2023年高考物理二轮复习教案：力学实验与电学实验（含解析）

专题11力学实验与电学实验

【要点提炼】

1.常用实验仪器的读数

(1)毫米刻度尺的读数：精确到毫米，估读一位。

(2)游标卡尺的读数

游标尺

测量结果(游标尺上第n

刻度总每小格与精确

刻度个刻度线与主尺上的某

长度/1毫米的度/

格数刻度线对齐时)/mm

mm差值/mmmm

1090.10.1主尺上读的毫米数+0.

20190.050.05主尺上读的毫米数+0.05"

50490.020.02主尺上读的毫米数+0.02〃

(3)螺旋测微器的读数：测量值=固定刻度整毫米数+0.5mm(判断半毫米刻度线是否露出)

+可动刻度读数(含估读)X0.01mmo

(4)电流表、电压表和欧姆表的读数

仪器量程选择读数

电流表若分度值为1、01、0.01,需

使指针指在超过满偏刻度卜勺

要估读到分度值的下一位；如

果分度值是或分别按;分

电压表位置25,

度值或g分度值估读

使指针指在表盘的中间位置附

欧姆表表盘读数乘以相应挡位的倍率

近

注：游标卡尺、秒表、欧姆表不需要估读。

2.速度、加速度的求解方法

gp=xn+xn+i,如图所示：

"平均速度Vn

2T

法”求速度\n-1nzi+1)

)J------x„------+-----距+1-------->•<

口X5—X2后上/士

即n%4—,s=%6—%3，然后ug取平f4均.A.值，

“逐差法”即。，+"2+6,这样可使所给数据全部得到利用，以

3

求加速度

提高准确度。若为奇数段，则去掉第一段转化为偶数段

采用上述方法处理。

“图象法”求即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出。1图象，

加速度直线的斜率即表示加速度。

3.电学实验器材的选择

(1)电流表和电压表的选择

①根据电源的参数来选择。

②根据电路中的最大电流(或者最大电压)来选择。

③根据用电器的额定电流(或者额定电压)来选择。

(2)滑动变阻器的选择

①用分压式接法时，应该选用最大阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器。

②用限流式接法时，应该选用阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。

4.电学实验电路的选择

(1)电流表内、外接法的选择

①若当＞掀添，则采用电流表内接法，此时区测=5=R+RA＞&。

I测

②若Rx＜尿而,则采用电流表外接法，此时区测='=产＞＜几。

I测Rx+Rv

（2）滑动变阻器限流式接法和分压式接法的选择

通常滑动变阻器应选用限流式接法。但在下列三种情况中必须选用分压式接法：

①若采用限流式接法，电路中的最小电流超过用电器的额定电流，则必须选用分压式接

法。

②当用电器阻值远大于滑动变阻器的最大阻值，且实验要求的电压变化范围较大或要求

测量多组实验数据时，必须选用分压式接法。

③要求回路中某部分电路的电压从零开始可连续变化时必须选用分压式接法。

5.实验创新

涉及实验仪器和原理的创新、实验方案和方法的创新等。

6.用好定值电阻

保护作用保护电表和电源

定值电阻测量作用充当电压表或电流表

三作用

扩大作用扩大电表的量程

【高考考向1基础实验】

命题角度1测量型实验

例1.（2022.北京高考真题）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、

数据分析等。

（1）用电压表（内阻约为3kQ）和电流表（内阻约为0.1C）测量一个电阻的阻值（约为5。）。要求尽量

减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的（选填“甲"或‘‘乙"）。

-1~1------------1~r-vy

甲乙

图1

（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有"15"字样。用它测量约20k。电阻的阻值，下列实验步

骤正确的操作顺序为(填各实验步骤前的字母)O

A.将选择开关置于“xlk”位置

B.将选择开关置于“OFF”位置

C.将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开

D.将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”

(3)图2是“测量电源的电动势和内电阻"实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎

么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的

情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触6、c、d三个位置，发现试触6、c时，电压表有示数；

