2023高考二輪復(fù)習(xí)二十五專題

專題十五、力學(xué)實(shí)驗(yàn)

第一部分織網(wǎng)點(diǎn)睛，綱舉目張

物理力學(xué)部分的實(shí)驗(yàn)共有八個(gè)，包括測(cè)最做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度，探究彈簧彈力與

形變量的關(guān)系，探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律，探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)

系，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的

關(guān)系，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，這些實(shí)驗(yàn)都離不開力、長度、加速度的測(cè)量，離不開讓物體運(yùn)動(dòng)

起來。將具有相同點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分類歸納，有利于考生化繁為簡、化厚為薄、總結(jié)規(guī)律，把

握內(nèi)核巧遷移。

（一）把力測(cè)出來

方法儀器器材相關(guān)實(shí)驗(yàn)

基本法測(cè)力計(jì)、力傳感器探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律等

平衡法測(cè)力計(jì)、天平探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系等

替代法天平探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

（二）讓物體動(dòng)起來

方法操作相關(guān)實(shí)驗(yàn)

測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)

重物拉線跨過定滑輪牽引小

牽引法速度，探究加速度與物體受

車或滑塊在軌道上運(yùn)動(dòng)

力、物體質(zhì)量的關(guān)系等

物體在壓縮的彈簧作用下由

彈射法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等

靜上射出

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，測(cè)量重

落體法重物自由落體

力加速度等

物為由靜止無初速度釋放后探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，驗(yàn)證動(dòng)

自滑法

沿斜面下滑量守恒定律等

（三）把速度測(cè)出來

方法主要儀器器材操作相關(guān)實(shí)驗(yàn)

測(cè)出計(jì)數(shù)點(diǎn)間距，由測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)物體

交流電源、打點(diǎn)計(jì)時(shí)打出某點(diǎn)前后兩點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，探究加

紙帶法

器、刻度尺間內(nèi)的平均速度替代速度與物體受力、物

打出該點(diǎn)時(shí)的速度體質(zhì)量的關(guān)系，驗(yàn)證

測(cè)出遮光條的寬度及機(jī)械能守恒定律，驗(yàn)

遮光時(shí)間，由遮光時(shí)證動(dòng)量守恒定律等

光電門、螺旋測(cè)微器

光電門法間內(nèi)的平均速度代替

或游標(biāo)卡尺

物體經(jīng)過光電門時(shí)的

速度

豎直平面內(nèi)末端水平測(cè)出物體離開軌道末

的傾斜或弧形軌道、端后平拋運(yùn)動(dòng)的高度驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律等

平拋法

刻度尺與射程，由平拋運(yùn)動(dòng)

彈簧、刻度尺、天平規(guī)律計(jì)算初速度探究彈性勢(shì)能等

力傳感器測(cè)出物體經(jīng)

過軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

道的壓力，由牛頓運(yùn)

豎直平面內(nèi)的圓弧軌等

動(dòng)定律計(jì)算物體經(jīng)過

圓周法道、力傳感器、天平

最低點(diǎn)時(shí)的速度

等

反過來由機(jī)械能守恒探究向心力大小與半

定律或動(dòng)能定理計(jì)算徑、角速度、質(zhì)審:的

最低點(diǎn)的速度關(guān)系等

（四）把加速度測(cè)出來

方法原理與操作相關(guān)實(shí)驗(yàn)

利用紙帶或頻閃照片，以最常見的6段位移為

例，逐差法計(jì)算加速度的公式為

（總+心+工6）一（川+「+13）

a~9尸

公式法

研究勻變速直線運(yùn)

由物體運(yùn)動(dòng)軌道上的兩光電門分別測(cè)出兩個(gè)

動(dòng)，探究加速度與物

時(shí)刻的速度及對(duì)應(yīng)位移，根據(jù)l?-32=2a「計(jì)

體受力、物體質(zhì)量的

算加速度

關(guān)系，測(cè)量重力加速

算出選定計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，建立圖像，由圖

度等

像斜率計(jì)算加速度

圖像法根據(jù)建立:，圖像，由圖像斜率計(jì)算

加速度，但要注意，加速度等于圖像斜率的2

倍，此外縱軸截距表示初速度

三類實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)謹(jǐn)記

(一)“紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”類實(shí)驗(yàn)

1.涉及的實(shí)驗(yàn)

(1)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

(2)驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律。

(3)探究動(dòng)能定理。

(4)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

2.紙帶的應(yīng)用

(I)確定時(shí)間

要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，為便于測(cè)量和計(jì)算,

一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，這樣時(shí)間間隔為0=0.02X5s=0.1so

