2024版高考物理復(fù)習(xí)教案：第一篇專題七實(shí)驗(yàn)

第16講力學(xué)實(shí)驗(yàn)

【目標(biāo)要求】1.會(huì)使用刻度尺、秒表、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器測(cè)量有關(guān)數(shù)據(jù)。2.

熟悉教材中的力學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程，會(huì)操作有關(guān)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、誤差分析，并會(huì)

借助基本實(shí)驗(yàn)分析創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

考點(diǎn)一紙帶類和光電門(mén)類實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)操作數(shù)據(jù)處理

1.細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行1.判斷物體是否做勻變速直

探究小2.釋放前小車應(yīng)靠近打線運(yùn)動(dòng)

車速度紙底接1電jj點(diǎn)計(jì)時(shí)器點(diǎn)計(jì)時(shí)器2利.用一段時(shí)間內(nèi)的平均速

隨時(shí)間lb|、3.先接通電源，再釋放度求中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度

變化的小車，打點(diǎn)結(jié)束先切斷3.利用逐差法求平?均加速度

規(guī)律電源，再取下紙帶4.作速度一時(shí)間圖像，通過(guò)圖

4.鉤碼質(zhì)量適當(dāng)像的斜率求加速度

1.補(bǔ)償阻力，墊高長(zhǎng)木

板一端使小車能勻速

下滑

探究加

.在補(bǔ)償阻力時(shí)，不要

21.利用逐差法或。一/圖像法

速度與J級(jí)帶

把懸掛槽碼的細(xì)繩系

中溯木求a

物體受［滋

小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在小車上，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中

《定滑輪1

實(shí)腕包2.作出。一尸圖像和a—5圖

力、物體到的長(zhǎng)木板

不用重復(fù)補(bǔ)償阻力

質(zhì)量的

像，確定。與的關(guān)系

3.實(shí)驗(yàn)必須保證的條

關(guān)系

件：小車質(zhì)量機(jī)》槽碼

質(zhì)量M

4.釋放前小車要靠近打

點(diǎn)計(jì)時(shí)器，應(yīng)先接通電

源，后釋放小車

1豎.直安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)1.應(yīng)用力=如手」計(jì)算某

器，以減小摩擦阻力

打點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度

.選用質(zhì)量大、體積小、

計(jì)時(shí)器-紙帶2

2.判斷mgliAH與;而即2—^rnVA2

驗(yàn)證機(jī)皆密度大的材料

L夾子

械能守

卜承物3.選取第1、2兩點(diǎn)間距是否在誤差允許的范圍內(nèi)相

恒定律

離接近2mm的紙帶，等

__1用mgh=斗加之進(jìn)行驗(yàn)

II3.作出/一。圖像，求g的大

證小

1.開(kāi)始前調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平

驗(yàn)證動(dòng)2.用天平測(cè)出兩滑塊的1.滑塊速度的測(cè)量：

學(xué)生光學(xué)

最守恒質(zhì)量

2.驗(yàn)證的表達(dá)式:，加〃|十〃?2。2

定律3.用光電門(mén)測(cè)量碰前和

=m\V\'+機(jī)2。2’

碰后的速度

常見(jiàn)的測(cè)速方法：紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速，光電門(mén)測(cè)速，傳感器測(cè)速，動(dòng)能定理計(jì)算法，平拋

運(yùn)動(dòng)計(jì)算法等。

例1（2023?江蘇省高郵中學(xué)期中）某實(shí)驗(yàn)小組應(yīng)用如圖甲所示裝置“探究加速度與物體受力

的關(guān)系”，己知小車的質(zhì)審為祛碼及祛碼盤(pán)的總質(zhì)量為,〃，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的

交流甩的頻率為50Hz。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A.按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中與定滑輪及彈簧測(cè)力計(jì)相連的細(xì)線豎直;

B.調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長(zhǎng)木板向下勻速運(yùn)動(dòng)；

C.掛上跌碼盤(pán)，接通電源后，再放開(kāi)小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度;

D.改變祛碼盤(pán)中祛碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟C,求得小車在不同合力作用下的加速度。

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程，回答以下問(wèn)題：

⑴實(shí)驗(yàn)中砍碼和硅碼盤(pán)的質(zhì)量（填“需要”或“不需要”）遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。

(2)實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖乙所示，由該紙帶可求得"2"點(diǎn)的速度為m/s,小車

的加速度為m/s2c(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

n23

:「-泉5之~*褊,工?戶~(yú)4〈

單位：cm

乙

(3)對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是o

A.小車的加速度與硅碼盤(pán)的加速度大小相等

B.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中祛碼盤(pán)處于超重狀態(tài)

C.與小車相連的細(xì)線與長(zhǎng)木板一定要平行

D.彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為祛碼和祛碼盤(pán)總重力的一半

⑷由本實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度〃與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系圖像，與本實(shí)驗(yàn)相

符合的是。

答案(1)不需要(2)0.360.16(3)C(4)A

解析(1)小車所受拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，實(shí)臉不需要控制段碼和底碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小

