2024年高考物理第一輪考點復習精講精練 第36講 物理實驗（一）（原卷版+解析）

第36講物理實驗（一）

目錄

實驗1研究勻變速直線運動............................................................1

實臉2探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系....................................................1

實驗3驗證力的平行四邊形定則........................................................6

實驗4探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系...................................................11

實驗1研究勻變速直線運動

【實驗原理】

1.打點計時器的使用

（1）電磁打點計時器：電磁打點計時器是一種使用低壓交流電源的儀器，它的工作電壓為4?6V。

當通過的電流頻率為/=50Hz時，它每隔0.02s打一次點。

（2）電火花計時器：電火花計時器是利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點而顯出點跡的計時儀

器。當電火花計時器接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極

的放電針、接負極的紙盤軸（墨粉紙盤），產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上打出一列點跡，當電源

頻率為50Hz時，它的脈沖放電周期也是0.02s,即每隔0.02s打一個點。

2.由紙帶求物體運動加速度的方法

（方法一）逐差法：取偶數(shù)段位移

因為（X4—X3）+（X3-X2）+（12-Xl）=X4-XI=3?！?/p>

同理有心一工2='6—X3=…=3。〃

所以，我們可以由測得的各段位移沏,X2……求出內(nèi)=應三，。2=巴三盧……

再由⑺，42…算出平均值〃=#0+。2+。3）=其4+*+**+*+力就是所要測得的加

速度。

（方法二）圖象法：如圖所示，以打某點為計時起點，由a=電養(yǎng)生求出各個計數(shù)點的瞬時速度,

作丫一/圖象，圖象的斜率即為物體的加速度。

3.求物體在打下某計數(shù)點時瞬時速度的方法

片=”]@（時間27內(nèi)的平均速度等于該段時間中點廠時刻的瞬時速度）。

實驗器材

電火花計時器或電磁打點計時器，紙帶，電源，小車，細繩，一端附有滑輪的長木板，刻度尺,

鉤碼，導線。

【實驗步驟】

1.如圖所示，把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并把滑輪伸出桌面，把打點計時器固定

在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路。

2.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木

板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面。

3.把小車停在打點計時器處。先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就

在紙帶上打下一系列小點，換上新紙帶，重復實驗三次。

【數(shù)據(jù)處理】

1.從二條紙帶中選擇一條比較理想的,舍掉開頭一此比較密集的點,在后邊便于測量的地方找

??個開始點來確定計數(shù)點。為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打五個點的時間作為時間單位，

即7=0.1So

2.正確使用亳米刻度尺測量每相鄰的兩計數(shù)點間的距離，并填入表內(nèi)，用逐差法求出加速度，

最后求其平均值（請讀者自己設(shè)計表格）。

3.也可求出各計數(shù)點對應的瞬時速度，作出v—/圖象，求直線的斜率，即物體運動的加速度。

[練習1]（2022?江蘇）小明利用手機測量當?shù)氐闹亓铀俣?，實驗場景如圖1所示，他將一根木條

平放在樓梯臺階邊緣，小球放置在木條上，打開手機的“聲學秒表”軟件，用鋼尺水平擊打木

條使其轉(zhuǎn)開后，小球下落撞擊地面，手機接收到鋼尺的擊打聲開始計時，接收到小球落地的撞

擊聲停止計時，記錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時間間隔t.多次測量不同臺階距離地面的高度h及對

應的時間間隔t.

（1）現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球，實驗中應當選用.

A.鋼球

B.乒乓球

C.橡膠球

（2）用分度值為1mm的刻度尺測量某級臺階高度h的示數(shù)如圖2所示，則h=cm.

速為v,考慮擊打聲的傳播時間，則小球下落時間可表示為C=（用h、

t和v表示）.

（5）有同學認為，小明在實驗中未考慮木條厚度，用圖像法計算的重力加速度g必然有偏差.請

判斷該觀點是否正確，簡要說明理由.

[練習2]（2022?浙江）（1）①“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗裝置如圖1所示，長木板

水平放置，細繩與長木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計數(shù)點O為位移測量起點和計時

起點，則打計數(shù)點B時小車位移大小為cm,由圖3中小車運動的數(shù)據(jù)點，求得加

②利用圖1裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗，需調(diào)整的是（多選）。

A.換成質(zhì)量更小的小車

B.調(diào)整長木板的傾斜程度

C.把鉤碼更換成祛碼盤和祛碼

細繩與長木板的夾角

圖3圖4

（2）“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖4所示，在該實驗中,

①下列說法正確的是（單選）;

A.拉著細繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應相同

B.在己記錄結(jié)點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的兩點

C.測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦

D.測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并平行于木板

②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要（選填“2”、“3”或“4”）次把橡皮條

結(jié)點拉到0點。

[練習3]（2023?廣州二模）某同學采用如圖a所示的裝置測量瞬時速度：將氣墊導軌一端墊高，在

低端裝上光電門，帶遮光條的滑塊從高端由靜止釋放，寬度為d的遮光條通過光電門光線的遮

光時間為3當d足夠小時，可用平均速度萬=?表示遮光條經(jīng)過光電門光線時的瞬時速度。

請完成卜列實驗內(nèi)容:

（1）某次實驗，該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d,如圖b,則（1=cm；

（2）改變并測量遮光條的寬度，重復實驗，每次釋放滑塊時，保證遮光條的前端對應同一位置,

記錄遮光時間3求出對應的平均速度包根據(jù)得到的實驗數(shù)據(jù)（v,t）,在圖c的坐標系中描點;

（3）根據(jù)所描的點，在圖c中作出v隨t變化的圖線；

（4）結(jié)合亍-亡圖線，可求得遮光條寬度d趨于0時，經(jīng)過光電門光線的瞬時速度v=

m/so（保留三位小數(shù)）

[練習4]（2023?定遠縣校級二模）2020年12月8日，中尼兩國聯(lián)合宣布珠穆朗瑪峰的最新高程為

8848.86米。在此次珠峰高程測量中，采用的一種方法是通過航空重力儀測量重力加速度，從而

間接測量海拔高度。我?！罢\勤立達”興趣小組受此啟發(fā)設(shè)計了如下實驗來測量渝北校區(qū)所在

地的重力加速度大小。已知sin53°=0.8、cos53°=0.6、sin37°=0.6、cos37°=0.8,實驗步

驟如下：

a.如圖1所示，選擇合適高度的墊塊，使長木板的傾角為53°：

b.在長木板上某處自由釋放小物塊，測量小物塊距長木板底端的距離x和小物塊在長木板上的

運動時間t；

c.改變移放位置，得到多組x、t數(shù)據(jù)，作出2T圖像，據(jù)此求得小物塊下滑的加速度為4.90m*；

C

d.調(diào)節(jié)墊塊，改變長木板的傾角，重復上述步驟。

回答下列問題：

（1）當長木板的傾角為37°時，作出的圖像如圖2所示，則此時小物塊下滑的加速度a=

m/s2；（保留3位小數(shù)）

（2）小物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)口=；

（3）依據(jù)上述數(shù)據(jù)，可知我校渝北校區(qū)所在地的重力加速度g=m/s2；（保留3位有

效數(shù)字）

（4）某同學認為：.T圖像中圖線與時間軸圍成的面積表示小物塊在時間t內(nèi)的位移大小。該觀

t

點是否正確？。

A.正確

B.錯誤

C.無法判斷

[練習5]（2022?青島二模）某同學利用智能手機和無人機測量當?shù)氐闹亓铀俣戎?。?jīng)查閱資料發(fā)

現(xiàn)在地面附近高度變化較小時，可以近似將大氣作為等密度、等溫氣體，實驗地空氣密度約為

1.2kg/m\實驗步驟如下：

（1）將手機固定在無人機上，打開其內(nèi)置壓力傳感器和高度傳感器的記錄功能；

（2）操控無人機從地面上升，手機傳感器將記錄壓強、上升高度隨時間變化的情況，完成實驗

后降落無人機：

無人機上升過程中起步階段可以看作勻加速直線運動，上升高度與其對應時刻如表所示：

上升高度/10一013.6453.82121.91217.44

2m

時刻/S00.300.600.901.20

根據(jù)上表信息，無人機在t=（）.3s時的速度大小為m/s,在加速過程中的加速度大小

為m/s2；（結(jié)果均保留2位小數(shù)）

（3）導出手機傳感器記錄的數(shù)據(jù)，得到不同高度的大氣壓值，選取傳感器的部分數(shù)據(jù)，作出p

-h圖像如圖所示。根據(jù)圖像可得到當?shù)刂亓铀俣戎禐閙/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)

字）。

實驗2探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系

【實驗原理】

I.彈簧受力會發(fā)生形變，形變的大小與受到的外力有關(guān).沿著彈簧的方向拉彈簧，當形變穩(wěn)定

時，彈簧產(chǎn)生的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上是相等的.

2.用懸掛法測量彈簧的彈力，運用的正是彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等.

3.彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計

算.這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系.即尋求的關(guān)系.

【實驗器材】

彈簧、亳米刻度尺、鐵架臺、鉤碼若干、坐標紙.

【實驗步驟】

I.將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度4）,

即原長.

2.如圖所示，將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧的下端，在平衡時測量彈簧的總長度并測出鉤碼的重

力，填寫在記錄表格里.

,V

S

0

S

0

S

8

〃/〃/〃/〃/〃/〃〃〃〃〃〃/，

1234567

FZ

￡/cm

x/cm

3.改變所掛鉤一碼的質(zhì)量，重復前面的實驗過程多次.

【實驗數(shù)據(jù)的處理】

1.以彈力2大小等于所掛鉤碼的重力）為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖.連

接各點，得出彈力廠隨彈簧伸長量x變化的圖線.

2.以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù).首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二

次函數(shù).

3.得出彈力和彈簧伸長之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義.

