第一篇　专题六　第16讲　力学实验-2025高考物理二轮复习

实验专题六1.会使用刻度尺、秒表、打点计时器、游标卡尺、螺旋测微器测量有关数据。2.熟悉教材中的力学实验原理、实验过程，会操作有关实验，进行数据处理、误差分析，并会借助基本实验分析创新实验。目标要求第16讲力学实验内容索引专题强化练考点二力学其他实验考点一纸带类和光电门类实验考点一纸带类和光电门类实验实验装置图实验操作数据处理探究小车速度随时间变化的规律

1.细绳与长木板平行2.释放前小车应靠近打点计时器3.先接通电源，再释放小车，打点结束先切断电源，再取下纸带4.钩码质量适当1.判断物体是否做匀变速直线运动2.利用一段时间内的平均速度求中间时刻的瞬时速度3.利用逐差法求平均加速度4.作速度—时间图像，通过图像的斜率求加速度实验装置图实验操作数据处理探究加速度与物体受力、物体质量的关系

1.平衡阻力，垫高长木板一端使小车能匀速下滑2.在平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，实验过程中不用重复平衡阻力3.实验必须保证的条件：小车质量m≫槽码质量m'4.释放前小车要靠近打点计时器，应先接通电源，后释放小车实验装置图实验操作数据处理验证机械能守恒定律

实验装置图实验操作数据处理验证动量守恒定律

1.开始前调节导轨水平2.用天平测出两滑块的质量3.用光电门测量碰前和碰后的速度常见的测速方法：纸带打点计时器测速，光电门测速，传感器测速，动能定理计算法，平抛运动计算法等。

(2023·全国甲卷·23)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。例1

位移区间ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.3066.073.087.394.624.0080.0

答案见解析图位移区间ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.6024.0034.9047.3066.073.087.394.6根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点图像得

59.070.0

(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA=

，小车的加速度大小a=

。(结果用字母k、b表示)

b2k

(2024·海南省四校模拟)利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律，A为装有挡光片的钩码，总质量为M，轻绳一端与A相连，另一端跨过轻质定滑轮与质量为m的重物B相连。实验过程如下：用游标例2卡尺测出挡光片的宽度为d；先用力拉住B，保持A、B静止，测出A下端到光电门的距离为h(h≫d)；然后由静止释放B，A下落过程中挡光片经过光电门，测出挡光时间为t。已知重力加速度为g。(1)为了能完成上述实验，M

m(选填“>”“=”或“<”)；

>为了使A下落过程中挡光片经过光电门，需满足M>m。(2)某次实验中用螺旋测微器测出挡光片的宽度，测量结果如图乙所示，则挡光片的宽度为d=

mm；

4.700根据螺旋测微器的读数原理可知挡光片的宽度为d=4.5

mm+20.0×0.01

mm=4.700

mm(3)在A从静止开始下落h的过程中，如果满足

，则验证A、B和地球所组成的系统机械能守恒(用题中所给物理量的符号表示)；

(4)挡光片经过光电门的速度与钩码A下落h时的瞬时速度间存在一个差值，为减小这个差值，可采取的措施是

(写出合理的一条即可)。

减小挡光片的宽度或者增大下落高度某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可采取减小挡光片的宽度或者增大下落高度。

(2024·山东卷·13)在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。受此启发，某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器，a测量滑块A与它的距离xA，b测量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下：①测量两个滑块的质量，分别为200.0g和400.0g；②接通气源，调整气垫导轨水平；③拨动两滑块，使A、B均向右运动；例3④导出传感器记录的数据，绘制xA、xB随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。回答以下问题：(1)从图像可知两滑块在t=

s时发生碰撞；

1.0由x-t图像的斜率表示速度可知两滑块的速度都在t=1.0

s时发生突变，即这个时刻发生了碰撞；(2)滑块B碰撞前的速度大小v=

m/s(保留2位有效数字)；

0.20

(3)通过分析，得出质量为200.0g的滑块是

(选填“A”或“B”)。

B

力学其他实验考点二实验装置图实验操作数据处理探究弹簧弹力与形变量的关系

1.应在弹簧自然下垂时，测量弹簧原长l02.水平放置时测原长，根据实验数据画出的图线不过原点的原因是弹簧自身有重力1.作出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线，斜率表示弹簧的劲度系数2.超过弹簧的弹性限度，图线会发生弯曲实验装置图实验操作数据处理探究两个互成角度的力的合成规律