于小車的質(zhì)量。

(2)由題圖乙所示紙帶可知，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔7=5X0.02s=0.1

在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度，則“2”點(diǎn)的速度等于

“1”到“3”的平均速度，則有

3.52+3.68

X10一2

1，9=2X0.1m/s=0.36m/s

相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的位移之差

Ax=3.84cm—3.68cm=3.68cm—3.52cm=0.16cm=().16X1()2m

由AA"4?2可知加速度

△x016X10-2

22

=丁=(0.1)2m/s=0.16m/s

(3)由題圖甲可知，小車的加速度是硅碼盤(pán)的加速度大小的2倍，故A錯(cuò)誤；實(shí)險(xiǎn)過(guò)程中，祛

碼盤(pán)向下加速運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；與小車相連的細(xì)線與長(zhǎng)木板一定要平行，保

證拉力沿著木板方向，故C正確：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，硅碼向下加速運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)，故彈簧

測(cè)力計(jì)的讀數(shù)小于硅碼和祛碼盤(pán)總重力的一半，故D錯(cuò)誤。

(4)由題意可知，小車的加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)廠的關(guān)系應(yīng)該是成正比，即為過(guò)原點(diǎn)的

一條傾斜直線，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

例2(2023?江蘇揚(yáng)州市期末)如圖甲所示，某同學(xué)通過(guò)調(diào)節(jié)手機(jī)拍攝功能中的感光度和快門(mén)

時(shí)間，拍攝出質(zhì)量較高的頻閃照片。圖乙是該同學(xué)拍攝的小球自由下落部分運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的頻

閃照片，用來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。該同學(xué)以小球釋放點(diǎn)為原點(diǎn)。，并借助照片背景中的刻

度尺測(cè)量各時(shí)刻的位置坐標(biāo)為即、也、4、4、*，刻度尺零刻度與原點(diǎn)O對(duì)齊。已知手機(jī)連

拍頻率為力當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?,小球質(zhì)量為〃?。

O

刻度尺7

卜下落中的

手孤、

:小球

,鉛垂線

(D如圖丙所示，從起點(diǎn)。下降到X2位置小球的位移大小為emo

(2)關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置和操作，以下說(shuō)法正確的是________0

A.刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)

B.選擇體積大的小球

C.小球?qū)嶋H下落過(guò)程中動(dòng)能增量大于重力勢(shì)能減少量

(3)小球在心位置時(shí)的瞬時(shí)速度。3=。

(用題中所給的物理量符號(hào)表示)

(4)取小球從O到七的過(guò)積研究，則機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為。(用題中所給物理

量的符號(hào)表示)

⑸該同學(xué)利用測(cè)得的數(shù)據(jù).算出小球經(jīng)過(guò)各點(diǎn)的速度。，并作出了如圖丁所示的與一工圖線。

測(cè)得圖線的斜率4明顯小于g，是由于存在阻力的影響，則小球受到的阻力大小尸1H=o

答案(1)6.20(2)A⑶”4；飛)

小./(X5-4)2位必心一％3)2心.

(4)g.、4—8或i〃吆44-g(5)〃?g

解析(1)由于刻度尺的最小刻度為1mm,因此估讀到1mm的下一位，從起點(diǎn)O下降到也

位置小球的位移大小12=62.0mm=6.20cm。

(2)由于小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，為了測(cè)量小球下落的距離，刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)，A正

確：為了減小空氣阻力，一般選擇體積較小的小球，B錯(cuò)誤；由于空氣阻力的影響，小球?qū)?/p>

際下落過(guò)程中動(dòng)能增量小于重力勢(shì)能減少量，C錯(cuò)誤。

(3)X3位于X2到X4的中間時(shí)刻，因此小球在％3位置■時(shí)的瞬時(shí)速度等于從X2到g的平均送度，

(4)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為〃?gX4=3，?042,而di="","3),兩邊消去小球的質(zhì)量加，整理

坦/(一一心)2

得gXLg

(5)根據(jù)牛頓第二定律有〃?g一?很=〃心，而在與一工圖像巴斜率￡表示小球下落的加速.度4

的大小，因此小球受到的阻力大小Ftn=mg—mk。

例3某同學(xué)用如圖甲所示的裝置做驗(yàn)證動(dòng)量定理的實(shí)驗(yàn)，一細(xì)繩跨過(guò)懸掛的光滑定滑輪，

兩端分別系有小球A和B,小球A右側(cè)固定一遮光條，遮光條上方某位置固定一光電門(mén)，初

始時(shí)A、B靜止，細(xì)繩拉緊，然后同時(shí)釋放小球A、B,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間=9.8md。

光電門(mén)

A。一遮光條051()1520

(I)用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度d=mm。

⑵測(cè)得小球A(含遮光條)、B的質(zhì)量分別為〃?A=100g、〃?B=150g,則小球A加速上升過(guò)程

的加速度大小為m/s%

(3)測(cè)得遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為4=2.2ms,遮光條從釋放至到達(dá)光電門(mén)的時(shí)間為/=1.06s,