(2)求瞬時(shí)速度

做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖所示,

求紙帶上某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，只需在這一點(diǎn)的前后各取用同時(shí)間間隔7的兩段位移用和用

X，則打〃點(diǎn)時(shí)的速度嗎答

n-1n+1

*■

J<-4"-j

(3)求加速度

Av

①利用。=筆求解：在已經(jīng)判斷出物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的情況下可利用A.v=x?H-A-n

=〃/求加速度a。

②逐差法

P0123456

?Ui」，J

如圖所示，由X"一%=(〃一〃?)。尸

rmX4~X\X5—X2入6-沏

口J得：〃i=-3T2，牝=37，"3=~彳7，

g、i41+s+〃3X4+二+式6一巾—X2一心

坳■以a=Q=o

③兩段法：把圖中鶯、及、刈、q、X5、此分成時(shí)間相等(均為37)的兩大段，則由一—

X1得：(X4+X5+.I6)—(Xl+X2+X3)=a(37)2,解出的a與上面逐差法結(jié)果相等，但卻要

簡單得多。

④圖像法

a.由辦=”尹，求出相應(yīng)點(diǎn)的速度。

b.確定各計(jì)數(shù)點(diǎn)的坐標(biāo)值(丁，劭)、(27',㈤、…、＜"，%)。

c.畫出。圖像，圖線的斜率為物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。

(-)“彈簧、橡皮筋”類實(shí)驗(yàn)

1.探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系

(1)實(shí)驗(yàn)中不能掛過多的鉤碼，防止彈簧超過彈性限度。

(2)畫圖像時(shí)，不要連成“折線”，而應(yīng)盡量讓坐標(biāo)點(diǎn)落在直線上或均勻分布在直線兩

側(cè)。

2.探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律

(1)每次拉伸結(jié)點(diǎn)位置。必須保持不變。

(2)記下每次各力的大小和方向。

(3)畫力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度。

(三)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)可利用不同的方案驗(yàn)證，具體如下：

實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)裝置

￡?！ㄐ?/p>

利用氣墊導(dǎo)軌完成i維碰撞實(shí)驗(yàn)

滑塊速度的測(cè)量。=萼

用兩擺球碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

擺球速度的測(cè)量。=，訪

在光滑桌面上兩車碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

小車速度的測(cè)量。=膏

范入射小球

被撞小球

白紙

利用斜槽上滾下的小球驗(yàn)證動(dòng)最守恒定律------\vQ/妣

速度與平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移成正比

第二部分實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，高考真題演練

1.(9分)(2022重慶高考)如圖為某小組探究兩滑塊碰撞前后的動(dòng)量變化規(guī)律所用的實(shí)

驗(yàn)裝置示意圖。帶刻度尺的氣墊導(dǎo)軌右支點(diǎn)固定，左支點(diǎn)高度可調(diào)，裝置上方固定一具有計(jì)

時(shí)功能的攝像機(jī)。

(1)要測(cè)量滑塊的動(dòng)量，除了前述實(shí)驗(yàn)器材外，還必需的實(shí)驗(yàn)器材是。

(2)為減小重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，開動(dòng)氣泵后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的左支點(diǎn)，使輕推后的滑塊能

在氣墊導(dǎo)軌上近似做運(yùn)動(dòng)。

(3)測(cè)得滑塊8的質(zhì)量為197.8g,兩滑塊碰撞前后位置.x隨時(shí)間/的變化圖像如圖所示，

其中①為滑塊B碰前的圖線。取滑塊人碰前的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍蓤D中數(shù)據(jù)可得滑塊8

碰前的動(dòng)量為kg?m?S7(保留2位有效數(shù)字)，滑塊4碰后的圖線為

（選填"②”“③”“④”）。

x/mm

【參考答案】.（I）.天平（2）.勻速直線（3）.-0.011.③

【名師解析】（1）要測(cè)量滑塊的動(dòng)量，需要測(cè)量滑塊質(zhì)量，因此需要天平。

（2）為了減小重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)該讓氣墊導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)，故開動(dòng)氣泵后，調(diào)節(jié)氣

墊導(dǎo)軌的左支點(diǎn)，使輕推后的滑塊能在氣墊導(dǎo)軌上近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

（3）取滑塊A碰撞前運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍鶕?jù)兩滑塊碰撞前后位置x隨時(shí)間，的變化圖像

