力学实验-2023年高考物理三轮复习（全国通用）（原卷版）

查补易混易错12力学实验

/高考直击/

力学实验题是高考的必考内容，高考对于这部分知识点的命题形式是：根据实验原理，设计实验，

正确处理实验数据，得出实验结论。将考查的知识点延伸到演示实验中，扩展到设计性、应用性等实验。

需要学生能够将所学的实验原理和实验方法知识迁移到情境实验中去。

高考的命题特点是：在课本实验的基础上，或以基本力学模型为载体，根据运动学和动力学及能量的

观点知识设计实验，主要形式有：实验原理的拓展和延伸，来源于教材，又高于教材，需要分析理解实验

而不是盲目背诵实验；情境的设计与创新（认真审题，建立模型，理解是做什么，怎么做和为什么。万变

不离实验的原理。）；实验器材的等效与替换（不变目的但变装置；不变装置但变目的）。

近三年高考的题目主要集中在：验证机械能守恒定律，探究弹力与弹簧伸长量的关系，验证动量定理。

及动摩擦因数和重力加速度的测量，预测2023年的备考建议是动量守恒定律、力的平行四边形法则和平抛

运动及机械能守恒定律。

考向一、纸带类实验

易混易错归纳：

1.涉及的实验：（1）研究匀变速直线运动。（2）验证牛顿运动定律。（3）验证机械能守恒定律。

2.纸带的应用：（1）确定时间

（2）求瞬时速度：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。如图所

示，则打〃点时的速度匕］嗯?叶1\

（3）求加速度「％」•

②逐差法：如图所示，a=A.七色=，+学+矢/三二£（^0123—4—5，

③两段法：把图中不、及、用、刘、生、屈分成时间相等（均为37）的两

大段，则由X”一XI=a∕i得：（xi+xs+xe）—（XI+Λ⅛+Λ⅛）=a（3TV,解出的a与上面逐差法结果相等。

④图像法：画出P-£图像，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。

3.使用打点计时器注意事项：

L平行：纸带、细绳要和长木板平行。

2.靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。

3.两先两后：实验时应先接通电源，后释放小车：实验后先断开电源，后取下纸带。

典例分析：

1.（2022•北京）某同学利用自由落体运动测量重力加速度，实验装置如图1所示，打点计时器接在

频率为50∙0Hz的交流电源上。使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出

点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1,2,…，8,相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数

点之间的距离孙占，，电，并求出打点2,3,…，7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立VT坐标系，

根据重锤下落的速度作出UT图线并求重力加速度。

图1

（1）图2为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度匕=m/s（结果保留3位有效数字）。

5〉・金・；单位：Cm）

卜3.83""5：6T/

图2

（2）除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出，请在图中标出速度匕对应的坐标

点，并作出v-f图线-

（3）根据图3,实验测得的重力加速度g=m/s?（结果保留3位有效数字）。

（4）某同学居家学习期间，注意到一水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐

滴下落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用

手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。

2.（2021•福建）某实验小组利用图（a）所示的实验装置探究空气阻力与速度的关系，实验过程如下:

薄板

细绳小2纸带卑时器

垫块

图(a)图(b)

(1)首先将未安装薄板的小车置于带有定滑轮的木板上，然后将纸带穿过打点计时器与小车相连。

(2)用垫块将木板一端垫高，调整垫块位置，平衡小车所受摩擦力及其他阻力。若某次调整过程中打

出的纸带如图(b)所示(纸带上的点由左至右依次打出)，则垫块应该(填“往左移”“往右

移”或“固定不动”)。

(3)在细绳一端挂上钩码，另一端通过定滑轮系在小车前端。

(4)把小车靠近打点计时器，接通电源，将小车由静止释放。小车拖动纸带下滑，打出的纸带一部分

如图(C)所示。己知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4

个打出的点未画出。打出F点时小车的速度大小为m/s(结果保留2位小数)。

图(C)IS(d)

(5)保持小车和钩码的质量不变，在小车上安装一薄板。实验近似得到的某时刻起小车Lt图像如图

(d)所示，由图像可知小车加速度大小(填“逐渐变大”“逐渐变小”或“保持不变”)。据此

可以得到的实验结论是。

3.某实验小组用图甲所示装置探究加速度与力的关系。

打点计时器小车...^

纸带、替Q力传感器aa.