试触d时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则(选填选项前的字母)。

A.导线就断路

B.滑动变阻器断路

C.导线断路

D.滑动变阻器短路

【答案】甲ADCBC

【详解】(1)[1]因为待测电阻约为5。，而

=1。—。

故为了减小误差应该采用电流表的外接法，即选用甲图；

(2)[2]测量过程中应该先选择合适档位，根据题意选择“xlk”档位，然后进行欧姆调零，再进行测量,

测量完成后要将开关置于“OFF”档，故顺序为ADCB。

(3)[3]闭合电键后，却发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现

断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；当试触6、c时依然是这个情况说明6、c段是正

常的，试触”时，电压表没有示数说明在cd之间某处发生了断路，故选C。

反思归纳,测量型实验攻克策略

解决测量型实验问题的关键是明确实验仪器的使用方法，明确实验原理、实验方法，掌

握实验的注意事项及处理实验数据的方法，会分析误差来源。

测量某个物理量可以用仪器直接读出，比如长度可由游标卡尺或螺旋测微器直接读取，

电流或电压可以由多用电表直接测量读取。读数时要尽量精确，为此要遵循各类仪器的读数

规则，特别注意有效数字的位数要按规则保留。

测量某个物理量也可以设计实验方案间接测量计算得出，例如用打点计时器测匀变速直

线运动的加速度、用伏安法测电阻、测电源的电动势和内阻等。设计实验方案要遵循所符合

的物理规律，原则是安全、可行、精确、方便，例如伏安法测电阻所涉及的电流表内外接的

选择、滑动变阻器接法的选择等都要遵循该原则。

:拓展训练】

1-1.(2022•山西•一模)回力车，施压拖动后轮卷紧弹簧，放手后弹簧恢复，通过传动系统驱动小车前进。

为探究弹簧卷紧后具有的弹性势能，某同学用图Q)所示的方式进行了实验。在长木板的左端垫上小木

块，微调木板的倾斜程度以补偿阻力。拖动后轮卷紧弹簧，接通电源后释放小车，让小车沿木板开始运动,

得到的纸带如图(6)所示。0~9是从某点开始选取的计数点，相邻两点间还有四个点未标出，其间距如

图所示。已知打点计时器使用交流电的频率为50H乙测得小车的质量为40.0g,完成下列填空：

长木板

图(a)

0123456789S

•3.87・5.27・6.52•7.54*8.35•8.95•9.20•9.20•9.20•)

____________________________单位:cm(

图(b)

(1)从图示时刻开始，在弹簧逐渐释放的过程中，小车做加速度(填“不变”“逐渐增大”“逐

渐减小”“先增大后减小”或“先减小后增大")的加速直线运动；

(2)在打下两个相邻计数点的过程中，弹簧恢复到初始状态；

(3)不考虑传动系统的阻力，可估算出弹簧卷紧时具有的弹性势能为Jo(保留2位有效数字)

【答案】逐渐减小5、61.7X10-2

【详解】(1)⑴根据Ax=a〃，可知道，相邻点的距离增大，但相邻段的差值越来越小，故加速度越来越

小，做加速度逐渐减小的加速直线运动

(2)[2]点6之后的相邻两点之间的距离一直是9.2cm,可知6点之后就已经是匀速运动，可知，在6点

之前，即5、6点之间弹簧就已经恢复了，物体就在做匀速运动。

(3)[3]最终的速度

x0.092„.

v=—=-------m/s=0.92m/s

t0.1

故动能

M=0.04x(0.92)2J=1.7x10-2J

在该过程中弹性势能转化为动能，故弹性势能为1.7x10-2j。

1-2.(2022・重庆一中模拟预测)日常工作中，有时需要人们反应灵敏。对于战士、驾驶员、运动员等更

是如此。从发现情况到采取行动所用的时间，叫人的反应时间。小吴和小李两个同学利用一个直尺设计了

一个测量反应时间的简单方法，步骤如下：

甲乙

(1)如图甲所示，小吴用两个手指轻轻捏住直尺的上端，让直尺自然下垂。小李用一只手在直尺下方做

捏住直尺的准备，但手不能碰到直尺，记下这时手指的上边缘在直尺上的位置P/,P在直尺上的刻度为

L7=20.00cmo

(2)小吴在不通知小李的情况下，突然松手，直尺下落。当小李看到直尺下落时，立即用手指捏住直尺,

记下这时手指的上边缘在直尺上的位置尸2,在直尺上的刻度记为如图乙所示，L2=cm。

(3)利用以上数据，可计算出小李的反应时间为s(已知当地重力加速度g=9.8m/s2)。

(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：o

【答案】0.400.2多测几次求平均值(或初始时小李的手指尽可能接近直尺)