可知滑塊B碰撞前的速度為vH=-0,058m/s

滑塊B碰撞前的動(dòng)量為p產(chǎn)咕8VB=0.1978X（-0.058）kgm/s=-0.011kgm/s

兩物塊碰撞耍符合碰撞的制約關(guān)系，圖線④為碰撞前A物塊的位移圖像；由丁碰撞后圖線

③的斜率大于圖線②的斜率，所以圖線③為碰撞后A物塊的圖線。

2.（10分）（2022高考北京卷）某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量重力加速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖

1所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50.0Hz的交流電源上。

使重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點(diǎn)跡。挑出點(diǎn)跡清晰的一條

紙帶，依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1,2,…，8,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)。分別測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)

點(diǎn)之間的距離玉,￡，…，與，并求出打點(diǎn)2,3,…，7時(shí)對(duì)應(yīng)的重錘的速度。在坐標(biāo)紙上建

立U-f坐標(biāo)系，根據(jù)重錘下落的速度作出廿一，圖線并求重力加速度。

(1)圖2為紙帶的一部分，打點(diǎn)3時(shí)，重錘下落的速度匕=m/s(結(jié)果保

留3位有效數(shù)字)。

3.83536單位：cm

234

圖2

(2)除點(diǎn)3外，其余各點(diǎn)速度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)已在圖3坐標(biāo)系中標(biāo)出，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出速度匕

對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并作出U-f圖線。

(3)根據(jù)圖3,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的重力加速度g=m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(4)某同學(xué)居家學(xué)習(xí)期間，注意到一水龍頭距地面較高，而且發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水龍頭閥門可

實(shí)現(xiàn)水滴逐滴下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時(shí)間間隔，還能聽到水滴落地時(shí)發(fā)出的清

脆聲音。于是他計(jì)劃利用手機(jī)的秒表計(jì)時(shí)功能和刻度尺測(cè)量重力加速度。為準(zhǔn)確測(cè)量，請(qǐng)寫

出需要測(cè)量的物理量及對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法。

【參考答案】

（1）1.15

（3）9.75

（4）需要測(cè)量的物理量：水滴卜.落的高度。和卜落的時(shí)間上

測(cè)品的方法：用刻度尺測(cè)懸水龍頭出水口到地面的高度，多次測(cè)顯取平均值；

測(cè)量/的方法：調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使一滴水開始下落的同時(shí)，恰好聽到前一滴水落地時(shí)發(fā)出

的清脆聲音。用手機(jī)測(cè)量n滴水下落的總時(shí)間tn,則/=么..

n

【命題意圖】此題考查重力加速度測(cè)量及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

183+536

【名師解析】（1）打點(diǎn)3時(shí)，重錘下落的速度v3=m/s=l.l5m/s0（2）過盡可

4x0.02

能多的點(diǎn)作直線，如圖。（3）圖像的斜率表示重力加速度，為9.75m/s2。

（4）需要測(cè)量的物理量：水滴下落的高度力和下落的時(shí)間人

測(cè)量〃的方法：用刻度尺測(cè)量水龍頭出水口到地面的高度，多次測(cè)量取平均值；

測(cè)量/的方法：調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使一滴水開始下落的同時(shí)，恰好聽到前一滴水落地時(shí)發(fā)出

的清脆聲音。用手機(jī)測(cè)量〃滴水下落的總時(shí)間乙，則［二L。

n

3.（2022高考遼寧物理）某同學(xué)利用如圖所示的裝置測(cè)量重力加速度，其中光柵板上交替

排列著等寬度的遮光帶和透光帶（寬度用/表示）。實(shí)驗(yàn)時(shí)將光柵板置于光電傳感器上方某

高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計(jì)算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光

帶通過光電傳感器的時(shí)間旬隔0O

透光帶

（1）除圖中所用的實(shí)驗(yàn)器材外，該實(shí)驗(yàn)還需要___________（填“天平”或“刻度尺”）；

（2）該同學(xué)測(cè)得遮光帶［透光帶）的寬度為4.50cm,記錄時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)如表所示，

編號(hào)1遮光帶2遮光帶3遮光帶???

3

△r/（xl（rs）73.0438.6730.00?..

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得編號(hào)為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為匕=

___________m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；

（3）某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時(shí)間間隔為則重力加速度8=

（用d、△%、表示）；

（4）該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?qǐng)寫出一條可能的原因:

2d（A/,—）

【參考答案】（1）刻度尺（2）1.5（3）t,—土

A@2（M+&2）

（4）光柵板下落受到空氣阻力的作用

【命題意圖】本題考查重力加速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn).

