3年高考2年模擬1年原創(chuàng)物理專題17力學(xué)實驗含解析

3年高考2年模擬1年原創(chuàng)精品高考系列

力學(xué)實驗

【2018年高考考點定位】

力學(xué)實驗共涉及幾個具體的實驗操作，主要分布在必修一和必修二。依次為研究勻變速直線

運動、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系、驗證力的平行四邊形定則、瞼證牛頓第二定律、探究動

能定理和驗證機械能守恒，這些實驗的方案有共性，但數(shù)據(jù)處理又不盡相同。

【考點pk】名師考點透析

考點一、研究勻變速直線運動

【名師點睛】

1、打點計時器：（D打點計時器分為電磁打點計時器使用46v學(xué)生交流電源和電火花打點計

時器使用220V的交流電源，打點計時器的原理是每個相同的時間段打卜.一個點，所以紙袋

上面相鄰點跡間隔都相等，若交流電頻率為50hz,則相鄰點跡間隔均為錯誤!未找到引用源。

秒即0.02秒。

②使用打點計時器時，先接通電源，帶打點穩(wěn)定后再松開紙帶，也就是先接通電源再釋放

紙帶。若打出的點跡為短線或不清晰應(yīng)調(diào)整振針和復(fù)寫紙的距離。

③分析紙帶時應(yīng)該選取間隔較大的部分進行分析，這樣可以減小誤差。

2、數(shù)據(jù)處理：①瞬時速度根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于平均速度即錯誤！

未找到引用源。：我們在計算各個點的瞬時速度時可以以這個點為中間時刻，取相鄰兩個點

之間的距離為路程，時間則為2個打點間隔0.04。如果每隔4個計時點或者每5個計時點

取一個計數(shù)點，則一個打點間隔變?yōu)殄e誤!未找到引用源。。

②如果分析的結(jié)果是相鄰點跡的速度變化量都相等即錯誤!未找到引用源。，則說明運動

為勻變速直線運動。也可以用橫軸表示時間，縱軸表示速度做錯誤!未找到引用源。圖像，

若為傾斜的直線則為勻變速直線運動。

3、加速度的計算：根據(jù)錯誤!未找到引用源。圖像，可得斜率即加速度即錯誤!未找到引用

源。。若沒有圖像則根據(jù)得到的紙帶處理如下：

根據(jù)連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)通過的位移之差都相等即錯誤!未找到引用源。，可得錯誤!未

找到引用源。，若分別求加速度最后再求平均值則會出現(xiàn)錯誤!未找到引用源。；最終仍然

只用了2組數(shù)據(jù)，誤差較大。所以選擇使用錯誤!未找到引用源。，最終求得的加速度錯誤!

未找到引用源。。

考點二、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

【名師點睛】

1、實驗記錄數(shù)據(jù)：如下圖所示，首先測出彈簧下端沒有掛鉤碼時自然伸長的長度即原長記

做，依次增加所掛鉤碼數(shù)量，依次記錄鉤碼數(shù)量和彈簧的長度錯誤!未找到引用源。

B刻

BI/度

i二

尺

鉤

碼

〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃，〃

2、數(shù)據(jù)處理：以彈力大小即鉤碼重力為縱軸，以彈簧長度為橫軸，做圖像，則圖像與縱軸

的焦點即原長，斜率即彈簧的勁度系數(shù)。也可以用彈力做縱軸，以彈簧伸長量為橫軸，彈簧

伸長量即彈簧長度減去原長；此時描點作圖理論上應(yīng)該過原點，若不經(jīng)過原點，原因是彈簧

自身重力導(dǎo)致測量的原長不準確。

3、注意事項：①不要超過彈簧的彈性限度?測量長度一定要處于平衡狀態(tài)

考點三、驗證力的平行四邊形

【名師點睛】

1、實驗的關(guān)鍵是等效替代法，用兩個彈簧測力計和一個彈簧測力計分別使得橡皮筋產(chǎn)生相

同的效果，那么一個彈簧則力計的拉力就是原來2個力的合力。

2、實驗注意事項：①記錄力的方向時一定要記下細繩套的兩個點，然后連線即為拉力的方

向，為減小誤差，細繩可以適當長些，力的大小根據(jù)彈簧測力計的讀數(shù)嚴格按照相同比例轉(zhuǎn)

化為線段長度來表示。?同一實驗中，兩次橡皮繩拉到節(jié)點位置。必須保證相同。③為便于

作圖，兩個力的夾角不宜過大也不易過小。

④平行四邊形的對角線一定是按照平行四邊形定則求出的合力，而稍有偏差的才是真正的合

力即一個測力計的拉力，由于實驗誤差二者會稍有偏差。

考點四、驗證牛頓第二定律

【名師點睛】

1、研究方法為控制變量法，即先控制質(zhì)量不變，驗證錯誤!未找到引用源。，再控制合力錯

誤!未找到引用源。不變，探究錯誤!未找到引用源。

2、實驗開始前，首先要平衡摩擦力的影響，木板左端迂當墊高，不掛磋碼時輕推小車能夠

自由滑動為宜。若沒有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不夠，會導(dǎo)致做出的錯誤!未找到引用源。

