3年高考2年模拟1年原创物理专题17力学实验含解析

3年高考2年模拟1年原创精品高考系列

力学实验

【2018年高考考点定位】

力学实验共涉及几个具体的实验操作，主要分布在必修一和必修二。依次为研究匀变速直线

运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、睑证牛顿第二定律、探究动

能定理和验证机械能守恒，这些实验的方案有共性，但数据处理又不尽相同。

【考点pk】名师考点透析

考点一、研究匀变速直线运动

【名师点睛】

1、打点计时器：（D打点计时器分为电磁打点计时器使用46v学生交流电源和电火花打点计

时器使用220V的交流电源，打点计时器的原理是每个相同的时间段打卜.一个点，所以纸袋

上面相邻点迹间隔都相等，若交流电频率为50hz,则相邻点迹间隔均为错误!未找到引用源。

秒即0.02秒。

②使用打点计时器时，先接通电源，带打点稳定后再松开纸带，也就是先接通电源再释放

纸带。若打出的点迹为短线或不清晰应调整振针和复写纸的距离。

③分析纸带时应该选取间隔较大的部分进行分析，这样可以减小误差。

2、数据处理：①瞬时速度根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度即错误！

未找到引用源。：我们在计算各个点的瞬时速度时可以以这个点为中间时刻，取相邻两个点

之间的距离为路程，时间则为2个打点间隔0.04。如果每隔4个计时点或者每5个计时点

取一个计数点，则一个打点间隔变为错误!未找到引用源。。

②如果分析的结果是相邻点迹的速度变化量都相等即错误!未找到引用源。，则说明运动

为匀变速直线运动。也可以用横轴表示时间，纵轴表示速度做错误!未找到引用源。图像，

若为倾斜的直线则为匀变速直线运动。

3、加速度的计算：根据错误!未找到引用源。图像，可得斜率即加速度即错误!未找到引用

源。。若没有图像则根据得到的纸带处理如下：

根据连续相等的时间间隔内通过的位移之差都相等即错误!未找到引用源。，可得错误!未

找到引用源。，若分别求加速度最后再求平均值则会出现错误!未找到引用源。；最终仍然

只用了2组数据，误差较大。所以选择使用错误!未找到引用源。，最终求得的加速度错误!

未找到引用源。。

考点二、探究弹力和弹簧伸长的关系

【名师点睛】

1、实验记录数据：如下图所示，首先测出弹簧下端没有挂钩码时自然伸长的长度即原长记

做，依次增加所挂钩码数量，依次记录钩码数量和弹簧的长度错误!未找到引用源。

B刻

BI/度

i二

尺

钩

码

〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃，〃

2、数据处理：以弹力大小即钩码重力为纵轴，以弹簧长度为横轴，做图像，则图像与纵轴

的焦点即原长，斜率即弹簧的劲度系数。也可以用弹力做纵轴，以弹簧伸长量为横轴，弹簧

伸长量即弹簧长度减去原长；此时描点作图理论上应该过原点，若不经过原点，原因是弹簧

自身重力导致测量的原长不准确。

3、注意事项：①不要超过弹簧的弹性限度©测量长度一定要处于平衡状态

考点三、验证力的平行四边形

【名师点睛】

1、实验的关键是等效替代法，用两个弹簧测力计和一个弹簧测力计分别使得橡皮筋产生相

同的效果，那么一个弹簧则力计的拉力就是原来2个力的合力。

2、实验注意事项：①记录力的方向时一定要记下细绳套的两个点，然后连线即为拉力的方

向，为减小误差，细绳可以适当长些，力的大小根据弹簧测力计的读数严格按照相同比例转

化为线段长度来表示。©同一实验中，两次橡皮绳拉到节点位置。必须保证相同。③为便于

作图，两个力的夹角不宜过大也不易过小。

④平行四边形的对角线一定是按照平行四边形定则求出的合力，而稍有偏差的才是真正的合

力即一个测力计的拉力，由于实验误差二者会稍有偏差。

考点四、验证牛顿第二定律

【名师点睛】

1、研究方法为控制变量法，即先控制质量不变，验证错误!未找到引用源。，再控制合力错

误!未找到引用源。不变，探究错误!未找到引用源。

2、实验开始前，首先要平衡摩擦力的影响，木板左端迂当垫高，不挂磋码时轻推小车能够

自由滑动为宜。若没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不够，会导致做出的错误!未找到引用源。