【實驗誤差的來源】

1.彈簧長度的測量誤差.

2.描點畫線的作圖誤差.

|練習6]（2022?湖南）小圓同學用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計了如圖

（a）所示的實驗裝置，測量冰墩墩玩具的質(zhì)量。主要實驗步驟如下：

二

一

刻

泳

椽

度

墩

皮

尺

rl墩

」

筋

塑料袋4

圖3)

（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?組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度1,記錄數(shù)據(jù)如卜表:

序號12345

硬幣數(shù)量）510152025

枚

長度1/cm10.5112.0213.5415.0516.56

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（b）上描點，繪制圖線；

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

時橡皮筋的長度為cm；

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

|練習7]（2023?包頭一模）某同學探究彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系，在豎直木板上固定一張坐標

紙，建立如圖所示坐標系，橫軸代表所掛鉤碼個數(shù)。實驗時將彈簧掛一個鉤碼置于橫軸為1的

位置，待彈簧穩(wěn)定后用筆在坐標紙上描出彈簧末端的位置；再將彈簧掛兩個相同的鉤碼置于橫

軸坐標為2的位置，再次用筆在坐標紙上描出彈簧末端的位置；繼續(xù)增加鉤碼，依次將彈簧置

于3、4位置，再次描出兩個點，如圖中黑點所示。已知所掛鉤碼均相同，質(zhì)量m=20g,重力

加速度g取9.8m/s2,彈簧勁度系數(shù)為k0回答以下問題

（1）彈簧勁度系數(shù)為N/m；

（2）彈簧原長為cm：

（3）圖中黑點連線的斜率K=（用k、m、g表示）。

[練習8]（2023?浙江二模）”探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗裝置如圖所示，讓刻度尺零刻度

與彈簧上端平齊，然后在彈簧下端分別掛i=l、2、3、4、5、6和7個相同的鉤碼（每個鉤碼

的質(zhì)量均為50.0g,取前6個祛碼的數(shù)據(jù)，重力加速度g取10.0m/s2）,記錄彈簧下端相應位置

的讀數(shù)七加；然后逐個減去鉤碼，同樣記錄彈簧下端相應位置的讀數(shù)XX，并計算得到彈簧下端

相應位置值xi=（xi加+xiQ/2,其數(shù)據(jù)如表。

彈簧下端掛鉤碼的個加鉤碼相應位置值Xi減鉤碼相應位置值Xixi/cm

數(shù)“cm成/cm

14.194.214.20

25.405.435.42

36.416.436.42

47.527.587.55

58.838.878.85

610.0010.0410.02

（1）為計算彈簧的勁度系數(shù)，應選用數(shù)據(jù)；

A加鉤碼時相應位置值Xi加

B.減鉤碼相應位置值xi減

C.xi=（xitu+xi^）/2

（2）用下列坐標紙，作圖法求出彈簧勁度系數(shù)k=N/m（保留3位有效數(shù)字）;

（3）為減小實驗誤差，在選用鉤碼時需考慮的因素有

［練習91（2023?武漢模擬）某同學從廢舊的彈簧測力計上拆下彈簧，用它來做“探究彈力和彈簧伸

長量的關(guān)系”實驗。

（1）在家中貼有瓷磚的墻面，用鉛垂線測量，發(fā)現(xiàn)瓷磚之間的豎縫是豎直的，將刻度尺平行于

豎縫固定在墻面匕將彈簧掛在墻面的掛鉤上，并使刻度尺的零刻度與彈簧上端平齊，如圖甲所

示;

（2）在彈簧下端依次懸掛n個槽碼（（n=l,2,3）,當槽碼靜止時，測出彈簧拉力Fn與指針所

指的刻度尺示數(shù)Ln，在F?L坐標系中描點，如圖乙所示：

i.初始時彈簧下端未掛槽碼，豎直彈簧的自然長度為Lo=cm（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）;

ii.實驗中，若在測得圖乙中P點的數(shù)據(jù)（27.0cm,10.78N）后，取下彈簧下端懸掛的所有槽碼，

則彈簧靜止時1選填"能”或“不能”）恢復到自然長度Lo；

iii.在彈簧彈力從0增大至17.64N的過程中，彈簧勁度系數(shù)變化情況是：

（3）本次實驗的部分數(shù)據(jù)如下：

槽碼個數(shù)n1234

Fn(N)0.981.962.943.92

Ln(cm)2.53.74.96.1

彈簧伸長量XO=2.42.4

Ln+2-Ln(cm)

用逐差法計算彈簧的勁度系數(shù)k=N/m（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

［練習10|（2023?金風區(qū)校級一模）在“研究彈簧的物理特性”研究性學習中，某學習小組嘗試用不

同的方法測量彈簧的勁度系數(shù)。該學習小組查閱資料得知，彈簧彈性勢能表達式為

k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧形變量.他們設(shè)計了如圖（a）所示裝置進行測量，彈簧右端與

滑塊不連接，操作步驟如下:

