2025高考物理答题技巧构建模板：力学创新实验（一大题型）（试卷+答案解析）

模板17・2力学创新实验（一大题型）

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题型01力学创新实验

题型01力学创新实验

力学创新实验题型在高考具有重要地位，题型的特点为：

①实验器材的等效与替换，特点：实验装置、器材变化，但实验原理、方法等不变。创新形式：①

用气垫导轨代替长木板：应调整导轨水平，不必平衡摩擦力；②用光电门、频闪相机代替打点计时器;

③用电子秤、力传感器或已知质量的钩码等代替弹簧测力计。

②实验结论的拓展与延伸，特点:实验的装置、器材等不变，但实验目的变了。利用所测数据，求另

一物理量或验证另一个物理规律。创新形式：由测定加速度延伸为测定动摩擦因数，通过研究纸带、频

闪照片或光电装置得出物体的加速度，再利用牛顿第二定律求出物体所受的阻力或小车与木板间的动摩

擦因数。

③实验情景的设计与创新，特点：用学过的物理规律和实验方法设计或解答新情景实验。创新形式：

①利用钢球摆动验证机械能守恒定律；②利用验证牛顿第二定律测动摩擦因数；③利用运动公式解决新

情景实验等。

一、必备基础知识

1、核心原理

①以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和动力学定律设计实验。

②将实验的基本方法控制变量法，处理数据的基本方法图像法、逐差法，融入到实验的综合分析之

中。

2、解题方法

①根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案.