不過原點且與橫軸力錯誤!未找到引用源。有交點，如果摩擦力平衡過頭，則會導(dǎo)致做出的

錯誤!未找到引用源。不過原點且與縱軸加速度有交點。

3、本實驗以鉤碼重力作為小車受到的合力，其實這個鉤碼重力是小車和鉤碼共同的合力，

這樣分析過程會出現(xiàn)錯誤!未找到引用源。，加速度會隨鉤碼重力的增大而增大，而事實上,

錯誤!未找到引用源。；如果鉤碼重力?直增加，我們繪出的錯誤!未找到引用源。圖像斜

率逐漸變?yōu)?,最終加速度無限趨近于重力加速度錯誤!未找到引用源。；為保證實驗為成

功，減小這一誤差，我們要求鉤碼質(zhì)量要遠小于小車質(zhì)量即錯誤!未找到引用源。。

考點五、探究動能定理

【名師點睛】

1、實驗方案中，對功的大小并沒有直接測量，而是根據(jù)一個橡皮筋伸長一定長度做功和多

條同樣的橡皮筋伸長同樣長度做功的比例關(guān)系來確定的即錯誤!未找到引用源。

2、測量速度時，應(yīng)該選取最后橡皮筋恢匆原長后勻速直線運動的速度，即選擇點跡均勻的

那一段來測量速度錯誤!未找到引用源。。

3、一定要平衡摩擦力，保證只有橡皮筋對小車做功即為合力做功。

4、根據(jù)動能定理錯誤!未找到引用源。，則有錯誤!未找到引用源。，所以描點作圖一定以

錯誤!未找到引用源。為縱軸以錯誤!未找到引用源。為橫軸，若斜率恒定即圖像為傾斜的

直級則動能定理得以驗證，其他非一次函數(shù)圖像則無法判斷無法驗證動能定理。

（2）下表是他們測得的多組數(shù)據(jù)，其中錯誤!未找到引月源。是小車、小車中跌碼和擋光片

的質(zhì)量之和，一詞是兩個速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量取繩上拉力

產(chǎn)大小近似等于祛碼盤及盤中砍碼的總重力，/是尸在力、8間所做的功。表格中△氏=

,g（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

錯誤味

B-n|/(m/s)2

次數(shù)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）若在本實驗中沒有平衡摩擦力，假設(shè)小車與水平長木板之間的動摩擦因數(shù)為錯誤！

未找到引用源。。利用上面的實驗器材完成如下操作：俁證小車質(zhì)量不變，改變祛碼盤中祛

碼的數(shù)量（取繩上拉力近似為祛碼盤及盤中祛碼的總重力），測得多組勿、、錯誤!未找到

引用源。的數(shù)據(jù)，并得到勿與錯誤!未找到引用源。的關(guān)系圖像，如圖乙所示。已知圖像在

縱軸上的截距為從直線圖的斜率為h力、〃兩點的距離為s,擋光片的寬度為&則錯誤!

未找到引用源。=（用字母6、d、s、k、g表示）。

圖乙"（9

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

（3）錯誤!未找到引用源。

【解析】(1)①小車通過/時的速度為：叮兇,

ti

小車通過B時的速度為：V尸色,

(d丫(d\

則小車通過/、B過程中動能的變化量為：AE=^-M-一。

2⑷2⑷

(2)由各組數(shù)據(jù)可見規(guī)律，有：AE=1A/(V^V^>1X1X0.996=0.498J,

觀察F-歹數(shù)據(jù)規(guī)律可得數(shù)值上有：名=乙=0.505Jo

2

(3)由題意，小車受到的拉力是：尸=(ag-力，小車的位移是$,設(shè)小車的質(zhì)量是M,小車動能的變

/JV/J1

根據(jù)做功與動能變化的關(guān)系可得：(mg—/)s=；"(---),

Vl>

所以得:，圖線的坐標軸的截距表示摩擦力/,即：f=b,

圖線的斜率：-箸,由摩擦力的公式得：春粽

2.用如圖所示裝置做《挨究功與速度變化的關(guān)系》實驗

(1)該實驗采用了的方法使實驗數(shù)據(jù)處理得以簡化。

A.極限法B.成倍增加C.理想化模型D.等效替代

(2)實驗時，以下說法正確的是

A.該實驗不需要平衡摩擦力

B.橡皮筋每次拉伸的長度應(yīng)越來越長

C.先釋放小車，再接通打點計時器電源

D.每次都應(yīng)選擇紙帶匕點跡均勻的部分計算小車速度

【答案】（1）B（2）D

【解析】（1）本實驗通過改變橡皮筋的條數(shù)改變對小車做功，實蛤采用了成倍熠加的方法使實蛉數(shù)據(jù)處理

得以簡化，故選B;

（2）為使橡皮筋做功等于小車所受合外力做功，該實蛉需要平衡摩擦力，故A錯誤；為保證橡皮筋做功相

同，橡皮筋每次拉伸的長度應(yīng)相同，故B錯誤；為充分利用紙帶，實險時應(yīng)先接通電源后是否小車，故C

錯誤；每次都應(yīng)選擇紙帶上點跡均勻的部分計算小車速度，故D正確；故選D；

【名師點睛】實驗原理：橡皮筋的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，實驗中改變拉力做功時，為

了能定量，所以用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長度，這樣橡皮筋對小車做的功就有倍數(shù)

關(guān)系；根據(jù)實驗原理與實臉注意事項分析答題.