【名師解析】

（1）該實(shí)驗(yàn)測(cè)量重力加速度，不需要天平測(cè)質(zhì)量；需要用刻度尺測(cè)量遮光帶（透光帶）的

寬度，故需要刻度尺；

（2）根據(jù)平均速度的計(jì)算公式可知，

d4.5x102m

編號(hào)為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為V3：1.5m/so

\t30xl(T3s

（3）由于d很小，可以用遮光帶通過光電傳感器的平均速度代替瞬時(shí)速度，所以有

dd

v.=—彩

由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，打二匕十g

2d（Af,—）

可得g二就西而二

（4）由于光柵板下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。

4.（2022高考河北）某實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)

證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝署如圖1所示。彈簧的勁度系數(shù)為h原長為小,鉤碼的質(zhì)

量為〃?。已知彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為E"2,其中太為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的

2

形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間。

彈簧

5鉤碼

打點(diǎn)

計(jì)時(shí)器

紙帶

圖1

（1）在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測(cè)得此時(shí)彈簧的長度為心接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)

器電源。從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部

分紙帶如圖2所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為了（在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放

鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn)）。從打出A點(diǎn)到打出廠點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為

鉤碼的動(dòng)能增加量為，鉤碼的重力勢(shì)能增加量為

圖2

（2）利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到彈簧彈性勢(shì)能減少量、鉤碼的機(jī)械能增加

量分別與鉤碼上升高度〃的關(guān)系，如圖3所示。由圖3可知，隨著/,增加，兩條曲線在縱向

的間隔逐漸變大，主要原因是_____o

19

k（L-——khs袱為一回

【參考答案】（1）-2

rngfi4o

8T2

（2）鉤碼和紙帶運(yùn)動(dòng)的速度逐漸增大，導(dǎo)致空氣阻力逐漸增大，以至于空氣阻力做的功也

逐漸增大。

【命題意圖】本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

【名師解析】（1）從打出A點(diǎn)到打出尸點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為

171

△耳彈二5"（乙一。）~一六（心一4一〃5）

整理有AE^=k（L_k）%_；kh；

22

打出口點(diǎn)時(shí)速度v=2二冬,打出廠點(diǎn)時(shí)鉤碼動(dòng)能Ek=-mv=-m（么二4）=

IT222r

.仇8尸R，由于從靜止釋放鉤碼，所以鉤碼動(dòng)能增加量△以="（?8二尸"）；

（2）鉤碼機(jī)械能的增加量，即鉤碼動(dòng)能和重力勢(shì)能增加量的總和，若無阻力做功則彈簧彈

性勢(shì)能的減少量等于鉤碼機(jī)械能的增加量?，F(xiàn)在隨著/?增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變

大，而兩條曲線在縱向的間隔即阻力做的功，則產(chǎn)生這個(gè)問題的主要原因是鉤碼和紙帶運(yùn)動(dòng)

的速度逐漸增大，導(dǎo)致空氣阻力逐漸增大，以至于空氣阻力做的功也逐漸增大。

5.（2022年6月浙江選考）（7分）（1）①“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)裝

置如圖1所示，長木板水平放置，細(xì)繩與長木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計(jì)

數(shù)點(diǎn)。為位移測(cè)量起點(diǎn)和計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)8時(shí)小車位移大小為▲cm。由

圖3中小車運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，求得加速度為▲ui/W（保留兩位有效數(shù)宇）。

細(xì)繩小車紙帶打度'計(jì)時(shí)器

長木板

鉤碼

圖2

圖3

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

A.換成質(zhì)量更小的車B.調(diào)整長木板的傾斜程度

C.把鉤碼更換成成碼盤和祛碼D.改變連接小車的細(xì)繩弓長木板的夾角

（2）“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，在該實(shí)驗(yàn)中,

①下列說法正確的是▲（單選）；

A.拉著細(xì)繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同

B.在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個(gè)拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的

兩點(diǎn)

C.測(cè)量時(shí)彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦

D.測(cè)量時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板

②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要▲（選填“2”、“3”或

“4”）次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到

【參考答案】（1）6.201.9B（2）BD3

【命題意圖】本題考杳三個(gè)力學(xué)隹驗(yàn)，意在考杳蟲驗(yàn)探究能力。

【解題思路】

（1）①根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則，打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)小車位移大小為6.20cm。由速度圖像斜率得加