②进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力

情况对结果进行误差分析

3、实验器材及速度的测量方法的改进

改进方法如下图所示。

电源插头

由遮光条的宽度”和遮

光条挡光时间At求速由纸带求速度限号

度T

4、获得加速度方法的改进

将长木板倾斜，靠小车的重力获得加速度（如图甲、乙所示）来代替用重物的拉力获得加速度，如下

图所示。

5、计时方法的改进

采用频闪照相法和滴水法获得两点间的时间间隔来代替打点计时器，如下图所示。

6、弹簧实验装置的实验创新

弹簧水平放置，重物的重力作为弹簧的拉力，消除了弹簧自重的影响，如下图所示。

F-x图像的可由传感器和计算机输入数据直接获得，如下图所示。

一

一

7、探究互成角度力的合成规律常见创新实验方案

弹簧测力计的拉力可由钩码的重力或力传感器获得，如下图所示。

8、探究加速度与无题受力、物体质量的关系实验创新

实验装置使用位移传感器，力传感器，弹簧测力计，气垫导轨，光电门等，这是从实验器材角度进

行创新，如下图所示。

合外力由弹簧测力计测出来。

位移传感器（发射器）

位移传感器（接收器）

-------HK小车

轨道

“钩码

【注意】利用位移传感器测位移，测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移

荀、四则位移之比等于加速度之比，即幺=%。

利用光电门测量加速度，利用光电门测出滑块通过Gl、G2的速度VI、V2,根据也2_也2=2如求出加

速度，这是从实验目的角度进行创新，如下图所示。

【注意】本实验可结合牛顿第二定律，由加g—念=（M+机）a得出物块与水平桌面间的动摩擦因数。

挂上合适的托盘和磋码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑，这是从

实验原理角度进行创新，如下图所示。

打点计时器

【注意】取下托盘和祛码，测出其总质量为m,让小车沿木板下滑，可知小车所受合力为mg,改

变祛码质量，多次重复实验探究加速度与物体受力关系。

9、探究平抛运动的特点实验创新

频闪照相法：通过频闪照相，获得小球做平抛运动时的频闪照片，如下图所示；

以抛出点为原点，建立直角坐标系；

通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置；

测量出经过八27、37、…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格；

分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。

10、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验创新

该实验可从实验方案及器材的角度进行创新或者从实验目的的角度进行创新。

实验方案及器材的创新：以拉力传感器、速度传感器、转速测量仪的使用使实验方案得以改进，有

利于物理量的测量。

实验目的的创新：以圆周运动的形式测量其他物理量。

11、验证机械能守恒定律实验创新

①研究对象创新：研究对象从单个物体变为研究连接体这个系统的机械能守恒。

②速度测量方法的创新：光电门、频闪照相、平抛运动都可以用来测量速度。

③物体运动形式创新：物体从自由落体改为沿圆弧面下滑，在斜面上运动。

④实验器材的创新：利用气垫导轨代替长木板，减小阻力对实验结果的影响。

12、验证动量守恒定律实验创新

在验证动量守恒定律的实验中，物体速度的测量方式很多种，如利用平抛运动的水平位移代替速度,

利用光电门测量滑块的速度，利用机械能守恒定律测量摆块速度，利用动能定理和滑行位移测量硬币速

度。

实验命题中常用同一实验装置验证不同的物理规律。验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究弹

簧锁定时具有的弹性势能；验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究两球的弹性碰撞机械能守恒

的表达式。

13、用单摆测量重力加速度实验创新

将单线摆改成双线摆，如下图所示。双线摆也是一种单摆，它的优点是可以把摆球的运动轨迹约束

在一个确定的平面上。或者把双线摆的其中一根悬线，换成一根很轻的硬杆，组成一个“杆线摆”，如

下图所示。杆线摆可以绕着悬挂轴来回摆动，杆与悬挂轴垂直，其摆球的运动轨迹被约束

在一个倾斜的平面内。

铁架台上装一重垂线。在铁架台的立柱跟重垂线平行的情况下把“杆线摆”装在立柱上，调节摆线

的长度，使摆杆与立柱垂直，则此时摆杆是水平的。如下图所示，把铁架台底座的一侧垫高，立柱倾斜，

绕立柱摆动的钢球实际上是在一倾斜平面上运动。测出静止时摆杆与重垂线的夹角为则该倾斜平面

与水平面的夹角。=90。一小

此时周期公式为：

爵接极运用

］（2024•湖北•高考真题）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祛码若干、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，在托盘内放入一个祛码，如图（a）

所示。

1//m

图(b)

②用米尺测量平衡时弹簧的长度/，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逐次增加托盘内祛码的数量，重复②③④的操作。

该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期T=2］忖，其中A为弹簧的劲度系数,

M为振子的质量。

（1）由步骤④，可知振动周期？=—o

（2）设弹簧的原长为4,贝心与g、%、T的关系式为/=-0

⑶由实验数据作出的/-〃图线如图（口所示，可得g=m/s2（保留三位有效数字，/取9.87）。

⑷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

|（2024・辽宁•高考真题）图（a）为一套半圆拱形七色彩虹积木示意图，不同颜色的积木直径

不同。某同学通过实验探究这套积木小幅摆动时周期T与外径。之间的关系。

⑴用刻度尺测量不同颜色积木的外径。，其中对蓝色积木的某次测量如图（b）所示，从图中读出。=

cm。

（2）将一块积木静置于硬质水平桌面上，设置积木左端平衡位置的参考点0,将积木的右端按下后释放,

如图（c）所示。当积木左端某次与。点等高时记为第0次并开始计时，第20次时停止计时，这一过程

中积木摆动了个周期。

⑶换用其他积木重复上述操作，测得多组数据。为了探究7与。之间的函数关系，可用它们的自然对数

作为横、纵坐标绘制图像进行研究，数据如下表所示:

颜色红橙黄绿青蓝紫

InD2.93922.78812.59532.48492.197L1.792

InT-0.45-0.53-0.56-0.65-0.78-0.92-1.02

图(d)

根据表中数据绘制出InT-InD图像如图（d）所示，则T与。的近似关系为

A.Toe-75B.TxD2C丁脸D.公

⑷请写出一条提高该实验精度的改进措施:

1.（2024•全国•模拟预测）"枪口比动能”的计算公式为枪口子弹动能/枪管横截面积，单位为J/cn?。我国

规定枪口比动能达到或大于L8J/cn?为枪支，小强通过如图甲所示实验装置测定某型号仿真枪是否超标。

在一半封闭金属盒内塞人橡皮泥，金属盒下方安装一个有墨水的轻质细毛笔，将金属盒用轻绳系于天花

板上的。点，金属盒下方铺设一条以悬点。为圆心的圆弧轨道，并在轨道上铺设白纸，调节轨道高度使

得轻质毛笔笔尖轻微接触白纸且对金属盒的运动无明显阻碍作用。以。为圆心竖直安装一与金属盒运动

平面平行的量角器。将仿真枪靠近金属盒并对准其中心射出弹丸，随后弹丸陷入金属盒内部，并与金属

盒一起摆起一定的角度。测量枪管的内直径。，弹丸的质量优，金属盒与橡皮泥的质量白纸痕迹

上方端点与悬点0的连线与竖直方向的夹角0以及金属盒中心与悬点0的距离Lo重力加速度大小为go

④用游标卡尺测量枪管内直径时需利用图乙中游标卡尺的（选填"①""②"或"③"）部分。测

量得到枪管内直径读数如图丙所示，其读数为mm。

（2）根据所测量得到的物理量得出比动能的表达式为苓=o（用题中所给物理量的字母表示）

⑶下列因素能够导致比动能的测量值偏小的是（填标号）。

A.弹丸与金属盒碰撞过程中损失的动能

B.金属盒所受的空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力

C.击中金属盒的位置位于金属盒中心上方

D.仿真枪没有抵近金属盒射击

2.（2024・云南•模拟预测）某实验小组欲测定当地重力加速度大小，设计实验装置如图甲：将一细线上端

固定于摇柄下端。点处，另一端连接一小钢球。转动摇柄可控制小钢球某段时间内在某一水平面做匀速

圆周运动，在圆周上某处装一光电门。已知小钢球的直径为d,。点到钢球球心的距离为心

25

20

15

光电门

图乙

（1）实验中用螺旋测微器测量小球直径如图乙所示，则读数为d=mm。

（2）某次实验中小球经过光电门时间为f,则对应圆周运动线速度大小为；该若再测量出细线与竖直

方向的夹角为a,则当地重力加速度大小为g=0（以上均用题中所给物理量符号表示）

3.（2024•全国•模拟预测）线加速度计是一种测量物体加速度的装置，其利用驱动电流/产生的安培力

（4=町带动其自身配重物运动，然后根据物体加速度与其所受合外力的关系，得到物体的加速度和驱

动电流/的关系。某实验小组为了得到某线加速度计的安培力比例系数%,从而标定电流与加速度的对

应关系，使用如图甲所示装置进行实验。

⑴实验时小组成员认为无须通过倾斜木板平衡摩擦力也可以完成实验，安装好实验装置后，调整钩码质

量，释放钩码，当—时，可认为已经平衡摩擦力。记录此时线加速度计的驱动电流值/。。

（2）实验中，仅调节钩码质量，释放钩码，记录线加速度计的驱动电流大小和对应纸带数据，如图乙所示

为打点计时器某次打出的纸带，计时器打点的时间间隔为0.02s,每隔4个计时点取1个计数点，依次

得到了O、A、B、C、。几个计数点；用刻度尺量得。4=1.20cm、OB=2.80cm>OC=4.80cm,

OD=7.20cm,则打B点时纸带的速度大小为m/s,纸带运动的加速度大小为m/s2o（小数点

后保留2位数字）

0ABC••D

乙

⑶实验中所使用重物的质量为当电流为4时，测得重物的加速度为6,线加速度计安培力比例系数

%可表示为—，线加速度计的最大驱动电流为幻，其可测得的最大加速度值为—o

⑷实验中若未满足钩码质量远小于重物质量，则会使得左值—（填"偏大""偏小"或"无影响"）。

4.（2024・广东广州•一模）某同学设计了一个测油漆喷枪喷射速度的实验。装置如图甲所示，该油漆喷枪

能够向外喷射四种速度大小不同的油漆雾滴，一个直径为。=20cm的纸带环安放在水平转台上，纸带环

上刻有一条狭缝A,在狭缝A的正对面画一条标志线。转台稳定转动时，向侧面同样开有狭缝B的纸盒

中沿水平方向喷射油漆雾滴，当狭缝A、B正对平行时，雾滴通过狭缝A在纸带的内侧面留下油漆痕迹。

改变喷射速度v。（v0>—）重复实验，在纸带上留下四个油漆痕迹a、b、c、d,将纸带展开平放在刻

度尺旁边，如图乙所示。

标志线侧面开有

雾滴痕迹狭缝8的纸盒子4321cmo

h11111“J11"1111川।口』11111II“।”

标

志

狭缝4[|线

（1）图乙中，速度最大的雾滴所留的痕迹是点；

（2）已知转台转动的角速度o=8rad/s,如果不计雾滴所受空气阻力，则喷枪喷出雾滴速度的最大值为—

m/s（保留三位有效数字）。

5.（2024・湖北黄冈•一模）某同学利用手机连拍功能测量自由落体加速度，为拍出清晰的照片，他效仿伽

利略利用斜面"冲淡”重力的方法，让物块沿带标尺的斜面运动。具体操作步骤如下：

①用支架固定好手机开始连拍，让物块从斜面底端滑上斜面直至物块重新滑回底端；

②在物块上滑过程和下滑过程中各选取连续拍摄的3张照片如图所示，手机每隔时间T拍摄一张照片:

③物块在上滑1、2、3和下滑1、2、3的位置对应的刻度值分别记为为、X?、工3、彳4、4、/；

④改变斜面倾角，重复上述步骤，获得多组实验数据。

⑴在步骤③中，物块从上滑1到上滑2的位移s=。（用毛、尤2表示）

（2）若规定沿斜面向上为正方向，则物块上滑过程加速度％=—,下滑过程加速度为=—。（用4、

尤2”.4及T表示）

（3）令〃?=（4-W）2,”=（4+%）2,多次实验后，根据多组实验数据，以根为纵坐标、〃为横坐标作出加一"

图像，得到一条直线，若图像斜率为七纵轴截距为6,则自由落体加速度为—；若最大静摩擦力等

于滑动摩擦力，在重复实验中，斜面倾角正切值应大于—。（用人和6表示）

6.（2024•陕西西安•三模）利用计算机系统和光电门传感器测量自由落体运动的加速度，实验装置如图1

所示，主要器材有：①光电门；②工字型挡光片；③铁架台。

（1）运用该实验装置测量自由落体运动加速度的实验原理（用表中的物理量符号表示）。

（2）若某次实验使用的工字型挡光片尺寸如图2所示，工字型挡光片的宽度d=0.02m,两档光片之间的距

离力为0.15m。计算机系统采集的某一组实验数据如表所示，则测得自由落体运动的加速度为

（结果保留两位小数）

（3）除实验中偶然误差外，写出一条可能产生实验测量误差的原因：o

7.（2024•四川成都•三模）某同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质

定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K,两者质钢柱量均为m=0140kg,钢柱K下端与质量

为V=0.200kg的物块Q相连。铁架电动机台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，

电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并

留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直。重力加速度g取9.8m//。

⑴开启电动机，待电动机以0=40力ad/s的角速度匀速转动后。将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前,

激光器在细钢柱K上留下感光痕迹。取下K,用刻度尺测出感光痕迹间的距离如图（6）所示。则细钢柱

K上相邻感光痕迹间的时间间隔T=s,激光束照射到£点时，细钢柱速度大小为"=m/s。

（此间2空的计算结果均保留1位有效数字）

OABCDEF

1•••••••

|||||||||||||||||||

0cm1234567891011121314151617181920

图(b)

⑵经判断系统由静止释放时激光笔光束恰好经过。点。参照图，在0E段，系统动能的增加量

△Ek=，重力势能的减少量△”=;比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（计算结

果均保留3位有效数字）

⑶选取相同的另一感光细钢柱K,若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放,

电动机的角速度按如图（c）所示的规律变化，图像斜率为上记录下如图（4）所示的感光痕迹，其中

两相邻感光痕迹间距均为乩若验证得到表达式H即可证明系统在运动过程中机械能守恒（用含

字母Af、机、d、k、g、力的表达式表示）。

图(d)