不过原点且与横轴力错误!未找到引用源。有交点，如果摩擦力平衡过头，则会导致做出的

错误!未找到引用源。不过原点且与纵轴加速度有交点。

3、本实验以钩码重力作为小车受到的合力，其实这个钩码重力是小车和钩码共同的合力，

这样分析过程会出现错误!未找到引用源。，加速度会随钩码重力的增大而增大，而事实上,

错误!未找到引用源。；如果钩码重力•直增加，我们绘出的错误!未找到引用源。图像斜

率逐渐变为0,最终加速度无限趋近于重力加速度错误!未找到引用源。；为保证实验为成

功，减小这一误差，我们要求钩码质量要远小于小车质量即错误!未找到引用源。。

考点五、探究动能定理

【名师点睛】

1、实验方案中，对功的大小并没有直接测量，而是根据一个橡皮筋伸长一定长度做功和多

条同样的橡皮筋伸长同样长度做功的比例关系来确定的即错误!未找到引用源。

2、测量速度时，应该选取最后橡皮筋恢匆原长后匀速直线运动的速度，即选择点迹均匀的

那一段来测量速度错误!未找到引用源。。

3、一定要平衡摩擦力，保证只有橡皮筋对小车做功即为合力做功。

4、根据动能定理错误!未找到引用源。，则有错误!未找到引用源。，所以描点作图一定以

错误!未找到引用源。为纵轴以错误!未找到引用源。为横轴，若斜率恒定即图像为倾斜的

直级则动能定理得以验证，其他非一次函数图像则无法判断无法验证动能定理。

（2）下表是他们测得的多组数据，其中错误!未找到引月源。是小车、小车中跌码和挡光片

的质量之和，一词是两个速度的平方差，可以据此计算出动能变化量取绳上拉力

产大小近似等于祛码盘及盘中砍码的总重力，/是尸在力、8间所做的功。表格中△氏=

,g（结果保留三位有效数字）。

错误味

B-n|/(m/s)2

次数找到引用△夕JFN即J

源o/kg

11.0000.3800.1900.4000.200

21.0000.8260.4130.8400.420

31.0000.996AA1.()10存

42.0001.201.202.4201.21

52.0001.421.422.8601.43

（3）若在本实验中没有平衡摩擦力，假设小车与水平长木板之间的动摩擦因数为错误！

未找到引用源。。利用上面的实验器材完成如下操作：俣证小车质量不变，改变祛码盘中祛

码的数量（取绳上拉力近似为祛码盘及盘中祛码的总重力），测得多组勿、、错误!未找到

引用源。的数据，并得到勿与错误!未找到引用源。的关系图像，如图乙所示。已知图像在

纵轴上的截距为从直线图的斜率为h力、〃两点的距离为s,挡光片的宽度为&则错误!

未找到引用源。=（用字母6、d、s、k、g表示）。

图乙"（9

【答案】（1）错误!未找到引用源。：（2）错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。；

（3）错误!未找到引用源。

【解析】(1)①小车通过/时的速度为：叮凶,

ti

小车通过B时的速度为：V尸色,

(d丫(d\

则小车通过/、B过程中动能的变化量为：AE=^-M-一。

2⑷2⑷

(2)由各组数据可见规律，有：AE=1A/(V^V^>1X1X0.996=0.498J,

观察F-歹数据规律可得数值上有：名=乙=0.505Jo

2

(3)由题意，小车受到的拉力是：尸=(ag-力，小车的位移是$,设小车的质量是M,小车动能的变

/JV/J1

根据做功与动能变化的关系可得：(mg—/)s=；"(---),

Vl>

所以得:，图线的坐标轴的截距表示摩擦力/,即：f=b,

图线的斜率：-箸,由摩擦力的公式得：春粽

2.用如图所示装置做《挨究功与速度变化的关系》实验

(1)该实验采用了的方法使实验数据处理得以简化。

A.极限法B.成倍增加C.理想化模型D.等效替代

(2)实验时，以下说法正确的是

A.该实验不需要平衡摩擦力

B.橡皮筋每次拉伸的长度应越来越长

C.先释放小车，再接通打点计时器电源

D.每次都应选择纸带匕点迹均匀的部分计算小车速度

【答案】（1）B（2）D

【解析】（1）本实验通过改变橡皮筋的条数改变对小车做功，实蛤采用了成倍熠加的方法使实蛉数据处理

得以简化，故选B;

（2）为使橡皮筋做功等于小车所受合外力做功，该实蛉需要平衡摩擦力，故A错误；为保证橡皮筋做功相

同，橡皮筋每次拉伸的长度应相同，故B错误；为充分利用纸带，实险时应先接通电源后是否小车，故C

错误；每次都应选择纸带上点迹均匀的部分计算小车速度，故D正确；故选D；

【名师点睛】实验原理：橡皮筋的弹性势能转化为小车的动能，实验中改变拉力做功时，为

了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功就有倍数

关系；根据实验原理与实脸注意事项分析答题.