甲沙桶

内

(1)关于该实验，下列说法正确的是

A.拉小车的细线要与木板平行

B.打点计时器要与6V直流电源连接

C.沙桶和沙的质量要远小于小车和传感器的质量

D.平衡摩擦力时，纸带要穿过打点计时器后连在小车上

(2)图乙中的两种穿纸带方法，你认为(选填“左”或“右”)边的打点效果好。

(3)实验中得到一条如图丙所示的纸带，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，打点计时器所用电

源的频率为50Hz。由图中实验数据可知，打点计时器打下8点时小车的速度%=m∕s,小车的

加速度m/s"(结果保留两位有效数字)

(4)某同学根据测量数据作出的a-尸图像如图丁所示。该直线不过坐标原点的原因可能是

A.摩擦力平衡过大

B.没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不足

4、(2020•全国卷In)某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂

上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。已知打出图

(b)中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图(b)给出的数据中可以得到，打出3点时小车的速度大小Vs=

m∕s,打出一点时小车的速度大小“=m/s。(结果均保留2位小数)

打点计时器小车__________________________________________________

/■

木板

若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图(b)给出的数据中求得的物理

量为。

5.在做“探究加速度与力、质量的关系“实验中

①下列仪器需要用到的有。

②若甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置来做实验。己知他们使用的小

车完全相同，小车的质量为加重物的质量为必，试回答下列问题:

打点计时器,小车细线定滑轮

纸带飞%

力传感器

长木板水平实验台口

重物

（甲）

则甲、乙、丙实验中，必须补偿小车和长木板之间摩擦力的实验小组有。若用上面的甲装置得

2

如图所示的纸带，已知打点计时器所使用的交流电频率为50Hz,则小车的加速度为m∕s（保留两

位有效数字）。

你认为该同学实验时选用的限加的比例关系合理吗？。（填“合理”，“不合理”）

③如果实验时所用交流电的频率实际为48Hz,则实验测得的加速度比真实值（填“大”或“小”）。

6.某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度为g。主要实验步骤如下：

①用游标卡尺测量挡光片的宽度4用量角器测出气垫导轨的倾角0.