光電門

圖⑶

0123cm

?…曲以中山八”J

01020

圖⑹

（1）首先將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平。接通電源后輕推滑塊，如果滑塊做勻速運動，表示導軌水平。

（2）用游標卡尺測出滑塊，上擋光片的寬度d,示數(shù)如圖（b）,其讀數(shù)為mo

（3）接通電源，用手向左測推動滑塊，使彈簧壓縮到某一長度（彈簧處于彈性限度內(nèi)），測出彈

簧壓縮量X。

（4）將滑塊由靜止釋放，讀出滑塊經(jīng)過光電門時擋光片的擋光時間t。

（5）重復步驟（3）（4）測出多組x及對應的t。

（6）畫出!一公圖像如圖（c）所示，由圖像求得其斜率為a。若想測出勁度系數(shù)，還需要測量

的物理量為（寫出物理量的名稱及符號），可求得彈簧的勁度系數(shù)為

（用斜率a以及其他測得的物理量符號表達）。

實驗3驗證力的平行四邊形定則

【實驗原理】

一個力〃的作用效果與兩個共點力￡和￡的共同作用議果都是把橡皮條拉伸到某點，所以P

為￡和￡的合力.作出少的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出￡和￡的合力廠的圖示，比較〃

和產(chǎn)是否大小相等，方向相同.如果在誤差范圍內(nèi)，F(xiàn),和尸相同，那么力的平行四邊形定則就正確

【實驗步驟】

1.用圖釘把白紙釘在水平桌面的方木板上.

2.用圖釘把橡皮條的一端固定在力點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套.

3.用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度拉橡皮條，將結(jié)點拉到某一位置。，如圖2—5

-1,記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下。點的位置及化時兩條細繩套的方向.

4.用鉛筆和刻度尺從結(jié)點。沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的讀

數(shù)￡、鳥的圖示，并以片和門為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過。點畫平行四邊形的對角

線，即為合力廠的圖示.

5.只用一只彈簧測力計鉤住細繩套，把橡皮條的結(jié)點拉到同樣位置。，記下彈簧測力計的讀數(shù)

和細繩的方向，用刻度尺從。點按選定的標度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計的拉力U的圖示.

6.比較一下.力/與用平行四邊形定則求出的合力刀的大小和方向.

7.改變兩個力￡、￡的大小和夾角，重復實驗兩次.

【彈簧秤的選用】

1.彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤水平對拉，若兩只彈簧測力計在對

拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應另換，直至相同為止.

2.彈簧測力計不能在超出它的測量范圍的情況下使用.

3.使用前要檢查指針是否指在零刻度線上，否則應校正零位（無法校正的要記錄下零誤差）.

4.被測力的方向應與彈簧測力計軸線方向一致，拉動時彈簧不可與外殼相碰或摩擦.

5.讀數(shù)時應正對、平視刻度.

【注意事項】

1.不要直接以橡皮條端點為結(jié)點，可拴一短細繩連兩細繩套，以三繩交點為結(jié)點，應使結(jié)點小

些，以便準確地記錄結(jié)點。的位置.

2.在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點。的位置?定要相同.（保證作用效果相同）

3.不要用老化的橡皮條，檢查方法是用?個彈簧測力計拉橡皮條，要反復做幾次，使橡皮條拉

到相同的長度看彈簧測力計讀數(shù)有無變化.

4.細繩套應適當長一些，便于確定力的方向.不要直接沿細繩套的方向畫直線，應在細繩套末

端用鉛筆畫一個點，去掉細繩套后，再將所標點與。點連直線確定力的方向.

5.在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標度要相同，并且要恰當選取標度，使所作力的圖示

稍大一些.

6.用兩個彈簧測力計勾住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以

60°到100。之間為宜.

［練習"I（2023?青羊區(qū)校級模擬）某興趣小組的同學為了驗證“兩個互成角度的力的合成規(guī)律”，

設(shè)計了一個實驗方案，在圓形桌子桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪（滑

輪上側(cè)所在平面與桌面平行），滑輪臼固定，滑輪P2、P3可沿桌邊移動，如圖所示?？晒┻x擇

的實驗器材有：刻度尺、三角板、鉛筆、白紙、一根橡皮筋、三根細線、質(zhì)量相同的鉤碼若干。

部分實驗操作步驟如下：

①將橡皮筋中央處和兩端點分別與三根細線相連；

②將連在橡皮筋中央的細線盼過冏定滑輪Pi，連接橡皮笳兩端點的細線跨過可動滑輪P2、PJ;

②在三根細線的下端分別珪上一定數(shù)量的鉤碼，使連在橡皮筋中央的細線與橡皮筋的結(jié)點O靜

止。

（1）為完成本實驗，下列物理量必須測量或記錄的是。（填選項前字母）

A.橡皮筋的原長

B.兩端橡皮筋伸長后的長度

C.鉤碼的質(zhì)量

D.三根細線所掛鉤碼的個數(shù)