【详解】(2)[1]如图可知，直尺的最小刻度为mm,读数时，应估读一位，因此

L2=4.0mm=0.40cm

(3)[2]直尺下落的高度

h=LX-L2=20.00cm-0.40cm=19.60cm

根据

,12

‘'=/g广

可得反应时间为

t=0.2s

（4）[3]多测几次求平均值（或初始时小李的手指尽可能接近直尺）

1-3.（2022・湖南・长沙市明德中学二模）如图1所示是可用轻杆、小球和硬纸板等制作一个简易加速度计,

粗略测量运动物体的加速度。在轻杆上端装上转轴，固定于竖直纸板上的。点，轻杆下端固定一小球，杆

可在竖直平面内自由转动。将此装置固定于运动物体上，当物体向右加速（减速）运动时，杆便向左（向

右）摆动。为了制作加速度计的刻度盘，某同学进行了如下操作：

甲

（1）为了测量当地的重力加速度，该同学让重锤做自由落体运动，利用打点计时器打出的纸带如图2所

示，相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s,根据该测得的重力加速度g=_________m/s2（保留三位有效

数字）。

（2）测量出当地重力加速度后，还应测量的物理量是（填入所选物理量前的字母）；

A.小球的质量机B.轻杆的长度工

C.小球的直径dD.轻杆与竖直方向的夹角。

（3）写出加速度与被测物理量之间的关系式（用被测物理量的字母表示）。

【答案】9.75Da=gtan。

【详解】（1）[1]根据逐差法可得加速度为

_*CE-X.C

4T2

代入数据解得

XCE—猫0(12.527.05)xl0-2(705—314)x10-2

22

g=m/s=9.75m/s

AT24x0.022

(2)(3)[2][3]假设小球由于加减速发生了偏转，由牛顿的定律得

mgtan6=ma

解得

q=gtan6

可知，为了在表盘上标上对应的加速度，还需要测量轻杆与竖直方向的夹角，。故选D。

命题角度2验证型实验

例2.(2022•广东•模拟预测)某同学想验证竖直面内物块做圆周运动向心力变化的规律，使用某一竖直面

内的圆周轨道，轨道圆心为。半径尺=3m,分别在距离最低点/高度为0、鼠2鼠3力、4力、5力、64处

固定有压力传感器，其装置如图甲所示。

图甲图乙

(1)选择比较光滑的竖直轨道，以保证小球在运动过程中机械能变化可以忽略；

(2)使一质量为m的小球从/点以速度%开始沿内轨道向右运动，记录小球在各位置对轨道的压力厂与

高度H的对应数值，并在尸-〃坐标系中描点连线得到如图乙所示的图象；

(3)若物块在初始位置对轨道压力大小为小则尸与X的函数关系可表示为(用ng、R、H、片、

厂表示)，若已知重力加速度g=10m/s2,则结合图乙可知小球质量加=kg,小球经过最低点N时的

初速度%=m/s(可以用根式表示)。

【答案】F=F0-^H0.5V330

R

【详解】(3)[1]设在任意高度X处小球的速度为匕，由动能定理有

„1212

-mgH=—mvt——mvQ

可得

mvf=mvQ—2mgH

在右侧轨道上，设小球在，处和圆心的连线与0/的夹角为仇当HVR时，由牛顿运动定律有

F-mgcos0=~~~

八R—H

cos6=--------

R

在最低点有

F-mg=—^-

0K

可得

F=F。-"区H

0R

当R<H42R时该式仍成立；

[2]根据图像可得，在/点，/=60N,在〃=6m处，F=30N,图像斜率

k7=-5mN/m=---3-m---g-

R

可得

m=0.5kg

[3]在最低点由

F0~mg=^-

K

可得

Vo=~=V330m/s

Vm

1.验证型实验包括验证力的平行四边形定则、验证牛顿第二定律、验证机械能守恒定律、

验证动量守恒定律等，考查内容可涉及实验原理、验证方案的设计或改进、数据处理、误差

分析等。验证力的平行四边形定则的数据处理是画图验证，其余实验大多通过测量验证表达

式是否成立，只要在误差允许的范围内与所验证规律吻合即验证成功。

2.验证型实验攻克策略