3.如圖為“驗證力的平行四邊形定則”實驗，三個細線套錯誤!未找到引用源。一端共系于

一個結(jié)點，另一端分別系于輕質(zhì)彈簧測力計A、B和重物M上，A掛于固定點P,手持B拉動

細線，使結(jié)點靜止于。點，

（1）某次實驗中A的指針位置如圖所示，其讀數(shù)為________N；

（2）實驗時要讀出A、B的示數(shù)，還要再貼與豎直木板的白紙上記錄。點的位置，

和.

（3）下列實驗要求中必要的是

A.彈簧測力計需要在實驗前進行校零

B.需要測量重物M的重力

C.多次實驗時彈簧測力MB始終保持水平

D.多次實驗時結(jié)點必須在同一點

【答案】（1）2.00N（2）錯誤!未找到引用源。的方向（3）AB

【解析】（1）彈蓄測力計讀數(shù)，每1N被分成5格，則1格就等于G1N.所以讀數(shù)為2.00N

（2）彈雷測力計/掛于固定點尸，下端用細線掛一重物M.弓單簧測力計3的一端用細線系于。點、，手持另

一端向左拉，使結(jié)點。靜止在某位置.分別讀出彈蓄測力計4和6的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記

錄。點的位置和三條細線的方向.

（3）彈苗測力計是測出力的大小，所以要準確必須在測之前校零，故A正確；實蛤通過作出三個力的圖示，

來蠟證“力的平行四邊形定則”，因此重物的重力必須要知道，故B正確；實05繩不需要保持水平方向，

只要方便作圖即可，故C錯誤；該實蛤中，根據(jù)平行四彷形京責(zé)，得出迎蕾A、B技力的合力，然后與OM

拉力進行比較，看是否與其等大反向，因此改變拉力，曲亍多次實臉，并非要求每次都要使。點靜止在同

一位置，故D錯誤.

【名師點睛】木實驗要掌握彈簧測力計讀數(shù)、減小實驗誤差的方法，對彈簧測力計讀數(shù)時要

先確定其分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與刻度線垂直.

【三年高考】15、16、17年離考真題及其解析

加7%名考真數(shù)

1.12017?新課標H卷】（6分）某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速

度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。

運動方向

前增

圖（b）

實驗步驟如下：

①如圖（a）,將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸?/p>

相對于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；

②當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間A&

③用As,表示擋光片沿運動方向的長度，如圖（b）所示，錯誤!未找到引用源。表示滑塊在

擋光片遮住光線的4時間內(nèi)的平均速度大小，求出錯誤!未找到引用源。；

④將另?擋光片換到滑塊上，使滑塊.卜?的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始

下滑，重復(fù)步驟②、③；

⑤多次重復(fù)步驟④；

⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出錯誤味找到引用源。-A圖，如圖（c）所示。

完成下列填空：

（1）用a表示滑塊下滑的加速度大小，用匕表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度

大小，則錯誤!未找到引用源。與匕、a和4的關(guān)系式為錯誤!未找到引用源。=。

（2）由圖（c）可求得，匕產(chǎn)cm/s,a=cm/s2.,（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

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

【解析】（D設(shè)擋光片末端到達光電門的速度為v,則由速度時間關(guān)系可知：?=必+出土,且萬=駕？

聯(lián)立解得：

1A_4,i

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

2180X1（｝T

【名師點睛】此題主要考查學(xué)生對勻變速直線運動的基石規(guī)律的運用能力；解題時要搞清實

驗的原理，能通過運動公式找到圖象的函數(shù)關(guān)系，結(jié)合圖象的截距和斜率求解未知量。

2.[2017?新課標IH卷】（6分）某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，將畫

有坐標軸（橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm）的紙貼在水平桌面上，如圖（a）

所示。將橡皮筋的一端。固定在y軸上的〃點（位于圖示部分之外），另一端月位于y軸上

的力點時，橡皮筋處于原長。

（1）用一只測力計將橡皮筋的〃端沿，軸從力點拉至坐標原點。，此時拉力廠的大小可由

測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖（b）所示，尸的大小為N。

（2）撤去（I）中的拉力，橡皮筋產(chǎn)端I可到4點；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將

P端拉至。點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖（a）中兩條虛線所示的方向，由測力計的示

數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為6=4.2N和握=5.6No

（i）用5mm長度的線段表示1N的力，以。為作用點，在圖（a）中畫出力/、內(nèi)的圖示,

然后按平形四邊形定則畫出它們的合力廠介；

圖(a)ffl(b)

(ii)/令的大小為______N,尸臺與拉力廠的夾角的正切值為一

若〃合與拉力少的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的

平行四邊形定則。

【答案】(1)4.0(2)(i)如圖(ii)4.00.05

??