該過(guò)程兩球的動(dòng)量增加量大小之和為kg-m/s,B、A球重力的沖量大小之差為

N$(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(4)多次測(cè)量發(fā)現(xiàn)兩球重力的沖量大小之差總是大于兩球的動(dòng)量增加量大小之和，原因可能是

_____________________o(寫(xiě)出一條即可)

答案(1)4.40(2)1.96(3)0.500.52

(4)見(jiàn)解析

解析(I)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知遮光條的寬度為d=4mm+0.05mmX8=4.40mm。

⑵根據(jù)牛頓第二定律有

—insg=(〃?A+,

解得ci—g=1.96m/s2o

〃?A+，"B

(3)遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為

兩球的動(dòng)量增加量大小之后為

△p=(〃?A+，〃BW=0.50kg-m/s,

B、A球重力的沖量大小之差為

△/=(z?/B，〃A)N，=0.52N?s0

(4)兩球重力的沖量大小之差總是大于兩球的動(dòng)量增加量大小之和，原因可能是空氣阻力的作

用。

考點(diǎn)二力學(xué)其他實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)操隼數(shù)據(jù)處理

1.應(yīng)在彈簧自然下垂時(shí)，測(cè)1.作出彈力/隨彈簧伸

'I

探究彈簧「量彈簧原長(zhǎng)10長(zhǎng)量變化的圖線，斜

刻X

彈力與形慢2.水平放置時(shí)測(cè)原長(zhǎng)，根據(jù)率表示彈簧的勁度系

尺

變量的關(guān)鉤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖線不過(guò)數(shù)

—

碼

系7z\xX2一原點(diǎn)的原因是彈簧自身有2.超過(guò)彈簧的彈性限

重力度，圖線會(huì)發(fā)生彎曲

1.正確使用彈簧測(cè)力計(jì)

A,

探究?jī)蓚€(gè)2.同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條結(jié)

1.按力的圖示作平行四

互成角度點(diǎn)的位置一定要相同

\3.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，互邊形

的力的合

2.求合力大小

成規(guī)律成角度地拉橡皮條時(shí)，夾角

o

大小應(yīng)適當(dāng)

1.用代入法或圖像法判

,斜槽紙板1.保證斜槽末端水平斷運(yùn)動(dòng)軌跡是不是拋

探究平拋2.每次讓小球從傾斜軌道的物線

運(yùn)動(dòng)的特：：：：：：：：同一位置由靜止釋放2.由公式3=。("和y=

點(diǎn)：：：13.坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)是小球出槽口女尸，求初速度S=

叫時(shí)球心在紙板上的投影點(diǎn)

71

1.彈力大小關(guān)系可以通過(guò)標(biāo)

探究向心

尺上刻度讀出，該讀數(shù)顯示作出居一口2、尸n一八

力大小與

了向心力大小關(guān)系入一的圖像，分析向

半徑、角速

牌飛皆維T髏2.采用了控制變量法，探究心力與角速度、半徑、

度、質(zhì)量的

向心力大小與半徑、角速質(zhì)量之間的關(guān)系

關(guān)系

度、質(zhì)量的關(guān)系

1.保證懸點(diǎn)固定

1.利用公式g=挈求

.單擺必須在同一平面內(nèi)振

用單擺測(cè)2

Jot動(dòng)，且擺角小于5。

量重力加重力加速度

.擺長(zhǎng)/=懸線長(zhǎng)/'+小球.可作出/一升的圖像，

速度的大432

的半徑r

小利用斜率求重力加速

4.用7=5計(jì)算單擺的周期度

例4將橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩套，每根細(xì)繩套分別套著一個(gè)量程

為5N,最小刻度為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì)，當(dāng)橡皮條的活動(dòng)端拉到。點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩互相垂

直，如圖甲所示，這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。

甲

(1)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了等效替代方法，其等效性是指.

(2)由圖甲可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力分別為4.00N(向右)和2.50N(向下)。在圖乙中按力的合

成實(shí)驗(yàn)的要求畫(huà)出這兩個(gè)力及它們的合力。

乙

(3)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮條的一端固定在木板上，用兩個(gè)彈簧測(cè)

力計(jì)把橡皮條的另一端拉到某一確定的。點(diǎn)，以下操作中正確的是

A.同一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，。點(diǎn)位置允許變動(dòng)

B.實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)必須與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度

C.實(shí)驗(yàn)中，先將其中一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧測(cè)

力計(jì)拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到。點(diǎn)

D.實(shí)驗(yàn)中，把橡皮條的另一端拉到。點(diǎn)時(shí)，兩彈簧測(cè)力計(jì)之間的夾角應(yīng)取90。，以便于算

出合力大小

（4）完成實(shí)驗(yàn)后，有同學(xué)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)測(cè)量彈簧測(cè)力計(jì)中彈簧的勁度系數(shù)，并繪制了尸r圖像（如

圖丙所示），請(qǐng)根據(jù)圖像求出彈簧的勁度系數(shù)k=N/mo

)

4.工5

工0

25

Z0

L5

L0

5

().