(1)明确实验要验证什么定律，正确理解该定律的内容。

(2)根据已有的知识灵活运用实验方法

例如，在验证牛顿第二定律的实验中，加速度的大小既可以用打点计时器测，也可以用

光电门传感器测；拉力可以用钩码的重力代替，也可以用力传感器测。应根据题目情景正确

选择方法。

（3）要重视实验的验证条件

物理规律的成立必须满足一定条件，验证实验中必须满足这些条件才能使实验顺利进行。

如在验证力的平行四边形定则的实验中，实验的条件是“力的作用效果相同”，因此，在两

个分力和一个力分别作用下，同一弹性绳的同一端点必须到达同一位置才能满足实验的验证

条件。在验证机械能守恒定律的实验中，“只有重力做功”是实验的验证条件，而实验中阻力

的存在是不可避免的，阻力做功过大时，实验误差大，实验将失去意义，为此，实验中要求

铁架台竖直、架稳，且选用质量大、体积小的重锤，使重力远远大于实验中的阻力，阻力做

的功可以忽略不计，从而满足了实验的验证条件。

:拓展训练】

2.-1.（2022•湖北•恩施市第一中学模拟预测）某同学利用如图1所示的装置“验证动量定理”，具体实验

步骤如下：

图1图2

A.按照图1所示安装好实验装置，连接小车的细绳与长木板平行，挂上砂桶（含少量砂子）；

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等；

C.取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的总质量加，并记下；

D.保持长木板的倾角不变，不挂砂桶，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通

过光电门甲和乙时显示的时间；

E.重新挂上细绳和砂桶，改变砂桶中砂子的质量，重复B、C、D步骤。

⑴若砂桶和砂子的总质量为如小车的质量为"，重力加速度为g,则步骤D中小车加速下滑时所受合力

大小为o（忽略空气阻力）

⑵如图2所示，用游标卡尺测得小车上遮光片的宽度为mm。

⑶若遮光片的宽度为d,光电门甲、乙之间的距离为/,通过光电门甲和乙时显示的时间分别为％、%则：

①小车通过光电门甲时的速度为V甲=

②小车下滑时合外力冲量的大小/=;（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）

③验证动量定理的表达式为O

d2mglt.t72mgltt

答案mg6.75-”、12

、口木，tx1化+幻d+?2)

【详解】⑴[1]根据题述实验步骤B可知，取下细绳和砂桶后，小车加速下滑时所受合力大小等于砂桶和砂

子的总重力mg。

⑵[2]根据游标卡尺读数规则可知，遮光片的宽度为6mm+15x0.05mm=6.75mm。

⑶①[3]遮光片通过两个光电门的速度分别为

d

y甲二一

d

“一己

②性由

/=g(v甲+V乙)f

解得

t_2lt{t2

d&+%2)

小车下滑时合外力冲量的大小为

/="争"

d(h+t2)

③⑸小车动量改变量的大小为

瓯=河“乙-叫）=—

秘2

验证动量定理的表达式为

2mgit,2Md&-%)

"化+幻他

命题角度3探究型实验

例3.（2022・安徽・巢湖市第一中学模拟预测）某实验小组用如图所示装置探究力的合成与分解。木板上固

定一张画有角度刻度线的白纸，调节木板竖直且零刻度线水平，轻质弹簧测力计a和b通过细线连接系于

。点，其下端用细线挂一重物Q,使结点。静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的

示数，并在白纸上记录O点的位置和细线的方向。

(1)图中弹簧测力计a的示数为N；

(2)初始连接弹簧测力计a的细线与60。重合，连接弹簧测力计b的细线处于水平，现让弹簧测力计a、

b均绕。点顺时针缓慢转动，保持结点在圆心。处、两弹簧测力计间的夹角不变，直到连接弹簧测力计a

的细线方向水平为止，此过程中弹簧测力计a的示数一、弹簧测力计b的示数o(均选填“变

大”“不变”、“变小”、”先变大后变小”或“先变小后变大”)

