物块与长木板间的动摩擦因数，需要测量出斜面的倾角θ以及光电门A、B之间的距离L.(2)计算物块沿斜面下滑的加速度a的运动学公式是a＝________________．(3)物块与斜面间的动摩擦因数μ＝________________．[解题心得]情境 3 [2022·河南焦作高一联考]某实验小组利用如图甲所示装置测定小车在斜面上下滑时的加速度，实验开始时，小车静止在A点，光电门位于O点，AO间距离为l0.已知小车上挡光片的宽度为d，且d≪l0.(1)释放小车，小车由静止开始下滑，下滑过程中通过位于O点处的光电门，由数字计时器记录挡光片通过光电门的时间Δt.可由表达式v＝________得到小车通过光电门的瞬时速度．(2)将光电门向下移动一小段距离x后，重新由A点释放小车，记录挡光片通过光电门时数字计时器显示的时间Δt和此时光电门与O点间距离x.(3)重复步骤(2)，得到若干组Δt和x的数值．(4)在1-x坐标系中描点连线，得到如图乙所示直线，其斜率大小为k，纵轴截距为b，(Δt)2则小车加速度的表达式为a＝________，初始时AO间距离l0＝________．(用d、k、b表示)[解题心得]情境 4 [2022·全国冲刺卷]为准确测量某弹簧的劲度系数，某探究小组设计了如下实验，实验装置如图甲所示，其原理图如图乙所示．角度传感器与可转动的“T”形螺杆相连，“T”形螺杆上套有螺母，螺母上固定有一个力传感器，弹簧的上端挂在力传感器下端挂钩上，另一端与铁架台底座的固定点相连．当“T”形螺杆转动时，角度传感器可测出螺杆转动的角度，力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移，弹簧长度也随之发生变化．实验过程中，弹簧始终在弹性限度内．(1)已知“T”形螺杆向某一方向旋转10周(10×360°)时，力传感器上移40.0 mm，则在角度传感器由0增大到270°的过程中，力传感器向上移动的距离为________ mm.(保留一位小数)(2)该探究小组操作步骤如下：①旋转螺杆使初状态弹簧长度大于原长；②记录初状态力传感器示数F0、以及角度传感器示数θ0；③旋转“T”形螺杆使弹簧长度增加，待稳定后，记录力传感器的示数F n，角度传感器的示数θn；④多次旋转“T”形螺杆，重复步骤③的操作；⑤以力传感器的示数F为纵坐标、角度传感器的示数θ为横坐标，由实验数据描绘出F - θ图像，则该图像可能为________．(3)若图像的斜率为2.5×10－4N/°，则该弹簧的劲度系数k＝________ N/m.(结果保留三位有效数字)[解题心得]专题十六力学实验高频考点·能力突破考点一例1 解析：根据游标卡尺读数规则可知工件的长度为21 mm＋0.02 mm×36＝21.72 mm；根据螺旋测微器读数规则可知工件的直径为4 mm＋0.01 mm×30.0＝4.300 mm.答案：21.72 4.300预测1 解析：读数时要注意分度值是1 mm，要估读到分度值的下一位．答案：1.50 (1.49～1.51均可)预测2 解析：(1)由图乙所示弹簧测力计可知，其分度值为0.1 N，弹簧测力计a的读数是3.50 N；(2)若弹簧测力计a、b间夹角小于90°，保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变，增大弹簧测力计b与弹簧OC的夹角，如图所示，则可知弹簧测力计a的示数变小，b的示数变大．答案：(1)3.50 (3.48～3.52) (2)变小变大预测3 解析：(1)因需测量的是玻璃杯的内高即深度，所以要用游标卡尺的深度尺测量，根据图甲可知，游标卡尺主尺上的整毫米数为100 mm，游标尺的精确度为0.1 mm，且第3条刻度线(不计0刻度线)与主尺上的刻度线对齐，则玻璃杯的内高为100 mm＋0.1 mm×3＝100.3 mm＝10.03 cm.(2)螺旋测微器的读数规则：测量值＝固定刻度读数(注意半毫米刻度线是否露出)＋精确度(0.01 mm)×可动刻度读数(一定要估读)，由图乙可知玻璃厚度为2.5 mm ＋0.01 mm×26.0＝2.760 mm.