（2）在完成本實驗的過程中，下列操作或描述正確的是。（填選項前字母）

A.連接橡皮筋兩端點的細線長度必須相同

B.細線OPi必須在OP2與OP3夾角的角平分線上

C.記錄圖中O點的蒞置和OPi、OP2、OP3的方向

D.不改變OPi所掛鉤碼的個數(shù)和OPi的方向，改變OP2與OP3的夾角重復實驗，O點不用在桌

面上同一位置

（3）實驗中，若桌面不水平（填"會”或“不會”）影響實驗的結(jié)論。

［練習12|（2023?湖南模擬）（1）甲小組利用彈簧測力計探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律，裝置如

圖甲所示。

①甲小組先用一個彈簧測力計施加一個力把結(jié)點拉至。點，記下這個力。再用兩個彈簧測力計

分別鉤住細繩套仍將結(jié)點拉至O點，記錄下這兩個力。這里采用的實驗方法是o

A.微元法

B.理想實驗法

C.等效替代法

D.控制變量法

②甲小組實驗中，下列操作正確的是O

A.應保證角a與角0始終相等

B.應保證細繩與紙面平行

C.兩彈簧測力計的拉力越接近相等誤差越小

D.掛彈簧測力計的細繩應適當長一些

（2）乙小組用鐵架臺、刻度尺、彈簧和多個質(zhì)量已知且質(zhì)量相等的鉤碼，探究“彈簧彈力與彈

簧形變量的關(guān)系”實驗，如圖乙所示。

乙丙丁

①根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制m-x圖像，縱軸是鉤碼質(zhì)量m,橫軸是彈簧的形變量X。如圖丙所示，由

圖像可得彈簧的勁度系數(shù)k=N/m（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字，重力加速度g取lOmH）；

②將上面彈簧分成長度不等的兩段，其彈力F與彈簧長度L的美系如圖丁所示，下列說法正確

的是。

A.長的一段圖像為c,短的一段圖像為a

B.長的一段圖像為c,短的一段圖像為d

C.長的一段圖像為b,短的一段圖像為a

D.長的一段圖像為b,短的一段圖像為d

［練習13］（2023?湖南模擬）某研究小組做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗，所用器材

有：方木板一塊、白紙、量程為5N的彈簧測力計一個、橡皮條（帶兩個較長的細繩套）、鉛筆、

圖釘（若干個）以及直尺一把。用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定

在板上一點A,兩個細繩套系在橡皮條的另一端。主要實驗步驟如下：

圖1

（1）用彈簧測力計,通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到位置O,并用鉛筆在白紙上描下。點。記

錄測力計的示數(shù)Fi如圖2所示，則彈簧測力計讀數(shù)Fi=N。

（2）如圖3所示，虛線OA'是直線AO的延長線，過0點作OA的垂線OB,并把一條細繩套

另一端固定在B點，然后用彈簧測力計拉住另一個細繩套，緩慢把橡皮條再次拉到O點，在紙上

記錄下AO、BO、OA',此時彈簧測力計拉力方向OC如圖4所示，并在圖4中OA'線上適當

位置找一點D,過D作OA'的垂線，與OC交于E點，則要較方便地達到實驗目的，應該記錄

彈簧測力計的示數(shù)F2、OE的長度及o

（3）如果兩次測量中彈簧測力計的示數(shù)Fi、F2以及（2）中測量值之間滿足關(guān)系式

,則可以說明此次實驗中力的合成遵循平行四邊形定則。［用（1）（2）中所測得物理量字母符號

表不］

［練習14|（2023?重慶模擬）某同學做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗，主要實驗步驟

如下;

①輕質(zhì)光滑小圓環(huán)（可視為質(zhì)點）掛在橡皮條的一端，另一端固定，橡皮條剛好伸直無彈力，長

度為GE；

②用手通過兩個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)，小圓環(huán)受到拉力Fi、F2的共同作用，處于0點，

記錄下0點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)并記錄其方向；

③撤去F］、F2,改用一個力F單獨拉住小圓環(huán)，,讀出彈簧測力計的示數(shù)并

記錄其方向；

④做出三力的圖示，猜想它們的關(guān)系，再用作圖工具進行檢驗，并改變拉力Fi、F2的大小和方

向，重做上述實驗，驗證猜想。

（2）本實驗采用的科學方法是

A.理想實驗法

B.控制變量法

C.等效替代法

D.轉(zhuǎn)換法

（3）實驗用的彈簧測力計標記的單位為N,某次實驗如圖丙所示，則測力計示數(shù)Fi=

N,欲使Fi大小和小圓環(huán)位置不變，F(xiàn)2稍增加，下列方法可行的是.

