2025高考物理九大力学实验考点复习（合集）

试卷第1页，共14页实验一研究匀变速直线运动====================近三年真题考查分布年份试卷分值难度2024无02023全国甲卷**☆*☆☆2022北京卷**☆江苏卷***辽宁卷**☆====================实验讲解=======1.实验目的（1）练习正确使用打点计时器。0（2）会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度。（3）会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v-t图像，会根据图像求加速度。2.实验原理打点计时器是测量时间的仪器，通过纸带记录了物体的运动过程。打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器，如图所示。打点计时器使用的是50Hz的交变电流，每隔0.02s打一次点；电磁打点计时器使用的是8V以下交流电源、电火花计时器使用的是220V交流电源。3.实验器材使用电磁打点计时器时还需要复写纸片）试卷第2页，共14页4.实验步骤（1）按图示实验装置图组装实验器材。（注：打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源，但开关要断开）（2）把一细线系在小车上，细线绕过定滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。（3）把小车停靠在打点计时器附近，接通电源，释放小车。（4）小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。（5）换纸带重复做几次实验，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。5.数据处理（1）求物体的瞬时速度与加速度①利用平均速度求瞬时速度②利用逐差法求平均加速度a1=，a2=，a3=a==。在处理数据时可以对纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T。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。（2）依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动①s1、s2、s3、…sn是相邻两计数点间的距离。②Δs是两个连续相等的时间内的位移差试卷第3页，共14页Δs1=s2-s1，Δs2=s3-s2，…。③若Δs等于恒量（aT2则说明小车做匀变速直线运动。④根据Δs=aT2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。6.实验注意事项（1）平行：纸带和细绳要和木板平行。（2）两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸（3）防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。（4）减小误差：小车的加速度要适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。（5）用刻度尺从_____清晰的点_____测量起并同时记录测量结果，不要分段测量。7.误差分析（1）根据纸带测量的位移有误差。（2）电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。（3）纸带运动时打点不稳定引起测量误差。（4）用作图法，作出的v-t图像并不是一条直线。（5）木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。====================创新实验=======1.实验器材的改进及速度的测量方法（如图）2.获得加速度方法的改进靠重物的拉力获得加速度―→长木板倾斜靠重力获得加速度，如图所示。试卷第4页，共14页3.用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器代替打点计时器。频闪照相法滴水法通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度。====================典型考题=======1．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：(1)乙图的打点计时器工作电压为（填“交流”或“直流”）V。若提供的实验器材中同时有甲乙两图所示的打点计时器，优先选用图（(填“甲”或“乙”(2)下列操作中正确的有______；A．打点计时器应安装在长木板的有滑轮一端B．在释放小车前，小车要靠近打点计时器C．应先接通电源，后释放小车D．两相邻测量点间的时间间隔必须是0.1sE．用v-t图线处理数据时，必须用平滑的曲线连接所有的点(3)小明同学在实验中得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个点取一个计数点，试卷第5页，共14页依打点先后编为0、1、2、3、4。由于不小心，纸带被撕断了，如图所示。请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应该B.D.(4)小兰同学打出的一条纸带如图所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s。则实验时纸带的端是和小车相连的。（选填“左”或“右”打点计时器打下C点时小车的速度大小为m/s。（结果保留小数点后一位）2．结合“探究小车速度随时间变化的规律”的实验（装置如图甲完成下列问题：(1)如图乙，刻度尺的0刻度与“0”点对齐，测量点“4”到“0”的距离为cm；该同学已将1、2、3、4点对应时刻的瞬时速度进行计算填入表中，请你将测量点“5”对应时刻的瞬时速度填入表中（结果保留三位有效数字请你把“5”的数据补充到图丙中，并拟合图线。测量点12345瞬时速度（m·s-1）0.5010.5200.5250.540试卷第6页，共14页(2)根据拟合好的图像求出小车的加速度大小为a=m/s2.（结果保留三位有效数字）(3)关于该实验，下列说法正确的是。A．重复实验时，可以增加悬挂的槽码，也可以在小车里增加钩码B．实验时，牵引小车的细绳必须平行于长木板，而且长木板也必须水平放置C．若实验时电源频率略低于50Hz，但该同学并不知道，则小车速度测量值将大于实际值D．如果实验用电火花计时器，实验时的电压略低于220V，则加速度的测量值将小于实际值3．某班同学利用如图甲所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”，电火花计时器使用的是频率为50Hz的交变电源。(1)电火花计时器的工作电压为（选填“8V”或“220V”）。(2)下列说法中正确的是。A．实验时，先释放纸带，再接通电源B．实验时，先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带C．实验时，先接通电源或先释放纸带都可以D．纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大(3)实验所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中试卷第7页，共14页1＝3.59cm，x2＝4.41cm，x3＝5.19cm，x4＝5.97cm，x5＝6.78cm，x6＝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B点时小车的速度vB＝m/s。