1.正确使用弹簧测力计2.同一次实验中，橡皮条结点的位置一定要相同3.细绳套应适当长一些，互成角度地拉橡皮条时，夹角大小应适当1.按力的图示作平行四边形2.求合力大小实验装置图实验操作数据处理探究平抛运动的特点

1.保证斜槽末端水平2.每次让小球从倾斜轨道的同一位置由静止释放3.坐标原点应是小球出槽口时球心在纸板上的投影点实验装置图实验操作数据处理探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

1.弹力大小关系可以通过标尺上刻度读出，该读数显示了向心力大小关系2.采用了控制变量法，探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系实验装置图实验操作数据处理用单摆测量重力加速度的大小

(2024·海南卷·15)为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验：(Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上；例4(Ⅱ)如图甲、乙所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻质小圆环，将两细线系在小圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心位置为O点，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，大小分别为F1=3.60N、F2=2.90N；撤去拉力F1和F2，改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上标记P3点，拉力的大小为F=5.60N。请完成下列问题：(1)在图乙中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'。答案见解析图

按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'，如图所示(2)比较F和F'，写出可能产生误差的两点原因：_____________________________________________________________________________。

①没有做到弹簧测力计、细线、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计F和F'产生不完全重合的误差可能是因为：①没有做到弹簧测力计、细线、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计。

(2024·山西朔州市二模)某实验小组用如图所示的实验装置探究弹簧弹力与形变量的关系，将轻弹簧悬挂在铁架台的横杆上，刻度尺竖直固定在轻弹簧旁边，在弹簧下端依次挂上不同质量的钩码，记录每次钩码的总质量m以及对应指针所指刻度值x如表格所示。例5实验次数1234567钩码质量m/g0306090120150180弹力F/N00.30.60.91.21.51.8指针刻度x/cm6.07.28.610.610.911.813.2弹簧伸长量Δx/cm01.22.64.64.95.87.2实验次数1234567钩码质量m/g0306090120150180弹力F/N00.30.60.91.21.51.8指针刻度x/cm6.07.28.610.610.911.813.2弹簧伸长量Δx/cm01.22.64.64.95.87.2(1)根据实验表格记录的数据可知，刻度尺的最小分度值为

(选填“1mm”或“1cm”)。

1cm根据实验表格记录的数据可知，读数精确到cm，估读到0.1

cm，刻度尺的最小分度值为1

cm。(2)在给出的坐标系中描点，作出弹簧弹力F与伸长量Δx之间的关系图线，由图线可知，记录实验数据时第

次实验数据出现了明显的实验误差。根据描绘的F-Δx图像可知，该弹簧的劲度系数为k=

N/m(结果保留2位有效数字)。答案见解析图254

(3)若实验中悬挂弹簧和刻度尺时，弹簧的上端未与刻度尺的0刻度线对齐，而对齐的是0.5cm，则该情况会导致实验算得的弹簧劲度系数结果

(选填“偏大”“偏小”或“无误差”)。

无误差若实验中悬挂弹簧和刻度尺时，弹簧的上端未与刻度尺的0刻度线对齐，而对齐的是0.5

cm，那么弹簧末端指针刻度也会下移0.5

cm，弹簧对应的伸长量不变，则该情况不会导致实验算得的弹簧劲度系数结果改变，无误差。(4)若截取实验中所用弹簧长度的一半制成一个弹簧测力计，并挂上1.5N的钩码，

当钩码处于静止状态时，弹簧的形变量为

cm。

3.0

(2024·河北省普通高中学业水平选择性考试)某同学用图甲所示的装置测量滑块和水平台面间的动摩擦因数。水平转台用齿轮传动，绕竖直的轴匀速转动，不可伸长的细线一端连接小滑块，另一端连到固定在转轴上的力传感器上，计算机通过传感器能显示细线拉力F的情况，实验步骤如下：①数出主动齿轮和从动齿轮的齿的个数分别为n1和n2；②用天平称量小滑块的质量m；③将滑块放置在转台上，使细线刚好伸直；④控制主动齿轮以某一角速度ω主匀速转动，记录力传感器的示数F，改变主动齿轮的角速度，并保证主动齿轮每次都做匀速转动，记录对应的力传感器示数，滑块与水平台面始终保持相对静止。例6回答下面的问题：(1)滑块随平台一起匀速转动的角速度大小可由ω=

计算得出(用题中给定的符号表示)。

专题强化练答案12345对一对1.