3.如图为“验证力的平行四边形定则”实验，三个细线套错误!未找到引用源。一端共系于

一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P,手持B拉动

细线，使结点静止于。点，

（1）某次实验中A的指针位置如图所示，其读数为________N；

（2）实验时要读出A、B的示数，还要再贴与竖直木板的白纸上记录。点的位置，

和.

（3）下列实验要求中必要的是

A.弹簧测力计需要在实验前进行校零

B.需要测量重物M的重力

C.多次实验时弹簧测力MB始终保持水平

D.多次实验时结点必须在同一点

【答案】（1）2.00N（2）错误!未找到引用源。的方向（3）AB

【解析】（1）弹蓄测力计读数，每1N被分成5格，则1格就等于G1N.所以读数为2.00N

（2）弹雷测力计/挂于固定点尸，下端用细线挂一重物M.弓单簧测力计3的一端用细线系于。点、，手持另

一端向左拉，使结点。静止在某位置.分别读出弹蓄测力计4和6的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记

录。点的位置和三条细线的方向.

（3）弹苗测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零，故A正确；实蛤通过作出三个力的图示，

来蜡证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，故B正确；实05绳不需要保持水平方向，

只要方便作图即可，故C错误；该实蛤中，根据平行四彷形京责，得出迎蕾A、B技力的合力，然后与OM

拉力进行比较，看是否与其等大反向，因此改变拉力，曲亍多次实脸，并非要求每次都要使。点静止在同

一位置，故D错误.

【名师点睛】木实验要掌握弹簧测力计读数、减小实验误差的方法，对弹簧测力计读数时要

先确定其分度值，然后再读数，读数时视线要与刻度线垂直.

【三年高考】15、16、17年离考真题及其解析

加7%名考真数

1.12017•新课标H卷】（6分）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速

度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。

运动方向

前增

图（b）

实验步骤如下：

①如图（a）,将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端

相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；

②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间A&

③用As,表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，错误!未找到引用源。表示滑块在

挡光片遮住光线的4时间内的平均速度大小，求出错误!未找到引用源。；

④将另•挡光片换到滑块上，使滑块.卜•的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始

下滑，重复步骤②、③；

⑤多次重复步骤④；

⑥利用实验中得到的数据作出错误味找到引用源。-A图，如图（c）所示。

完成下列填空：

（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用匕表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度

大小，则错误!未找到引用源。与匕、a和4的关系式为错误!未找到引用源。=。

（2）由图（c）可求得，匕产cm/s,a=cm/s2.,（结果保留3位有效数字）

【答案】（1）错误!未找到引用源。（2）52.116.3（15.816.8）

【解析】（D设挡光片末端到达光电门的速度为v,则由速度时间关系可知：?=必+出土,且万=驾？

联立解得：

1A_4,i

（2）由图（c）可求得vj=52.1cm/s,—a=------------^-cm/s2«8.3cm/s2,即gJAbcm/s2。

2180X1（｝T

【名师点睛】此题主要考查学生对匀变速直线运动的基石规律的运用能力；解题时要搞清实

验的原理，能通过运动公式找到图象的函数关系，结合图象的截距和斜率求解未知量。

2.[2017•新课标IH卷】（6分）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画

有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm）的纸贴在水平桌面上，如图（a）

所示。将橡皮筋的一端。固定在y轴上的〃点（位于图示部分之外），另一端月位于y轴上

的力点时，橡皮筋处于原长。

（1）用一只测力计将橡皮筋的〃端沿，轴从力点拉至坐标原点。，此时拉力厂的大小可由

测力计读出。测力计的示数如图（b）所示，尸的大小为N。

（2）撤去（I）中的拉力，橡皮筋产端I可到4点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将

P端拉至。点。此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示

数读出两个拉力的大小分别为6=4.2N和握=5.6No

（i）用5mm长度的线段表示1N的力，以。为作用点，在图（a）中画出力/、内的图示,

然后按平形四边形定则画出它们的合力厂介；

图(a)ffl(b)