()

答案（1）兩個(gè)拉力的作用效果和一個(gè)拉力的作用效果相同（2）見(jiàn)解析圖（3）B（4）53

解析（1）本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了等效替代方法，其等效性是指兩個(gè)拉力的作用效果和一個(gè)拉力的作

用效果相同。

（2）選定一個(gè)方格表示0.5N的力，分別作出4.00N（向右）和2.50N（向下）的圖示，并以兩個(gè)力

為鄰邊作平行四邊形，過(guò)力的作用點(diǎn)畫(huà)出該平行四邊形的對(duì)角線，作出合力的圖示，如圖所

ZFo

（N）

（3）要保證兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力效果相同，橡皮條要沿相同方向伸

長(zhǎng)量相同，則。點(diǎn)的位置應(yīng)固定，故A錯(cuò)誤：本實(shí)驗(yàn)是在水平面作力的圖示，為了減小誤差,

彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度，故B正確；本實(shí)驗(yàn),

彈簧測(cè)力計(jì)的拉力應(yīng)不超過(guò)量程，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小沒(méi)有要求，只要保證兩次力的

效果相同，故C錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)只要保證兩次力的效果相同，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向、夾

角都沒(méi)有限制，故D錯(cuò)誤。

（4）根據(jù)胡克定律bF=kbx可得女=冬=八N/m七53N/m。

ZXAOX|U

例5（2022.福建卷.”）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先

將斜槽固定在貼有復(fù)寫(xiě)紙和白紙的木板邊緣，調(diào)節(jié)槽口水平并使木板蟒直；把小球放在槽口

處，用鉛筆記下小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)。，建立xOy坐標(biāo)系。然后從斜槽

上固定的位置釋放小球，小球落到擋板上并在白紙上留下印跡。上下調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)量各印跡中心點(diǎn)01、02、。3…的坐標(biāo)，并填入表格中，計(jì)算對(duì)應(yīng)的x2值。

Oi0203。405。6

y/cm2.956.529.2713.2016.6119.90

x/cm5.958.8110.7412.4914.0515.28

^/cnr35.477.6115.3156.0197.4233.5

（1）根據(jù)上表數(shù)據(jù)，在圖（b）給出的坐標(biāo)紙上補(bǔ)上。4數(shù)據(jù)點(diǎn)，并繪制“y一圖線。

⑵由），一/圖線可知，小球下落的高度），，與水平距離的平方f成（填“線性”

或“非線性”）關(guān)系，由此判斷小球下落的軌跡是拋物線，

（3）由），一爐圖線求得斜率h小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度表達(dá)式為如=（用斜率k和

重力加速度g表示）。

（4）該實(shí)驗(yàn)得到的y-f圖線常不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，可能的原因是。

答案⑴見(jiàn)解析⑵線性⑶、/養(yǎng)（4）水平射出點(diǎn)未與。點(diǎn)重合

解析（1）在坐標(biāo)紙上描出Q）數(shù)據(jù)點(diǎn)，并繪制“y—f”圖線如圖所示

v/cm

（2）由），一/圖線為一條傾斜的直線可知，小球下落的高度y,與水平距離的平方/成線性關(guān)

系。

（3）根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得大=的，

聯(lián)立可得廠上/=會(huì)產(chǎn)

可知y—x2圖像的斜率為左=券

解得小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為

（4?一?圖線是一條直線，但常不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的），值偏大或偏小一個(gè)定值，這

是小球的水平射出點(diǎn)未與。點(diǎn)重合，位于坐標(biāo)原點(diǎn)。上方或下方所造成的。

例6（2023?江蘇蘇州市期末）某同學(xué)用圖a所示裝置測(cè)定重力加速度，并驗(yàn)證機(jī)械能守恒定

律。小球上安裝有擋光部件，光電門(mén)安裝在小球平衡位置正下方。

(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量擋光部件的擋光寬度d，其讀數(shù)如圖b,貝ljd=mm。

⑵讓單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)并開(kāi)啟傳感器的計(jì)數(shù)模式，當(dāng)光電門(mén)第一次被遮擋時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為1并

同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，以后光電門(mén)被遮擋一次計(jì)數(shù)增加1。若計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為N時(shí)，單擺運(yùn)動(dòng)時(shí)間為

3則該單擺的周期7=。

⑶擺線長(zhǎng)度大約80cm,該同學(xué)只有一把量程為30cm的刻度尺，于是他在細(xì)線.上標(biāo)記?點(diǎn)

A,使得懸點(diǎn)。到4點(diǎn)間的細(xì)線長(zhǎng)度為30cm,如圖c。保持A點(diǎn)以下的細(xì)線長(zhǎng)度不變，通過(guò)

改變間細(xì)線長(zhǎng)度/以改變擺長(zhǎng)，并測(cè)出單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的周期兀測(cè)量多組數(shù)據(jù)后繪