（结果均保留两位有效数字）4．实验小组利用如图1所示的装置探究“小车速度随时间变化的规律”、打点计时器所接电源的频率为50Hz。(1)下列说法中正确的有。(填选项前的字母)A．实验操作前，不需要平衡摩擦力B．应先接通电源，待打点计时器稳定打点后再释放小车C．必须选择点迹清晰的纸带，而且应以打点计时器所打下的第一个点作为第1个计数点D．根据实验数据画出v-t图像，图像为倾斜直线，其倾角的正切值tanα即可表示小车的加速度大小(2)规范操作后，得到一条纸带，以纸带上能够看清的某个点作为0点，每5个点取一个计数点，测量各计数点与0点的距离，如图2所示，则纸带上打计数点2时的小车速度大小v2=m/s。(结果保留3位有效数字)(3)利用各计数点计算得到的速度作出小车运动的v-t图像，得到一条倾斜的直线，说明小车做匀加速直线运动，则小车运动的加速度大小a=m/s2。(结果保留3位有效数字)5．某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门验证牛顿第二定律，装置如图所示。已知滑块的总质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。测得遮光条的宽度为d，光电门A、B之间的距离为L，遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2。试卷第8页，共14页(1)滑块通过光电门B时的速度大小vB=（用相关物理量的符号表示）。(2)由运动学公式可知，滑块的加速度大小a=（用d、t1、t2、L表示）。(3)要验证牛顿第二定律，需要得到滑块的加速度大小a和在误差范围内相等（用6．某学习小组在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验后，利用频闪照相研究小车从斜面上滑下的运动。如图甲所示，将小车从斜轨上由静止释放，用频闪相机从小车运动的侧面进行照相，频闪仪的频率为10Hz，得到如图乙所示的照片。根据照片测得OA=31.8cm，OB=67.4cm，OC=106.9cm，OD(1)根据以上信息，可求得小车运动到位置A处时的速度大小vA=m/s，小车运动过程中的加速度大小a=m/s2（结果均保留2位有效数字(2)根据以上数据可推知，小车在O点的速度（填“为零”或“不为零”）。如果当时频闪仪的频率为12Hz，而做实验的同学们并不知道，那么测得的加速度与真实值相比 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。六、考点六：利用DIS研究匀变速直线运动7．如图是用DIS测定小车的加速度的实验装置。试卷第9页，共14页（1）A是分体式位移传感器的器部分。（2）实验获得的v-t图如图所示，是一辆从斜面下滑的小车运动的v-t图，由图可知，小车在AB段的运动可以近似地看作运动，小车在AB段的加速度大小为m/s2，小车在AB段的位移大小为m。81）用DIS实验研究小车位移和时间的关系时，将位移传感器的部分固定在小车上部分固定在轨道右端，并将它与相连。实验中得到如图所示的图线，则AB段的平均速度大小为m/s。（2）瞬时速度是一个重要的物理概念，实验中通常只能通过的实验方法来近似测量，这是因为在实验中无法实现Δt或Δs趋近零。为此设计如下实验来研究物体的瞬时速度。如图所示，在A处放置一光电门，让载有挡光片（宽度为Δs）的小车从P点静止下滑，记录下挡光片经过A点所经历的时间Δt。改用不同宽度的挡光片重复上述实验，用公式计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自Δs区域内的vA，并作出v-Δt图如下图所示，并由此可以精确求得瞬时速度。在以上实验的基础上，请继续完成下列实验任务：（a）依据v-Δt图，简述v与Δt之间具有怎样的关系；（b）依据实验图线，结合实验原理，推导出v-Δt图线所满足的函数式；（c）根据v-Δt图线所满足的函数式，求出挡光片经过A点时精确的瞬时速度；（d）指出实验操作须注意和主要事项。9．某小组进行如下的探究实验活动。（1）关于如图甲所示实验操作，下列说法正确的是（填正确答案标号）。试卷第10页，共14页A.必须调整滑轮高度使连接小车的细线与长木板平行B.小车在释放前应置于靠近打点计时器处C.实验中应先释放小车，后接通打点计时器的电源D.选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始（2）一个同学用频率f=50Hz的交流电源做图甲所示的实验，在纸带上打出的点中选出零点。每隔3个点取1个计数点，如图所示，A、B、C、D为依次排列的4个计数点，因保存不当，纸带被污染，仅能测出其中两个计数点到零点的距离分别为sB=27.40mm，sD=105.80mm。可由以上信息推知：①打C点时小车的速度大小为m/s；②小车的加速度大小为m/s2（此结果保留三位有效数字（3）如果当时电网中交变电流的频率是49Hz，而做实验的同学并不知道，那么该实验中加速度的测量值与实际值相比（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。（4）另一个同学用如图乙所示的气垫导轨装置来测滑块的加速度，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门1、2的时间分别为t1、t2。滑块的加速度可以表示为a=（用题中所给物理量字母表示）。10．利用图中所示的装置可以研究自由落体运动的加速度，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，打点计时器会在纸带上打出一系列的点：试卷第11页，共14页(1)取下纸带，取其中的一段并每隔一个计时点标出计数点，如图所示，测出相邻计数点间已知打点计时器打点的时间间隔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＝m/s2（计算结果保留三位(2)若计时器实际频率为49Hz，则加速度计算结果（偏大、偏小或准确）11．某实验小组为测量某红双喜乒乓球底板的反弹速度衰减率×100%，设计了如图所示的实验装置。实验过程如下：①测得乒乓球直径为D；②两面不带胶皮的乒乓球底板水平固定在铁架台底部，调节光电门的高度，使光电门中心到底板上表面的距离略大于乒乓球直径，同时调节光电门的水平位置，让乒乓球从释放装置由试卷第12页，共14页静止释放后，下落和反弹过程中均能通过光电门；③某次实验时，记录乒乓球在第一次下落和第一次反弹过程中通过光电门的遮光时间分别为t1、t2。(1)实验时，应（选填“先通电再释放乒乓球”或“先释放乒乓球再通电”）。(2)若用乒乓球通过光电门的速度近似表示乒乓球与底板碰撞前、后的速度，请用题中所给字母，写出乒乓球第一次与底板碰撞前、后的速度表达式：v碰前=，v碰后=。(3)在（2）的条件下，本次实验测量的衰减率表达式：η=×100%。（用t1、t2表示）12．一种用于测量重力加速度的装置如图所示，透明塑料板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带（宽度用d表示）。实验时将塑料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Δt。(1)该同学测得遮光带的宽度为4.50cm，记录时间间隔的数据如表所示。编号1遮光带2遮光带3遮光带…Δt/10-3s73.0438.6730.00…根据上述实验数据，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v3=m/s（结果保留两位有效数字(2)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔分别为Δt1和Δt2，则重力加速度g=（用d、Δt1和Δt2表示(3)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：。