N

【解析】(1)由圖可知，尸的大小為4.0N。

(2)作力尸I、尸2的圖示，作出合力尸如尸會長為20nm1,所以尸兮大小為4ON,尸占拉力尸的夾角的正

切值為0.05o

【名師點睛】驗證力的平行四邊形定則中的作圖法要注意標明：力的標度、刻度、方向箭頭、

大小和物理量名稱。

3.[2017?天津卷】如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始

自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律。

①對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是。

A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘

B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正

C.精確測量出重物的質(zhì)量

D.用手托粒重物，接通電源后，撒手釋放重物

②某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條

完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示。紙帶上各點是打點計時器打出

的計時點，其中。點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點間的距離直

接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有o

A.如、月。和用的長度B.OC、砥和切的長度

C.BD、）和￡6的長度D.AC.劭和的長度

O：二ABCDEFG（

【答案】①AB②BC

【解析】重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘，減小空氣阻力，以減小誤差，故A正確；兩眼位孔在同一豎

直面內(nèi)上下對正，減小紙帶和打點計時器之間的阻力，以減小誤差，故B正確；驗證機械能守恒定律的原

理是：=f重物質(zhì)量可以消掉，無需精確測量出重物的質(zhì)量，故C錯誤；用手拉穩(wěn)紙

帶，而不是托住重物，接通電源后，撒手釋放紙帶，故D錯誤。

由3G的長度長度可求出打尸點的速度打，打。點的速度力=0,但求不出即之間的距離陽故A錯誤；

由方。和CD的長度長度可求出打C點的速度的打。點的速度*0,有OC之間的距離h,可以用來驗證

機械能守恒定律，故B正確:由和EG的長度可分別求出打C點的速度力和打尸點的速度邊，有⑦

之間的距離心可以來險證機械能守恒定律，故C正確jAC、BD和EG的長度可分別求出打三點的

速度，但刀C、CF,為尸之間的距離都無法求出，無法驗證機械能守恒定律，故D錯誤。

【名師點睛】本題的難點是對實驗原理的理解。

4.12017?北京卷】（18分）如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它

在長木板上運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況。利用該裝置可以完成“探究動

能定理”的實驗。

（1）打點計時器使用的電源是（選填選項前的字母）。

A.直流電源B.交流電源

（2）實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是（選填選項前的字母）。

A.把長木板右端墊高B.改變小車的質(zhì)量

在不掛重物且_______（選填選項前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做

勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。

A.計時器不打點B.計時器打點

（3）接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標為。。

在紙帶上依次取小B、C-若干個計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為。測得力、B、

C-...各點到。點的距離為汨、涇、xz....，如圖2所示.

-■---------------X-,-J----------

h------------:——J-------------------

圖2

實驗中，重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，可認為小車所受的拉力大小為啰.從打〃點到打夕點

的過程中，拉力對小車做的功生，打4點時小車的速度片o

（4）以F為縱坐標，/r為橫坐標，利用實驗數(shù)據(jù)作出如圖3所示的d-#?圖象。由此圖象

可得/隨V變化的表達式為。根據(jù)功與能的關(guān)系，動能的表達式中可能

包含/這個因子；分析實驗結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是

(5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠小于小車質(zhì)量的

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

2T

量(5)A

【解析】(D打點計時器均使用交流電源，選B。

(2)平衡摩擦和其他阻力，是通過墊高木板右端，構(gòu)成斜面，,使重力沿斜面向下的分力跟它們平衡，選A;

平衡摩擦力時需要讓打點計時器工作，紙帶跟打點計時器限位孔間會有摩擦力，且可以通過紙帶上打出的

點跡判斷小車的運動是否為勻速直線運動，選B。

<3)小車拖動紙帶移動的距離等于重物下落的距離，又小車所受拉力約等于重物重力，因此亞=.2；小

車做勻變速直線運動，因此打6點時小車的速度為打4c段的平均速度，則〉=弓?。

(4)由圖3可知，圖線斜率依47kg-i,即標7.7k『L部；設(shè)小車質(zhì)量為A/,根據(jù)動能定理有獷=—>

2

變形得一=方.歹，即始金2，因此與圖線斜率有關(guān)的物理量為質(zhì)量。

(5)若加不滿足遠小于跖則由動能定理有/=絲叱-0,可得鏟與印仍然成

2M+m

正比關(guān)系，選A。

【名師點睛】實驗總存在一定的誤差，數(shù)據(jù)處理過程中，圖象讀數(shù)一樣存在誤差，因此所寫

函數(shù)表達式的比例系數(shù)在一定范圍內(nèi)即可；第(5)問有一定的迷惑性，應(yīng)明確寫出函數(shù)關(guān)

系，再進行判斷。

5.[2017?江蘇卷】（8分）利用如題10-1圖所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能

變化的關(guān)系.小車的質(zhì)量為?佐200.0g,鉤碼的質(zhì)量為〃尸10.0g,打點計時器的電源為30Hz

的交流電.

（1）掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察

到.