(ii)/令的大小为______N,尸台与拉力厂的夹角的正切值为一

若〃合与拉力少的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的

平行四边形定则。

【答案】(1)4.0(2)(i)如图(ii)4.00.05

・•

N

【解析】(1)由图可知，尸的大小为4.0N。

(2)作力尸I、尸2的图示，作出合力尸如尸会长为20nm1,所以尸兮大小为4ON,尸占拉力尸的夹角的正

切值为0.05o

【名师点睛】验证力的平行四边形定则中的作图法要注意标明：力的标度、刻度、方向箭头、

大小和物理量名称。

3.[2017•天津卷】如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始

自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。

①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是。

A.重物选用质量和密度较大的金属锤

B.两限位孔在同一竖直面内上下对正

C.精确测量出重物的质量

D.用手托粒重物，接通电源后，撒手释放重物

②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条

完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出

的计时点，其中。点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直

接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有o

A.如、月。和用的长度B.OC、砥和切的长度

C.BD、）和£6的长度D.AC.劭和的长度

O：二ABCDEFG（

【答案】①AB②BC

【解析】重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故A正确；两眼位孔在同一竖

直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故B正确；验证机械能守恒定律的原

理是：=f重物质量可以消掉，无需精确测量出重物的质量，故C错误；用手拉稳纸

带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故D错误。

由3G的长度长度可求出打尸点的速度打，打。点的速度力=0,但求不出即之间的距离阳故A错误；

由方。和CD的长度长度可求出打C点的速度的打。点的速度*0,有OC之间的距离h,可以用来验证

机械能守恒定律，故B正确:由和EG的长度可分别求出打C点的速度力和打尸点的速度边，有⑦

之间的距离心可以来险证机械能守恒定律，故C正确jAC、BD和EG的长度可分别求出打三点的

速度，但刀C、CF,为尸之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故D错误。

【名师点睛】本题的难点是对实验原理的理解。

4.12017•北京卷】（18分）如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它

在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动

能定理”的实验。

（1）打点计时器使用的电源是（选填选项前的字母）。

A.直流电源B.交流电源

（2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是（选填选项前的字母）。

A.把长木板右端垫高B.改变小车的质量

在不挂重物且_______（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做

匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。

A.计时器不打点B.计时器打点

（3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为。。

在纸带上依次取小B、C-若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为。测得力、B、

C-...各点到。点的距离为汨、泾、xz....，如图2所示.

-■---------------X-,-J----------

h------------:——J-------------------

图2

实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为啰.从打〃点到打夕点

的过程中，拉力对小车做的功生，打4点时小车的速度片o

（4）以F为纵坐标，/r为横坐标，利用实验数据作出如图3所示的d-#•图象。由此图象

可得/随V变化的表达式为。根据功与能的关系，动能的表达式中可能

包含/这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是

(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的

【答案】(1)B(2)AB(3)mgX2英二五(4)v=kK\A-(4.55.0)kg-1质

2T

量(5)A

【解析】(D打点计时器均使用交流电源，选B。

(2)平衡摩擦和其他阻力，是通过垫高木板右端，构成斜面，,使重力沿斜面向下的分力跟它们平衡，选A;

平衡摩擦力时需要让打点计时器工作，纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力，且可以通过纸带上打出的

点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动，选B。

<3)小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此亚=.2；小

车做匀变速直线运动，因此打6点时小车的速度为打4c段的平均速度，则〉=弓?。

(4)由图3可知，图线斜率依47kg-i,即标7.7k『L部；设小车质量为A/,根据动能定理有犷=—>

2

变形得一=方.歹，即始金2，因此与图线斜率有关的物理量为质量。

(5)若加不满足远小于跖则由动能定理有/=丝叱-0,可得铲与印仍然成

2M+m

正比关系，选A。

【名师点睛】实验总存在一定的误差，数据处理过程中，图象读数一样存在误差，因此所写

函数表达式的比例系数在一定范围内即可；第(5)问有一定的迷惑性，应明确写出函数关

系，再进行判断。

5.[2017•江苏卷】（8分）利用如题10-1图所示的实验装置探究恒力做功与物体动能

变化的关系.小车的质量为•佐200.0g,钩码的质量为〃尸10.0g,打点计时器的电源为30Hz

的交流电.