制片一/圖像，求得圖像斜率為舟，可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=o

(4)該同學(xué)用此裝置繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖d,將小球拉到一定位置由靜止釋

放，釋放位置距最低點(diǎn)高度為h,開(kāi)啟傳感器計(jì)時(shí)模式，測(cè)得小球擺下后第一次擋光時(shí)間為

加，改變不同高度〃并測(cè)量不同擋光時(shí)間加，測(cè)量多組數(shù)據(jù)后繪制△尸一/圖像，發(fā)現(xiàn)圖像是

過(guò)原點(diǎn)的直線并求得圖像斜率心，比較心的值與(寫(xiě)出含有"、質(zhì)的表達(dá)式)，若二

者在誤差范圍內(nèi)相等，則驗(yàn)證機(jī)械能是守恒的。

(5)對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的兩項(xiàng)為。

A.安裝在小球下面的擋光部件選用擋光小圓柱比擋光小薄片好

B.只考慮擋光位置在小球下方所引起的系統(tǒng)誤差，M的測(cè)量值與理論值相比偏大

C,只考慮擋光位置在小球下方所引起的系統(tǒng)誤差，弱的測(cè)最值與理論值相比偏小

D.驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)細(xì)線偏離平衡位置的最大角度必須小于5。

答案⑴2.332⑵《7⑶曾(4篇冬(5)AC

解析(1)由題圖b可知

d=2mm+33.2X0.01mm=2.332mm。

T2t

⑵由題意可知/=(N—/,解得7'=H=。

(3)設(shè)A點(diǎn)以下的長(zhǎng)度為h根據(jù)單擺周期公式得

化簡(jiǎn)得/=空/+普/o

尸一/圖像的斜率為心，則卜=4手兀2，

解得g隼

(4)小球在最低點(diǎn)的速度為

由機(jī)械能守恒定律得mgh=爐

聯(lián)立g=誓，解得△尸二第3

則比較質(zhì)的值與錚，若二者在誤差范圍內(nèi)相等，則臉證機(jī)械能是守恒的。

(5)根據(jù)平均速度的定義可知，擋光時(shí)間越短，平均速度越接近瞬時(shí)速度，所以安裝在小球下

面的擋光部件選用擋光小圓柱比擋光小薄片好，故A正確；只考慮擋光位置在小球下方所引

起的系統(tǒng)誤差，不會(huì)影響周期r的測(cè)量，則不會(huì)影響h的測(cè)量，故B錯(cuò)誤；只考慮擋光位置

在小球下方所引起的系統(tǒng)誤差，會(huì)使擋光時(shí)間。變小，導(dǎo)致后的測(cè)量使與理論值相比偏小，

故C正確：驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)細(xì)線偏離平衡位置的最大角度不必須小于或等于5。，只有要使

小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)才需要滿足該條件，故D錯(cuò)誤。

高考預(yù)測(cè)

1.某同學(xué)用如圖甲所示裝置研究“向心力與線速度的關(guān)系”。半徑為R的四分之一圓弧軌

道固定在水平桌面上，軌道最低點(diǎn)安裝一個(gè)壓力傳感器，傳感器上表面與圓弧軌道平滑連接,

表面切線水平(壓力傳感器的上表面可看成圓弧軌道的最低點(diǎn))，光電門(mén)固定在圓弧軌道最低

點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,小球的質(zhì)量為〃?、半徑為二

(1)將小球從圓弧軌道上的某一位置由靜止釋放，小球經(jīng)過(guò)圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)，壓力傳感器的

示數(shù)為Fi,則小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小吊=，小球擋光時(shí)間為/I,

則小球經(jīng)過(guò)圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度功=。

(2)讓小球從圓弧凱道上的不同位置由靜止釋放，記錄小球經(jīng)過(guò)壓力傳感器表面時(shí)壓力傳感器

的示數(shù)廠及小球的擋光時(shí)間/,作尸一"圖像，圖像是一條傾斜的直線，如圖乙中實(shí)線所示，

在誤差允許的范圍內(nèi)，當(dāng)圖像與縱軸的截距等于,圖像的斜率等于時(shí)，表

明小球質(zhì)量一定，軌道半徑一定，向心力與速度的平方成正比。

(3)若換用質(zhì)量也為小但半徑稍大的小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不考慮其他影響，所得圖線應(yīng)是圖乙中的

虛線(選填“1”“2”“3”或“4”)。

2r4加廠

答案—(2〉咫后：(3)1

解析(1)小球的半徑為r,則小球通過(guò)圓孤軌道最低點(diǎn)的速度大小0=半，小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)

時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小Fn=F\-mg\

T?"4”?『1

(2)由F—mgf—),得到F=mg+R_則當(dāng)圖像與縱軸的截距等于〃田，圖像的斜率等

于芝;時(shí)，表明小球質(zhì)量一定，就道半徑一定，向心力與速度的平方成正比。

(3)若換用質(zhì)量也為加但半徑稍大的小球做實(shí)驗(yàn)，由產(chǎn)=”供+我可知，圖線與縱軸的截距

仍為，ng,「變大，圖線的釬率變大，所得圖線是題圖乙中的虛線1。

2.(2023?江蘇無(wú)錫市期末)某同學(xué)利用手機(jī)“聲音圖像”軟件測(cè)量物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因