2.

答案123453.(1)相同(2)见解析图(3)0.70(0.68、0.69、0.71、0.72均可)4.

5.

1.(2024·湖南娄底市一模)某物理课外活动小组准备用单摆测量当地的重力加速度。(1)下列器材和操作最合理的是

。

12345答案D12345答案根据单摆模型可知，为减小空气阻力的影响，摆球应采用密度较大、体积较小的铁球，为使单摆摆动时摆长不变，摆球应用不易变形的细丝线，悬点应用铁夹来固定，故选D。(2)某次测量小球直径的结果如图所示，则这次测量的读数为

mm。

12345答案10.020这次测量的读数为10

mm+2.0×0.01

mm=10.020

mm(3)实验中，测得摆球经过N次全振动的总时间为Δt。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D。则重力加速度的表达式为g=

(用题目中给出的字母表示)。

12345答案

(4)如果测得的g值偏小，可能的原因是

。

A.测摆长时，摆线拉得过紧B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了C.开始计时时，停表过迟按下D.实验时误将49次全振动记为50次12345答案

12345答案

2.(2024·浙江1月选考·16Ⅰ)如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是

。

A.放大法

B.控制变量法

C.补偿法12345答案B该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法，故B正确。(2)该实验过程中操作正确的是

。A.补偿阻力时小车未连接纸带B.先接通打点计时器电源，后释放小车C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行12345答案B补偿阻力时小车需要连接纸带，通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，故A错误；由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在纸带上尽可能多地获取点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故B正确；为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，故C错误。12345答案(3)在小车质量

(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为________(选填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差，下列可行的方案是

。

A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代

替小车B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小12345答案远大于系统误差C

12345答案(4)经正确操作后获得一条如图乙所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v=

；小车加速度的表达式是

。

12345答案

A

12345答案12345答案3.(2024·河北卷·11(2))图甲为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸的背板处于竖直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到了如图乙所示的印迹，坐标纸的y轴对应竖直方向，坐标原点对应平抛起点。12345答案(1)每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度______

(填“相同”或“不同”)。

相同为保证钢球每次平抛运动的初速度相同，必须让钢球在斜槽上同一位置静止释放，故释放钢球时高度相同。12345答案(2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。答案见解析图12345答案描点连线用平滑曲线连接，钢球做平抛运动的轨迹如图所示12345答案(3)根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速度大小为

m/s(当地重力加速度g为9.8m/s2，保留2位有效数字)。

0.70(0.68、0.69、0.71、0.72均可)12345答案

4.(2024·湖北卷·12)某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。具体步骤如下：①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图(a)所示。②用米尺测量平衡时弹簧的长度l，并安装光电门。③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放，使其在竖直方向振动。④用数字计时器记录30次全振动所用时间t。⑤逐次增加托盘内砝码的数量，重复②③④的操作。12345答案

12345答案

(2)设弹簧的原长为l0，则l与g、l0、T的关系式为l=

。

12345答案

12345答案

(3)由实验数据作出的l-T2图线如图(b)所示，可得g=

m/s2(保留三位有效数字，π2取9.87)。

12345答案

12345答案

(4)本实验的误差来源包括

(双选，填标号)。

A.空气阻力B.弹簧质量不为零C.光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置12345答案

12345答案空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期，是实验的误差来源之一，故A正确；弹簧质量不为零导致振子在平衡位置时弹簧的长度变化，不影响其他操作，根据(3)解析可知对实验结果没有影响，故B错误；根据实验步骤可知光电门的位置稍微偏离托盘