(3)因1.731 mm＝1.5 mm＋0.01 mm×23.1，由螺旋测微器读数规则知a＝20，b＝0.(4)由图丁所示可得金属杆的长度L＝60.10 cm.由图戊知，此游标尺为50分度，游标尺上第10条刻度线(不计0刻度线)与主尺上的刻度线对齐，则该金属杆直径d ＝4 mm＋0.02×10 mm＝4.20 mm.答案：(1)深度尺10.03 (2)2.760 (3)20 0 (4)60.10 4.20考点二例2 解析：(1)为了使小车所受的合外力等于拉力，实验前应该平衡摩擦力，故A 正确；因为有拉力传感器，小车受到的拉力的大小可以直接读出，故无需让砝码桶和砝码的质量远小于小车和车内砝码的质量，B 错误；为了使纸带上能尽可能多打点，使其得到充分的利用，故释放小车前应将小车靠近打点计时器，纸带伸直是为了尽量减小纸带与限位孔间的摩擦，故C 正确；凡是使用打点计时器的实验，都应该先接通电源，让打点计时器稳定运行后再释放纸带(小车)，故D 错误；在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力不变，即需要保持拉力传感器的示数不变，故E 错误．(2)由题意知T ＝0.1 s ，采用逐差法求加速度，可得a ＝BD −OB (2T )2＝2.4 m/s 2；(3)由甲同学的a - F 图像可知，拉力传感器的示数F ＝0时，小车已经有了加速度，可能原因是平衡摩擦力过度，木板的倾角过大．答案：(1)AC (2)2.4 (3)平衡摩擦力过度，木板的倾角过大预测4 解析：(1)验证小车和重物组成的系统机械能守恒，需要测量小车和重物的质量，A 错误；探究小车速度随时间变化的规律，仅需要一条纸带即可得出实验结论，B 正确；探究小车加速度与力、质量的关系，还需知道二者的质量，C 错误；探究不同力做功与小车速度变化的关系，需要知道二者的质量，D 错误．(2)根据Δx ＝aT 2，T 均相等，即只要满足Δx 均相等即可满足运动为匀变速运动，根据图像可知Δx 均为0.1 cm ，则该运动为匀变速运动．小车的速度为v ＝(1.0+1.1)×10−22×0.02 m/s ＝0.53 m/s.(3)游标卡尺读数为1 cm ＋0.02×0 mm＝1 cm ＝1.000 cm要验证动量守恒定律，即验证碰撞前的动量和碰撞后的动量相等，即m 1v 1＝m 2v 2＋m 1v 3故有m 1d 1Δt 1＝m 2d 2Δt 2+m 1d1Δt 3 答案：(1)B (2)匀变速 0.52～0.54 (3)1.000 cm ～1.010 cm 均可m 1d 1Δt 1＝m 2d 2Δt 2+m 1d1Δt 3 考点三 例3 解析：(1)①由刻度尺的读数规则可知，打下计数点B 时小车的位移大小为x 2＝6.20 cm ；连接图3中的点，由斜率可知加速度a ＝1.9 m/s 2；②利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，为减小实验误差，应使连接小车的细绳与长木板平行，D 错误；实验时应将钩码更换成砝码盘和砝码，应保证小车的质量远大于砝码以及砝码盘的总质量，因此不能换成质量更小的小车，A错误，C正确；实验时应将长木板的右端适当垫高以平衡摩擦力，B正确．(2)①“探究求合力的方法”时不用保证两弹簧秤的读数相同，A错误；在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择与结点相距较远的一点，B错误；实验时，弹簧秤外壳与木板之间的摩擦不影响实验的结果，C错误；为了减小实验误差，实验时，应保证橡皮条、细绳和弹簧秤贴近并平行于木板，D正确．②如果只有一个弹簧秤，应先后两次将弹簧秤挂在不同的细绳套上，然后将结点拉到同一位置O，并保证两次两分力的方向不变；再将弹簧秤挂在一个细绳套上，将结点拉到位置O，因此为了完成实验至少需要3次把橡皮条的结点拉到O.答案：(1)①6.20±0.05 1.9±0.2②BC(2)①D②3例 4 解析：(2)在一动一静的弹性碰撞中，质量小的滑块碰撞质量大的滑块才能反弹，故应选质量为0.304 kg的滑块作为A.