13．频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几试卷第13页，共14页个闪光时刻的位置，它们到初始点的实际距离经过比例测算已经在图上标出，长度单位为cm，如图甲所示。已知频闪仪每隔0.04s闪光一次，某次闪光时小球刚好释放。（1）根据运动学规律可计算各个位置的速度，得到如下表格：0.04s时刻小球的速度为m/s。00.040.080.16速度v(m.s-1)00.79（2）根据表格数据，在图甲中绘出小球下落的v-t图像。（3）若频闪仪实际闪光的时间间隔小于0.04s，测得小球下落的加速度大小比真实值（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。14．某同学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，小钢球放置在木条上，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，小钢球下落撞击地面，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h及对应的时间间隔t。(1)用分度值为1mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如图2所示，则h=cm。试卷第14页，共14页(2)作出2h-t2图线，如图3所示，可得重力加速度g=m/s2（结果保留2位小数）。(3)在图1中，手机放在了木条与地面间的中点附近进行测量，若将手机放在地面A点，设声速为v，考虑击打声的传播时间，则小球下落时间可表示为t,=（用h、t和v表(4)有同学认为，该同学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，并简要说明理由：。答案第1页，共10页参考答案：(2)BC(3)C【详解】（1）[1][2][3]乙图为电火花计时器，所用电压为220V的交流电压，电火花计时器相较于电磁打点计时器阻力小，所以优先选用电火花计时器。（2）A．打点计时器应安装在长木板没有滑轮的一端，故A错误；B．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，故B正确；C．应先接通电源，待打点稳定后释放小车，故C正确；D．两相邻测量点间的时间间隔可根据实际情况选取，故D错误；E．用v-t图线处理数据时，误差较大的点应当舍去。故E错误。故选BC。（3）根据逐差公式可得x34-x23=x23-x12=x12-x01将x12=44.0mm、x01=36.0mm代入可得34.x=34.故选C。（4）[1]因为小车速度增大，所以纸带的左端与小车相连。[2]打下C点时小车的速度大小2．(1)19.900.550(3)AC[2]由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，测量点“5”对应时刻的瞬时速度为[3]在图丙中补点并拟合图线，如图所示。（2）由图像可得（3）A．重复实验时，可以增加悬挂的槽码，也可以在小车里增加钩码，这样可以改变小车的速度和加速度，A正确；B．实验时，牵引小车的细绳必须平行于长木板，长木板可以水平放置或倾斜放置均可，只要小车能加速运动即可，B错误；C．若实验时电源频率略低于50Hz，可知打点周期变大，但该同学并不知道，仍按0.02s计算，则小车速度测量值将大于实际值，C正确；D．如果实验用电火花计时器，实验时的电压略低于220V，可知电源的频率不变，则打点周期不变，则加速度的测量值等于实际值，D错误。故选AC。3．(1)220V(2)B(3)0.800.40高中物理学习研究答案第2页，共10页答案第3页，共10页【详解】（1）电火花计时器的工作电压为220V。（2）ABC．实验时，先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带。故AC错误；B正确；D．因为打点时间间隔一定，所以纸带上打点越密集说明纸带运动速度越小。故D错误。故选B。（3）[1]相邻两个计数点间的时间间隔为由逐差法得[2]打点计时器在打B点时小车的速度为4．(1)AB(2)0.504(3)1.50【详解】（1）A．本实验是探究速度随时间的变化规律，因此不需要平衡摩擦力，故A正确；B．为了避免纸带上出现大量空白段落，实验时应先接通电源，待打点计时器稳定打点后再释放小车，故B正确；C．处理纸带数据时，必须应选择点迹较为清晰的纸带，但不一定以打点计时器打的第一个点作为第1个计数点，故C错误；D．根据实验数据画出v-t图像，当横、纵坐标取不同的标度时，会导致图像的倾角也不同，所以用量角器测基出v-t图线的倾角α,其倾角的正切值tanα的数值不能够表示为小车的加速度大小，故D错误；故选AB。（2）相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s，打计数点2时的小车速度大小（3）加速度大小d22(3)【详解】（1）滑块通过光电门B时的速度大小（2）滑块通过光电门A时的速度大小1d1由速度位移公式，滑块的加速度大小为解得（3）对钩码和滑块整体，根据牛顿第二定律解得mg3.43.9(2)不为零偏小【详解】（1）[1][2]根据题意可知，运动到A处时小车的速度大小根据逐差法，小车运动的加速度大小（2）[1][2]由O到A小车做匀加速直线运动，根据运动学公式vA0高中物理学习研究答案第4页，共10页答案第5页，共10页得=vA-at=3.4m/s-3.9×0.1ms=3.01m/s则小车在O点时的速度不为零。如果实验时数码相机实际拍摄频率为12Hz，则实际周期更短，由可知，实际加速度更大，即加速度的测量值和实际值相比是偏小的7．信号发射匀加速20.12【详解】（1）[1]A是分体式位移传感器的信号发射器部分。（2）[2][3][4]图像中AB段的近似为直线，则可以近似地看作匀加速直线运动，小车在AB段的加速度大小为小车在AB段的位移大小为8．发射接收数据采集器0.4v与Δt成线性关系=vA+0.522更换挡光片时应使其每次处于小车上同一位置，且每次都要保持由P点静止释放【详解】（1）[1][2][3]用DIS实验研究小车位移和时间的关系时，将位移传感器的发射部分固定在小车上，使其随着小车一起运动，位移传感器的接收部分固定在轨道一端，并让它与数据采集器相连接。[4]AB段的平均速度大小为（2）[5]根据描点法作出图象，如图所示。由图可知v与Δt成线性关系。[6]根据匀变速直线运动位移时间公式两边除以Δt，可得[7]根据图象满足的函数式，当Δt=0时，图象的截距即挡光片经过A点时精确的瞬时速度。图象的斜率为0.540m/s=vA+0.300×0.060m/s挡光片经过A点时精确的瞬时速度为vA=0.522m/s[8]根据控制变量法，更换挡光片时应使其每次处于小车上同一位置，且每次都要保持由P点静止释放。9．AB##BA0.491.99偏大【详解】（1）[1]A．必须调整滑轮高度使连接小车的细线与长木板平行，选项A正确；B．小车在释放前应置于靠近打点计时器处，以充分利用纸带，选项B正确；C．实验中应先接通打点计时器的电源，后释放小车，选项C错误；D．选择计数点时，必须从纸带上较清晰的点开始，不一定从第一个点开始，选项D错误。故选AB。（2）①[2]打C点时小车的速度大小为②[3]小车的加速度大小为m/s2=1.99m/s2（3）[4]如果当时电网中交变电流的频率是49Hz，则打点周期偏大，而做实验的同学并不知道，仍用50Hz计算，那么该实验中加速度的测量值与实际值相比偏大。