（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察

到.

（2）挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如题10-2图所示.选择某一点为0,依次每

隔4个计时点取一个计数点.用刻度尺量出相邻计数点间的距离错误!未找到引用源。，记

泉在纸带上.计算打出各计数点时小车的速度其中打出计数点“1”时小车的速度

n=m/s.

（单位:cm）

（题10-2图）

（3）将钩码的重力视为小车受到的拉力，取炉9.80m/s,利用W'项g错误!未找到引用源。

算出拉力对小车做的功优利用错误!未找到引用源。算出小车动能，并求出动能的变化量

错误!未找到引用源。.计算结果见下表.

错误!未找到2.452.923.353.814.26

引用源。

错误!未找到2.312.733.123.614.00

引用源。

请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出错误!未找到引用源。图象.

（4）实验结果表明，错误!未找到引用源。总是略小于优某同学猜想是由于小车所受拉力

小于钩码重力造成的.用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力

后__________N.

【答案】（1）小车做匀速运动（2）0.228（3）如图所示（4）0.093

【解析】（1）小车能够做匀速运动，纸带上打出间距均匀的点，则表明已平衡摩擦；（2）

相临计数点间时间间隔为广0.1s,错误!未找到引用源。；（3）描点画图，如图所示。

（4）对整体，根据牛顿第二定律有：mg=（研加a,钩码:

侬联立解得绳上的拉力：错误!未找到引用源。.

【名师点睛】本题中的计算，要当心数据的单位、有效数字的要求.用整体法、隔离法，根

据牛顿第二定律求绳上的拉力，题目比较常规，难度不大.

★----------2016亦富考真观---------

1.12016•全国新课标【卷】（6分）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•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

快，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

打点计时器纸带物块

固定栓

图（a）

（1）试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V和/，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。扪点计

时器所用交流电的频率为50Hz。由"纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的试验中物块

脱离弹簧时的速度为______m/so比较两纸带可知，__________（填或）纸带对

应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

1<-151~去一1.89一i-258257二J

单位cm

图⑹

【答案】（1）④①③②（2）1.29M

【解析】（1）打点计时器应先通电后释放物块，正确的顺序④①③②

（2）物块脱离弹蓄时速度最大，v=—=258X1O~2由动能定理第=［初一，根据纸

M0.022

带知M纸带获得的最大速度较大，则弹性势能较大。

【名师点睛】此题是创新实验，考查探究弹簧的弹性势能实验；关键是弄懂装置的原理，并

能正确地处理实验数据；题目比较简单，考查考生处理基本实验的能力。

2.（2016-全国新课标I卷】（5分）某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒

定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz,打

出纸带的一部分如图（b）所示。

打点计时0

该同学在实验中没有记录交流电的频率错误!未找到引用源。，需要用实验数据和其它题给

条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用错误!未找到引用源。和图（b）中给出

的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为,打出C

点时重物下落的速度大小为________,重物下落的加速度大小为________.