數(shù)"。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，物塊置于長(zhǎng)木板上且兩端分另J通過(guò)

跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與小球A、B相連，實(shí)驗(yàn)前分別測(cè)量出小球A、B底部到地面的高度〃A、

加(加＞版)。打開(kāi)手機(jī)軟件，燒斷-一側(cè)細(xì)線，記錄下小球與地面兩次碰撞聲的時(shí)間圖像(兩小球

落地后均不反彈)。

⑴由圖甲可知，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)澆斷物塊(選填“左側(cè)”或“右側(cè)”)的細(xì)線。

(2)燒斷細(xì)線前，用分度值為1cm的刻度尺測(cè)量以，刻度尺的。刻度線與地面齊平，小球A

的位置如圖乙所示，則/?A=cmo

乙

(3)若某次實(shí)驗(yàn)中通過(guò)計(jì)算得出A下落時(shí)間為0.40s,日?qǐng)D丙可知，物塊加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

s；若將手機(jī)放在靠近小球A的地面上測(cè)量物塊加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，測(cè)量結(jié)果會(huì)

(4)僅改變小球B實(shí)驗(yàn)前離地高度加，測(cè)量不同高度下物塊加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間3作出加一尸圖像

如圖丁所示，由圖像可求得斜率為左，若小球B的質(zhì)量為〃?，物塊質(zhì)量為"，重力加速度為

g，則物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=________o(用字母鼠〃?、M、g表示)

答案⑴左側(cè)⑵78.0(3)0.90偏大

(4)Mg

解析(1)應(yīng)燒斷左側(cè)細(xì)線，使B球拉動(dòng)物塊在桌面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

(2)刻度尺讀數(shù)為78.0cm。

(3)由題圖丙可知，A、B兩球落地時(shí)間差為0.50s,A球下落速度快，葉間短，則B球下落

時(shí)間為0.90s,故物塊加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.90So

若將手機(jī)放在靠近小球A的地面上測(cè)量物塊加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，測(cè)量時(shí)間為A、B落地時(shí)間差

和B落地后聲音傳過(guò)來(lái)時(shí)間之和，故測(cè)量結(jié)果偏大。

(4)物塊和小球B一起做句加速直線運(yùn)動(dòng)，則//K=^?r2

受力分析得mg—~Mg=M)a

聯(lián),解何加一2?機(jī)+M廣

故—一而一

專題強(qiáng)化練

1.(2023?全國(guó)甲卷?23)某同學(xué)利用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與

時(shí)間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細(xì)繩跨過(guò)定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動(dòng)

小車運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示。

打點(diǎn)W時(shí)器紙帶小車

(1)已知打出圖(b)中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為0.1so以打出A點(diǎn)時(shí)小車位置為初始位

置，將打出反C、。、￡、廠各點(diǎn)時(shí)小車的位移Ax填到表中，小車發(fā)生相應(yīng)位移所用時(shí)間和

平均速度分別為。和。，表中cm,vAD=cm/So

、6.603-8.Q()~4t-9.4oW—10.90」12.40—

\??????(

"BDbE八

單位:cm

(b)

位移區(qū)間ABACADAEAF

A.r(cm)6.6014.60^AD34.9047.30

v(cm/s)66.073.0VAD87.394.6

(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度。隨時(shí)間△/的變化美系，如圖(C)所示。在圖中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)。

U/(cms_|)

105

95

85

75

Ar/s

55

(To?0.2().：0.40.5。.廠

(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，小車運(yùn)動(dòng)的v一△/圖線可視為一條直線，此直線用方程。=kAt+b裝

示，其中&=cm/s2,h=cm/so(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)

(4)根據(jù)⑶中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，得到打出A點(diǎn)時(shí)小車速度大小小

=，小車的加速度大小。=O(結(jié)果用字母鼠〃表示)

答案(1)24.0080.0(2)見(jiàn)解析圖(3)70.059.0(4)62k

解析(1)根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)可得

AXA/)=XAB+X8C+XC/)=6.60cm+8.00cm+9.40cm=24.00cm

平均速度v4D=T7=8().()cm/s

(2)根據(jù)第(1)小題結(jié)果補(bǔ)充表格和補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)圖像得

F/(cms*')

)05

A//s

().4().50.6

(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，小車運(yùn)動(dòng)的。一。圖線可視為一條直線，圖像為

1//(cms-1)

101.0-59.0

k=—M-cm/s2=70.0cm/s2,〃=59.()cni/s

IvI

(4)小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由位移公式工=%/+照尸，整理得

一1

即v=。八+￥〃

故根據(jù)圖像斜率和截距可得辦=匕，〃=2h

2.(2022?湖南卷?”)小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計(jì)了

如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量冰墩墩玩具的質(zhì)量。主要實(shí)驗(yàn)步驟如F：