（4）[5]则滑块经过光电门时的速度分别为高中物理学习研究答案第6页，共10页d滑块的加速度可以表示为(2)偏大【详解】（1）[1][2]根据逐差法求得，重锤运动的加速度计算表达式为(x6+x5+x4)-(x3+x2+x1)(x6+x5+x4)-(x3+x2+x1)9(2T)236T2代入数值可得加速度（2）若计时器实际频率为49Hz，则计算时用T=0.02s偏小，则加速度计算结果偏大。11．(1)先通电再释放乒乓球(2)2(3)(1-)×100%2【详解】（1）为使数字计时器能正确及时记录时间，测量时应先通电再释放乒乓球。（2）[1][2]根据题意可得v碰前=D2v碰后=2（3）本次实验测量的衰减率为答案第7页，共10页(3)下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度【详解】（1）根据平均速度的计算公式可知（2）根据匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的速度，有可得（3）下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度。【详解】（1）[1]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则0.04s时刻小球的速度为（2）[2]根据表格数据，在图乙中绘出小球下落的v-t图像如图所示高中物理学习研究答案第8页，共10页答案第9页，共10页（3）[3]根据若频闪仪实际闪光的时间间隔小于0.04s，可知代入计算的时间偏大，使得测得小球下落的加速度大小比真实值偏小。14．(1)61.20(2)9.48(4)否，重力加速度是由2h-t2图线的斜率求得，与木条厚度无关。【详解】（1）长度测量时，估读精确值后面一位。由图像读数为61.20cm。（2）根据公式找到2h=gt2所以由图线斜率求得（3）击打木条的声音传到手机的时间为手机收到击打木条声音时，开始计时，收到落地声音计时结束，两次的声音间隔为t，所以小球下落的时间为整理2h=gt2-2h木图像2h-t2的斜率仍然表示重力加速度，只是图线的位置发生变化，斜率没有发生变化。高中物理学习研究答案第10页，共10页试卷第1页，共9页实验二探究弹力和弹簧伸长的关系====================近三年真题考查分布年份试卷分值难度2024无02023浙江6月*☆☆2022湖南卷**☆====================实验讲解=======1.实验目的探究弹力与弹簧伸长的定量关系；学会利用图像研究两个物理量之间的关系的方法。2.实验原理（1）如图所示，弹簧在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的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，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伸长量的关系。3.实验器材轻质弹簧（1根）、钩码（1盒）、刻度尺、铁架台、重垂线、坐标纸、三角板。4.实验步骤（1）如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为mm）固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直。试卷第2页，共9页（2）记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。（3）在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1。钩码个数刻度伸长量x弹力F0L0＝mm1L1＝mmx1＝L1－L0=mm______2L2＝mmx2＝L2－L0=mm______3L3＝mmx3＝L3－L0=mm______4L4＝mmx4＝L4－L0=mm______5L5＝mmx5＝L5－L0=mm______6L6＝mmx6＝L6－L0=mm______F6＝N（4）用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个、…钩码时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4、…并将所得数据记录在表格中。（5）用xn＝Ln－L0计算出弹簧挂1个、2个、3个、…钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。（6）根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。（7）按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线所画的点不一试卷第3页，共9页定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。（8）以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，若不行，则考虑二次函数。（9）解释函数表达式中常数的物理意义。5.数据处理（1）图像法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点，以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线。（2）列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值是一常数。（3）函数法：根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系。6.注意事项（1）实验过程中，注意拉力不要超过弹簧弹性限度。测量弹簧长度时，不要用手拉弹簧，在弹簧自然竖直状态去测量。（2）强调实验的探索性，即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系，如果是验证性实验，在坐标纸上描点以后所作直线的根据就是所验证的规律，但这是个探索性实验，实验前并不知道这个规律，所以描点以后作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点。（3）作出直线之后，要用初中学过的正比例函数（一次函数）的知识写出直线所代表函数解析式，即写出F＝kx。然后选定一组F和x，从而确定k的值。但这个实验的重点在于它的探索性，比例系数的精确度不是重点。（4）要认识系数k的物理意义，即在伸长量一定时k越大，弹力也越大，它反映了弹簧的“劲度”。（5）使用弹簧的伸长数据时应采用（l－l0即弹簧长度变化量。如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长，得到的不是正比例函数。7.误差分析（1）本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差。（2）弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响。（3）为了减小误差，要尽量多测几组数据。====================创新实验=======试卷第4页，共9页实验原理的创新将弹簧水平放置或穿过一根水平光滑的直杆，在水平方向做实验。消除了弹簧自重的影响实验器材的改进将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，对弹簧施加变化的作用力（拉力或推力）时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图像，分析图像得出结论====================典型考题=======一、考点一：弹簧竖直放置1．