2023年高中物理实验典型例题讲解

高中物理实验典型例题讲解

第一讲力学基础实验

•自测诊断把薄弱环节查出来/

考点一I基本仪器的使用和读数

1.［考查游标卡尺和螺旋测微器的读数］

如图1是用游标卡尺测量时的刻度图，为20分度游标尺，读数为：emo图

解析：20分度的游标卡尺，精确度是0.05mm,游标卡尺的主尺读数为13mm,游标

尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为15X0.05mm=0.75mm,所

以最终读数为：

13mm+0.75mm=13.75mm=1.375cm。

螺旋测微器的固定刻度为0.5mm,

可动刻度为20.0X0.01mm=0.200mm,

所以最终读数为0.5nun+0.200mm=0.700inm.

答案：1.3750.700

2.1考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数］

（1）某实验中需要测量一根金属丝的直径（约0.5mm）,为了得到尽可能精确的测量数据，

应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺（游标尺上有10个等分刻度）中，选择

______________进行测量。

（2）用游标卡尺（游标尺上有50个等分刻度）测定某工件的宽度时，示数如图所示，此工

件的宽度为mm。

解析：（1）金属丝的直径约0.5mm,而游标卡尺精确度才0.1mm,螺旋测微器精确度

可达0.01mm,故应选择螺旋测微器进行测量。

（2）由于50分度的游标卡尺精确度为0.02mm,主尺上读数为23mm,游标尺上第11

格与主尺刻度对齐，故游标尺的读数为0.22mm,所以工件宽度为23.22mm。

答案：（1）螺旋测微器（2）23.22

考点二“力和运动”类实验

3.［考查研究匀变速直线运动］

某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动.

⑴实验中，必需的措施是________，

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）他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部

分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）.si=3.59cm,S2=4.41cm,

S3=5.19cm,54=5.97cm,ss=6.78cm,56=7.64cm«则小车的加速度a=_______m/s2（要

求充分利用测量的数据），打点计时器在打5点时小车的速度%=________m/s.（结果均保

留两位有效数字）

解析：（1）利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实脸，保证实验

效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A正确；为打的点尽量多些，

需先接通电源，再释放小车，选项B正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须

保证小车质量远大于钩码的质量，选项C错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦

力，无须平衡摩擦力，选项D错误。故必需的措施是A、B选项。

ai+«2+«3

-211

(2)由«4si=3«iT-,ssS2=iazT、$6S3=iayT知加速度3=

,V4+S5+S6-Si-S2-S3„.2

---------------------------=0.80m/s2

打B点时小车的速度.=一等,=0.40m/so

答案：(1)AB(2)0.800.40

4.|考查验证力的平行四边形定则|

（2018•天津高考）某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木

板一块，白纸，量程为5N的弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套），刻度尺，图

钉（若干个）。

（1）具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有.

A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上

B.重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同

C.使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度

D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力

（2）该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置。、

力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示.其中对于提高实验精

度最有利的是。

3.0N0.5N：

JioJio

Ft=3.4N••户2=2.7N

F=4.5N/；=ksN&=3.0N

*

1.9N

AB

0.5N3.0N

一；OJio

F,=1.0N・F,=2.1N&=2.7N

户2=1.6N

F=2*0N

尸=4.5N

CD

解析：（1）两细绳套拉力的合力不一定沿两细绳套夹角的角平分线，故A错误。同一次

实验，用一个细绳套拉橡皮条和用两个细绳套拉橡皮条结点。的位置应相同，不同次实脸

结点。的位置可以不同，故B正确.为减小弹要测力计摩擦和误差，施力方向应沿测力计

轴线，读数时视线正对测力计刻度，故C正确。合力可以比分力大，也可以比分力小，故

D错误.