（2）已测得错误!未找到引用源。=8.89cm,错误!未找到引用源。=9.50cm,错误!未找

到引用源。=10.10cm；当重力加速度大小为9.80勿/错误!未找到引用源。，实验中重物受

到的平均阻力大小约为其重力的1机由此推算出错误!未找到引用源。为________Hz,

【答案】（1）错误!未找到引用源。（s+w）F错误味找到引用源。（品+S3）f错误！

未找到引用源。（S3-$）d（2）40

【解析】（1）打B点时，重物下落的速度等于AC段的平均速度，所以错误!未找到引用源。；

同理打出C点时，重物下落的速度错误!未找到引用源。；由加速度的定义式得错误!未找

到引用源。。

（2）由牛顿第二定律得：错误!未找到引用源。，解得：错误!未找到引用源。，代入数值

解得：户40Hz。

【名师点睛】本题主要考查验证机械能守恒定律实验、纸带数据分析。解决这类问题的关键

是会根据纸带数据求出打某一点的瞬时速度、整个过程的加速度；解决本题要特别注意的是

打点计时器的频率不是经弗.用的5（）Hz。

3.12016•浙江卷】（10分）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得

图中弹簧优的劲度系数为500N/他如图1所示，用弹簧在、和弹簧秤外力做“探究求合

力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下，

（1）若弹簧秤石、。间夹角为90。，弹簧秤a的读数是N（图2中所示），则弹簧秤〃

的读数可能为N,

（2）若弹簧秤a、6间夹角大于90°,保持弹簧秤a与弹簧3的夹角不变，减小弹簧秤6与

弹簧％的夹角，则弹簧科a的读数、弹簧秤。的读数（填“变人”、“变

小”或“不变”）O

【答案】（1）3.003.023.094.1（有效数不作要求）（2）变大变大

【解析】（1）由题图2可知弹簧秤々的读数是尸1=3.0N;因合力为4E5OOxO.OlN=5N,两分力的夹角

为90°,则另一个分力的大小为：玛=犷一m2=4.03；

（2）若弹蓄秤。、b间的夹角大于90。，保持弹箭a与弹蕃OC的夹角不变，减小弹蓄秤b与弹蕾OC的

夹角，根据力的平行四边形法则可知，弹蓄秤a的读数变大，弹警秤》的读数变大。

【名师点睛】此题考查力的平行四边形法则问题。解题的关键是弄清实验的原理，熟练掌握

力的平行四边形定则；第二问是力的动态分析，要会用“图解法”画图分析解答试题。

4.12016•四川卷】（6分）用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平

气垫导轨上，左端固定，右端在。点：在。点右侧的反。位置各安装一个光电门，计时器

（图中未画出）与两个光电门相连。先用米尺测得反。两点间距离，再用带有遮光片的

滑块压缩弹簧到某位置4静止释放，计时器显示遮光片从6到C所用的时间3用米尺测

量力、。之间的距离工

（1）计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_______。

（2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_______。

A.弹簧原长B.当地重力加速度C.滑块（含遮光片）的质量

（3）增大力、。之间的距离筋计时器显示时间C将_____o

A.增大B.减小C.不变

【答案】（1）错误!未找到引用源。（2）C（3）B

【解析】（D计算滑块离开弹蓄时速度大小的表达式是？=工。（2）弹簧的弹性势能等于滑块得到的动能,

则为求出弹雷的弹性势能，还需要测量滑块（含遮光片）的质量，故选C。（3）熠大A。之间的£踽力

弹簧压缩量变大，滑块得到的速度变大，则滑块经过计时器显示的时间，将减小，故选B。

【名师点睛】此实验比较简单，实验的原理及步骤都很清楚；实验中引入的计时器装置可与

刻度尺结合测量速度；首先要知道测量的物理量的表达式，然后才能知道要测量的物理量.

5.12016•北京卷】利用图2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0

A,动能变化量与势能变化量

B.速度变化量和势能变化量

C.速度变化量和高度变化量

②除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器

材中，还必须使用的两种器材是0

A.交流电源B.刻度尺C.天平（含祛码）

I

H

M2

③实验中，先接通电源，再释放重物，得到图3所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打

出的点4B、C,测得它们到起始点。的它离分别为加加、he.

已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为。设重物的质量为他从打。点到打

月点的过程中，重物的重力势能变化量错误!未找到引用源。=,动能变化量错

误!未找到引用源。=0

¥•.•••?C

L__________1,

L____________________A__________1

图3

④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是。

A.利用公式错误!未找到引用源。计算重物速度

B.利用公式错误!未找到引用源。计算重物速度

C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响

D.没有采用多次实验取平均值的方法

⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点

。的距离力，计算对应计数点的重物速度匕描绘力图像，并做如卜.判断：若图像是一条

过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。

【答案】①A②AB③错误!未找到引用源。@C⑤该同学的判断依据不正确。在重物

下落力的过程中，若阻力f恒定，根据错误!未找到引用源。可知，力图像就是过原点的

一条直线。要向通过启■力图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近

2g。

【解析】①根据机械能守恒定律可得掰且方=；■-<）,故需要比较动能变化量与势能变化量，A正确；②

电磁打点计时器使用的是交流电源，故A正确：因为在/算重力势能的变化量时，需要用到纸带上两点之

间的距离，所以还需要刻度尺，故B正确；根据相聪=:命-0可得等式两边的质量抵消，故不需要天

平，C错误j③重力势能改变量为纬=次g/，由于下落过程中是匀变速直线运动，所以根据中间时刻重

物速度的规律可得3点、的速度为为=与2，所以喝=:帆诏=与会）2④实蛉过程中存在空

气阻力，纸带运动过程中存在摩擦力，C正确。⑤该同学的判断依据不正确。在重物下落力的过程中，若阻

力/恒定，根据mg力-力=:加•一0=>y=2（且一£）方可知，V2d图像就是过原点的一条直线。要

2m

向通过收图像的方法蛉证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g。

【方法技巧】解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定器材，以及掌握纸带的处理

方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，做分析匀变速直线运动情况时，其两个推论能使我

们更为方便地解决问题，一、在相等时间内走过的位移差是一个定值，即错误!未找到引用

源。，二、在选定的某一过程中，中间时刻瞬时速度等于该过程中的平均速度。

2幅年右旁落教★

1.[2015•福建・19（1）1某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm,图乙是在弹笛下端

悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量△1为cm;

②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范

的做法是;（填选项前的字母）

A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△/与弹力厂的关系图线，图线的力〃段明显偏离直线

OA,造成这种现象的主要原因是。

【答案】6.93cm；A；钩码重力超过弹簧弹力范围

【解析】由乙图知，读数为14.66cm,所以弹簧伸长14.66-7.73T.93m;若随意增减祛徜，会作图不方便,

有可能会超出弹雷形变范围，所以应逐一增挂钩码；由图如四段伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码

重力超过弹簧弹力范围

【方法技巧】：本题主要是对弹簧的理解，涉及刻度尺的读数与弹簧的形变范围

2.12015•四川-8（1）】某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好比验装置,

让刻度尺零刻度与弹簧上湍平齐，在弹簧卜.端挂1个钩码，静止时弹簧长度为上，如图1

所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1亳米）上位置的放大图,

示数/】=cm.。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长

度分别是4、A、hh,已知每个钩码质量是50g,挂2个钩码时，弹簧弹力用=N

（当地重力加速度g=9.^m/s2）o要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是。作出2x

曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。

【答案】25.85,0.98,弹簧的原长瓦

【解析】根据图2指针指示可知，/i=25.85cm,挂2个锭码时，以2个钩码整体为对象，受重力吨和弹雷

的拉力尸2作用而处于平衡，根据共点力平衡条件有：尸2=叫=2X50X10-3X9.8N=098N,弹簧的伸长（或

缩短）Sx=|/-/ob其中/为弹蓄形变以后的长度，/。为弹簧的隋长，因此要得到弹蓄伸长量%还需要测

量的是弹雷的原长1。。

【名师点睛】亳米刻度尺读数时需要估读，在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，还

未知它们间的关系，因此不能套用胡克定律。

3.[2015•浙江・21】甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究

加速度与力、质量的关系”实验

①

・T

||3||

3032

I血1”川刎1则1甲响1|1岫|呵呵1111|1岫〉

282930313233343536cm

图1图2

（1）图1中4B、C、D、F表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材,

乙同学需在图中选用的器材_____o（用字母表示）

（2）乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图2所示的两条纸带①和②。纸

带的加速度大（填①或者②），其加速度大小为.

【答案】（1）AB；BDE（2）①，2.5m/s〉（错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。）

【解析】（1）“验证机械能守恒定律”实验，需要在竖直面上打出一条重锤卜.落的纸带，

即可验证，故选仪器AB；”探窕加速度与力、质量的关系”实验需要钩码拉动小车打出一

条纸带，故选BDE

（2）纸带①中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为

错误!未找到引用源。

纸带②中前第1、2点与笫2、3点的位移差为三个点的位移差为

错误!未找到引用源。

根据逐差法错误!未找到引用源。可得纸带①的加速度大，大小为错误!未找到引用源。

【方法技巧】此类实验，一般都会运用到匀变速直线运动规律的两个推导公式，即做匀变速

直线运动过程中一段位移中间时刻速度等于过程中的平均速度错误!未找到引用源。和做匀

变速直线运动过程中，在相等时间内走过的位移差是一个定值，即错误!未找到引用源。

4.[2015•全国新课标H-22]某学生用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面的动摩

擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的只带的一部分

如图（8）所示，图中标出了5个连续点之间的距离。

（1）物块下滑是的加速度折m/s2；打点C点时物块的速度片m/s；

（2）已知重力加速度大小为g,求出动摩擦因数，还需测量的物理量是—（填正确答

案标号）。

A.物块的质量B.斜面的高度C.斜面的倾角

【答案】（1）3.251.79（2）C

【解析】（D根据纸带数据可知：加速度。=（刈+1吗俨+刈）=3253;打点C点时物块的

4rz

速度vc==L79m，so

。27

（2）由牛顿第二定律得：加速度。=85比6-建8§8,所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面