某实验小组用如图甲所示的装置测量弹簧的劲度系数k。图乙是某次测量弹簧长度L时刻度尺的局部放大图，图丙是该小组同学根据数据作出的图像，纵轴表示钩码的质量，横轴表示弹簧的伸长量x（弹簧始终在弹性限度内）。请回答下列问题：(1)根据图乙所示，测量值L=cm。(2)该弹簧的劲度系数k=N/m。（取g=9.8m/s2，结果保留三位有效数字）(3)该小组的同学将该弹簧制成一把弹簧测力计，某次测量弹簧测力计的指针如图丁所示，弹簧测力计所测力的大小F=N。(4)关于本实验中的实验操作及实验结果，以下说法错误的是()试卷第5页，共9页A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证钩码处于静止状态再读数据C．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态2．在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，实验装置如图甲所示，实验步骤如下：①将弹簧左端固定，水平放置并处于自然状态，右端与细绳连接，使细绳与水平桌面平行，将毫米刻度尺的零刻度线与弹簧左端对齐，弹簧的右端附有指针，此时指针的位置l0如图乙所示；②在绳下端挂上一个砝码（每个砝码质量m=50g系统静止后，记录指针的位置l1③逐次增加砝码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内记录砝码的个数n及指针的位置l；④用获得的数据作出l-n图像，如图丙所示，图线斜率用a表示。回答下列问题：(1)图乙所示读数为cm；(2)弹簧的劲度系数表达式k=（用砝码质量m、重力加速度g和图线的斜率a表示）。若g取9.8m/s2则本实验中k=N/m（结果保留3位有效数字）。(3)考虑弹簧与桌面、细绳与滑轮间有摩擦，则弹簧劲度系数的测量值与真实值相比将（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。3．某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。再以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出F-L图像，如图乙所示。由图像可知：试卷第6页，共9页(1)弹簧自由下垂时的长度L0=cm。（保留三位有效数字）(2)弹簧的劲度系数k=N/m。（保留三位有效数字）(3)关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，以下说法正确的是（请将正确答案对应的字母填在横线上A．应该先把弹簧水平放置测量其原长B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，弹簧应保持竖直状态C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要在钩码处于静止状态时读数D．实验中弹簧的长度即为弹簧的伸长量4．实验小组利用图甲所示装置探究弹力与弹簧形变量的关系。重物放在水平放置的力传感器上面，轻质弹簧一端与重物相连，另一端与跨过处于同一水平高度的两个光滑定滑轮的细线的M端相连，调整滑轮1的位置，使其下方的细线处于竖直状态。初始时，细线各部分均伸直但无张力，滑轮2的右侧竖直固定一刻度尺，调整刻度尺的高度，使其零刻度线恰与细线的N端点对齐。现缓慢竖直向下拉端点N，分别记录端点N移动的距离x及对应的力传感器的示数。F-x关系如图乙所示，图中F0、x0均为已知量，当地的重力加速度为g。试卷第7页，共9页(1)由图乙可得弹簧的劲度系数k=，重物的质量m=。(2)若拉动端点N时偏离了竖直方向，则弹簧劲度系数的测量值与其真实值相比将（填“偏大”“偏小”或“相等”）。5．某同学探究图甲中台秤的工作原理。他将台秤拆解后发现内部简易结构如图乙所示，托盘A、竖直杆B、水平横杆H与齿条C固定连在一起，齿轮D半径为R可无摩擦转动，与齿条C完全啮合，在齿轮上固定指示示数的轻质指针E，两根完全相同的弹簧将横杆H吊在秤的外壳Ⅰ上。他想根据指针偏转角度测量弹簧的劲度系数，经过调校，托盘中不放物品时，指针E恰好指在竖直向上的位置。若放上质量为m的物体时指针偏转了θ弧度(θ<2π)齿条的位移为Rθ,重力加速度为g。(1)指针偏转了θ弧度的过程，弹簧变长了（用题干中所给的参量表示）。(2)每根弹簧的劲度系数表达式为k=（用题干所给的参量表示）。(3)该同学进一步改进实验，引入了角度传感器测量指针偏转角度，先后做了六次实验，得到数据并在坐标纸上作出图丙，可得到每根弹簧的劲度系数为N/m（R=2.50cm，g=9.8m/s2，结果保留3位有效数字）。6．物理兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。如图甲所示，把两根弹簧“串联”起来组成该装置，弹簧2的一端固定在竖直放置的透明有机玻璃管底端，再将单个质量为100g试卷第8页，共9页的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口放入，每放入一个钢球后待弹簧静止，测出弹簧1上端和弹簧2上端到玻璃管底端的距离L1、L2。在坐标纸上画出L1、L2与钢球个数n的关系L-n图像，如图乙所示。不计弹簧自重的影响，重力加速度g取10m/s2。(1)弹簧1的原长为m（结论保留三位有效数字，下同）(2)该弹簧系统的劲度系数为N/m；(3)弹簧1的劲度系数为N/m；(4)由实验所测数据可得，“串联”弹簧组的劲度系数k总与两弹簧劲度系数k1、k2的关系为k总=。7．某同学学习了胡克定律后，得知可以用劲度系数来描述弹簧的弹性强弱，同时他又想到了另一个问题：他平常锻炼时用到的弹簧拉力器（如图1所示）是由几根相同的弹簧并联制成的，那么弹簧并联后对劲度系数会有什么影响？另一方面，弹簧串联后对劲度系数又有什么影响呢？于是他找出弹簧拉力器，拆下弹簧，准备先测量一根弹簧的劲度系数，随后他发现家中还有一个激光测距仪，于是他设计了如图2所示的装置。不计弹簧和纸片的重力，激光测距仪可测量纸片到地面的距离。试卷第9页，共9页（1）先在水桶中装入一定质量的水，测量出桶和水的总重力，挂好水桶稳定后，用激光测距仪测量纸片到地面的距离h，然后依次向水桶中加入已知重力的水，记录相应桶和水的总重力，并测量对应的h，得到了图3中的图线a，则弹簧的劲度系数k＝N/m（结果保留到个位（2）该同学将两根相同的弹簧并联挂在铁架台上，重复（1）过程，得到了图3中的图线b，则两根相同的弹簧并联后的劲度系数k1与一根弹簧的劲度系数k的关系近似为k1=k（结果保留2位有效数字（3）该同学将两根弹簧串联挂在铁架台上，重复（1）过程，得到了如图4所示的图像，当h＝40cm时，对应的力F＝62.4N，则两根弹簧串联后的劲度系数为k2=N/m（结果保留到个位图4中，当拉力大于62.4N后图像弯曲的原因是。答案第1页，共5页参考答案：(2)49.0(3)8.00(4)C【详解】（1）由图乙可得出，测量值为（2）由胡克定律可得（3）由图丁可知，弹簧测力计一小格为0.1N，所以图中读数为F=8.00N（4）A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，故A正确，不符合题意；B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证钩码处于静止状态再读数据，故B正确，不符合题意；C．用刻度尺测得弹簧的长度，再减去弹簧的原长，即为弹簧的伸长量，故C错误，符合题D．在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态，故D正确，不符合题意。故选C。2．(1)6.00(2)83.1(3)偏大【详解】（1）根据刻度尺的读数规律，该读数为6.00cm。