【答案】5.78##5.79##5.80##5.81##5.82变小变大

【详解】(1)⑴弹簧测力计a的分度值为0.1N,需要估读至!|0.01N,所以示数为5.80N；

(2)[2][3]由题意，根据几何关系可知，弹簧测力计a、b对。点的拉力尸八居以及重物Q对。点的拉力

G组成的矢量三角形内接于圆内，如图所示

可知在弹簧测力计a、b均绕。点顺时针缓慢转动直到弹簧测力计a方向水平的过程中，弹簧测力计a的

示数变小，弹簧测力计b的示数会变大。

反思归纳

1.探究型实验在教材和高考中占比都较高。这类题目能较好地考查学生的实验探究能力、

常用物理思想方法等。经常涉及的实验有探究物体的加速度与力和质量的关系、探究弹力和

弹簧伸长的关系、探究动能定理、传感器的简单使用等。

2.探究型实验攻克策略

根据实验目的，运用物理知识、实验方法和技能，完成实验的各个环节（实验目的、对象、

原理、仪器选择、实验步骤、数据处理等），拟定实验方案，分析实验现象，并在此基础上作

出适当评价。

:拓展训练】

3.（2022.四川.盐亭中学模拟预测）在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，将橡皮条的一端固

定在竖直放置的木板上，另一端系上两根细绳OB,O为两细绳与橡皮条的结点，细绳。/跨过C点

处钉在木板上的光滑的钉子，下端挂重力已知的钩码，细绳05用一个弹簧测力计钩住，如图所示，可以

通过改变钩码的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点。的位置。

木板固定点

（1）关于实验中必须注意的以下几项，其中正确的是O

A.只用弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时结点。达到的位置，应与钩码、弹簧测力计同时拉时相同

B.在拉动弹簧时弹簧不可与外壳相碰或摩擦

c.两个分力片、巴间的夹角e不宜过大，也不宜过小，两个分力打、心的大小越大越好

D.拉橡皮条的细绳要适当长些，视线通过细绳垂直于纸面，在绳下的纸上用笔画出两个点的位置并使这

两个点的距离尽量远些

（2）图中OC与橡皮条延长线的夹角为&,细绳与橡皮条延长线的夹角为夕，«+^<90°,下列操作

正确的是（）

A.减少钩码个数后，为使结点位置不变，应减小尸，同时增大弹簧测力计的拉力

B.减少钩码个数后，为使结点位置不变，应增大?，同时增大弹簧测力计的拉力

C.保持钩码个数不变，将钉子向右移动一些，为使结点位置不变，应增大尸，同时增大弹簧测力计的拉

力

D.保持钩码个数不变，将钉子向右移动一些，为使结点位置不变，应减小万，同时减小弹簧测力计的拉

力

（3）在该实验中，如果将0/与细绳也换成橡皮条，那么对实验结果影响。（选填“有”或

“没有”）

【答案】ABDAD##DA没有

【详解】（1）[1]A.为使力的作用效果相同，只用弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时结点。达到的位置，应