（2）为了提高实验精度，测力计读数应适当大一些，标度应适当小一些，两分力夹角适

当大一些，标注细线方向的两点高结点应适当远一些。故选B。

答案：（1）BC（2）B

5.|考查探究加速度与力、物体质量的关系|

某同学利用如图甲所示装置探究“加速度与力、物体质量的小车打点计时器

关系”，图中装有硅码的小车放在长木板上，左端拴有一不可伸、c2

长的细绳，跨过固定在木板边缘的滑轮与一硅码盘相连。在硅码刷

2码盘

甲

盘的牵引下，小车在长木板上做匀加速直线运动，图乙是该同学做实验时打点计时器在纸

带上打出的一些连续的点，该同学测得相邻点之间的距离分别是SI、S2、S3、S,、S3、S6,打

点计时器所接交流电的周期为。小车及车中硅码的总质量为硅码盘和盘中祛码的总

质量为，”，当地重力加速度为g。

，纸带运动方向

(1)根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为"=.

⑵该同学先探究合外力不变的情况下，加速度与质量的关系，以下说法正确的是

A.平衡摩擦力时，要把装有注码的祛码盘用细绳通过定滑轮系在小车上，把木板不带

滑轮的一端缓慢抬起，反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止

B.由于小车受到的摩擦力与自身重力有关，所以每次改变小车质量时，都要重新平衡

摩擦力

C.用天平测出M和，，，后，小车运动的加速度可以直接用公式。=器求出

D.在改变小车质量时，会发现M的值越大，实验的误差就越小

(3)该同学接下来探究在质量不变的情况下，加速度与合外力的关系。他平“

衡摩擦力后，每次都将小车中的硅码取出一个放在硅码盘中，用天平测得祛码

盘及盘中祛码的总质量，”，并通过打点计时器打出的纸带求出加速度。得到多(_

组数据后，绘出如图丙所示的小广图像，发现图像是一条过坐标原点的倾斜直“内

线。图像中直线的斜率表示(用本实验中可测量的量表示)。

(4)该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为.

A.理想化模型法B.控制变量法

C.极限法I).比值法

解析：(1)为了减小偶然误差，采用逐差法处理数据，有：

S6一门=3。17\-S2=3a2T2,S4—§1=3。3炉，

为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值得：。=；(。1+，2+。3)

SG+SS+SL曰一$2一$1

解得:9T1

(2)在该实验中，我们认为细绳的拉力就等于小车所受的合外力，故在平衡摩擦力时，

细绳的另一端不能悬挂装硅码的硅码盘，故A错误。由于平衡摩擦力之后有Mgsin0=

4MAeos故tan〃="。所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小

车的重力沿斜面的分力，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，故B错误。小车运动的

加速度应通过纸带求出，不能通过。=翳求出，故C错误。本实验中，只有满足祛码盘和

盘中硅码的总质量,"远小于小车及车中庭码的总质量M时，才能近似认为细绳拉力等于共

码盘和硅码的重力，所以在改变小车质量M时，会发现M的值越大，实验的误差就越小，

故D正确。

(3)对硅码盘和硅码：〃ig-尸=/〃。①

对小车：F=M〃②

联立①②得：/〃g=(A/+/〃)a

认为合力F=mg

所以尸

即”=77=尸，a-尸图像是过坐标原点的倾斜直.线，直线的斜率表示77?.

M-vmM-rm

(4)该实验采用控制变量法，先控制硅码盘和成码的总重力不变，研究加速度与质量的

关系，再控制小车和法码盘及硅码的质量M+m不变，研究加速度与力的关系，故选B。

fgS6+S5+S4-S3-S2-61.1

答案：(1)-----------乔--------(2)1)(3)三国(4)B

考点三“能量和动量”类实验

6.［探究功与速度变化的关系］

做“探究功与速度变化的关系”实验时，有如图所示的甲、乙两套实验装置。请回答

下列问题：

(1)两套实验装置都必须满足的操作是

A.都需要平衡摩擦力

B.甲图中橡皮筋的规格可以不同，乙图中小车的质量要远大于钩码的质量

C.在接通电源的同时释放了小车

D.所用的打点计时器都必须使用交流电源

E.除图中已给出的实验器材和电源外，都还需要刻度尺和天平

(2)用甲图实验装置打的纸带如图丙所示，其中4G段小车做加速运动，GK段小车做匀

速运动，那么应该用(填“4G”或“GN，)段来计算小车的速度。

(3)用乙图实验装置打出的纸带如图丁所示。某同学想利用BE段验证动能定理，测出

纸带上AC间的距离口，DF间的距离s2,5E间的距离S3。该同学用天平分别测出小车的

质量为M,钩码的总质量为，明已知打点计时器的打点频率为/,从打B点到打E点的过

程中，合力对小车做的功是,小车动能的增量是.(用题中的物理量符号

表示)