的倾角。

【方法技巧】本题主要是纸带问题，逐差法求加速度；一段平均速度等于中点的瞬时速度是

经常考的，必须掌握的

5.[2015•山东・21】某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤：

①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。

②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直

到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为。、a,记录弹簧秤的示数F,测

量并记录4、〃间的距离（即橡皮筋的长度。每次将弹簧秤示数改变（）.50N,测出所对

应的/,部分数据如下表所示：

尸（N）00.501.001.052.002.50

1(cm)卜10.9712.0213.0013.9815.05

③找出②中42.50N时橡皮筋两端的位置，重新记为错误!未找到引用源。、错误!未找到

引用源。，橡皮筋的拉力记为错误!未找到引用源。。

④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度

同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的卜端达到。点，将两笔尖的位置标记为力、氏橡皮筋如段

的拉力记为印,必段的拉力记为四。

完成下列作图和填空:

（1）利用表中数据在给出的坐标纸上（见答题卡）画出/；—/图线,根据图线求得/o=

(2)测得。1=6.00cm,0^1.60cm,则品的大小为N。

(3)根据给出的标度，在答题卡上作出几和心的合力错误!未找到引用源。的图示。

(4)通过比较错误!未找到引用源。与________的大小和方向，即可得出实验结论。

【答案】(1)10.0()；(2)1.80；(3)如图；(4)大

【解析】(1)做出尸医像，求得直线的截距即为也可得610.00cm；

(2)可计算弹簧的劲度系数为左=工=皋》/掰=50"/"；若。4=6.00而，^=7.60an,则弹簧的弹

Ax0.02

力尸=上W=50(6.00+760—100)X10-2N=L&V；贝“此时%=斤=L&V；

(3)如图；

(4)通过比较F和R；的大小和方向，可得出实验结论.

【方法技巧】解答此题关诞是知道等效法的实验原理，联系胡克定律进行解答.

【两年模拟】16、17年名师模拟题及其解析

★-----------2017耳名喉模料--------------

1.【淮北一中20162017学年度高三第三次月考】(8分)在用打点计时器验证机械能守恒

定律的实验中，使质量为炉1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，

选取一条符合实验要求的纸带如图所示.。为第一个点，尔从。为从合适位置开始选取连

续点中的三个点.已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为史9.80m/s2,

那么：

(1)根据图上所得的数据，应取图中。点到点来验证机械能守恒定律；

(2)从。点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量4断J,动能增加量4

ErJ(结果取三位有效数字).

(3)若测出纸带上所有各点到。点之间的距离，根据纸带算出相关各点的速度。及物体下

落的高度力，则以错误!未找到引用源。为纵轴，以力为横轴画出的图线应是图中的

【答案】(1)B(2)1,881.84(3)A

【解析】(D险证机械熊守恒时，我们险证的是减少的重力势能△取二俎或和增加的动能皿=；相一之

间的关系，由B点能够测下落高度方和下落速度v的数据，而月、C两点无法测出v.故选B点、.

(2)3点的速度为4c段的平均速度，即＜=等=(2323；1：；?'10'./$=]92,/$,所以熠加的

2

动能A4=：/MV=；X1X(L92)2J=L84J,从开始下落至6点、，重锤的重力势能减少量△取土或=1

X9.8X0.1921=1.881.

(3)利用4一方图线处理数据，如果那么图线应该是过原点的直线，斜率就等于无故A

正确.所以A正确，BCD错误。

2.【内蒙古鄂尔多斯市一中2017届高三上学期第四次月考】某物理兴趣小组的同学在研

究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度/的关系如图1所示，则由图线可知：

(1)弹簧的劲度系数为N/m.

(2)为了用弹簧测定两木块A和B间的动摩擦因数〃，两位同学分别设计了如图2所示的

甲、乙两种方案.

①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案更

合理.

②若A和B的重力分别为10.ON和20.ON.当A被拉动时,弹簧测力计a的示数为6.ON,b

的示数为11.ON,c的示数为4.ON,则A和B间的动摩擦因数为.

【答案】（1）错误!未找到引用源。；（2）①甲；②0.3

【解析】（1）由图读出，弹簧的弹力错误!未找到引用源。时，弹簧的长度为错误!未找到

引用源。，即弹簧的原长为错误!未找到引用源。，由图读出弹力为错误!未找到引用源。，

弹簧的长度为错误!未找到引用源。，弹簧压缩的长度错误!未找到引用源。；