(6)滑块A、B碰后的速度v1＝s1t1、v2＝s2t2，因s1＝s2，故有v1v2＝t2t1，则k2＝0.210.67≈0.31.(7)v1v2的平均值k̅＝2×0.31+3×0.335≈0.32.(8)设滑块A碰前的速度为v0，若为弹性碰撞，则有：{v1v0=−v1v1+v2v2①12v1v02=12v1v12+12v2v22②联立①②得：v1＝m2−m1m1+m2v0，v2＝2m1v0m1+m2则v1v2＝m2−m12m1＝0.510−0.3042×0.304≈0.34.答案：(2)0.304 (6)0.31 (7)0.32(8)m2−m12m10.34预测5 解析：(1)描点作出m - x图像如图所示(2)由m - x 图像可知，橡皮圈不拉伸时P 点距离O 点的距离约为5.20 cm (5.10 cm ～5.40 cm)，则橡皮圈的总周长约为10.40 cm (10.20 cm ～10.80 cm)．由m - x 图像可知，橡皮圈的劲度系数，则有k ＝ΔmgΔx ＝120×10−3×10(7.40−5.20)×10−2N/m ＝54.5 N/m.(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O ，则由实验数据得到的劲度系数将不受影响，因为计算劲度系数时考虑的是橡皮筋的伸长量而不是长度．若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，会使读数偏大，则由实验数据得到的劲度系数将偏小．答案：(1)见解析 (2)10.40 54.5 (3)不受影响 偏小预测6 解析：(1)b 、c 步骤中将小圆环拉到同一位置O 的目的是保证两次操作力的作用效果相同；(2)在白纸上画出各力的大小及方向，并用表示F 1、F 2的线段为邻边作平行四边形，比较其对角线和表示F 的线段是否在实验误差允许范围内相等．答案：(1)保证两次操作力的作用效果相同 (2)见解析预测7 解析：(1)①为防止碰后小球A 反弹，应使A 的质量大于B 的质量，A 错误；为保证小球做平抛运动，轨道末端必须水平，故B 正确；为保证小球A 到轨道末端时的速度相等，A 球每次必须从轨道的同一位置由静止释放，故C 正确．故选BC.②小球做平抛运动的过程，有h ＝12gt 2，x ＝vt ，整理得t ＝ √2h g ，x ＝v √2hg ，发现平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比．故选B.(2)因为可用小球做平抛运动的水平射程来代替小球抛出时的速度，根据动量守恒有m A v 0＝m A v 1＋m B v 2 m A OE ＝m A OD ＋m B OF若碰撞过程为弹性碰撞，则机械能守恒，有12m A v 02＝12v v v 12+12vvv 22即m A OE 2＝m A OD 2＋m B OF 2(3)因为碰撞前，球A 的速度不变，则球A 单独落地时的x 2一直不变． 根据m A x 2＝m A x 1＋m B x 3。
物理力学实验高考真题汇编
物理力学实验高考真题汇编1. 弹力系数的测定材料：弹簧、挂钩、刻度尺等。
实验目的：测定弹簧的弹性系数。
实验步骤：1) 在水平桌面上固定弹簧，使弹簧垂直挂放，并在下端挂一个重锤使弹簧伸长；2) 通过移动挂钩的位置，测量不同拉力下弹簧的伸长量；3) 利用胡克定律进行计算，得到弹簧的弹性系数。
实验要点：准确测量弹簧的伸长量，采用多点法绘制拉力与伸长的图像，计算弹性系数。
2. 研究滑块在斜面上的运动材料：斜面、滑块、计时器等。
实验目的：研究滑块在斜面上的运动规律。
实验步骤：1) 将滑块置于斜面上，释放后记录滑块滑下斜面所用的时间；2) 改变斜面的倾角，重复实验并记录数据；3) 分析数据，得出滑块在斜面上的加速度与斜面倾角的关系。
实验要点：准确测量滑块的下滑时间，注意斜面的光滑度及倾角的调整。
3. 弹簧振子的振动实验材料：弹簧振子、定时器、尺等。
实验目的：研究弹簧振子的振动规律。