2

速度a=1.9m/so

②利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需平衡摩擦力，即調(diào)整長木板

的傾斜程度，B正確。

（2）①“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)，在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，為減小誤差，確定

一個(gè)拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，測(cè)量時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行

于木板，BD正確。

②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要3次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到0。第一次用一只

彈簧秤將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)；第二次用手和彈簧秤成一定角度分別拉一繩套將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，

記下二者拉力方向：第3次手和彈簧秤互換，分別沿第2次的方向?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)。

6.（2022?全國理綜甲卷?23）（10分）

利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)碰撞過程進(jìn)行研究。讓質(zhì)量為四的滑塊A與質(zhì)量為恤的靜止滑塊B

在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，比較碰撞后A和B的速度大小V,和匕，進(jìn)而

分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空：

（2）測(cè)得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg。要使碰撞后兩滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反，應(yīng)

選取質(zhì)量為kg的滑塊作為Ao

（3）調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時(shí)，A的左端到左邊擋板的距離片與B的右端到右

邊擋板的距離與相等。

（4）使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰

撞時(shí)刻開始到各自撞到擋板所用的時(shí)間乙和t2。

（5）將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟（4）。多次測(cè)量的結(jié)果

如下表所示。

12345

八/s0.490.671.011.221.39

0.150.210.330.400.46

t2/s

0.310.330.330.33

kd&2

V2

（6）表中的《=（保留2位有效數(shù)字）。

（7）工的平均值為,（保留2位有效數(shù)字）。

彩

（8）理論研究表明，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由山判斷。若兩滑塊的碰撞

為彈性碰撞，則上的理論表達(dá)式為（用叫和叫表示），本實(shí)驗(yàn)中其值為

j-

（保留2位有效數(shù)字），若該值與（7）中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi)，則可認(rèn)為滑塊A與

滑塊B在導(dǎo)軌上的碰撞為彈性碰撞。

【參考答案】（2）0,304kg（6）0.32（7）0.32（8）‘％一’”0.48

2叫

【命題意圖】探究碰掩過程中的不變量，列表法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、有效數(shù)字，

【解題思路】（2）要使碰撞后兩滑塊的運(yùn)動(dòng)方向相反，必須使質(zhì)量較小的滑塊碰撞質(zhì)

量較大的靜止滑塊，所以應(yīng)選取質(zhì)量為0.304kg的滑塊作為Ao

（6）s,=viti，s2=v2t2,解得k2二區(qū)根據(jù)第1組數(shù)據(jù)，可得"包=0.31,解得打二101；

t}s20.495,s2

根據(jù)第3組數(shù)據(jù)，可得"紅=0.33,解得三=1.01：代入第2組數(shù)據(jù)，可得1<2="蟲=0.32.

1.0以0.67.

（7）當(dāng)■的平均值為（0.31+0.32+0.33+0.33+0.33）4-5=0.32.

V2

（8）由碰撞過程遵循的動(dòng)量守恒定律，mivo=-niivi+m2V2

222

若為彈性碰撞，則碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)能不變，—ni|Vo=—mivi+—m2V2

222

聯(lián)立解得，工二叫一>,將題給數(shù)據(jù)代入可得L二色二巴=0.48.

v22叫v22m1

【易錯(cuò)提醒】（7）中上的平均值為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。（8）中土的理論表達(dá)式和理

論值，兩者不同。

7.（2022年1月浙江選考）（1）在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，以小鋼球離開軌道木端時(shí)球

心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,建立水平與豎直坐標(biāo)軸。讓小球從斜槽上離水平桌面高為/?處靜止釋

放，使其水平拋出，通過多次描點(diǎn)可繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)球心的軌跡，如圖所示。在軌跡

上取一點(diǎn)A,讀取其坐標(biāo)（項(xiàng)），和）。

①下列說法正確的是。

A.實(shí)驗(yàn)所用斜槽應(yīng)盡量光滑

B.畫軌跡時(shí)應(yīng)把所有描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來

C.求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)

②根據(jù)題目所給信息，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小如=.