A.Fi繞0點順時針稍轉(zhuǎn)動、F2繞0點順時針稍轉(zhuǎn)動

B.Fi繞0點逆時針稍轉(zhuǎn)動、F2繞0點順時針稍轉(zhuǎn)動

C.Fi繞0點順時針稍轉(zhuǎn)動、F2繞0點逆時針稍轉(zhuǎn)動

D.Fi繞0點逆時針稍轉(zhuǎn)動、F2繞0點逆時針稍轉(zhuǎn)動

|練習（2023?四川一模）疫情期間，小軍在家上網(wǎng)課時，利用家庭實驗室的器材；設(shè)計了如圖所

示的實驗裝置，一個人獨立完成了“探究共點力合成的規(guī)律”。其中用到了微小力傳感器2個、

彈簧1根、半圓形面板、細線、刻度尺、白紙、夾子、筆等器材。

（1）請將卜.面的實驗操作步驟補充完整；

A.將彈簧一端固定在水平實驗板的P點，彈簧另一端與兩個細繩套系在一起，形成一個結(jié)點。

B.用?個拉力傳感器拉細繩套，將結(jié)點拉至半圓板圓心0處，記錄下拉力F的大小和方向。

C.用兩個拉力傳感器互成角度地拉細繩套，將結(jié)點拉至處，記錄下兩個拉力Fi、F2

的大小和方向。

D.用線段OF、OFi、OF2分別表示Fi、F2和F的圖示，并用虛線連接F與Fi、F2,作出一個四

邊形，如圖所示。

E.他量出四邊形的兩個對邊，在誤差范圍內(nèi)若兩對邊平行且相等，則得出共點力的合成遵從定

則的實驗結(jié)論。

（2）他反思實驗過程，認為要使實驗誤差小一些，可以使o（寫出一條

實驗4探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

i.實驗原理（見實驗原理圖）

實驗原理圖

(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系.

(2)保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系.

(3)作出。一尸圖象和a一1圖象，確定其關(guān)系.

2.實驗器材

小車、祛碼、小盤、細繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、低壓交流電源、導線兩

根、紙帶、天平、米尺.

3.實驗步驟

(1)測量：用天平測量小盤和跌碼的質(zhì)量"和小車的質(zhì)量利

(2)安裝：按照如實驗原理圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在小車上

(即不給小車牽引力).

(3)平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一-塊薄木塊，使小車能勻速下滑.

(4)操作：①小盤通過細繩繞過滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，取卜紙帶編號碼.

②保持小車的質(zhì)量〃?不變，改變祛碼和小盤的質(zhì)量〃心重復步驟①.

③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測加速度

④描點作圖，作。一廠的圖象.

⑤保持祛碼和小盤的質(zhì)量“不變，改變小車質(zhì)量〃?，重復步驟①和③，作a—1圖象.

m

【規(guī)律方法總結(jié)】

1.注意事項

(1)平衡摩擦力：適當墊高木板的右端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受

到的阻力.在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細繩系在小車上，讓小車拉著穿過打點計時器的紙

帶勻速運動.

(2)不重復平衡摩擦力.

(3)實驗條件：

(4)一先一后i按：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接

通電源，后釋放小車，且應在小車到達滑輪前按住小車.

2.誤差分析

(1)因?qū)嶒炘聿煌晟埔鸬恼`差：本實驗用小盤和祛碼的總重力m'g代替小車的拉力，而實際

上小車所受的拉力要小于小盤和祛碼的總重力.

(2)摩擦力平衡不準確、質(zhì)量測量不準確、計數(shù)點間距測量不準確、紙帶和細繩不嚴格與木板平

行都會引起誤差.

3.數(shù)據(jù)處理

(1)利用?=。升及逐差法求4.

(2)以“為縱坐標，尸為橫坐標，根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點，如果這些點在一條過原點的直線上，說明

a與產(chǎn)成正比.

(3)以。為縱坐標，1為橫坐標，描點、連線，如果該線為過原點的直線，就能判定。與〃，成反

m

比.

|練習16|(2023?上海)如圖所示，是某小組同學“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置(己

平衡摩擦力)，實驗過程中可近似認為鉤碼受到的總重力等于小車所受的拉力，先測出鉤碼所受

的重力為G之后改變繩端的鉤碼個數(shù)，小車每次從同一位置釋放，測出擋光片通過光電門的時

間At。

(1)實驗中是否必須測出小車質(zhì)量m+。

A.是

B.否

(2)為完成實驗還需要測量①：②。

(3)實際小車受到的拉力小于鉤碼的總重力，原因是。

(4)若導軌保持水平，滑輪偏低導致細線與軌道不平行，則細線平行時加速度ai，與不平

行時加速度a2相比，aia2o(選填“大于”、“小于”或“等于”)

［練習17|(2022?山東)在天宮課堂中，我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實驗，

受此啟發(fā)，某同學利用氣墊導軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)

計了測量物體質(zhì)量的實驗。如圖甲所示，主要步驟如下:

①將力傳感器固定在氣墊導軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；

②接通氣源，放上滑塊，調(diào)平氣墊導軌；

③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊，彈簧處于原長時滑塊左端位于0點，A點到0點

的距離為5.00cm,拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時；

④計算機采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F,加速度a隨時間t變化的圖像，部分圖像如圖乙

回答以下問題（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）：

（1）彈簧的勁度系數(shù)為N/m；

（2）該同學從圖乙中提取某些時刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a-F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑

塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為kg；

（3）該同學在滑塊上增加待測物體，重復上述實驗步驟，在圖丙中畫出新的a?F圖像II,則待

測物體的質(zhì)量為kgo

[練習18]（2023?浙江模擬）敏敏利用圖I中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖

中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板

上的小車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N=5個，每個質(zhì)量均為0.010kg。

實驗步驟如下：

i.將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車（和鉤碼）可以

在木板上勻速下滑。

ii.將n（依次取n=l,2,3,4,5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余N?n個鉤碼仍留在小車內(nèi)。先

用于按住小車再由靜止釋放，同時用速度傳感器記錄小車的運動情況，繪制v-t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處

理后可得到相應的加速度a。

iii.對應不同的n的a值作出a-n圖像3,并得出結(jié)論。

①該同學實驗過程中重物始終未落地，得到如圖所示v-t圖象2,根據(jù)圖象可以分析出在實驗操

作中可能存在的問題是

A.實驗中未保持細線和軌道平行

B.實驗中沒有滿足小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量

C.實驗中先群放小車后打開打點計時器

②利用a-n圖像求得小車（空載）的質(zhì)量為kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度

g取9.8m/s2）o

③若以“保持木板水平”來代替步驟①，則所得的a-n的圖像（填入正確選項前的標

號）。

[練習19]（2023?張掖模擬）為了更好地探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，瀟瀟同學設(shè)計了如圖I

所示的實驗裝置。其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量。（滑輪質(zhì)量不計）

點計時器

?圖1

012345cm

T」4JL2.1312.85工3.57工4.29

圖2

（1）操作本實驗時，以下操作步驟正確的有:

A.用人平測出砂和砂桶的質(zhì)量

B.為減小實驗誤差，改變砂和砂桶質(zhì)量時，必須要滿足砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M

C.將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力

D.為保證紙帶上打點的清晰度和點的數(shù)量，小車釋放時要靠近打點計時器，先釋放小車，再接

通電源，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù)

（2）該同學在實驗中得到如圖2所示的一條紙帶（兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出），若已

知打點計時器采用的是50Hz的交流電，根據(jù)紙帶求出小車的加速度為m/s2o

（3）以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標，加速度a為縱坐標，畫出的a-F圖像是一條直線，圖線

與橫坐標的夾角為①求得圖線的斜率為k,則小車的質(zhì)量為°

[練習20]（2023?青羊區(qū)校級模擬）某興趣小組分別用兩種不同的方案探究了加速度與力、質(zhì)量的關(guān)

系。方案一：如圖甲所示，小組同學利用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

（1）有關(guān)本實驗方案的操作和判斷，下列說法正確的有

A.本實驗方案中需要用到刻度尺、天平及秒表

B.長木板右側(cè)適當墊高是為了補償小車受到的阻力

C.在祛碼盤及盤中彼碼總質(zhì)量一定時，探究小車加速度與小車的總質(zhì)量M（含車內(nèi)鉤碼）關(guān)系

時，不斷改變車內(nèi)鉤碼數(shù)量，重復實驗，測定多組相關(guān)數(shù)據(jù)，再通過作出a-M的圖像，得到a

與M的反比關(guān)系

D.平衡阻力時，需要在帙碼盤內(nèi)放上適量的跌碼，先打開電源，后釋放小車，觀察點跡是否均

勻

方案二：小組同學用如圖乙所示的實驗裝置來驗證牛頓第二定律。在已調(diào)至水平的氣墊導軌左端

固定一光電門B，右端放置一質(zhì)量為M的滑塊（包含遮光條），滑塊上豎直固定一寬度為d的遮

光條A,滑塊用一不可伸長細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛適

鼠鉤碼。打開氣源，將滑塊由靜止釋放，測得力傳感器示數(shù)為F。在不改變鉤碼質(zhì)量的情況下，

僅多次改變遮光條A與光電門B中心的水平距離x,測出相應遮光條通過光電門B的遮光時間為

t,做出圖丙示的x-+圖像，該圖線的斜率為k。

丙

根據(jù)實驗方案二，回答以卜.問題。

（2）下列措施有利于減小本實驗誤差的是。

A.實驗中必須保證鉤碼質(zhì)量遠小于滑塊質(zhì)量M

B.遮光條適當窄些

C.細線在導軌上的部分應與導軌平行

（3）滑塊在這一實驗條件下的加速度a=（用k和d表示）。

（4）如滿足的關(guān)系式為，則2頓第二定律成立。（用k、d、F、M表

示）

第36講物理實驗（一）

目錄

實驗1研究勻變速直線運動............................................................1

實驗2探究彈力和彈簧仲K量的關(guān)系....................................................1

實驗3驗證力的平行四邊形定則........................................................6

實驗4探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系...................................................11