（2）[1]根据胡克定律有nmg=k(l-l0)变形得结合图像有答案第2页，共5页解得[2]结合上述与图像有5（3）由于弹簧与桌面、细绳与滑轮间有摩擦，导致弹簧的弹力大小小于砝码的质量，结合上述可知，则弹簧劲度系数的测量值与真实值相比将偏大。3．(1)10.0(2)40.0(3)BC【详解】（1）由图乙可知弹簧拉力为0时，弹簧自由下垂时的长度为L0=10.0cm（2）由胡克定律可知F=k(L-L0)可得弹簧的劲度系数为（3）A．为了消除弹簧自重的影响，实验前，应该先把弹簧竖直放置测量其原长，故A错B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要使弹簧保持竖直状态，此时弹簧的弹力等于钩码的重力，故B正确；C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要在钩码处于静止状态时读数，故C正确；D．实验中弹簧的长度不是弹簧的伸长量，弹簧的伸长量等于弹簧的长度减去弹簧的原长，故D错误。故选BC。(2)偏大答案第3页，共5页【详解】（1）[1]对重物受力分析可知F=mg-FT则TΔF=-ΔFT对弹簧由胡克定律得FT=kΔx所以弹簧的劲度系数为[2]x=0时，弹簧拉力为零，力传感器的示数等于重物的重力，则G=F0解得重物的质量（2）若拉动端点N时偏离了竖直方向，则测量的弹簧的伸长量偏小，则弹簧劲度系数的测量值与其真实值相比将偏大。5．(1)Rθmg(2)2Rθmg(3)154【详解】（1）由图乙可知，弹簧的形变量等于齿条C下降的距离，由于齿轮D与齿条C啮合，所以齿条C下降的距离等于齿轮D转过的弧长，根据数学知识可得s=Rθ即弹簧变长了Δx=s=Rθ（2）对托盘A、竖直杆B、水平横杆H与齿条C和重物整体研究，根据平衡条件得答案第4页，共5页mg=2F根据胡克定律有F=kΔx联立解得2Rθ2Rθ（3）由（2）可知变形有2Rkθ=2Rk图像的斜率为解得k≈154N/m6．(1)0.200(2)16.7(3)50.0则弹簧1的原长为L1-L2=20cm=0.200m（2）该弹簧系统的形变量为Δx总=50cm-20cm=30cm劲度系数为总总（3）弹簧2的形变量为Δx2=30cm-10cm=20cm答案第5页，共5页劲度系数为弹簧1的形变量为Δx总-Δx2=10cm劲度系数为（4）由实验所测数据可得，“串联”弹簧组的劲度系数k总与两弹簧劲度系数k1、k2的关系为7．3122.0156超过弹簧弹性限度【详解】（1）[1]由胡克定律ΔF=kΔh可得，即图像斜率绝对值的倒数表示弹簧劲度系数则有（2）[2]由图线b知，两根相同的弹簧并联后的劲度系数k1，则（3）[3]由图4所示的图像，两根相同的弹簧串联后的劲度系数k2，则[3]图4中，当拉力大于62.4N后图像弯曲，不在成线性变化是因为超过了弹簧的弹性限度。试卷第1页，共9页实验三探究两个互成角度的力的合成规律年份试卷分值难度2024海南卷**☆2023全国乙卷*☆☆2022浙江6月*☆☆1．实验目的验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。2．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）平行四边形法：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′的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则。3．实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计（2个）、三角板、刻度尺等。4．实验步骤（1）用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的__木板__上，如图所示。（2）用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一点O。试卷第2页，共9页（3）用铅笔描下__结点O的__位置和两个细绳套的__方向__，并记录弹簧测力计的读数F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行四边形，画出对角线所代表的力F。（4）只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面实验中相同的__位置O__，记下弹簧测力计的读数F′和细绳套的方向。（5）比较F和F′，观察它们在实验误差允许的范围内是否__相等__。5．数据处理（1）用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。（2）用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出一个弹簧测力计的拉力F′的图示。（3）比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。6．误差分析实验误差除弹簧测力计本身的误差外，还主要来源于读数误差和作图误差两个方面。（1）减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。（2）减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角大小要适当。7．注意事项（1）弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处．再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用。（2）位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时___结点__的位置一定要相同。（3）角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太__小__，也不宜太大，以60°~120°为宜。（4）尽量减小误差：在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内，形变应尽量大一些，细绳试卷第3页，共9页套应适当长一些，便于确定力的方向。（5）统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。1．对实验原理的理解、实验方法的迁移（如图所示）2．实验器材的改进（如图所示）（1）橡皮条___世弹簧测力计（2）钩码___世弹簧测力计1．某同学做“验证力的平行四边形定则”实验，如图所示，将橡皮筋的一端P固定，另一端系两根细线，每根细线均与一个弹簧测力计（量程0~5N、最小刻度为0.1N）相连，对测力计甲水平向右施加拉力F1，测力计乙竖直向下施加拉力F2，结点在O点静止时，两测力计的示数如图；随后撤去一个测力计，只对一个测力计施加拉力使结点回到O点。请回答下列问题：试卷第4页，共9页(1)由图可读得水平拉力F1的大小为N；(2)根据已选取的标度，在虚线方格纸上按力的图示要求，画出水平拉力F1和竖直拉力F2及其理论上的合力F；(3)在本次实验中（选填“能”或“不能”）验证力的平行四边形定则。2．某同学如图甲，用量程为5N的弹簧测力计，测量一个超出其量程的物体的重力：（1）将表面印有等距圆环的白纸固定在竖直放置的木板上；（2）三根细线分别与弹簧测力计一端、一个图钉、待测重物相连，弹簧测力计的另一端固定，通过改变图钉在木板的位置调节细线OB，使细线的结点O与圆环的圆心位置重合；（3）标出OA、OB、OC的拉力方向，记录弹簧测力计的读数N；（4）①根据共点力平衡条件和平行四边形定则，用“力的图示”在图乙中作出OA、OB拉力的合力；②由作图结果可得重物的重力为N（结果保留一位小数）。