②测量挡光片到光电门的距离X；

③由静止释放滑块，记录数字计时器显示挡光片的挡光时间f；

④改变x,测出不同X所对应的挡光时间如

根据上述实验步骤请回答：

（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度时的结果如图所示，则挡光片的宽度〃=mm,

~~O12cm7

I∣∣∣∣∣∣∣∣>IIl∣JJ∣∣JJJ∣∣∣∣∣∣<

I「III1]i1IIIfIIII「III

01。20

（2）滑块通过光电门时速度的表达式V=（用实验中所测物理量符号表示）。

（3）根据实验测得的多组x、t数据，可绘制、一卜图象，图象的纵坐标为人横坐标为如果滑块下

滑过程符合机械能守恒定律，则图象应为过原点的一条倾斜直线，其斜率为（用d、

。、g表示）。

考向二、光电门、手机应用类实验

易混易错归纳：

光电门的应用

(1)记录时间：光电计时器可以记录挡光时间

(2)测量瞬时速度：丫=£("为遮光板宽度)；用平均速度代替瞬时速度。

a=V2v

(3)计算加速度：a=/2χ曲或t'°

智能手机：在近几年应用到实验中，类似光电门、传感器，打点计时器。

典例分析：

1.(2022•江苏)小明利用手机测量当地的重力加速度，实验场景如图1所示，他将一根木条平放在

楼梯台阶边缘，小球放置在木条上，打开手机的“声学秒表”软件，用钢尺水平击打木条使其转开后，小

球下落撞击地面，手机接收到钢尺的击打声开始计时，接收到小球落地的撞击声停止计时，记录下击打声

与撞击声的时间间隔t,多次测量不同台阶距离地面的高度小及对应的时间间隔入

(1)现有以下材质的小球，实验中应当选用。

A.钢球B.乒乓球C.橡胶球

(2)用分度值为Imm的刻度尺测量某级台阶高度的示数如图2所示，则〃=cm。

(3)作出图线，如图3所示，则可得到重力加速度8=m∕s2o

（4）在图1中，将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量，若将手机放在地面1点，设声速为心

考虑击打声的传播时间，则小球下落时间可表示为/'=（用力、力和y表示）。

（5）有同学认为，小明在实验中未考虑木条厚度，用图像法计算的重力加速度g必然有偏差。请判断

该观点是否正确，简要说明理由_____。

2.（2022•辽宁）某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮

光带和透光带（宽度用d表示）。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感

器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔加。

透光带

（1）除图中所用的实验器材外，该实验还需要（填“天平”或“刻度尺”）;

（2）该同学测得遮光带（透光带）的宽度为4.50cm,记录时间间隔的数据如表所示，

1遮2遮3遮

编号

光带光带光带

Δr∕(×10'73.38.30.

根据046700上述实验数据，可得编号为3的遮光带

通过光电传感器的平均速度大小为匕=

m/s（结果保留两位有效数字）；

（3）某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为A小A4,则重力加速度g=

（用公绢、加2表示）;

（4）该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：。

3.（2021•山东）某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步

骤如下：

①固定好手机，打开录音功能；②从一定高度由静止释放乒乓球；

③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间（单位：s）的变化图像如图所示。

根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。

碰撞次序1234567

碰撞时刻1122233

（S）.12.58.00.40.78.14.47

根据实验数据，回答下列问题:

（1）利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为m（保留2位有效数字，

当地重力加速度g=9.80m∕s2）。

（2）设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k,则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能

的倍（用Z■表示），第3次碰撞过程中L=（保留2位有效数字）。

（3）由于存在空气阻力，第（1）问中计算的弹起高度（填“高于”或“低于”）实际弹

起高度。

4.（2022•广东）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失,

设计了如图（a）所示的装置，实验过程如下:

（1）让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小

球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。

（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（6）所示，小球直径”=mm。

（3）测量时，应（选填"A”或"B"，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为

“先接通数字计时器，后释放小球记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间。和质。

（4）计算小球通过光电门的速度，己知小球的质量为例可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失

∆fi=（用字母卬、d、f∣和，2表示）。

（5）若适当调高光电门的高度，将会（选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量

误差。

考向三、弹簧、橡皮条、碰撞类实验

易混易错归纳：

1.探究弹簧弹力和形变量的关系

1.不要超过弹性限度。2.测弹簧原长时要保持自由悬挂。卓蒯n

3.数据处理：作尸一X图，斜率即劲度系数左

图线1：X表示弹簧形变量。图线2：X为弹簧长度，其中Xo为弹簧原长。（无论图

线1图线2,斜率都表示劲度系数）。图线3：后端发生弯曲原因是超过弹性限度。

图线4：X轴小截距原因可能是测弹簧原长时未悬挂，悬挂后弹簧自身重力导致误

差。

4.探究结果：胡克定律尸=丘（X为形变量），弹簧劲度系数的算法：k=：=

2.探究两个胡成角度的力的关系

L实验装置图，甲是用两个力把橡皮条拉到某一位置，乙是用一个力把橡皮条拉到同一位置，体现了等效的

思想。

2.测力计可以校对一下，即相互拉一拉，看示数是否相等，若不相等，需要校正好。

3.拉力应该与平板平行。

4.二个力的夹角不要太大或太小，目的是为了做平行四边形时方便。

5.测力计拉橡皮条的细绳尽量长一些，目的是为了画力方向时误差小一些。

3.验证动量守恒定律

本实验可利用不同的方案验证，具体如下：

实验方案实验装置

利用气垫导轨完成一维碰撞实验■?■

滑块速度的测量V=告

I

用两摆球碰撞验证动量守恒定律

摆球速度的测量v=√⅛Λ

在光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律

ʌX

小车速度的测量U=岩

利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律

速度与平抛运动的水平位移成正比

典例分析：

1.（2021•广东）某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上

的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固

定一毫米刻度尺，再将单个质量为20Og的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢

球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数"和弹簧上端对应的刻度尺示数％,数据如表所示。实验过程中弹

簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。

.040.032.054.076.118.09

(1)利用ΔZ1=4+3-4(i=l,2,3)计算弹簧的压缩量：M=6.03cm,ΔΔ2=6.08cm,ΔL,=cm,

压缩量的平均值ZZ=My但=cm.

(2)上述ZZ是管中增加个钢球时产生的弹簧平均压缩量；

(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m∕s2,该弹簧的劲度系数为N/m。(结果保留3位有效数字)

2.某实验小组同学用铁架台、弹簧和多个质量均为加=50g的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与形

变量的关系，实验装置如图甲所示。

3

(1)该组同学在做该实验时，依次在弹簧下端挂上钩码，并在表格内分别记下钩码静止时弹簧下端指针

所对应的刻度，记录数据如下：

钩码个数12345

弹力FN0.51.01.52.02.5

指针对应

12.5115.3916.1117.30

刻度£/Cm

当挂2个钩码时，指针对应刻度如图甲所示，将指针示数填入表格；在以弹簧弹力为纵轴、指针对应

刻度上为横轴的坐标系中，如图乙所示。描点画出第2组对应的数据点，并连线得到尸/图像。请根据图

像分析并得出以下结论：

①弹簧原长为cm。

②弹簧的劲度系数k=N∕cm(保留两位有效数字)。

(2)弹簧与绳有一点相似之处，都可以认为是一个传递力的媒介。某位同学根据这个观点推广认为：将

两个同样的弹簧串接在一起后,弹簧的劲度系数力与原来一样。你认为他的想法正确吗？。

并解释一下你的理由：。

3.“验证力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中/为固定橡皮条的图钉，。为橡皮条与细绳的

结点，如和。，为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示。

(1)本实验采用的科学方法是。

A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法

(2)图乙中的尸与〃两力中，方向一定沿40方向的是。

(3)关于实验下列说法正确的是

A.拉橡皮条的细绳短一些，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。时，拉力6和K的夹角越大越好

D.在同一实验中0点位置不能变

4.某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为人的光滑水平桌面上，放置

两个小球a和儿其中，6与轻弹簧紧挨着但不拴接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起

初弹簧被压缩一定长度并锁定。a放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为。点。实验时，先将a球移开，

弹簧解除锁定，8沿桌面运动后水平飞出。再将a球放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，6球与

a球发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验10次。实验中，小球落点记为/1、B、C

OABC

(1)若a球质量为届，半径为r“；。球质量为期，半径为z‰6球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出，

则。

A.ma<m∣,,ra=ΓbB.ιna<ml,,ra<rt,C.nιf,>mh,ra=rt,D.∕na>ml,,ra>rl,

(2)为了验证动量守恒，本实验中必须测量的物理量有。

A.小球a的质量届和小球8的质量加，B.小球飞出的水平距离而、XOB、XK

C.桌面离地面的高度AD.小球飞行的时间

(3)关于本实验的实验操作，下列说法不正确的是。

A.重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同

B.重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中出现了错误

C.用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置

D.仅调节桌面的高度，桌面越高，线段仍的长度越长(4)在实验误差允许的范围内，当所测物理量满

足表达式：，即说明碰撞过程遵循动量守恒。(用题中已测量的物理量表示)