解析：(1)要确定合外力做功，所以两个实验都需要平衡摩擦力，故A正确；甲图中橡

皮筋的规格要相同，才能保证每条橡皮筋的拉力做功都相等；乙图中小车的质量要远大于

钩码的质量，钩码的重力近似等于小车受到的拉力，B错误：要先接通电源后释放小车，

故C错误：打点计时器用的是交流电，所以一定要接到交流电源上，故D正确；甲、乙两

套装置都需要刻度尺，但甲装置不需要天平，故E错误。

(2)小车脱离橡皮筋后做匀速运动，此时拉力做功全部转化为小车的动能,，所以应该选

用GK段来测小车的速度。

(3)小车受到的合力即为钩码的重力，所以合外力做的功为mgS3,根据中点时刻的速

度等于平均速度，所以B点的速度为：0"=与，比=§,则小车动能的增加量为AEk=；M@/

，Mf(S22-Sl2)

~2MVB=^S

答案1)AD(2)GK(3)”gS3

：(，8

7.［考查验证机械能守恒定律］

用如图甲所示的实验装置验证，"1、""组成的系统机械能守恒。，”2从高处由静止开始

下落，如上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒

定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有

4个打下的点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示。已知"〃=50g,,”2=150g,则(计

算结果保留两位有效数字，实验用交流电周期为0.02s)

(1)在纸带上打下计数点5时的速度"5=m/s；

(2)在打下计数点。〜5的过程中系统动能的增加量，\&=_______J,为了简化计算，g

10m/s2,则系统重力势能的减少量AEp=J；

⑶在本实验中，若某同学作出了/J/,图像，如图丙所示，为从起点量起的长度，则

据此得到当地的重力加速度g=m/s\

解析：(1)利用匀变速直线运动的推论有：

X"0.216+0.264

vs=~~=~~—m/s=2.4m/so

1462X0.1

22

(2)系统动能的增加量为：AEk=Ek5-0=|(7»il+m2)v5=1x(0.054-0.15)X2.4J=0.58

系统重力势能减小量为：AEp=(如一，"।皿力=0」X10X(0.384+0.216)J=().60J,

在误差允许的范围内，，小、，小组成的系统机械能守恒。

(3)由机械能守恒定律得AEk="ks-O=g(〃“+〃i2)v2=AEp=(/H2-

由于(/W1+m2)=2(山2一孙)，

所以得到：宗=%

所以$2-八图像的斜率A=§,解得g=9.7m/s?。

答案：(1)2.4(2)0.580.60(3)9.7

8.[考查验证动量守恒定律|

如图甲所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验：

光

光

电

电

门

粘

尊

遮

按b

殂

若

条00

：~

0

U-■计时■]u

甲

123

小邮州i.什

01020

-E-

(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d如图乙所示，则d=mm.

(2)质量为m2的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门②的右侧，质量为孙的滑块1

从光电门①的右侧向左运动，穿过光电门①与滑块2发生碰撞，随后两个滑块分离并依次

穿过光电门②，滑块2与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块1穿过光电门②后用手将

它停住，两个滑块上固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块1通过光电门①

的时间A，、滑块2和滑块1依次通过光电门②的时间Ah和A/i.本实验中两个滑块的质量

大小关系应为。若等式成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的

动量守恒(用题中的所给的字母表示).