（5）保持结点O和图钉的位置不变，将弹簧测力计从图甲所示位置逆时针旋转到水平位置的过程中，弹簧测力计的示数将。试卷第5页，共9页A．逐渐增大B．先增大后减小C．逐渐减小D．先减小后增大3．利用橡皮筋、弹簧测力计和圆形量角器等器材验证力的平行四边形定则。（1）量角器固定在水平桌面上，将带细绳套的橡皮筋一端用图钉固定，如图（a）。（2）两细绳套挂上弹簧测力计，互成角度拉两只弹簧测力计，将结点拉至量角器圆心O点，如图（b此时右侧弹簧测力计示数为N，记录此时力F1、F2的大小和方向。在纸上作力F1、F2的图示并得到合力F，如图（c）。（3）改变两细绳套的夹角，仍将结点拉至O点，记录此时力F3、F4的大小和方向。（4）请在图（c）中作出F3、F4合力F9的力的图示：。（5）多次重复步骤（3）和（4比较每次作出的合力，如果这些合力在误差允许范围内都，则说明一个力分解成两个力有多种分解方式，分力与合力的关系遵循平行四边形定则。4．为探究“合力与分力的关系”，小鲁同学设计了如下实验。如图甲，在相距为D的两根竖直杆之间用一根长为L的不可伸长的轻绳连接（打结）一物体C，在绳的两端分别连接两个拉力传感器P和Q，保持P、Q的位置不变，且Q高于P，不计拉力传感器的重力。改变悬挂点C到P点的距离PC（不相对滑动测得两传感器的拉力大小随PC的变化图像如图乙中Ⅰ、Ⅱ图线所示，试回答下列问题。试卷第6页，共9页(1)C点的轨迹在一个上（选填“圆”“抛物线”或“椭圆”）。(2)图线Ⅰ表示的是处传感器的拉力（选填“P”或“Q”）。(3)根据图像可求得交点的纵坐标为N，物体的重力为（用图中传感器的读数，及绳长L和两杆间距D表示）。5．某同学在学习了力的合成的知识之后，尝试利用居家物品验证力的平行四边形定则。他找到了一根橡皮筋，一块软木板，几盒规格相同的图钉，若干段轻绳，两个相同的轻质小塑料袋（重力可忽略）。（1）该同学将软木板竖直放置，将一张白纸粘贴在软木板上，然后将橡皮筋上端用一枚图钉固定在软木板上的O点。如图所示，第一次将装有若干枚图钉的塑料袋用细线系在橡皮筋下端，稳定时，记录橡皮筋下端点的位置O1、袋内图钉数量。（2）第二次，用两根细线系在橡皮筋的下端，并绕过两枚图钉A、B吊起两个装有若干枚图钉的塑料袋。调整袋内图钉数量和A、B位置，使橡皮筋下端。（3）关于这个实验下列说法正确的是A．第二次实验时，只需要记录两个袋内图钉的数量B．无需称出每个图钉质量，可以用袋内图钉数量代表细线拉力大小试卷第7页，共9页C．此实验需要测出每次细线的拉力大小，所以应该称出每个图钉的质量D．为了实验成功，第二次实验时应该使两个塑料袋内图钉数量相同（4）某次实验时，橡皮筋的状态如图所示，那么下列调整可能正确的是A．仅减少右侧袋内图钉数量B．仅增加左侧袋内图钉数量C．使A、B图钉各适当下移，并增加右侧袋内图钉数量D．使A图钉上移，B图钉下移，并增加左侧袋内图钉数量6．有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：（1）改变钩码个数，实验能完成的是(填正确答案标号)。A.钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B.钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C.钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D.钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5（2）改变钩码个数，再次做实验时绳子的结点O必须与上一次的结点重合(“是”或“否”）（3）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是(填选项前字母)。试卷第8页，共9页A.标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度C.用量角器量出三段绳子之间的夹角D.用天平测出钩码的质量（4）在作图时，你认为图示中(填“甲”或“乙”)是正确的。7．某兴趣小组的同学为了验证“两个互成角度的力的合成规律”，设计了一个实验方案，在圆形桌子桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮（滑轮上侧所在平面与桌面平行滑轮P1固定，滑轮P2、P3可沿桌边移动，如图所示。可供选择的实验器材有：刻度尺、三角板、铅笔、白纸、一根橡皮筋、三根细线、质量相同的钩码若干。部分实验操作步骤如下：①将橡皮筋中央处和两端点分别与三根细线相连；②将连在橡皮筋中央的细线跨过固定滑轮P1，连接橡皮筋两端点的细线分别跨过可动滑轮PP；③在三根细线的下端分别挂上一定数量的钩码，使连在橡皮筋中央的细线与橡皮筋的结点O静止。（1）为完成本实验，下列物理量必须测量或记录的是。（填选项前字母）A.橡皮筋的原长B.两端橡皮筋伸长后的长度试卷第9页，共9页C.钩码的质量D.三根细线所挂钩码的个数（2）在完成本实验的过程中，下列操作或描述正确的是。（填选项前字母）A.连接像皮筋两端点的细线长度必须相同B.细线OP1必须在OP2与OP3夹角的角平分线上D.不改变OP1所挂钩码的个数和OP1的方向，改变OP2与OP3的夹角和钩码个数，重复实验，O点不用在桌面上同一位置（3）实验中，若桌面不水平填“会”或“不会”）影响实验的结论。答案第1页，共5页参考答案：(2)见解析(3)能【详解】（1）弹簧测力计的最小刻度为0.1N，根据弹簧测力计的读数规律，该读数为4.00N。（2）根据图甲可知，竖直向下施加拉力F2的大小为3.50N，根据已选取的标度，在虚线方格纸上按力的图示要求，画出水平拉力F1和竖直拉力F2及其理论上的合力F，如图所示（3）实验中撤去一个测力计，只对一个测力计施加拉力使结点回到O点，令这个为F3，可知，F1与F2共同作用的效果与F3单独作用的效果相同，则F3是F1与F2实验中的合力，根据实验可知，若F3与F在误差允许范围内相等，则验证了平行四边形定则，可知，本次实验中能验证力的平行四边形定则。均可）D【详解】[1]由于弹簧测力计的分度值为0.1N,需要估读到分度值的下一位，故其读数为3.00N答案第2页，共5页[2]根据平行四边形定则作出力的图示，如图所示[3]根据力的图示可知，重力的大小等于合力的大小，即[4]作出如图所示的动态矢量三角形，可知弹簧测力计的示数先减小后增大（图中红色虚线的长度的变化）3．5.00大小相等，方向相同【详解】[1]由图可知弹簧测力计的读数为5.00N[2]根据平行四边形法则作出F3、F4的合力F,，如图答案第3页，共5页[3]根据实验规律可知，合力在误差允许范围内都大小相等，方向相同，则说明一个力分解成两个力有多种分解方式，分力与合力的关系遵循平行四边形定则。4．(1)椭圆(2)Q-D2【详解】（1）椭圆是到两焦点距离之和等于常数的所有点的集合，题中PC+CQ为绳长L是常数，所以C点的轨迹是椭圆；（2）图像中Ⅰ、Ⅱ交点即为两绳拉力相等的位置，此时选取结点C为研究对象，受力如下图所示，两段绳与杆的夹角分别为α和β,水平方向TPsinα=TQsinβ当α=β时T=TPQ当C点继续向右移动如下图所示α增大，β减小，水平方向还是有TPsinα=TQsinβ由上式可知TQ会增大，TP减小，结合题图，在图像相交后，Ⅰ线力大于Ⅱ线力，故Ⅰ线表示Q处传感器的力。答案第4页，共5页（3）[1]图像中Ⅰ、Ⅱ交点可以读出此时P、Q处拉力都为4.30N。[2]此时CP、CQ与竖直方向的夹角相等延长QC到P’，由几何关系有过Q作水平线与左杆交于A点，在△AQP’中有2Tcosα=G整理得5．仍拉伸到O1BC【详解】（2）[1]为保证两次实验时橡皮筋的拉力保持不变，调整袋内图钉数量和A、B位置，使橡皮筋下端仍拉伸到O1。（3）[2]A．第二次实验时，需要确定细线的方向和大小。