实验步骤：1) 将弹簧振子吊起，拉至一侧并释放，记录振动的周期；2) 改变振动幅度或弹簧的劲度系数，观察振动规律的变化；3) 通过实验数据绘制振动周期与振幅的关系曲线。
实验要点：准确测量振动周期和振幅，注意调整弹簧的初始位置和观察振动过程。
4. 摆锤与弹簧的共振现象实验材料：摆锤、弹簧、调节器等。
实验目的：研究摆锤与弹簧的共振现象。
实验步骤：1) 调整摆锤的长度，使其与弹簧的振动频率相同；2) 改变摆锤长度，观察共振现象的变化；3) 测量共振频率并分析实验数据。
实验要点：准确调整摆锤长度，观察共振现象的变化，记录共振频率并进行分析。
通过以上几道物理力学实验的高考真题汇编，学生在实验中掌握了物理力学实验的基本原理和实验技能，有助于提升实验操作能力和理论应用能力，为高考物理的备考打下坚实的基础。
希望同学们能够认真对待实验课程，善于动手实践，不断提高自身的实验能力和科学素养。
祝愿大家取得优异的成绩，实现自己的理想和目标！。
高考物理专题复习《力学实验》知识点总结
高考物理专题复习《力学实验》知识点总结一、误差和有效数字 (1)误差(2)相对误差＝绝对误差真实值×100%。
(3)误差不可避免，但可以减小误差。
(4)有效数字：从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.020 6为三位有效数字。
二、基本仪器的使用三、实验要点四、实验数据的处理方法高考物理专题复习《力学实验》规律总结1.游标卡尺、螺旋测微器读数方法：主尺+副尺格数*精确度(游标卡尺不估读）2.读数规则：最小分度1估读到下一位、最小分度2、5不估读3.计时仪器：秒表、打点计时器、频闪照相4.平行四边形定则实验：等效替代、位置相同、标注结点、记录方向、线板平行、限度之内、夹角适当5.牛顿第二定律实验：三法（控制变量法、平衡摩擦法、近似法）巧记：小马拉大车6.测速度：速度的测量是很多力学实验的基础，通过速度的测量可研究加速度、动能等物理量的变化规律，因此在研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒等实验中都要进行速度的测量。
速度的测量一般有两种方法：一种是通过打点计时器、频闪照片等方式获得几段连续相等时间内的位移从而研究速度；另一种是通过光电门等工具来测量速度。
思维模板：用第一种方法求速度和加速度通常要用到匀变速直线运动中的两个重要推论：①v t/2=v平均=(v0+v)/2，②Δx=aT2，为了尽量减小误差，求加速度时还要用到逐差法。
用光电门测速度时测出挡光片通过光电门所用的时间，求出该段时间内的平均速度，则认为等于该点的瞬时速度，即：v=d/Δt。
7.常用实验原理的设计方法1）控制变量法：如：在“验证牛顿第二定律的实验”中，加速度、力和质量的关系控制。
在“研究单摆的周期”中，摆长、偏角和摆球质量的关系控制等等。
2）理想化方法：用伏安法测电阻时，选择了合适的内外接方法，一般就忽略电表的非理想性。
3）等效替代法：某些量不易测量，可以用较易测量的量替代，从而简化实验。
在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，两球碰撞后的速度不易直接测量，在将整个平抛时间定为时间单位后，速度的测量就转化为对水平位移的测量了。
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码的重力作为_小__车__所__受__外__力___,测小车的加速度； ⑵改变所挂钩码的数量，多次重复测量。根据
测得的数据画出a-F图线如图。图线的OA段可得出 的实验结论是_加__速__度__a_与__外__力__F_成__正__比__。此图线的
AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是 (C)
A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态 C.所挂钩码的总质量太大
sin β∶sin α＝________.