(1)查找資料，得知每枚硬幣的質(zhì)量為6.05g；

(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測(cè)量每次穩(wěn)定后橡皮筋的度/,記錄數(shù)據(jù)如下表:

序號(hào)12345

硬幣數(shù)量W枚510152025

長(zhǎng)度//cm10.5112.0213.5415.0516.56

⑶根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(b)上描點(diǎn)，繪制圖線;

//cm

(4)取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長(zhǎng)度的示數(shù)如圖(c)所示，此時(shí)

橡皮筋的長(zhǎng)度為cm；

(5)由上述數(shù)據(jù)計(jì)算得冰墩激玩具的質(zhì)量為g(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

答案(3)見(jiàn)解析圖(4)15.35(5)128

解析(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線如圖

(4)由題圖(c)可知刻度尺的分度值為1mm,故讀數(shù)/=15.35cm;

(5)設(shè)橡皮筋的勁度系數(shù)為太原長(zhǎng)為/(),則

加mg=k(l]—/()),/mg=k(，2—Zo)

則橡皮筋的勁度系數(shù)為&=

'丁h-?l"\咯

從作出的/一〃圖線讀取數(shù)據(jù)則可得

(〃2一〃力咫10

k―—乒7^—=~,n8(N/cm),

/()==9.00cm

〃2一"1

設(shè)冰墩墩的質(zhì)量為孫，則有mig=k(l—lo)

可得利=畢乂6.05X(15.35-9.00)g^l28go

3.(2023?新課標(biāo)卷?23)一學(xué)生小組做“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn)。

（1）用實(shí)驗(yàn)室提供的螺旋測(cè)微器測(cè)量擺球直徑。首先，調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微器，擰動(dòng)微調(diào)旋鈕使測(cè)微

螺桿和測(cè)砧相觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動(dòng)刻度上的零刻度線未對(duì)齊，如圖（a）所示，該

示數(shù)為mm；螺旋測(cè)微器在夾有擺球時(shí)示數(shù)如圖（b）所示，該示數(shù)為mm,

則擺球的直徑為mmo

（2）單擺實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖如圖（c）所示，其中角度盤(pán)需要同定在桿上的確定點(diǎn)。處，擺線在角

度盤(pán)上所指的示數(shù)為擺角的大小。若將角度盤(pán)固定在。點(diǎn)上方，則擺線在角度盤(pán)上所指的示

數(shù)為5。時(shí)，實(shí)際擺角5。（填“大于”或“小于”）。

（3）某次實(shí)驗(yàn)所用單擺的擺線長(zhǎng)度為81.50cm,則擺長(zhǎng)為cm。實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到從擺球

第I次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)到第61次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的時(shí)間間隔為54.60s,則此單擺周期為s,

該小組測(cè)得的重力加速度大小為m/s2o（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字，/取9.870）

答案（1）0.006（0.007也可）20.035（20.034、20.036均可）20.029（20.027>20.028、20.Q30均

可）（2）大于（3）82.51.829.83

解析（1）題圖（a）讀數(shù)為0+0.6X0.01mm=0.006mm（0.007mm也可）；

題圖（b）讀數(shù)為20mm+3.5X0.01mm=20.035mm（20.034mm、20.036mm均可）；

則擺球的直徑為20.035mm-0.006mm=20.029mm（20.027mm、20.028mm、20.030mm均

可）

（2）若角度盤(pán)上移則形成如圖所示圖樣，則實(shí)標(biāo)擺角大于5%

匕

O

（3）擺長(zhǎng)=擺線長(zhǎng)度+半徑,代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得擺長(zhǎng)為82.5cm;

小球從第1次到61次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)經(jīng)過(guò)了30個(gè)周期，則7=^2s=1.82s

根據(jù)單擺周期公式7=2nJ1,可得且=竿比9.83m/s2<

4.（2023?湖北卷?”）某同學(xué)利用測(cè)質(zhì)量的小型家用電子秤，設(shè)計(jì)/測(cè)量木塊和木板間動(dòng)摩擦

因數(shù)"的實(shí)驗(yàn)。

如圖（a）所示，木板和木塊A放在水平桌面上，電子秤放在水平地面上，木塊A和放在電子

秤上的重物B通過(guò)跨過(guò)定滑輪的輕繩相連。調(diào)節(jié)滑輪，使其與木塊A間的輕繩水平，與重物

B間的輕繩豎直。在木塊A上放置〃（〃=0123,4,5）個(gè)祛瑪（電子秤稱得每個(gè)祛碼的質(zhì)量〃如為

20.0g）,向左拉動(dòng)木板的同時(shí)，記錄電子秤的對(duì)應(yīng)示數(shù)加。

⑴實(shí)驗(yàn)中，拉動(dòng)木板時(shí)（填“必須”或“不必”）保持勻速。

（2）用和"用分別表示木塊A和重物B的質(zhì)量，則，〃和加A、"坨、加0、"、〃所滿足的關(guān)系

式為m=o

（3）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制出機(jī)一〃圖像，如圖（b）所示，可得木塊A和木板間的動(dòng)摩擦