解析：(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度

d=1.3cm+0.05mmX16=13.80mnu

(2)滑块1穿过光电门1的速度："=g;滑块1穿过光电门2的速度：滑块2

穿过光电门2的速度：&2=备若动量守恒，则”“鼠，*+，精，即詈嗡+器为

防止碰后〃“反弹，则两滑块的质量关系是〃八>，〃2。

答案：(1)13.80(2)mi>m

2卷At=答Ati+署

:•重点攻坚把高考短板补起来屏疑3大考

点

考点一基本仪器的使用和读数

(一)长度测量类仪器

1.游标卡尺的读数

游标尺(mm)

精度测量结果(游标尺上第〃个刻线与主尺

刻度刻度每小格与

(mm)上的某刻度线对正时)(mm)

格数总长度1毫米差

1090.10.1主尺上读的亳米数+0.1"

20190.050.05主尺上读的亳米数+0.05”

50490.020.02主尺上读的毫米数+0.02"

2.螺旋测微器的读数

(1)测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读)X0.01mm。

(2)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度尺上的半刻度线是否露出及最后结果的有效数

字位数。如诊断卷第1题图2。

(3)注意题目要求的单位是否为mm,若不是则先以mm为单位读数，然后再转换为题

目要求的单位。如诊断卷第1题。

(4)螺旋测微器常有“零”误差出现，此时要注意测量的实际结果的修正方法.

(二)时间测■类仪器

1.打点计时器

计时器种类工作电源电压打点间隔

电磁打点计时器交流5()Hz,4~6V0.02s

电火花计时器交流50Hz,22（）V0.02s

2.频闪照相机

其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间间隔获取图像信息的方法，将物

体在不同时刻的位置记录下来，使用时要明确频闪的时间间隔。

I题点全练1

1.图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的

（填或"C”）进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为mm。

甲乙

解析：测量尺寸较小管件的内径时用游标卡尺的内测量爪4进行测量；测量尺寸较小

管件的外径时用游标卡尺的外测量爪B进行测量；测量深度时用游标卡尺的深度尺C进行

测量。钢笔帽的内径为：11mm+6X0.05inm=11.30mnu

答案：A11.30

2.下图中游标卡尺读数为cm；螺旋测微器的读数是______mm.

解析：游标卡尺的读数为102mm+8X0.05mm=102.40mm=10.240cm

螺旋测微器的读数为5.5mm+4.5X0.01nun=5.545mm.

答案：10.2405.545（5.545〜5.548均可）

考点二“力和运动”类实验

（一）掌握实验基本技能

1.由纸带求瞬时速度

做匀变速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，

求纸带上某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔r的两段位移*“和x“

+i,则打n点时的速度S=*掾扫.

n-l・n・n・+i

2.由纸带求加速度

（1）逐差法：

如图所示，由X”—Xm=(〃—/〃)“2

XLX2X6—X3

可得：a\

41+02+03由+4+此一Xi-孙―X3

(2)图像法:

①由。“二^2祟工求出相应点的速度。

②确定各计数点的坐标值(T,vt),(2T,V2)),,•»(nT,v„).

③画出z，-/图像，图线的斜皇为物体做匀变速直线运动的加速度。

3.验证力的平行四边形定则的操作关键

(1)每次拉伸，结点位置。必须保持丕变。

(2)记下每次各力的大小和方向。

(3)画力的图示时应选择适当的标度。

(二)谨记数据处理注意事项

1.利用纸带求速度、加速度时的注意事项

⑴计数点间的时间间隔，是0.02s,还是0.02sX”.如诊断卷第3题，两计数点间有4

个点未画出，则7=0.02sX5=0.1s.

(2)注意点间距的单位和题目中要求的a、。单位是否一致。如诊断卷第3题中，si〜S6

的单位均为cm,而a、&的要求单位分别为m/s?、m/s,第7题也是这种情况。

2.刻度尺及弹簧测力计的读数

(1)以mm为最小刻度值的刻度尺，要估读到mm的十分位.