(5)该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能，他测量了桌面离地面的高度h,该地的重力加速度为

g，则弹簧锁定时具有的弹性势能及为(用题中己测量的物理量表示)

5.小吴利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。所用器材有：小球、细线、拉力传感器(可以测

量细线的拉力)、托盘秤。当地的重力加速度大小为g。

(1)将小球静置于托盘秤上,如图乙所示,托盘秤表盘的示数如图丙所示,则小球的质量m=kg。

(2)细线一端与小球相连，另一端绕在水平轴。上。将小球拉至与水平轴。同一高度处后由静止释放，

小球在竖直平面内做圆周运动，若小球通过最低点时拉力传感器的示数为F,则能验证机械能守恒定律的等

式为Z7=O

(3)若测得水平轴。与小球之间的细线长度为£,小球的直径为d,则小球做圆周运动的最大速度%=

6.某同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图1所示。

(1)实验室有两组滑块装置。甲组两个滑块的碰撞端面装上弹性碰撞架，乙组两个滑块的碰撞端面分

别装上撞针和橡皮泥。若要求碰撞过程动能损失最小，应选择(填“甲”或“乙”)组的实验装置。

甲乙

(2)用螺旋测微器测量遮光条宽度，如图2所示，并将两块宽度均为d的遮光条安装到两滑块上,

图2

（3）安装好气垫导轨和光电门，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道

右端向左运动，发现滑块通过光电门2的时间小于通过光电门1的时间。为使导轨水平，可调节产使轨道

左端（填“升高”或“降低”）一些。

（4）用天平测得滑块A、B的质量（均包括遮光条）分别为加人、机B;调整好气垫导轨后，将滑块A

向左弹出，与静止的滑块B发生碰撞,碰后两滑块没有粘连,与光电门1相连的计时器显示的挡光时间为4∣,

与光电门2相连的计时器显示的先后挡光时间为加2和。从实验结果可知两滑块的质量满足优A_

（填或小滑块A、B碰撞过程中满足表达式（用所测物理量的符号表示），则说

明碰撞过程中动量守恒。

7.（1）在“探究弹簧弹力与形变量的关系实验”与“探究两个互成角度的力的合成规律实验”中：

a.两个实验都需要的器材是；

A.弹簧秤B.弹簧C.橡皮筋D,刻度尺

b.在实验中，下列操作正确的是；

A.在探究弹簧弹力与形变量的关系实验中，测弹簧原长时应把弹簧水平放置

B.在探究两个互成角度的力的合成规律实验中，弹簧秤调零时弹簧秤应水平放置

C.在探究两个互成角度的力的合成规律实验中，若弹簧秤示数偏大可调短弹簧的有效长度

D.在探究两个互成角度的力的合成规律实验中，拉弹簧秤时弹簧秤外壳不能与木板接触

（2）验证物体自由下落过程中机械能守恒，交流电频率为50Hz,重锤质量m=200g,打出了如下纸带，

在纸带后端选择连续的7个打印点为计数点，并依次标上1、2、3....在数据处理中，选计数点3对应的

重物位置为零重力势能参考面，则打下5时重物的速度m∕s,重物的机械能为J（当地重

力加速度g=9.8m∕s2,计算结果均保留3位有效数字）。该种验证方法是否要求打第一个点时速度为零？

（填“是”或“否”）。

单位：cm

4567

工99•37,5%44

卜4.

二T4..75.