与钩码、弹簧测力计同时拉时相同，故A正确；

B.在拉动弹簧时弹簧不可与外壳相碰或摩擦，以免增大误差，故B正确；

C.两个分力耳、鸟间的夹角6不宜过大，也不宜过小，两个分力£、G的大小也不宜过大或过小，适宜

即可，故C错误；

D.拉橡皮条的细绳要适当长些，视线通过细绳垂直于纸面，在绳下的纸上用笔画出两个点的位置并使这

两个点的距离尽量远些，这样可以减少误差，故D正确。

故选ABDo

（2）[2]AB.减少钩码个数，相当于减小一个分力的大小但方向不变，结点位置不变，相当于合力不变，

根据平行四边形定则可知，此时应该减小"，同时增大弹簧测力计的拉力，故A正确，B错误；

CD.保持钩码个数不变，将钉子向右移动一些，结点位置不变，相当于一个分力的大小不变但方向与合力

方向的夹角变小，根据平行四边形定则可知，此时应该减小月，同时减小弹簧测力计的拉力，故C错误，

D正确。

故选AD。

（3）[3]在该实验中，如果将0/与08细绳也换成橡皮条，对结点的力没有变化，对实验结果没有影响。

【高考考向2创新设计与拓展型实验】

命题角度1实验创新设计

例4.（2022•福建・上杭一中模拟预测）某小组同学用如图1所示的DIS二维运动实验系统研究单摆在运动

过程中机械能的转化和守恒（忽略空气阻力）。实验时，使发射器（相当于摆球）偏离平衡位置后由静止

释放，使其在竖直平面内摆动。系统每隔0.02s记录一次发射器的位置，多次往复运动后，在计算机屏幕

上得到的发射器在竖直平面内的运动轨迹如图2所示。（当地的重力加速度g=9.8m/s2）

(1)在运动轨迹上选取适当区域后。点击“计算数据”，系统即可计算出摆球在所选区域内各点的重力

势能、动能及总机械能，并绘出对应的图线，如图3所示。由图3可知，此单摆的周期为so是

否可以根据单摆的周期公式计算此摆的摆长大小，如若能，请计算摆长大小：若不能请说明理由。

(2)图3中的C点对应在图2中圆弧轨迹AB上的某一点，该点在()

A.圆弧中点的左侧B.圆弧4B中点的右侧

C.圆弧AS的中点D.信息不够，不能确定

【答案】112见解析

A

【详解】(1)⑴由图3可得，经2.8s时间，摆球重力势能从零增大到最大，动能从最大减小为零，可知

r=4x0.28s=1.12s

⑵由T=2噂可知,可以计算其摆长，代入数据得摆长为

9.8x1.12?

m®0.31m

4/

(2)[3]由图可知，图3中的C点动能和势能相等，根据

[2

mgH=—mv+mgh=2mgh

即

h==H

2

根据几何知识可知，该点在圆弧中点的左侧O

故选Ao

反思归纳

实验创新涉及实验仪器和原理的创新、实验方案和方法的创新，以考查考生的创新能力。

此类实验题要用“已有的知识"''学过的实验方法”“已会用的仪器”，通过知识迁移

和能力迁移，进行解答。

求解创新设计类实验的基本思路

根据题目的要求

知给出的条件

回顾分组实验或

演示实验

寻找能够迁移应用

的实验原理、物理

知识，寻找有关的

物理规律，创设相关

的物理隔境

测量的

定实验方7;二

确定实验步藏二

实验操作—3^

uzz*据处理二二

:拓展训练：

4-1.

4-2.（2022•辽宁・高考真题）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”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,

编号1遮光带2遮光带3遮光带

加/卜10为73.0438.6730.00

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%、A?2,则重力加速度g=(用

d、At2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：

【答案】刻度尺";光栅板受到空气阻力的作用

【详解】(1)⑴该实验测量重力加速度，不需要天平测质量；需要用刻度尺测量遮光带(透光带)的宽度,

故需要刻度尺；

(2)[2]根据平均速度的计算公式可知

d4.5xl02m.,.

v-——=----：—=1.5m/s

Nt30x10%

(3)[3]根据匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的速度，有

d

v.=一

d

v2=——

At2

+A.