答案 (1)B.钩码个数(或细线拉力)；橡皮筋与细线结点的位
置 O；细线的方向(说明:能反映细线方向的其它记录也可以)
C．橡皮筋与细线结点的位置与步骤 B 中结点位置重合；钩
码个数和对应的细线方向
3 (2)4
考能定时训练
1．下列有关实验的描述中，正确的是
( AB )
做几次实验,由纸带算出与m对应的a,
作出a-m-1图象，若是过原点的直线则
证明a∝m-1。
O
m-1
例8．如图用位移传感器
位移传感器 位移传感器 （发射器） （接收器）
和计算机（DIS ）研究加速
度和力的关系。实验前已 平衡摩擦力。
钩码
轨道
小车
⑴采用控制变量法，应保持_小__车__质__量__不变,用钩
一、误差和有效数字 1.误差 测量值与真实值的差异叫做误差。
⑴系统误差 多次重复实验总是偏大或偏小。
⑵偶然误差
多次重复实验偏大偏小的机会相同。 减小偶然误差：多次实验取平均值， 属于线性关系的,画出拟合直线。
⑶绝对误差和相对误差。
测量值A和真实值A0之差的绝对值
|A-A0|叫绝对误差；
绝对误差与真实值的比 A A 0
2.时间的测量 ⑴打点计时器 (计时仪器）
电磁打点计时器
火花打点计时器 都使用频率为50Hz的交变电源。 电磁打点计时器用低压交变电源， 火花打点计时器用220V交变电源。 打点周期均为0.02s。
⑵秒表
小圆内的短针是分针, 最小刻度是0.5min
大圆内的长针是秒针, 最小刻度是0.1s
28 57 26
(2)图乙中的 F 与 F′中，____F(填′“F”或“F′”)一定 与 AO 共线．
误区提示 本实验结果有明显偏差的原因很多,但归纳起 来可分为两类：一类是在实验操作过程中产生的,如O点 位置变动、弹簧测力计与木板平面不平行、弹簧测力计 的使用和读数不正确(读数时要注意弹簧测力计零刻度的 位置)等;另一类是在处理实验数据时产生的，如力的方向 的标注、力的图示(平行四边形作图)的不准确等．所以一 定要注意有可能产生这些偏差的原因．另外，用作图法 来处理实验数据并得出结论时，规范作图至关重要，要 养成规范作图的习惯．
3.4 0
5.1 0
6.85
8.6 0
1100.3.30 1122.1.10 14.05
读数错误L5,L6 L7-L3=7.20 cm
用逐差法求ΔL：
Ld1d2d3d4
7
14
44
=1.75cm
k=Δmg/ΔL
=28N/m
6．几个同学利用如图 26 甲所示的装置探究“弹力和弹簧 伸长量的关系”，他们先读出不挂砝码时弹簧下端指针 所指的标尺刻度(图中标尺等分刻度只是示意图)，然后 在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，依次读出指针 所指的标尺刻度．所得数据列表如下：(弹簧弹力始终未 超过弹性限度，重力加速度 g＝9.8 m/s2)
___________. C．将步骤 B 中的钩码取下，分别在两根细线上挂上 4
个和 3 个质量相等的钩码，用两光滑硬棒 B、C 使两 细线互成角度，如图乙所示，小心调整 B、C 的位 置，使_______________，记录__________________．
甲
乙
图4
(2)如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中
sin β∶sin α＝________.