8.（2024•福建泉州•模拟预测）某实验小组用如图甲所示装置探究加速度与合力的关系，一细绳通过定滑

轮连接两个小桶A和B,A桶中放有若干个质量均为根的钩码，打点计时器固定在铁架台上，已知重力

加速度为g=

⑴下列实验操作步骤，正确的顺序是。

①从A桶中取一个钩码放入B桶，接通电源，释放B桶

②给B桶一竖直向下的速度，通过不断调整B桶中细沙的质量，直到打出的纸带点迹均匀。

③根据所得数据，作出相关图像，得出结论。

④重复步骤①的操作，得到多组数据。

（2）打点计时器的打点周期为T,实验打出的一段纸带如图乙所示，5个点为连续打出的点，1、5点间距

为X2,则桶的加速度大小为（用所给字母表示）。

（3）实验小组测得多组数据，以B桶中钩码的质量为纵坐标，A桶和B桶的加速度为横坐标，得到一条过

原点斜率为k的倾斜直线,若牛顿第二定律成立，则两桶及所有钩码和桶内沙子的总质量/=（用

k、g表示）o

9.（2024•陕西榆林•模拟预测）如图甲为桶装水电动抽水器，某兴趣小组利用平抛运动规律测量该抽水器

的流量Q（单位时间流出水的体积）。

甲乙

（1）如图乙，为了方便测量，取下不锈钢出水管，用游标卡尺测量其外径。，读数为cm。

（2）转动出水管至出水口水平，接通电源，待水流稳定后，用米尺测出管口到落点的高度差/7=44.10cm和

管口到落点的水平距离乙=30.00cm,已知重力加速度，g=9.8m/s2,则水流速度v=m/s（保留两

位有效数字）。

（3）己知出水管管壁的厚度为d,该抽水器的流量。的表达式为（用物理量d、v表示）。若根

据测得的流量算出装满一杯水需要的时间总是比实际需要的时间短，可能的原因是（写出

一种即可）。

10.（2024•湖北武汉•二模）如图甲所示，某实验小组的同学用量角器和单摆设计、制作一个简易加速度计。

将此装置竖直悬挂于物体上，当物体在水平方向做匀变速直线运动时，通过单摆与竖直方向的偏角可

以测出加速度的大小。同学们进行了如下操作：

（2）用单摆测量当地的重力加速度，除了测出小球的直径外，还应测量的物理量有（填选项

前的字母符号）

A.小球的质量m

B.摆线的长度L

C.单摆做简谐运动时的周期T

D.单摆做简谐运动时的摆角。

⑶用上述操作过程中测量出的物理量的符号表示重力加速度。g=

（4）使用该加速度计测量加速度时，单摆与竖直方向的偏角为a,则加速度«=（用g和a表

示）。

11.（2024•辽宁大连•模拟预测）某同学用如图Q）所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆

柱挂在架子上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一

周就在钢柱表面画上一条痕迹（时间间隔为T）。如图（6）,在钢柱上从痕迹。开始选取5条连续的

痕迹A、B、C、D、E,测得它们到痕迹。的距离分别为府、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度

为g。

⑴实验操作时，应该。（填正确答案标号）

A.先打开电源使电动机转动，后烧断细线使钢柱自由下落

B.先烧断细线使钢柱自由下落，后打开电源使电动机转动

（2）画出痕迹。时，钢柱下落的速度v0=o（用题中所给物理量的字母表示）

⑶设各条痕迹到。的距离为九对应钢柱的下落速度为V,画出丫2一/7图像，发现图线接近一条倾斜的

直线，若该直线的斜率近似等于,则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。

12.（2024・湖北•三模）同时测量A、B两个箱子质量的实验装置图如图甲所示，（:为固定在A上、宽度为d

的细遮光条（质量不计），D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦可忽略不计），

⑴在铁架台上标记一位置O,并测得该位置与光电门尸之间的距离为九取出质量为机的祛码放在A

箱子中，剩余祛码全部放在B箱子中，让A从位置。由静止开始下降，则A下落到尸处的过程中，A

箱与A箱中祛码的整体机械能是（填"增加"、"减少"或"守恒"）的。

（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度d的读数如图丙所示，其读数为mm,测得遮光条通过光电门的

时间为加，下落过程中的加速度大小（用以N、//表示）。

⑶改变根，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度。，得到多组相与。的数据，作出，"图

像如图乙所示，可得A的质量〃入=kg。（取重力加速度大小g=10m/s2,计算结果保留三位有效

数字）

13.（2024•江西景德镇•二模）使用如图所示的装置探究物体沿斜面下滑的运动特点，操作步骤如下:

①让滑块从距离挡板s处由静止下滑，同时打开水箱阀门，让水流到量筒中（假设水流是均匀稳定的）

②当滑块碰到挡板时立即关闭阀门；

③记录量筒收集的水量V；

④改变S,重复以上操作；

⑤记录测得的数据并填写如下表格中。

次

s/mV/mL

数

14.5095

24.0089

33.5084

43.0077

52.5071

根据表中数据得到s与（选填"""、"上或"丫2〃）成正比，由此可得滑块沿斜面向下做

运动。

若保持下滑的距离S不变，仅增大滑块的质量，水量V将（选填"增大"、"不变"或"减小"）（实

验允许有误差）

14.（2024•山东烟台•二模）如图所示，在水平平台上静止放置一轻弹簧，弹簧左端与固定竖直挡板拴接,

弹簧处于原长时标记右端对应平台台面上的。点，在。点右侧的A处固定一个光电门。已知水平平台

摩擦很小可忽略不计，当地重力加速度为g。某同学利用该装置进行"验证动量守恒定律”实验，具体步

骤如下：

光电门

①在小滑块。上固定一个宽度为1的挡光片；

②用天平分别测出小滑块。和6的质量相,、mb.