8.如图所示，用碰撞实验器可以研究两个刚性小球在水平轨道碰撞前后的动量关系。实验时先让质量

为班的小球1从斜槽上某一固定位置0由静止开始释放，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的尸点。

再把质量为里的小球2放在水平轨道末端，让小球1仍从位置0由静止释放，两小球碰撞后从轨道末端水

平抛出，小球2落到位于水平地面的4点，小球1落到位于水平地面的"点。则碰撞前的动量可表示为叫∙OP,

碰后的动量可表示为町∙OW+牡∙ON。

(1)本实验中刚性小球1的质量㈣与刚性小球2的质量”4大小应满足的关系

(2)若实验中换用不同材质的小球，其他条件不变，可以改变小球的落点位置。下面三幅图中，可能

正确的落点分布是O

一

_c)A,L>p

9.在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示,a、6是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行

I.在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点

处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹。；

II.将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B；

III.把小球6静止放在斜槽轨道水平段的最右端,让小球a仍从固定点处由静止释放,和小球。相碰后，

两球撞在木板上得到痕迹A和C。

①若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、8两球的质量叫、，电间的关

系是叫m1。(选填“>”“=”或“<”)

②为完成本实验，必须测量的物理量有。

A.小球a开始释放的高度AB.木板水平向右移动的距离,

C.a球和6球的质量㈣、m2D.。点到A、B、C三点的距离乂、%、为

③在实验误差允许范围内，若满足关系式,则动量守恒（用②所选的物理量表示，要求化简）

④在实验误差允许范围内，若满足关系式,则机械能守恒（用②所选的物理量表示，要求化简）

好题演练

1.（2020•广东）某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上

方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、祛码盘和祛码等。

实验步骤如下：

（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间时，

可认为气垫导轨水平；

（2）用天平测祛码与祛码盘的总质量例、滑块（含遮光片）的质量电；

（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与法码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

（4）令滑块在祛码和祛码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过/、

6两处的光电门的遮光时间ʌ加、Δtz及遮光片从A运动到6所用的时间小；

（5）在遮光片随滑块从4运动到6的过程中，如果将祛码和祛码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力

冲量的大小户_,滑块动量改变量的大小△片晨用题中给出的物理量及重力加速度g表示）

（6）某次测量得到的一组数据为：庐LoOocm,w=l.50×10^2kg,zzz∙-O.400kg,Δ¢/=3.900×IO-2s,

Δt^=∖.270×10jS,tιj=∖.50s,∣X⅛=9.80m∕s2,,计算可得/=N∙s,Δp=kg∙m∙sH；（结果

均保留3位有效数字）

（7）定义6=卜含卜100%,本次实验δ=%（保留1位有效数字）。

2.（2021•河北）某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一

端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块（质量为200g,

其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速度为9.80m∕s2,实验操作步骤如下：

遮光条光电门1光电门2

fflɪ

①安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm,轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示;

②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速

度;

③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上

述步骤;

④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量以系统（包含滑块、滑块所载钩码和

轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量AEk及系统总机械能的减少量∆E,结果如下表所示:

Mi100000

.200.250.300.350.400

ΔEl/00000

.582.490.392.294.195

AEQ0000

.393.490.686.785

回答下列问题：

（1）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为J（保留三位有效数字）；

（2）步骤④中的数据所缺数据为；

（3）若”为横轴，ΔF为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出AE-M图像

、NEIJ

图2

若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为（保留两位有

效数字）

3.（2021•重庆）某同学用手机和带刻度的玻璃筒等器材研究金属小球在水中竖直下落的速度变化情

况。他用手机拍摄功能记录小球在水中静止释放后位置随时间的变化，每LS拍摄一张照片。

60

（1）取某张照片中小球的位置为0号位置，然后依次每隔3张照片标记一次小球的位置，则相邻标记

位置之间的时间间隔是s。

（2）测得小球位置X随时间t变化曲线如题图所示，由图可知，小球在0.15s~0.355时间段平均速度

的大小（选填“大于”、“等于"、“小于”）在0.45s~0.65s时间段内平均速度的大小。

（3）在实验器材不变的情况下，能够减小实验测量误差的方法有：（写出一种即可）

4.（2021•湖北）某同学假期在家里进行了重力加速度测量实验。如图（a）所示，将一根米尺竖直

固定，在米尺零刻度处由静止释放实心小钢球，小球下落途经某位置时，使用相机对其进行拍照，相机曝

光时间为熹s。由于小球的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。根据照片中米尺刻度读出小球所在