（2）掛上鉤碼，按實驗要求打出的一條紙帶如題10-2圖所示.選擇某一點為0,依次每

隔4個計時點取一個計數(shù)點.用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離錯誤!未找到引用源。，記

泉在紙帶上.計算打出各計數(shù)點時小車的速度其中打出計數(shù)點“1”時小車的速度

n=m/s.

（單位:cm）

（題10-2圖）

（3）將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取爐9.80m/s,利用W'項g錯誤!未找到引用源。

算出拉力對小車做的功優(yōu)利用錯誤!未找到引用源。算出小車動能，并求出動能的變化量

錯誤!未找到引用源。.計算結(jié)果見下表.

錯誤!未找到2.452.923.353.814.26

引用源。

錯誤!未找到2.312.733.123.614.00

引用源。

請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在答題卡的方格紙上作出錯誤!未找到引用源。圖象.

（4）實驗結(jié)果表明，錯誤!未找到引用源。總是略小于優(yōu)某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力

小于鉤碼重力造成的.用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實際拉力

后__________N.

【答案】（1）小車做勻速運動（2）0.228（3）如圖所示（4）0.093

【解析】（1）小車能夠做勻速運動，紙帶上打出間距均勻的點，則表明已平衡摩擦；（2）

相臨計數(shù)點間時間間隔為廣0.1s,錯誤!未找到引用源。；（3）描點畫圖，如圖所示。

（4）對整體，根據(jù)牛頓第二定律有：mg=（研加a,鉤碼:

儂聯(lián)立解得繩上的拉力：錯誤!未找到引用源。.

【名師點睛】本題中的計算，要當心數(shù)據(jù)的單位、有效數(shù)字的要求.用整體法、隔離法，根

據(jù)牛頓第二定律求繩上的拉力，題目比較常規(guī)，難度不大.

★----------2016亦富考真觀---------

1.12016?全國新課標【卷】（6分）某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝

置如圖（a）所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與?物塊接觸而不

連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物

快，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。

打點計時器紙帶物塊

固定栓

圖（a）

（1）試驗中涉及下列操作步驟：

①把紙帶向左拉直

②松手釋放物塊

③接通打點計時器電源

④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量

上述步驟正確的操作順序是（填入代表步驟的序號）。

（2）圖（b）中V和/，紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果。捫點計

時器所用交流電的頻率為50Hz。由"紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的試驗中物塊

脫離彈簧時的速度為______m/so比較兩紙帶可知，__________（填或）紙帶對

應(yīng)的試驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。

1<-151~去一1.89一i-258257二J

單位cm

圖⑹

【答案】（1）④①③②（2）1.29M

【解析】（1）打點計時器應(yīng)先通電后釋放物塊，正確的順序④①③②

（2）物塊脫離彈蓄時速度最大，v=—=258X1O~2由動能定理第=［初一，根據(jù)紙

M0.022

帶知M紙帶獲得的最大速度較大，則彈性勢能較大。

【名師點睛】此題是創(chuàng)新實驗，考查探究彈簧的彈性勢能實驗；關(guān)鍵是弄懂裝置的原理，并

能正確地處理實驗數(shù)據(jù)；題目比較簡單，考查考生處理基本實驗的能力。

2.（2016-全國新課標I卷】（5分）某同學(xué)用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒

定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz,打

出紙帶的一部分如圖（b）所示。

打點計時0

該同學(xué)在實驗中沒有記錄交流電的頻率錯誤!未找到引用源。，需要用實驗數(shù)據(jù)和其它題給

條件進行推算。

（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用錯誤!未找到引用源。和圖（b）中給出

的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為,打出C

點時重物下落的速度大小為________,重物下落的加速度大小為________.

（2）已測得錯誤!未找到引用源。=8.89cm,錯誤!未找到引用源。=9.50cm,錯誤!未找

到引用源。=10.10cm；當重力加速度大小為9.80勿/錯誤!未找到引用源。，實驗中重物受

到的平均阻力大小約為其重力的1機由此推算出錯誤!未找到引用源。為________Hz,

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

未找到引用源。（S3-$）d（2）40

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

同理打出C點時，重物下落的速度錯誤!未找到引用源。；由加速度的定義式得錯誤!未找

到引用源。。

（2）由牛頓第二定律得：錯誤!未找到引用源。，解得：錯誤!未找到引用源。，代入數(shù)值

解得：戶40Hz。

【名師點睛】本題主要考查驗證機械能守恒定律實驗、紙帶數(shù)據(jù)分析。解決這類問題的關(guān)鍵

是會根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)求出打某一點的瞬時速度、整個過程的加速度；解決本題要特別注意的是