U凝島

A.B.J2gX)

③在本實(shí)驗(yàn)中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是一

【參考答案】?.C②.D③.確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同

【名師解析】①[1]A.只要保證小球每次從同一位置靜止釋放，到達(dá)斜槽末端的速度大小都

相同，與實(shí)驗(yàn)所用斜槽是否光滑無關(guān)，故A錯(cuò)誤；

B.畫軌跡時(shí)應(yīng)應(yīng)舍去誤差較大的點(diǎn)，把誤差小的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，故B錯(cuò)誤；

C.求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離遠(yuǎn)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，便于減小讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤

差，故C正確；

故選C。

②[2]坐標(biāo)原點(diǎn)。為拋出點(diǎn)，由平拋規(guī)律有％）二%，，為二;

聯(lián)立解得平拋的初速度為%=/，故選D。

③⑶小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放是為了保證到達(dá)斜槽末端的速度大小都相同，

從而能確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同。

【易錯(cuò)警示】（2）中考生易錯(cuò)用機(jī)械能守恒定律有〃磔=｝就從而得到

2=廊，選答案A；造成這種錯(cuò)誤的原因是考生忽略了斜槽軌道不光滑，小

球在下滑的過程中還受到了摩擦力作用，這個(gè)過程的機(jī)械能是不守恒的。因此利

用實(shí)驗(yàn)中測(cè)平拋初速度只能從平拋運(yùn)動(dòng)的原理求解。

8（2022年1月浙江選考）”探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，阻力很小的滑

軌上有兩輛小車A、B,給小車A一定速度去碰撞靜止的小車B,小車A、B碰撞前后的速

度大小可由速度傳感器測(cè)得。

BA

①實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行的操作有O

A.測(cè)量滑軌的長度

B.測(cè)量小車的長度和高度

C.碰撞前將滑軌調(diào)成水平

②下表是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù):

碰撞后B的速

碰撞前A的速度大碰撞后A的速度

A的質(zhì)量/kgB的質(zhì)量/kg度大小/

小/（m-s-1）大小/（）

（m-s-1）

0.2000.3001.0100.20()0.800

由表中數(shù)據(jù)可知，碰撞后小車A、B所構(gòu)成系統(tǒng)的總動(dòng)量大小是kg-m/so（結(jié)果保

留3位有效數(shù)字）

【參考答案】①.C（2）.0.200

【名師解析】①⑴碰撞前將滑軌調(diào)成水平，保證碰撞前后A、B做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可，沒有

必要測(cè)量滑軌的長度和小車的長度、高度。

故選C。

②[2]由表中數(shù)據(jù)可知小車A的質(zhì)量小于B的質(zhì)量，則碰后小車A反向運(yùn)動(dòng)，設(shè)碰前小車A

的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則可知碰后系統(tǒng)的總動(dòng)量大小為

P=〃%""一〃nUA

解得

p'=0.200kgm/s

【易錯(cuò)警示】②中分析表格數(shù)據(jù)時(shí)要注意判斷碰后小車A是否反向。

9.（2022?高考河北物理11,6分）某實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、

刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖I所示。彈簧的勁度系數(shù)為攵，原長

為4,鉤碼的質(zhì)量為小。已知彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為E=g依2,其中左為彈簧的勁度

系數(shù)，X為彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間.

-------S-

i.簧

《鉤碼

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器|

＜，r一^帶

A

11

圖1

（1）在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測(cè)得此時(shí)彈簧的長度為L。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)

器電源。從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部

分紙帶如圖2所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為了（在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋

放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn)）。從打出A點(diǎn)到打出”點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為

，鉤碼的動(dòng)能增加量為________,鉤碼的重力勢(shì)能增加量為。

圖2

（2）利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到彈簧彈性勢(shì)能減少量、鉤碼的機(jī)械能增加

量分別與鉤碼上升高度〃的關(guān)系，如圖3所示。

由圖3可知，隨著力增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是

【參考答案】（1）m—W+）m也—?）。（2）空氣阻力

8F28T2

2

【名師解析】（1）打出尸點(diǎn)時(shí)速度v二2二公，打出尸點(diǎn)時(shí)鉤碼動(dòng)能Ek=-mv=-m

2T22

（四二々）2=一?。?，由于從靜止釋放鉤碼,所以鉤碼動(dòng)能增加量△以=:

2T8T28T2

鉤碼重力勢(shì)能增加量△廝=mgk；由機(jī)械能守恒定律，從打出A點(diǎn)到打出廠點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧

m(jS

的彈性勢(shì)能減少量為△Ep=4&+4Ek+inghi。

ST2

（2）隨著〃增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是空氣阻力。

10.（2022新高考海南卷）（2）用如圖所示的裝置研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，擊打彈片時(shí),

A做平拋運(yùn)動(dòng)，8做自由落體。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小球總是同時(shí)落地，則得到的結(jié)論是:

以A的拋出點(diǎn)做為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，如圖所示，設(shè)從OfA,從AfB,從