位置到释放点的距离〃、小球在曝光时间内移动的距离计算出小球通过该位置时的速度大小心进而得

出重力加速度大小/实验数据如下表：

米尺

I@23M

IlA+∣M∣MtNHIIlI"P

∖O券标尺IO20

W<*>M（b）

次数12345

0.0.0.0.0.

△//cm

8586828385

v/4.4.4.4.

(m∙sl)25101525

0.0.0.0.0.

A/m

91819423853088609231

(1)测量该小球直径时，游标卡尺示数如图(b)所示，小球直径为mm。。

(2)在第2次实验中，小球下落〃=0.9423m时的速度大小r=m/s(保留3位有效数字)；第

3次实验测得的当地重力加速度大小g=m∕s2(保留3位有效数字)。

(3)可以减小本实验重力加速度大小测量误差的措施有。

A.适当减小相机的曝光时间

B.让小球在真空管中自由下落；

C.用质量相等的实心铝球代替实心钢球

5.(2021•江苏)小明利用如图1所示的实验装置验证动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测

出遮光条和滑块的总质量"=200.0g,槽码和挂钩的总质量〃，=50.0g。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬

挂有槽码的细线上。滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间也和AL,

以及这两次开始遮光的时间间隔加，用游标卡尺测出遮光条宽度，计算出滑块经过两光电门速度的变化量

∆VO

(1)游标卡尺测量遮光条宽度如图2所示，其宽度d=mm；

(2)打开气泵，带气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止，其目的

是;

(3)多次改变光电门2的位置进行测量，得到&和∆U的数据如下表请根据表中数据，在方格纸上作

出AV-4图线。

(4)查得当地的重力加速度g=9.80m∕s2,根据动量定理，Av-Af图线斜率的理论值为______m∕s2；

(5)实验结果发现，图线斜率的实验值总小于理论值，产生这一误差的两个可能原因时O

A.选用的槽码质量偏小B.细线与气垫导轨不完全平行

C.每次释放滑块的位置不同D.实验中△/的测量值偏大

6.某同学为了验证荡秋千过程中机械能是否守恒，设计了如图所示实验。长为小的轻质细绳一端固定

在。点，另一端拴一质量为卬的小球(尺寸相对Z足够小)，在。点正下方/处的N点放有一光电门。重力

加速度为g，实验步骤如下：

(1)用螺旋测微器测出小球的直径〃，小球直径D-mm；

(2)将小球拉到偏离竖直方向上的某位置M用工具测出M处的细绳与竖直方向的夹角

(3)静止释放小球，测出小球经过光电门的时间为加，计算小球经过光电门的速度；

(4)从M到M的过程中，小球减少的重力势能AEP=,增加的动能AEk=(用

题目中已知的物理量符号表示)

(5)验证ΔEk=ΔEp,即可验证小球运动过程中机械能守恒。

7.“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验装置如图所示，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，然后在弹

簧下端分别挂上i=l、2、3、4、5、6和7个相同的钩码(每个钩码的质量均为50.0g,取前6个祛码的数

据，重力加速度g取IQOm/S?),记录弹簧下端相应位置的读数与然后逐个减去钩码，同样记录弹簧下

端相应位置的读数占减，并计算得到弹簧下端相应位置值Xj=EjI,其数据如下表。

.

8i

⅛

弹簧下端挂钩码的

加钩码相应位置值不加1

,em减钩码相应位置值占减/C0xj/cm

个数

14.194.214.20

25.405.435.42

36.416.436.42

47.527.587.55

8.

58.838.87