③使小滑块a向左压缩轻弹簧到某一位置。口标记该位置后，由静止释放小滑块a,a瞬间被弹开后沿

平台向右运动，经过光电门后与另一小滑块b发生正碰，碰后两滑块先后从平台边缘飞出，分别落在

水平地面的5、。点；

④记录小滑块。通过光电门时挡光片的遮光时间介

⑤用刻度尺测出。、。1之间的距离/、平台距水平地面的高度//及平台边缘铅垂线分别与8、C点之间

的水平距离母、%

⑥改变弹簧压缩量，进行多次测量。

⑴若满足表达式（用题目中给定的字母表示），则说明小滑块。、6正碰过程动量守恒；

（2）该同学利用图像分析O、。1之间的距离/与小滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间f之间的数值关

系，利用描点法做出如图乙所示的图像是■条过原点的直线，该图像纵轴表示/,则横轴表示（选

填什，、/，，或"乙〃）。若该图像的斜率为的则由图乙可求得该轻弹簧的劲度系数左=。（弹簧的

tt

弹性势能可表示为4=g乙，其中人为弹簧的劲度系数，尤为弹簧的形变量）

乙

15.（2024・福建厦门•三模）利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机

探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为g。

r，机—

（1）轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小桶;

（2）开始时，小桶装有祛码，整个实验装置处于静止状态；

（3）突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度。随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬

间手机的加速度对应图中的—（选填或"C"）点；

（4）剪断细绳瞬间手机受到的合力大小厂等于—；

A.祛码的重力大小B.小桶和祛码的重力大小

C.手机的重力大小D.弹簧对手机的拉力大小

（5）改变小桶中祛码质量，重复步骤（3）,获得多组实验数据并绘制图像如图丙所示，由图可

得结论：在误差允许的范围内，―；

（6）如图丁所示，某同学在处理数据时，以手机竖直方向的加速度a为纵坐标，祛码质量机为横坐标，

绘制a一机图像，获得一条斜率为左，截距为6的直线，则可推算出手机的质量为—（选用晨b、g表

示）。

16.（2024•福建宁德•三模）某学习小组设计了图甲所示装置来探究物体质量一定时加速度与合外力关系。

主要实验步骤如下：

（1）如图甲所示，装置中光电门1、2之间的距离为限开始时，左右两侧挂有两个质量都等于50g

的小桶，两小桶内都装有5个质量都等于10g的铁片；左侧小桶A上固定着一质量不计的挡光片，用

游标卡尺测量挡光片的宽度，如图乙所示，挡光片宽度”=mm；

甲乙

（2）从左侧小桶取出1个铁片放入右桶中，接着释放小桶，小桶A上的挡光片依次经过光电门1和2,

记录挡光片遮光时间。重复上述过程，将左侧小桶放入右侧小桶中的铁片总数量记为"；

（3）某次实验时，测得挡光片遮光时间分别为A。、A%则可求得小桶A的加速度。=（用d、

Afj、At?、h表示）；

（4）利用所得数据作出图像，如图丙所示。从图像可以得出：当物体质量一定时，物体加速度与

其所受合外力成正比;

（5）利用图像可求得当地重力加速度g=1m/s2（结果保留3位有效数字）。

丙

17.（2024•辽宁•模拟预测）某同学家住20楼，使用手机传感器软件时发现上楼时大气压强会发生变化,

于是想到用此规律测量当地的重力加速度g。查阅资料发现当地面附近高度变化不大时，可以将大气视

为温度和密度不变的气体。该同学用手机记录了大气压强p随高度〃的变化关系，如下表所示:

fi/m16.028.039.051.063.074.0

P/Pa101805101661101523101373101234101098

（1）实验时大气密度约为0=L24kg/n?,利用表中数据在坐标纸中做出p-/7关系图像,根据图像

得到当地重力加速度g为m/s?（计算结果保留3位有效数字）。

⑵若上升的高度较大，考虑到大气密度随高度的变化，则关系图像应为（填"直线”、

"曲线曲。

18.（2024・河北•模拟预测）李华同学设计图甲所示装置探究"动滑轮、沙和沙桶的总质量机一定时，加速

度与合力的关系”。弹簧测力计竖直悬挂在天花板上，挂钩与轻绳的一端相连，轻绳绕过动滑轮（悬挂

装有沙的沙桶）、固定在长木板右端的定滑轮与带有遮光片的木块相连。释放后木块会沿长木板运动，

经过光电门时数字计时器会记录落光片的挡光时间。先用刻度尺测出木块初始位置A点与光电门位置B

点间的距离x,用游标卡尺测量遮光片的宽度4

0123(cm)

llllllllllllllllllllllllllllllllll

G-动滑轮

01020游标尺

，沙和沙桶

Im

甲乙

请回答下列问题:

⑴用游标卡尺测量遮光片的宽度d时，示数如图乙所示，则4=mm。

⑵下列做法正确的是o

A.实验中，需要测量木块（包括放在上面的祛码）的总质量M

B.动滑轮两侧的轻绳要调整为竖直

C.实验前，需要平衡木块的摩擦力

D.释放木块时，应将木块的左边缘与A点重合

⑶按正确操作，将木块从A点由静止释放，记录弹簧测力计的示数R遮光片通过光电门的遮光时间

在木块上增加祛码，进行多次反复实验，并记录只f的多组数据，为了直观判断出加速度与合力的关

系，应以（选填7"产域"""）为纵轴，以尸为横轴作出图像。

19.（2024・辽宁朝阳•二模）为了测量汽车沿水平方向做直线运动时加速度大小，小张和小李两同学分别设

计了不同的装置。已知重力加速度为g。

甲乙

（1）小张将一量角器如图甲所示放置在架子上，用细线一端拴一小球，另一端固定在量角器的中心，在

车加速直线运动时测量细线与竖直方向的夹角为e,则车的水平加速度大小为；

（2）小李将一等腰直角三角板如图乙所示放在架子上，用细线一端拴一小球，另一端固定在三角板的顶

点处，三角板顶点到底边的距离为加在车加速直线运动时测量细线与三角板底边交点偏离竖直中线的

距离为X,则车的水平加速度大小为；

⑶如果要在量角器的半圆形底边和三角板的底边上直接标注加速度的数值，你认为甲乙哪种方案标注

的刻度值是均匀的：0这种方案在实际测量中用起来更方便。

20.（2024•吉林白城,一模）某兴趣小组利用轻弹簧与刻度尺设计了一款加速度测量仪，如图甲所示。轻弹

簧的右端固定，左端与一小车固定，小车与测量仪底板之间的摩擦阻力可忽略不计。在小车上固定一

指针，装置静止时，小车的指针恰好指在刻度尺正中间，图中刻度尺是按■定比例的缩小图，其中每

一小格代表的长度为1cm。测定弹簧弹力与形变量的关系图线如图乙所示：用弹簧测力计测定小车的

重力，读数如图丙所示。重力加速度g取：10m/s2。

（1）根据弹簧弹力与形变量的关系图线可知，弹簧的劲度系数上N/m。（保留两位有效数字）

⑵某次测量小车所在位置如图丁所示，则小车的加速度方向为水平向（填"左"或"右"）、大小

为m/s2„

⑶若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将。（选

填"不变""增大"或"减小"）

⑷加速度测量仪制作完成后，将刻度尺不同刻度对应的加速度大小标在尺上。测量某次运动过程中，

观察到指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0。则在这段时间内该运动可能为一。

A.匀减速直线运动B.加速度增加的减速直线运动C.加速度减小的加速直线运动

21.（2024•江西九江•二模）冰墩墩小巧玲珑可爱，某同学用如图所示装置确定冰墩墩重心位置，实验如下：

将冰墩墩用不可伸长的长长的细线固定在竖直平面内的。点，。点有拉力传感器，将拉力传感器与计

算机相连接。（重力加速度为g）

（1）先让冰墩墩做小角度摆动，计算机显示曲线如图甲所示，冰墩墩的周期为

（2）将宽度为d的遮光条固定在冰墩墩的下方，当冰墩墩静止时，在冰墩墩下方的遮光条处安装有光

电门（图中未画出），将冰墩墩拉起到不同位置由静止释放，测出遮光条经过光电门的挡光时间4。

（3）改变冰墩墩释放的位置，测得多组力传感器的示数F和挡光时间加，画出产-图像，如图

乙所示。己知该图线的斜率为心纵截距为c,则冰墩墩的质量为,冰墩墩的重心位置到悬挂点。

的距离为o

22.（2024・广东•二模）某同学利用现有的实验器材想要测量当地的重力加速度。一光滑桌面倾斜放置，其

与水平面间的夹角为在桌面上固定一悬挂点O,轻绳通过拉力传感器拴接在。点，另一端连接一

个质量为m的物块。

①现给物块足够大的初速度，使其在桌面内做圆周运动，分别记录物块在最低点时绳子的拉力（和最

高点时绳子的拉力心，改变不同的初速度，记录多组刀和心;