C的時(shí)間分別是，°八、九、k則這三個(gè)時(shí)間（選填“相等”或“不相等”）。

X

A

R

【參考答案】（2）平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)。相等

【名師解析】多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小球總是同時(shí)落地，則說明平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向做自

由落體運(yùn)動(dòng)。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)可知，這三個(gè)時(shí)間相等。

11.（2021重慶高考）某同學(xué)用手機(jī)和帶刻度的玻璃筒等器材研究金屬小球在水中豎直下落

的速度變化情況。他用手機(jī)拍攝功能記錄小球在水中靜止釋放后位置隨時(shí)間的變化，每"60s

拍攝一張照片。

（1）取某張照片中小球的位置為。號(hào)位置，然后依次每隔3張照片標(biāo)記一次小球的位置，

則相鄰標(biāo)記位置之間的時(shí)訶間隔是s。

（2）測(cè)得小球位置x隨時(shí)間t變化曲線如題圖所示，由圖可知，小球在0/5s~0.35s時(shí)間段

平均速度的大小1選填“大于”、“等于"、“小于”）在045s?0.65s時(shí)間段內(nèi)平

均速度的大小。

（3）在實(shí)驗(yàn)器材不變的情況下，能夠減小實(shí)驗(yàn)誤差測(cè)量誤差的方法有：（寫

出一種即可）

【參考答案】(I)l/15s(2)小于(3)每張照片標(biāo)記一次小球的位置

【名師解析】(1)相鄰標(biāo)記位置之間的時(shí)間間隔是T=4Xl/60s=l/15so(2)小球在0.15s935s

時(shí)間內(nèi)(△t=0.35s-0.15s=0.20s)fe^Ax=240mm-40mm=200mm=0.20()ni,平均速度大小為

vl=Ax/At=l.()m/s：小球在0.45s~0.65s時(shí)間內(nèi)(△t=0.65!U).45s=0.20$)位移△

x=750mm-400mm=350mm=0.350m,平均速度大小為V2=Ax/Al=1.75m/s；由此可知小球在

0.15s~0.35s時(shí)間內(nèi)平均速度的大小小于小球在0.45s-0.65s時(shí)間內(nèi)的平均速度的大小。(3)

在實(shí)驗(yàn)器材不變的情況下，能夠減小實(shí)驗(yàn)誤差測(cè)量誤差的方法有：每張照片標(biāo)記一次小球的

位置。

12(2022高考上海)在“用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取钡膶?shí)驗(yàn)中:

(1)攜線質(zhì)量和擺球質(zhì)量分別為〃F和，〃蟲授線長為I,投球直徑為d,則

A.陽覿>>〃？球,/<<d：

B.規(guī)>>〃？球,/>>d；

C./〃我<<〃？球,/<vd；

D.球,/>>J；

(2)小明在測(cè)量后作出的伊一一/圖像如圖所示，則他測(cè)得的結(jié)果是g=m/s2o(保留

(3)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)該從最高點(diǎn)還是最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，請(qǐng)簡述理由

18.【參考答案】（l）D（2）9.74（3）最低點(diǎn)速度最大，計(jì)時(shí)誤差最小。

【命題意圖】本題考查單擺測(cè)量重力加速度+圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)+誤差分析+實(shí)驗(yàn)探究能力

+模型思想

【名師解析】（1）單擺模型是輕細(xì)線懸掛小球，不計(jì)細(xì)線質(zhì)量，擺球視為質(zhì)點(diǎn)，所以該實(shí)

驗(yàn)要求擺線質(zhì)量遠(yuǎn)小于擺球質(zhì)量，擺線長度要遠(yuǎn)大于擺球直徑，即血統(tǒng)球，/?J：選項(xiàng)

D正確。

（2）由單擺周期公式，T=2nl-,可得7'2二-/,72一一/圖像斜率k=——,由題給出的實(shí)

Nggg

驗(yàn)——I圖像可得k=-=4.05,由—=4.05解得：重力加速度g=9.74m/s2o

0.95-0.74g

（3）由于擺球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度最大，以最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)誤差最小。