(2)弹簧测力计读数时要先看量程和分度值，再根据指针所指的位置读出所测力的大小。

如分度值为01N,则要估读，即有两位小数，如分度值为0.2N,则小数点后只能有一位

小数。

3.在验证力的平行四边形定则的实验中，利用平行四边形定则求得的合力与测得的合

力一般不完全重合。

I题点全练］

1.某小组研究匀变速直线运动规律，实验装置如图甲所示。

木板木块纸带

打点计时器

甲内

^01234567,

乙

(1)测量木块在水平木板上运动的加速度«.实验中打出的一条纸带如图乙所示。从某

个清晰的点。开始，每5个打点取一个计数点，依次标出1、2、3、…，量出1、2、3、…

点到。点的距离分别为SI、S2、S3、…，从。点开始计时，1、2、3、…点对应时刻分别为

小小心…，求得彳产斗，V2=p^3=7.作出石4图像如图丙所示，图线的

fl12h

斜率为h截距为b,则木块的加速度。=:b的物理意义是.

(2)实验测得木块的加速度为a,还测得钩码和木块的质量分别为，”和已知当地重

力加速度为g,则木块与木板间动摩擦因数“=.

解析：(1)图线纵轴截距是0时刻对应的速度，即表示O点的瞬时速度。各段的平均速

度表示各段中间时刻的瞬时速度，以平均速度行为纵坐标，相应的运动时间，的一半为横

坐标，即。的图像的斜率表示加速度a,u-t图像的斜率的2倍表示加速度，即a=2h

(2)对木块和钩码组成的系统，由牛顿第二定律得：,"g—〃Mg=(Af+,")a,解得：〃=

，"g-（，"+/W）a

Mg

答案：(l)2k。点的瞬时速度(2)”唱一忖峥1

2.某同学做“探究求合力的方法”实验，所用器材有：木板、白

纸、图钉、橡皮筋、细绳套和两个弹簧测力计，实验装置如图甲所示:

(1)该同学按下列步骤操作：

①在水平桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉

把白纸钉在方木板上；

②用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的4点，在橡皮条的另

一端系上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

③用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，橡皮条与

细绳的结点到达某一位置O,记下O点的位置及两个弹簧测力计的示数为和F2;

④按选好的标度，分别作出为和尸2的图示，并用平行四边形定则求出合力尸；

⑤只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数F',

记下尸'的方向，按统一标度做出这个力F'的图示；

⑥比较尸和尸的大小和方向，得出结论。

在上述步骤中：步骤③遗漏的重要操作是.

F'四个力，其中(填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的，F与F'两力中，

方向一定沿AO方向的是.

(3)实验中用历、N两个测力计通过细线拉橡皮条的结点，使其到达O点，此时a+p

=90。，如图丙所示，然后保持M的示数不变，而使a减小，为保持结点位“

置不变，可采用的办法是_______.好二.…

A.减小N的示数同时减小夕角\

B.减小N的示数同时增大“角丙

C.增大N的示数同时增大小角

D.增大N的示数同时减小小角

解析：(1)步骤③中遗漏的重要操作是：记录昌和B的方向；步骤⑤中遗漏的重要操

作是：明确是否把橡皮条与细绳的结点拉到位置。。

(2)户与尸'两力中，尸是理论值，F'是实验值，贝，I尸方向一定沿AO方向。

M

(3)要保证结点不动，应保证合力不变，则由平行四边形定则可知，合力不变，M方向

向合力方向靠拢，根据图像可知，则N的拉力应减小，同时应减小“角，故选A。

答案：(1)记录力品和尸2的方向明确是否把橡皮条与细绳的结点拉到位置0(2)尸

F'⑶A

3.两实验小组分别作“探究加速度和力、质量的关系”实验。

(DA组用如图甲所示装置做实验，图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉力传感

器可直接显示所受拉力的大小。做实验时，下列操作必要且正确的是.