打點計時器的頻率不是經(jīng)弗.用的5（）Hz。

3.12016?浙江卷】（10分）某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，測得

圖中彈簧優(yōu)的勁度系數(shù)為500N/他如圖1所示，用彈簧在、和彈簧秤外力做“探究求合

力的方法”實驗。在保持彈簧伸長1.00cm不變的條件下，

（1）若彈簧秤石、。間夾角為90。，彈簧秤a的讀數(shù)是N（圖2中所示），則彈簧秤〃

的讀數(shù)可能為N,

（2）若彈簧秤a、6間夾角大于90°,保持彈簧秤a與彈簧3的夾角不變，減小彈簧秤6與

彈簧％的夾角，則彈簧科a的讀數(shù)、彈簧秤。的讀數(shù)（填“變?nèi)恕薄ⅰ白?/p>

小”或“不變”）O

【答案】（1）3.003.023.094.1（有效數(shù)不作要求）（2）變大變大

【解析】（1）由題圖2可知彈簧秤々的讀數(shù)是尸1=3.0N;因合力為4E5OOxO.OlN=5N,兩分力的夾角

為90°,則另一個分力的大小為：瑪=獷一m2=4.03；

（2）若彈蓄秤。、b間的夾角大于90。，保持彈箭a與彈蕃OC的夾角不變，減小彈蓄秤b與彈蕾OC的

夾角，根據(jù)力的平行四邊形法則可知，彈蓄秤a的讀數(shù)變大，彈警秤》的讀數(shù)變大。

【名師點睛】此題考查力的平行四邊形法則問題。解題的關(guān)鍵是弄清實驗的原理，熟練掌握

力的平行四邊形定則；第二問是力的動態(tài)分析，要會用“圖解法”畫圖分析解答試題。

4.12016?四川卷】（6分）用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能。將彈簧放置在水平

氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在。點：在。點右側(cè)的反。位置各安裝一個光電門，計時器

（圖中未畫出）與兩個光電門相連。先用米尺測得反。兩點間距離，再用帶有遮光片的

滑塊壓縮彈簧到某位置4靜止釋放，計時器顯示遮光片從6到C所用的時間3用米尺測

量力、。之間的距離工

（1）計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達式是_______。

（2）為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量_______。

A.彈簧原長B.當?shù)刂亓铀俣菴.滑塊（含遮光片）的質(zhì)量

（3）增大力、。之間的距離筋計時器顯示時間C將_____o

A.增大B.減小C.不變

【答案】（1）錯誤!未找到引用源。（2）C（3）B

【解析】（D計算滑塊離開彈蓄時速度大小的表達式是？=工。（2）彈簧的彈性勢能等于滑塊得到的動能,

則為求出彈雷的彈性勢能，還需要測量滑塊（含遮光片）的質(zhì)量，故選C。（3）熠大A。之間的￡踽力

彈簧壓縮量變大，滑塊得到的速度變大，則滑塊經(jīng)過計時器顯示的時間，將減小，故選B。

【名師點睛】此實驗比較簡單，實驗的原理及步驟都很清楚；實驗中引入的計時器裝置可與

刻度尺結(jié)合測量速度；首先要知道測量的物理量的表達式，然后才能知道要測量的物理量.

5.12016?北京卷】利用圖2裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。

①為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的0

A,動能變化量與勢能變化量

B.速度變化量和勢能變化量

C.速度變化量和高度變化量

②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器

材中，還必須使用的兩種器材是0

A.交流電源B.刻度尺C.天平（含祛碼）

I

H

M2

③實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖3所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打

出的點4B、C,測得它們到起始點。的它離分別為加加、he.

已知當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為。設(shè)重物的質(zhì)量為他從打。點到打

月點的過程中，重物的重力勢能變化量錯誤!未找到引用源。=,動能變化量錯

誤!未找到引用源。=0

￥?.????C

L__________1,

L____________________A__________1

圖3

④大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是。

A.利用公式錯誤!未找到引用源。計算重物速度

B.利用公式錯誤!未找到引用源。計算重物速度

C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

D.沒有采用多次實驗取平均值的方法

⑤某同學(xué)想用下述方法研究機械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點

。的距離力，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度匕描繪力圖像，并做如卜.判斷：若圖像是一條

過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒。請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確。

【答案】①A②AB③錯誤!未找到引用源。@C⑤該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確。在重物

下落力的過程中，若阻力f恒定，根據(jù)錯誤!未找到引用源。可知，力圖像就是過原點的

一條直線。要向通過啟■力圖像的方法驗證機械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近

2g。

【解析】①根據(jù)機械能守恒定律可得掰且方=；■-<）,故需要比較動能變化量與勢能變化量，A正確；②

電磁打點計時器使用的是交流電源，故A正確：因為在/算重力勢能的變化量時，需要用到紙帶上兩點之

間的距離，所以還需要刻度尺，故B正確；根據(jù)相聰=:命-0可得等式兩邊的質(zhì)量抵消，故不需要天

平，C錯誤j③重力勢能改變量為緯=次g/，由于下落過程中是勻變速直線運動，所以根據(jù)中間時刻重

物速度的規(guī)律可得3點、的速度為為=與2，所以喝=:帆詔=與會）2④實蛉過程中存在空

氣阻力，紙帶運動過程中存在摩擦力，C正確。⑤該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確。在重物下落力的過程中，若阻