3=/+g

2

可得

2d（A4-）

g（加ML）

(4)[4]光栅板的长度明显，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。

命题角度2实验的拓展与迁移

例5.(2022•全国•三模)某同学用如图甲所示的装置来测量一根细线能承受的最大拉力。把细线的两端固

定在滑块上，滑块可在带有刻度尺的轨道上滑动，线两端的固定点的位置可以由滑块上的标志线所对应的

刻度读出。

|川1|1111|1111011|1川|111甲111|川甲111|11口川1|1111"11|1川|

甲

⑴把轨道调水平，固定左端滑块，移动右滑块，细线拉直时，左端滑块位置读数为30.00cm,右端滑块

位置读数为80.00cm,算出细线两端之间的距离

(2)把右端滑块移动到图甲所示位置处，在细线中点挂上质量为a=200g的钩码3个。

(3)缓慢移动右端滑块,直到细线被拉断,固定右端滑块,如图乙所示，则右端滑块位置读数为cm,

算出左右两滑块之间的距离心

(4)重力加速度为g,则计算细线能承受的最大拉力的表达式为o

(5)如果重力加速度g取9.8m/s：则被测细线能承受的最大拉力为No

3mgLQ

【答案】70,002岳149

【详解】(3)[1]由图乙可知，右侧滑块正对刻度尺刻度70位置，由于刻度尺最小刻度为1cm,根据刻度

尺读数估读要求，右端滑块位置读数为70.00cm；

(4)[2]设拉断时细线与竖直方向上的夹角为c,拉线示意图如下，根据几何关系可得

2

3m

对钩码进行受力分析，在竖直方向上

2图axCosc=3mg

解得

T3fflgZ0

maX-)"2〃

(5)[3]重力加速度g取9.8m/s：代入数据可得

反思归纳

实验的拓展与迁移，是指利用已学物理知识和规律，提出新的实验目的，如验证动量定

理、测量动摩擦因数、电表的改装与校准、测量弹簧的弹性势能等。对于这种实验情景，利

用已学知识并围绕实验目的解题，能达到理想的效果。并且应在充分理解和掌握基本实验的

基础上多做一些创新实验题，拓宽眼界和思维。

测定动摩擦因数的实验一般结合在“研究匀变速直线运动”“验证牛顿第二定律”或

“探究动能定理”等实验中考查。实验的原理是：利用打点计时器等器材测出物体做匀变速

直线运动的加速度，再利用牛顿第二定律计算动摩擦因数，或者利用平衡条件、动能定理或

能量守恒定律等计算动摩擦因数，如下表所示：

实验方法创新思维实验原理

将研究运动物体转化为研

利用/弹=6=〃/N求〃

究静止物体

让物块先做加速运动，当减速运动中，利用逐差法

打点计时器物块细线滑轮

~Fa=nH-l才

在重物重物掉到地面上之后物块求加速度，利用/=g

做匀减速直线运动=ma进一步求〃

打点计时器将动摩擦因数的测量转化利用a=gsin3-cos0

为角度和加速度的测量求〃（Q通过逐差法求解）

利用VB-VA=2as求力口速

辜光电门光电门将动摩擦因数的测量转化

任我8组线齐手滑轮度，再利用动力学知识得

卜5rll占重物为加速度的测量

为।mg-(m+M)a

土」〃=

Mg

过程中，机械能守

恒；。一。过程中，物块0

将动摩擦因数的测量转化

做平抛运动；8-C过程

C为速度的测量，并营造多

中，只有摩擦力对物块。

过程切入水平滑动情景

做功，利用%=-jumgL

=Eke-EkB,进一步求〃

:拓展训练】

5-1.(2022.山东滨州.二模)某研究性学习小组设计实验粗测小球在水平瓷砖上滚动时所受的阻力与重力

的比值。给小球一个初速度，用手机给运动小球录像。为了比较准确的测量时间，播放时选择倍速"0.25x",

表示播放时间是实际时间的四倍。图甲是小球经某一瓷砖边缘第一次播放暂停时的时间显示，其中“00：

11"是时间扩大为4倍后，录像播放了:Hs,"01：07"是时间扩大为4倍后总的播放时间。从图甲小球

暂停位置到小球停止，小球共垂直瓷砖边缘沿直线运动了12块整瓷砖和第13块瓷砖部分长度，图乙是小

球刚停下时的播放时间，图丙是小球停下时的位置，刻度尺0刻度与第12、13块瓷砖边缘对齐。每块瓷

砖长度为60cm,图丁是图丙部分放大，小球的运动可视做匀变速直线运动。

l™|叫"丫神叫"I

1617181920

►00:11/01:07►01:02/01:07

1届血IlLllh油11而加曲」

图甲图乙图丙图丁

根据以上信息

(1)第一次暂停时刻对应的小球实际速度为m/s(结果保留两位有效数字)；

(2)小球在水平瓷砖上滚动时所受的阻力与重力的比值为(用重力加速度g,小球滚动的距离L

小球滚动的时间/三个字母表示)；

(3)下列说法正确的是

A.小球直径越大，测量位移时读数误差越小

B.视频第一次暂停时刻不是小球刚开始运动的时刻，造成了实验测量比值偏小

C.多录几次视频，选择小球接近做直线运动的进行测量

D.为了减小实验误差，应多测几次，求平均值

【答案】1.2—CD

gt-

【详解】(1)四由图可知，小球从开始运动到第一次播放暂停经过的实际时间为，s,运动的总的实际时

间为第s,则第一次暂停到最后停止运动用时间为

4

6211s”

t=—s—s—12.75s

44

从第一次暂停到最后停止运动经过的位移为