拉力传鹰器

打点计时器

A.将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动

B.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器

的示数

C.为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量

D.用天平测出砂和砂桶的质量

(2)B组用如图乙所示的实验装置做实验。

小乍、祛码打点计时器

IIUII

8接交流电源

砂、砂桶

乙

①在正确、规范的操作中，打出一条如图丙所示的纸带，每两个计数点之间还有四个

计时点没有画出来,纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的频率为50Hzo

打第4个计数点时小车的速度内=m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a=

m/s2o(保留三位有效数字)

5.007.059J0W叱13.10」1510」单位:cm

牛""中"卜"

•・-・--♦•IT，・•I•・I・

01234567

内

②平衡了摩擦力后，在小车质量M保持不变的情况下，不断往砂桶里加砂，直到砂的

质量最终达到测出每次加砂后，砂和砂桶的总重力厂和小车的加速度a,作小尸的图

像。下列图线正确的是________.

工匕ZN

oFOFoFF

ABCD

解析：(1)实验前要平衡摩擦力，将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动，选

项A正确；实验时小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同

时记录传感器的示数，选项B正确；绳子的拉力可以由拉力传感器读出，实验中不需要保

证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，选项C、D错

误。

(2)①每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来，因此相邻两计数点间的时间间隔

为T=0.1s,打计数点4时小车的瞬时速度等于计数点3〜5间的平均速度，则有：%=

0.111+0.131一*.一

T3m/s=1.21m/s:根据Ax=a〃，解得a=

0.1H+0.131+0.151—。05-0.07()5—0.091,,

9x0]2m/s=2.02m/so

②平衡了摩擦力后，对小车有：T=Ma,对砂和砂桶有：mg-T=ma,联立可得：a=

恚一。若满足，”《M,则有。=曹=£,即公尸的图像为过原点的一条倾斜直线，当砂和

砂桶的质量较大时，不再满足所《"这一条件，此情况下按相同方式描点的图像遵循。=

在-规律，随着砂的质量的增加，a-尸的图像的斜率将减小，所以图线将向下弯

M-rmM-vm

曲。

F'四个力，其中(填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的，F与F'两力中，

方向一定沿AO方向的是.

(3)实验中用历、N两个测力计通过细线拉橡皮条的结点，使其到达O点，此时a+p

=90。，如图丙所示，然后保持M的示数不变，而使a减小，为保持结点位“

置不变，可采用的办法是_______.好二.…

A.减小N的示数同时减小夕角\

B.减小N的示数同时增大“角丙

C.增大N的示数同时增大小角

D.增大N的示数同时减小小角

解析：(1)步骤③中遗漏的重要操作是：记录昌和B的方向；步骤⑤中遗漏的重要操

作是：明确是否把橡皮条与细绳的结点拉到位置。。

(2)户与尸'两力中，尸是理论值，F'是实验值，贝，I尸方向一定沿AO方向。

M

(3)要保证结点不动，应保证合力不变，则由平行四边形定则可知，合力不变，M方向

向合力方向靠拢，根据图像可知，则N的拉力应减小，同时应减小“角，故选A。

答案：(1)记录力品和尸2的方向明确是否把橡皮条与细绳的结点拉到位置0(2)尸

F'⑶A

3.两实验小组分别作“探究加速度和力、质量的关系”实验。

(DA组用如图甲所示装置做实验，图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉力传感

器可直接显示所受拉力的大小。做实验时，下列操作必要且正确的是.

拉力传鹰器

打点计时器

A.将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动

B.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器

的示数

C.为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量

D.用天平测出砂和砂桶的质量

(2)B组用如图乙所示的实验装置做实验。

小乍、祛码打点计时器

IIUII

8接交流电源

砂、砂桶

乙

①在正确、规范的操作中，打出一条如图丙所示的纸带，每两个计数点之间还有四个

计时点没有画出来,纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的频率为50Hzo

打第4个计数点时小车的速度内=m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a=

m/s2o(保留三位有效数字)

5.007.059J0W叱13.10」1510」单位:cm

牛""中"卜"

•・-・--♦•IT，・•I•・I・

01234567

内

②平衡了摩擦力后，在小车质量M保持不变的情况下，不断往砂桶里加砂，直到砂的

质量最终达到测出每次加砂后，砂和砂桶的总重力厂和小车的加速度a,作小尸的图

像。下列图线正确的是________.