②建立坐标系，以拉力4为纵轴、拉力T?为横轴，得到了一条线性图像，测得图线斜率为鼠纵轴截

距为6

（1）根据以上数据，可得重力加速度的表达式为g=（用小b、。表示）；

⑵在本次实验中，斜率及=,若改变斜面的倾角6,斜率上的值_____（选填"会"或者"不会"）发生

变化；

⑶若仅考虑物块运动过程中的受到桌面的滑动摩擦力，不计其他阻力，此时的斜率左'将（选填"大

于""小于"或者"等于"）该值。

23.（23-24高一下•安徽芜湖•开学考试）某同学利用如图所示装置测量小球在空中下落过程所受阻力大小

及小球的直径（假设小球下落过程中阻力不变）。

磁铁

“我;…小铁球

I

接

数…光电口A

字

计

时

器

…光电门B

实验步骤如下：

（i）用电磁铁吸住一个小铁球，将吸住小铁球的电磁铁、光电门A及B固定在铁架台的竖直立柱上，

调整它们的位置使小铁球、光电门A及B在同一竖直线上；

（ii）切断电磁铁电源，小铁球开始下落，测出小铁球通过光电门A的时间4,并测出小铁球由光电门

A运动到光电门B的时间t、光电门A与B中心之间的距离h-

（iii）保持光电门A的位置不变，改变光电门B的位置，多次重复实验步骤（ii）,记录多组实验数据

r及力。

根据以上实验步骤，回答以下问题：

h

（1）根据上述实验数据做出图线，若该图线的斜率为匕纵轴截距为机则小铁球经过光电门A

t

时的瞬时速度为;下落的加速度大小。=（用题中所给物理量的字母人或b表示）。

（2）小铁球的直径约为（用题中所给物理量的字母从At表示）。

（3）若当地重力加速度为g,小铁球受到的空气阻力与小铁球的重力之比为（用题中所给物

理量的字母左、g表示）。

24.（2024•黑龙江,一模）某兴趣小组利用轻弹簧与刻度尺设计了一款加速度测量仪，如图甲所示。轻弹簧

的右端固定，左端与一小车固定，小车与测量仪底板之间的摩擦阻力可忽略不计。在小车上固定一指

针，装置静止时，小车的指针恰好指在刻度尺正中间，图中刻度尺是按一定比例的缩小图，其中每一

小格代表的长度为1cm。测定弹簧弹力与形变量的关系图线如图乙所示：用弹簧测力计测定小车的重

力,读数如图丙所示。重力加速度8取10m/s2。

（1）根据弹簧弹力与形变量的关系图线可知，弹簧的劲度系数上N/m。（保留两位有效数字）

（2）某次测量小车所在位置如图丁所示，则小车的加速度方向为水平向（填"左"或"右"）、

大小为m/s2o

（3）若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将o

（选填"不变""增大"或"减小"）

（4）加速度测量仪制作完成后，将刻度尺不同刻度对应的加速度大小标在尺上。在测量某次运动的过

程中，该同学观察到指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0。则在这段时间内该运动可能

为o

A.匀加速直线运动B.匀减速直线运动

C.加速度减小的减速运动D.加速度减小的加速运动

25.（2024•全国•模拟预测）某实验小组利用如图甲所示的装置研究“小球做圆周运动过程中机械能是否守

恒”，己知当地的重力加速度大小为g。

（1）用10分度的游标卡尺测出钢球的直径如图乙所示，则其直径“=cm。

（2）不可伸长的轻质细线上端固定在力传感器上，它的下端悬挂一小钢球，初始时刻钢球静止在光电

门的中央，此时力传感器的示数为耳。

（3）拉到适当角度0后由静止释放钢球，测出钢球的遮光时间为并记录下钢球经过光电门时力传

感器的示数为F?，则钢球做圆周运动的半径R=。（用题中所给物理量的符号表示）

（4）钢球由静止释放到经过光电门的过程中，钢球动能的增加量△"=,重力势能的减少量

△Ep=。（用题中所给物理量的符号表示）

26.（2024•吉林•模拟预测）某同学用如图所示装置做"探究向心力与速度的关系"的实验。半径均为R的半

圆轨道A8和四分之一圆弧轨道固定在竖直面内，过CD部分最高点。的切线水平，A、C、B在同

一水平面上，在。点固定一个力传感器，。点在地面的投影为。，从A点正上方尸点处由静止释放一

个质量为根的小球，小球沿轨道运动到。点并从。点水平抛出，落地点在。点（图中未标出）。

%

（1）对实验的要求，下列说法正确的是