因數(shù)〃=（保留2位有效數(shù)字）。

答案（1）不必（2）〃?B—〃（“4+〃/〃（））（3）0.40

解析（1）木塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力與兩者之間的相對(duì)速度無(wú)關(guān)，則實(shí)臉拉動(dòng)木板時(shí)不必保

持勻速；

（2）對(duì)木塊A和硅碼有"（〃八+〃〃?（））8=尸「

對(duì)重物B有

舟+〃?8=〃出名

角不得m=muA+

（3）根據(jù)〃?=/〃BA-〃〃?（》?〃

59—19

結(jié)合圖像可知卬川產(chǎn)二亍一g=8g

則"=0.40。

5.（2023?江蘇常州市前黃高級(jí)中學(xué)模擬）一小組同學(xué)用如圖甲所示的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能

守恒定律。繞過(guò)定滑輪的細(xì)線上懸掛質(zhì)量相等的鉤碼A和鉤碼B,在鉤碼A的下面固定穿過(guò)

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，用手固定住鉤碼A,在鉤碼B下面再掛上一較小的鉤碼C,之后放開(kāi)鉤

碼A,讓系統(tǒng)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，由于系統(tǒng)的速度增大得不是很快，便于測(cè)量物理量，因此能

較好地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知鉤碼A、B的質(zhì)量均為M,鉤碼C的質(zhì)量為〃當(dāng)?shù)氐闹?/p>

力加速度大小為g。

甲

⑴該小組同學(xué)閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源開(kāi)關(guān)，由靜止釋放鉤碼A后，打出的紙帶如圖乙所示，己

知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50Hz,則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打H點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小vH=

m/s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

0cm234567891（）

||||||||||||||||川|||1|||川|||1||||1|||-1川||［川|||1||川||||1||川||川|||川1川||川||||1||

/泊$1節(jié)3療

乙

（2）在打"點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)能表達(dá)式為（用M、〃?及0”表示）。

（3）〃點(diǎn)到起始點(diǎn)間的距離為s,則從釋放鉤碼A到打H點(diǎn)的過(guò)程中，系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小量

的表達(dá)式為（用m、g及s表示）。

（4）該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)打萬(wàn)點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小量大干打該點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能,于是對(duì)紙帶I-

的多個(gè)點(diǎn)分析，用打各點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能￡k作為縱坐標(biāo)，用各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離$作為橫坐標(biāo),

描繪出反-s圖像如圖丙所示，若圖像的斜率為匕則系統(tǒng)受到的阻力大小為（用"人

g及k表示）；產(chǎn)生的阻力可能是（除空氣阻力外）

_____________________________________________________________________（回答一點(diǎn)即可）。

答案（1）1.13（2）EkH=；（2A/+，〃）0j

⑶A￡p=〃?gs（4）mg—k攣擦阻力

解析（1）由中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度，可得打丹點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為

△xXGJ-XI。、

VH=~^=2T=2X0.02m/s=L,3m/s

(2)在打〃點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)能表達(dá)式為

(3)〃點(diǎn)到起始點(diǎn)間的距離為s,系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小量的表達(dá)式為A￡p=/〃gs

(4)由題意可得6gs=反+Rs

則有Ek=mgs—F(s=(mg-F()s

解得mg—Ft=k

F(=mg—k

產(chǎn)生的阻力可能是(除空氣阻力外)摩擦阻力。

6.(2023?江蘇南通市二模)如圖甲為桶裝水電動(dòng)抽水器，某興趣小組利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)量該

抽水器的流量Q(單位時(shí)間流出水的體積)。

0cm

甲乙

⑴如圖乙，為了方便測(cè)量取卜不銹鋼出水管，用游標(biāo)卡尺測(cè)量其外徑Q,讀數(shù)為mm：

(2)重新安裝出水管如圖甲，為了使水能夠沿水平方向流出，下列哪種方法更合理；

A.用力把出水管前端掰至水平

B.轉(zhuǎn)動(dòng)出水管至出水口水平

C.調(diào)整水桶的傾斜角度使出水口水平

(3)接通電源，待水流穩(wěn)定后，用米尺測(cè)出管口到落點(diǎn)的高度差/?=44.10cm和管口到落點(diǎn)的

水平距離L=30.00cm；已知重力加速度g=9.8m/s2,則水流速度m/s(保留兩位

有效數(shù)字)；

(4)已知出水管管壁的厚度為d,該抽水器的流量Q的表達(dá)式為(用物理量D、d、v

表示)，根據(jù)測(cè)得的流量可算出裝滿一杯水需要的時(shí)間總是比實(shí)際需要的時(shí)間短，可能的原因

是(寫(xiě)出一個(gè)原因)；

⑸抽水時(shí)若電機(jī)的輸出功率恒定，當(dāng)桶內(nèi)水面降低時(shí)，抽水器的流量Q(選填