力/恒定，根據(jù)mg力-力=:加?一0=>y=2（且一￡）方可知，V2d圖像就是過原點的一條直線。要

2m

向通過收圖像的方法蛉證機械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g。

【方法技巧】解決本題的關(guān)鍵掌握實驗的原理，會通過原理確定器材，以及掌握紙帶的處理

方法，會通過紙帶求解瞬時速度的大小，做分析勻變速直線運動情況時，其兩個推論能使我

們更為方便地解決問題，一、在相等時間內(nèi)走過的位移差是一個定值，即錯誤!未找到引用

源。，二、在選定的某一過程中，中間時刻瞬時速度等于該過程中的平均速度。

2幅年右旁落教★

1.[2015?福建?19（1）1某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗。

①圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，其示數(shù)為7.73cm,圖乙是在彈笛下端

懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度，此時彈簧的伸長量△1為cm;

②本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項中規(guī)范

的做法是;（填選項前的字母）

A.逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重

B.隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重

③圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量△/與彈力廠的關(guān)系圖線，圖線的力〃段明顯偏離直線

OA,造成這種現(xiàn)象的主要原因是。

【答案】6.93cm；A；鉤碼重力超過彈簧彈力范圍

【解析】由乙圖知，讀數(shù)為14.66cm,所以彈簧伸長14.66-7.73T.93m;若隨意增減祛徜，會作圖不方便,

有可能會超出彈雷形變范圍，所以應(yīng)逐一增掛鉤碼；由圖如四段伸長量與彈力不成線性關(guān)系，是因為鉤碼

重力超過彈簧彈力范圍

【方法技巧】：本題主要是對彈簧的理解，涉及刻度尺的讀數(shù)與彈簧的形變范圍

2.12015?四川-8（1）】某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時，安裝好比驗裝置,

讓刻度尺零刻度與彈簧上湍平齊，在彈簧卜.端掛1個鉤碼，靜止時彈簧長度為上，如圖1

所示，圖2是此時固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺（最小分度是1亳米）上位置的放大圖,

示數(shù)/】=cm.。在彈簧下端分別掛2個、3個、4個、5個相同鉤碼，靜止時彈簧長

度分別是4、A、hh,已知每個鉤碼質(zhì)量是50g,掛2個鉤碼時，彈簧彈力用=N

（當?shù)刂亓铀俣萭=9.^m/s2）o要得到彈簧伸長量x,還需要測量的是。作出2x

曲線，得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。

【答案】25.85,0.98,彈簧的原長瓦

【解析】根據(jù)圖2指針指示可知，/i=25.85cm,掛2個錠碼時，以2個鉤碼整體為對象，受重力噸和彈雷

的拉力尸2作用而處于平衡，根據(jù)共點力平衡條件有：尸2=叫=2X50X10-3X9.8N=098N,彈簧的伸長（或

縮短）Sx=|/-/ob其中/為彈蓄形變以后的長度，/。為彈簧的隋長，因此要得到彈蓄伸長量%還需要測

量的是彈雷的原長1。。

【名師點睛】亳米刻度尺讀數(shù)時需要估讀，在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，還

未知它們間的關(guān)系，因此不能套用胡克定律。

3.[2015?浙江?21】甲同學(xué)準備做“驗證機械能守恒定律”實驗，乙同學(xué)準備做“探究

加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗

①

?T

||3||

3032

I血1”川刎1則1甲響1|1岫|呵呵1111|1岫〉

282930313233343536cm

圖1圖2

（1）圖1中4B、C、D、F表示部分實驗器材，甲同學(xué)需在圖中選用的器材,

乙同學(xué)需在圖中選用的器材_____o（用字母表示）

（2）乙同學(xué)在實驗室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖2所示的兩條紙帶①和②。紙

帶的加速度大（填①或者②），其加速度大小為.

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

【解析】（1）“驗證機械能守恒定律”實驗，需要在豎直面上打出一條重錘卜.落的紙帶，

即可驗證，故選儀器AB；”探窕加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗需要鉤碼拉動小車打出一

條紙帶，故選BDE

（2）紙帶①中前第1、2點與第2、3點的位移差為三個點的位移差為

錯誤!未找到引用源。

紙帶②中前第1、2點與笫2、3點的位移差為三個點的位移差為

錯誤!未找到引用源。

根據(jù)逐差法錯誤!未找到引用源?？傻眉垘Б俚募铀俣却螅笮殄e誤!未找到引用源。

【方法技巧】此類實驗，一般都會運用到勻變速直線運動規(guī)律的兩個推導(dǎo)公式，即做勻變速

直線運動過程中一段位移中間時刻速度等于過程中的平均速度錯誤!未找到引用源。和做勻

變速直線運動過程中，在相等時間內(nèi)走過的位移差是一個定值，即錯誤!未找到引用源。

4.[2015?全國新課標H-22]某學(xué)生用圖（a）所示的實驗裝置測量物塊與斜面的動摩

擦因數(shù)。已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,物塊下滑過程中所得到的只帶的一部分

如圖（8）所示，圖中標出了5個連續(xù)點之間的距離。

（1）物塊下滑是的加速度折m/s2；打點C點時物塊的速度片m/s；

（2）已知重力加速度大小為g,求出動摩擦因數(shù)，還需測量的物理量是—（填正確答

案標號）。

A.物塊的質(zhì)量B.斜面的高度C.斜面的傾角

【答案】（1）3.251.79（2）C

【解析】（D根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可知：加速度。=（刈+1嗎儼+刈）=3253;打點C點時物塊的