答案 (1)B.钩码个数(或细线拉力)；橡皮筋与细线结点的位
置 O；细线的方向(说明:能反映细线方向的其它记录也可以)
C．橡皮筋与细线结点的位置与步骤 B 中结点位置重合；钩
码个数和对应的细线方向
3 (2)4
预测演练 2 在“验证力的平行四边形定则”的实验中 (1)部分实验步骤如下，请完成有关内容： A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木 板上，另一端绑上两根细线． B．其中一根细线挂上 5 个质量相等的钩码，使橡皮筋 拉伸，如图 4 甲所示，记录：__________、__________、
叫相对误差。
A0
（或绝对误差与测量值的比 A A0
叫相对误差。）
A
2.有效数字 带有一位不可靠数字的近似数字。
⑴仅适用于近似数字。
⑵只能带有一位不可靠数字。 用测量仪器直接测量时，一般要求
在最小刻度下再估读一位。(不受有效 数字位数的限制。)
游标卡尺例外，不要求估读。 运算结果一般保留2-3位有效数字。
三、考试说明规定的实验
一）．研究匀变速直线运动
在小车后面连接纸带，用打点计时器 记录小车的运动情况。
①纸带处理。选点迹清楚的纸带，选
开始点O，每5个点取一个计数点，相邻
计数点间时间间隔0.1s.测出相邻计数
点间的距离s1、s2、s3……
s1
s2
OA
B
s3
C
s1
s2
OA
B
s3
C
②判定匀变速直线运动。
速 度外，还要测出的两个物理量是________________．
图9
图 10 答案 (1)AC (2)L32－TL1 钩码的重力和小车的总质量
五）．研究平抛运动
⑴斜槽末端切线水平。
⑵用重锤线检验坐标纸上
的竖直边是否竖直。
O
x
⑶以斜槽末端为原点建立 直角坐标系。
（x0,y0）
⑷小球每次从斜槽上的同 y 一位置由静止开始下滑。
A
d B
v d
t
4．平衡摩擦力
力学实验中经常会利用物块（或小车）沿 水平长木板滑行的情景，而且希望物块和木 板间没有摩擦，但实际上物块与木板间不可 能是绝对光滑的。 为了消除摩擦力带来的系统误差，需要在 开始实验前平衡摩擦力。 方法是将原来水平放置的木板的一端适当 抬高,将物块放在木板上,稍加推动后,如果物 块能自动保持匀速下滑,表明它受到的重力 的下滑分力恰好与滑动摩擦力大小相等。
的
(
)
A．要平衡摩擦力
B．实验时不需要平衡摩擦力
C．钩码的重力要远小于小车的总重力
D．实验进行时应先释放小车再接通电源
(2)如图 10 所示是某次实验中得到的一条纸带，其中 A、B、C、D、E 是计
数点，相邻计数点间的时间间隔为 T，距离如图所示．则打 C 点时小车的
速度为____________；若要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、
由这两点求斜率k；O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 t/s
该斜率即加速度a a=5.3m/s2
例5．研究匀变速直线运动实验中选出了如
下的一条纸带，图中标出的数字为相邻两个
计数点间的距离。打点计时器的电源频率为
50Hz。
5.12 7.10 9.11 11.10
13.12
15.11 单位cm
59 30 31 1314 0 1 2
2
12
3
55
11
4
24
10
5
98 7 6
53
22
33 4 35
6
37
8
由于秒表是0.1s跳一 格,不估读下一位.
每1分钟的前半分钟
51
37
39
20
10
49
41
18
12
47 16 45 14 43
内的秒数按大表盘的红字读数；后半分钟
内的秒数按大表盘的黑字读数。
（1分50.5秒）
四）.验证牛顿第二定律
小车 打点计时器
m´<<m时可认为F=m´g
砝码
实验前必须平衡摩擦力 砝码盘
研究a、m、F三者的关系，要采用控制变量法。
先保持小车m不变,改变m´即改变F a
多做几次实验,由纸带算出与F对应的
a,作出a-F图象,若是过原点的直线则
证明a∝F；
O
F
再保持m´不变即F不变，改变小车m a
9 T 2
⒝利用任意两段相邻记数点间的位
移（第m段和第n段）求a，有
a
sm sn
mnT
2
⒞利用v-t图象求a。
在v-t图象中描点； 4.0 v/(m·s-1) (0.60,4.0)
画出拟合直线；
3.5 3.0
2.5
在直线上取两点； 2.0
1.5
写出这两点坐标； 1.0 (0.00,0.8) 0.5
a/(ms-2) B
A
D.所用小车的质量太大
O
F/N
2.探究小车加速度与外力、质量的关系
例 5 (1)某同学设计了一个探究小车的加速度 a 与小车所受拉力 F 及质量 m
关系的实验，图 9 为实验装置简图．他想用钩码的重力表示小车受到的合
外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列哪两项说法是正确
预测演练 2 在“验证力的平行四边形定则”的实验中 (1)部分实验步骤如下，请完成有关内容： A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木 板上，另一端绑上两根细线． B．其中一根细线挂上 5 个质量相等的钩码，使橡皮筋 拉伸，如图 4 甲所示，记录：__________、__________、
OA B
C
D
E