工匕ZN

oFOFoFF

ABCD

解析：(1)实验前要平衡摩擦力，将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动，选

项A正确；实验时小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同

时记录传感器的示数，选项B正确；绳子的拉力可以由拉力传感器读出，实验中不需要保

证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，选项C、D错

误。

(2)①每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来，因此相邻两计数点间的时间间隔

为T=0.1s,打计数点4时小车的瞬时速度等于计数点3〜5间的平均速度，则有：%=

0.111+0.131一*.一

T3m/s=1.21m/s:根据Ax=a〃，解得a=

0.1H+0.131+0.151—。05-0.07()5—0.091,,

9x0]2m/s=2.02m/so

②平衡了摩擦力后，对小车有：T=Ma,对砂和砂桶有：mg-T=ma,联立可得：a=

恚一。若满足，”《M,则有。=曹=£,即公尸的图像为过原点的一条倾斜直线，当砂和

砂桶的质量较大时，不再满足所《"这一条件，此情况下按相同方式描点的图像遵循。=

在-规律，随着砂的质量的增加，a-尸的图像的斜率将减小，所以图线将向下弯

M-rmM-vm

曲。

答案：（DAB⑵①1.212.02②C

考点三”能・和动量”类实验

（一）探究动能定理的实验思路

测出物体运动过程中合力的功，测出做功始末物体的速度、物体的质量，计算出做功

始末物体动能增量，比较动能增量与合力的功，看两者是否相等。或作出动能增量与合力

的功关系图像，看图像是否为过原点的倾斜直线。

（二）验证机械能守恒定律的实验思路

物体只在重力做功的情况下运动，测出运动过程中两个状态的速度，算出减少的重力

势能与增加的动能，比较两者是否相等。或作出重力势能减少量与动能增加量关系图像，

看图像是否为过原点的倾斜直线。运动物体质量是否需测出，视具体实验而定.

（三）验证动■守恒定律的常用方案

实验方案实验装置

利用气垫导轨完成一维碰撞实验

KK

滑块速度的测量。=詈

4

用两摆球碰撞验证动量守恒定律

摆球速度的测量。=烟

谷

在光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律

小车速度的测量。=詈

职被撞小球

利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律I-G.月纸

速度与平抛运动的水平位移成正比

（四）不同的实验，平衡摩擦力的目的也不相同

1.在探究“与的定量关系的实验中，平衡摩擦力的目的是为使细线的拉力作为

小车的合外力。

2.在探究做功与动能变化的关系时，为了使橡皮筋对小车所做的功为总功，应平衡小

车的摩擦力，如诊断卷第6题。

3.在验证动量守恒定律的实验中，平衡摩擦力的目的是使小车碰前、碰后均做匀速直

线运动，便于测量速度，小车碰撞过程中满足动量守恒条件。

［题点全练］

1.(2018•甘林大学附中检3B)某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究动

能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力。

实验小乍打点计时器

(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是。

A.实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作

B.实验操作时要先释放小车，后接通电源

C.在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好

D.在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

(2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有.

(3)如图为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的4、B两点来探究“动能定理”.

已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g。图中已经标明了要测量的物理量，另外,

小车的质量为M,砂和砂桶的总质量为请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出

来O

解析：(1)实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受合外力恰好是细线

的拉力，故A正确：实脸时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，

可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故B错误；在利用纸带进行数据处

理时，所选的两个研究点高得越近测量误差越大，故C错误：在实验过程中要保证砂和核

桶的总质量远小于小车的质量，这样才能使得砂和砂桶的总重力近似等于细线对小车的拉

力，故D正确.

(2)由于实脸需要测量小车速度，速度是利用打点计时器打的纸带计算得出的，故需要

测量点距，需要刻度尺；本实验还要测量质量，故需要天平。

(3)小车的质量为M,砂和砂桶的总质量为，”，时远大于，则细线对小车的作用力等

于砂和砂桶的总重力,”所以恒力对小车做的功可表示为：

由4=5得：VA=4T'VII=4T>

所以小车动能的改变量为

2

A/(x2—xr)