故A错误；BC．无需称出每个图钉质量，可以用袋内图钉数量代表细线拉力大小。故B正确；C错误；D．为了实验成功，第二次实验时两个塑料袋内图钉数量适量即可，没有必要相等。故D错误。故选B。（4）[3]A．仅减少右侧袋内图钉数量，可以使橡皮筋与OO1重合，但橡皮筋的下端不会被拉到O1位置。故A错误；B．仅增加左侧袋内图钉数，会使橡皮筋与OO1偏离的更多。故B错误；C．使A、B图钉各适当下移，并增加右侧袋内图钉数量，可能使橡皮筋下端与O1重合，顺利完成实验。故C正确；D．使A图钉上移，B图钉下移，并增加左侧袋内图钉数量，不会使橡皮筋下端与O1重合。故选C。【详解】（1）[1]OA、OB、OC分别表示三个力的大小，由于三共点力处于平衡，因此三个力的大小构成一个三角形，由于2、2、4不可以构成三角形，则结点不能处于平衡状态；其答案第5页，共5页它选项中数值都可构成三角形，处于平衡状态。故选BCD。（2）[2]改变钩码个数，再次做实验时绳子的结点O不一定非得与上一次的结点重合，结点O改变时同样可以按照实验来验证力的平行四边形定则。（3）[3]实验中需要记录各力的方向和大小及作用点，大小由钩码数得出，故在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向。（4）[4]F3的方向一定竖直向下，由于测量误差F1和F2的合力方向可能偏离竖直方向，所以甲是正确的。7．DCD##DC不会【详解】（1）[1]橡皮筋伸长后的拉力大小等于所挂钩码的重力，所以钩码的个数必须测量，又钩码质量相同，则不用测量钩码的质量，橡皮筋的原长和伸长后的长度不用测量。故选D。（2）[2]A．连接橡皮筋两端点的细线长度不影响橡皮筋的拉力大小，故长度不用相同，故A错误；B．细线OP1上力的方向与细线OP2、OP3上两力的合力方向相反，由于OP2、OP3上两力的合力方向是任意的，故OP1不需要在角平分线上，故B错误；C．实验中，需要测量OP1、OP2和OP3上力的大小和方向，故必须记录图中O点的位置和、OP2、OP3的方向以及结点O静止时三根细线所挂钩码的个数，故C正确；D．不改变OP1所挂钩码的个数和方向，改变OP2与OP3的夹角重复实验，OP1上的力大小保持不变，另两个力的合力只要跟它等大反向即可保持O点平衡，故O点的位置可以改变，故D正确。故选CD。（3）[3]若桌面不水平，三根线上的拉力大小也为各自所挂钩码重力大小，不会影响实验结试卷第1页，共12页实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系====================近三年真题考查分布====================年份试卷分值难度2024★★☆江西卷★★☆甘肃卷★★☆2023上海卷★☆☆2022山东卷★★☆====================实验讲解====================1.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-图像，确定a与F、m的关系。2.实验器材小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸。3.实验过程（1）测量：用天平测量槽码的质量m′和小车的质量m。（2）安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，注意不要把悬挂槽码的细绳系在小车上（3）补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能试卷第2页，共12页匀速下滑。（4）操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源，后释放小车，断开电源，取下纸带，编号码。②保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m′，重复步骤①。③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度a。④描点作图，作a-F的图像。⑤保持槽码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③,作a-图像。4.数据处理（1）利用逐差法或v-t图像法求a。（2）以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比。（3）以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比。5.注意事项（1）开始实验前首先补偿阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好补偿小车和纸带受到的阻力。在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。（2）实验过程中不用重复补偿阻力。（3）实验必须保证的条件：m≫m′。（4）一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车 ,且应在小车到达滑轮前按住小车。6.误差分析（1）实验原理不完善：本实验用槽码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。（2）补偿阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。====================创新实验====================试卷第3页，共12页实验装置图创新/改进点（1）实验方案的改进：系统总质量不变化，改变拉力得到若干组数据（2）用传感器记录小车的时间t与位移x，直接绘制xt图像（3）利用牛顿第二定律求解实验中的某些参量，确定某些规律（1）用传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度（2）图像法处理数据时，用钩码的质量m代替合力F，即用am图像代替aF图像（1）用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得物块的初速度和末速度，由运动学公式求出加速度（2）结合牛顿第二定律，该装置可以测出动摩擦因数弹簧测力计测量小车所受的拉力，钩码的质量不需要远小于小车质量，更无须测钩码的质量（1）气垫导轨代替长木板，无须平衡摩擦力（2）力传感器测量滑块所受的拉力，钩码的质量不需要远小于滑块质量，更无须测钩码的质量（3）用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得滑块的末速度，由刻度尺读出遮光条中心初始位置与光电门之间的距离，由运动学公式求出加速度====================典型考题====================1．用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。(1)除了图中所给器材以及交变电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 （选填正确选项的字母）。试卷第4页，共12页A．秒表B．天平（含砝码）C．弹簧测力计D．刻度尺(2)实验前补偿阻力的做法是：把实验器材安装好，先不挂沙桶，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。用垫块把木板不带滑轮一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做运动。(3)为使沙桶和沙的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需满足的条件是沙桶及沙的总质量小车的总质量。（选填“远大