4rz

速度vc==L79m，so

。27

（2）由牛頓第二定律得：加速度。=85比6-建8§8,所以求出動摩擦因數(shù)，還需測量的物理量是斜面

的傾角。

【方法技巧】本題主要是紙帶問題，逐差法求加速度；一段平均速度等于中點的瞬時速度是

經(jīng)?？嫉模仨氄莆盏?/p>

5.[2015?山東?21】某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則.實驗步驟：

①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。

②如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直

到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的位置記為。、a,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測

量并記錄4、〃間的距離（即橡皮筋的長度。每次將彈簧秤示數(shù)改變（）.50N,測出所對

應(yīng)的/,部分數(shù)據(jù)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時橡皮筋兩端的位置，重新記為錯誤!未找到引用源。、錯誤!未找到

引用源。，橡皮筋的拉力記為錯誤!未找到引用源。。

④在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當角度

同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的卜端達到。點，將兩筆尖的位置標記為力、氏橡皮筋如段

的拉力記為印,必段的拉力記為四。

完成下列作圖和填空:

（1）利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標紙上（見答題卡）畫出/；—/圖線,根據(jù)圖線求得/o=

(2)測得。1=6.00cm,0^1.60cm,則品的大小為N。

(3)根據(jù)給出的標度，在答題卡上作出幾和心的合力錯誤!未找到引用源。的圖示。

(4)通過比較錯誤!未找到引用源。與________的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論。

【答案】(1)10.0()；(2)1.80；(3)如圖；(4)大

【解析】(1)做出尸醫(yī)像，求得直線的截距即為也可得610.00cm；

(2)可計算彈簧的勁度系數(shù)為左=工=皋》/掰=50"/"；若。4=6.00而，^=7.60an,則彈簧的彈

Ax0.02

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

(3)如圖；

(4)通過比較F和R；的大小和方向，可得出實驗結(jié)論.

【方法技巧】解答此題關(guān)誕是知道等效法的實驗原理，聯(lián)系胡克定律進行解答.

【兩年模擬】16、17年名師模擬題及其解析

★-----------2017耳名喉模料--------------

1.【淮北一中20162017學(xué)年度高三第三次月考】(8分)在用打點計時器驗證機械能守恒

定律的實驗中，使質(zhì)量為爐1.00kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，

選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示.。為第一個點，爾從。為從合適位置開始選取連

續(xù)點中的三個點.已知打點計時器每隔0.02s打一個點，當?shù)氐闹亓铀俣葹槭?.80m/s2,

那么：

(1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中。點到點來驗證機械能守恒定律；

(2)從。點到(1)問中所取的點，重物重力勢能的減少量4斷J,動能增加量4

ErJ(結(jié)果取三位有效數(shù)字).

(3)若測出紙帶上所有各點到。點之間的距離，根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點的速度。及物體下

落的高度力，則以錯誤!未找到引用源。為縱軸，以力為橫軸畫出的圖線應(yīng)是圖中的

【答案】(1)B(2)1,881.84(3)A

【解析】(D險證機械熊守恒時，我們險證的是減少的重力勢能△取二俎或和增加的動能皿=；相一之

間的關(guān)系，由B點能夠測下落高度方和下落速度v的數(shù)據(jù)，而月、C兩點無法測出v.故選B點、.

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

2

動能A4=：/MV=；X1X(L92)2J=L84J,從開始下落至6點、，重錘的重力勢能減少量△取土或=1

X9.8X0.1921=1.881.

(3)利用4一方圖線處理數(shù)據(jù)，如果那么圖線應(yīng)該是過原點的直線，斜率就等于無故A

正確.所以A正確，BCD錯誤。

2.【內(nèi)蒙古鄂爾多斯市一中2017屆高三上學(xué)期第四次月考】某物理興趣小組的同學(xué)在研

究彈簧彈力的時候，測得彈力的大小F和彈簧長度/的關(guān)系如圖1所示，則由圖線可知：

(1)彈簧的勁度系數(shù)為N/m.

(2)為了用彈簧測定兩木塊A和B間的動摩擦因數(shù)〃，兩位同學(xué)分別設(shè)計了如圖2所示的

甲、乙兩種方案.

①為了用某一彈簧測力計的示數(shù)表示A和B之間的滑動摩擦力的大小，你認為方案更

合理.

②若A和B的重力分別為10.ON和20.ON.當A被拉動時,彈簧測力計a的示數(shù)為6.ON,b

的示數(shù)為11.ON,c的示數(shù)為4.ON,則A和B間的動摩擦因數(shù)為.

【答案】（1）錯誤!未找到引用源。；（2）①甲；②0.3

【解析】（1）由圖讀出，彈簧的彈力錯誤!未找到引用源。時，彈簧的長度為錯誤!未找到

引用源。，即彈簧的原長為錯誤!未找到引用源。，由圖讀出彈力為錯誤!未找到引用源。，

彈簧的長度為錯誤!未找到引用源。，彈簧壓縮的長度錯誤!未找到引用源。；