實驗1研究勻變速直線運動

【實驗原理】

I.打點計時器的使用

（I）電磁打點計時器：電磁打點計時器是一種使用低壓交流電源的儀器，它的工作電壓

為4?6V。當通過的電流頻率為/=50Hz時，它每隔0.02s打一次點。

（2）電火花計時器：電火花計時器是利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點而顯出點跡

的計時儀器。當電火花計時器接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈

沖電流經(jīng)接正極的放電針、接負極的紙盤軸（墨粉紙盤），產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶

上打出一列點跡，當電源頻率為50Hz時，它的脈沖放電周期也是0.02s,即每隔0.02s打一

個點。

2.由紙帶求物體運動加速度的方法

（方法一）逐差法：取偶數(shù)段位移

因為（X4—X3）+（X3—X2）+（X2—X］）=X4—為=？。72

同理有X5—X2=X6-Xi=...=3a72

所以，我們可以由測得的各段位移XI，也……求出田=上三＞，。2=至三*……

3尸3T2

再由…算出平均值。=-0+。2+。3）=~一二十":「”十一+心就是所要測

得的加速度。

（方法二）圖象法：如圖所示，以打某點為計時起點，由匕=哮包求出各個計數(shù)點的瞬

時速度，作1，一,圖象」圖象的斜率即為物體的加速度。

3.求物體在打下某L數(shù)點時瞬時速度的方法

M="+乃（時間27內(nèi)的平均速度等于該段時間中點廠時刻的瞬時速度）。

2T

實驗器材

電火花計時器或電磁打點計時器，紙帶，電源，小車，細繩，一端附有滑輪的長木板，

刻度尺，鉤碼，導線。

【實驗步驟】

1.如圖所示，把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并把滑輪伸出桌面，把打點計

時器固定在長木板上遠離.滑輪的一端，連接好電路。

2.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車

能否在木板上平稔地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車

的后面。

3.把小車停在打點計時器處。先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點

計時器就在紙帶上打下一系列小點，換上新紙帶，重復實驗三次。

【數(shù)據(jù)處理】

1.從三條紙帶中選攔一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點，在后邊便于測量

的地方找一個開始點來確定計數(shù)點。為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打五個點的時間

作為時間單位，即r=o.i5o

2.正確使用亳米刻度尺測量每相鄰的兩計數(shù)點間的距離，并填入表內(nèi)，用逐差法求出

加速度，最后求其平均值｛請讀者自己設(shè)計表格）。

3.也可求出各計數(shù)點對應的瞬時速度，作出V—/圖象，求宜線的斜率，即物體運動的

加速度。

［練習（2022?江蘇）小明利用手機測量當?shù)氐闹亓铀俣?，實驗場景如圖1所示，他將

一根木條平放在樓梯臺階邊緣，小球放置在木條上，打開手機的“聲學秒表”軟件，

用鋼尺水平擊打木條使其轉(zhuǎn)開后，小球卜.落撞擊地面，手機接收到鋼尺的擊打聲開始

計時，接收到小球落地的撞擊聲停止計時，記錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時間間隔I.多次

測量不同臺階距離地面的高度h及對應的時間間隔t.

（1）現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球，實驗中應當選用A.

A.鋼球B.乒乓球C.橡膠球

（2）用分度值為1mm的刻度尺測量某級臺階高度h的示數(shù)如圖2所示，則h=61.20

cm.

（3）作出2h-t2圖線，如圖3所示，則可得到重力加速度匕=9.31m/s2.

0.050.10.150.20.250.30.35e信

（4）在圖1中，將手機放在木條與地面間的中點附近進行測量.若將手機放在地面A點,

設(shè)聲速為v,考慮擊打聲的傳播時間，則小球下落時間可表示為宴（用h、t和

v表示）.

（5）有同學認為，小明在實驗中未考慮木條厚度，用圖像法計算的重力加速度g必然有

偏差.請判斷該觀點是否正確，簡要說明理由.

【解答】解：（1）為減小空氣阻力對實驗的影響，應速擇質(zhì)量大而體積小的球進行實驗,

故選A。

（2）刻度尺的分度值是1mm,由圖示刻度尺可知，h=61.20cm

（3）小球做自由落體運動，位移h=±gt2,整理得：2h=gt2

2771522

則2h-t圖像的斜率k=g=nAA/*9.3Im/s

（4）將手機放在地面A點時，打擊木條的聲音傳到手機處的時間與小球落地時的聲音傳

到手機的時間相等，此時所測時間t等于小球做自由落體運動的時間，手機放在地面上

時，打擊木條的聲音傳到手機需要的時間ti=J掌握小球的下落時間t'=t+S

（5）設(shè)木條的厚度為d,小球下落過程位移：h+d=4gt2,整理得：2h=gt2-2d,2h-

t?圖象的斜率k=g,應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，木條的厚度對實驗沒有影響。

故答案為：⑴A：（2）61.20；（3）9.31；（4）t+-（5）小明的觀點不正確，考慮木條

厚度圖象的斜率不變，重力加速的測量值不受影響。

［練習2|（2022?浙江）（1）①“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗裝置如圖1所示，

長木板水平放置，細繩與長木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計數(shù)點O為位移