第三部分最新模擬集萃，提升應(yīng)試能力

1.（2023重慶第二次質(zhì)檢）2022年8月。炎熱的重慶多地發(fā)生山火。在重慶特殊的地形

下，消防隊(duì)員在某次滅火中采用新的滅火裝置，如圖甲所示。該次滅火中，消防官兵利用該

消防車的消防水炮進(jìn)行滅火作業(yè)，已知消防水炮噴出的水流恰好在最高處到達(dá)著火位置。重

慶南開中學(xué)某物理興趣小組想計(jì)算一下消防員滅火時(shí)消防水炮出水口處和在著火點(diǎn)位置處

的水流速度，為此進(jìn)行了用關(guān)準(zhǔn)備工作。已知該興趣小組拍攝消防車救火時(shí)的照片（照片與

實(shí)際長度比例為1:1000）,利用坐標(biāo)紙?zhí)幚碚掌蟮玫剿诳罩型暾能壽E如圖乙所示。

已知每小格長寬均為2cm,忽略空氣阻力，重力加速度g取IOm/s2。則

（I）水流初速度與水平方向夾角為o

（2）當(dāng)水流到達(dá)著火點(diǎn)位皆時(shí)，其速度為m/So

【參考答案】①.45。②.4()

【名師解析】

(1)|1］采用逆向思維，水做平拋運(yùn)動(dòng)，由圖可知，平物運(yùn)動(dòng)位移與水平方向夾角的正切

值

4

tana=—

82

平拋運(yùn)動(dòng)某時(shí)刻速度方向與水平方向的夾角的正切值是位移與水平方向夾角正切值的2倍,

有

tan。=2tana=1

解得

，二45。

水流初速度與水平方向夾角為45。。

(2)［2］采用逆向思維，水做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)比例關(guān)系卻，平拋運(yùn)動(dòng)的高度

/?=4x0.02mx1(XX)=80m

豎直方向上

匕，

=-:—

tand

解得

匕=40m/s

當(dāng)水流到達(dá)著火點(diǎn)位置時(shí)，其速度為40m/s。

2.(2023重慶第二次質(zhì)檢〉用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證M、〃？(M＞相)組成的系統(tǒng)機(jī)械能

守恒。兩物塊通過跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的輕繩相連；左邊豎直放置兩個(gè)光電門，其中光電門

1固定不動(dòng)，光電門2可以上下移動(dòng)，兩個(gè)光電門間距為/?,擋光片的寬度為d,重力加速

度為g。某次實(shí)驗(yàn)中擋光片通過光電門1的時(shí)間為勺，通過光電門2的時(shí)間為今。

(I)若要驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則需驗(yàn)證的表達(dá)式為(用M、加、g、d、h、6、

%表示)；

(2)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)功能的增加量總是略小于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量，原因是

(3)某興趣小組發(fā)現(xiàn)也可通過該裝置來測(cè)量&,通過g的測(cè)量值是否等于實(shí)際值來驗(yàn)證機(jī)

械能守恒。調(diào)節(jié)光電門2的位置來改變〃，并得到對(duì)應(yīng)的)=與-先，作出的;△。2)-力

圖像如圖乙所示，已知圖像中直線的斜率為火，則測(cè)量重力加速度表達(dá)式為且=

(用M、"八2表示)。

【參考答案】①.（M-〃z）g/?=;（M+機(jī)--y）

2，24

②.重物在下落過程中受到了空氣阻力及繩子與滑輪之間的摩擦力等阻力作用

③.

M-m

【名師解析】

d

(I)[I]加經(jīng)過光電門1的速度為v,=-

4

加經(jīng)過光電門2速度為

d

V2=~

若機(jī)械能守恒，滿足

1,1,

Mgh-mgh=—(A/+tn)v^-—(AY+ni}v~

整理可得

(A/-m)gh=—(M+〃7”2(!一；)

264

(2)[2]通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)能的增加量總是略小于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量，原因是重物在

下落過程中受到了空氣阻力及繩子與滑輪之間的摩擦力等阻力作用；

(3)|引根據(jù)

(M-〃?)g〃=?(M+〃?)/(二一上)

2%G

可得

4△3)2=利二竺2￡./?

2M+m

可知;MF)-/?圖象的斜率

(M-m)g

M+"i

解得

k(M+/H)

^=------

M-tn

3.(2023寧夏銀川一中第一次月考)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來“驗(yàn)證力的平行四邊

形定則”，支架上有兩根豎直桿，兩支架后放置一豎宜平板，平板上貼有白紙，左側(cè)桿上周

定一拉力傳感器A,一根不可伸長的細(xì)繩一端連接拉力傳感器，另一端連接在右側(cè)桿上的3

點(diǎn)，細(xì)繩長度大于兩桿間近，不計(jì)輕小滑輪質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測(cè)出重物的質(zhì)量〃?：

②將細(xì)繩繞過光滑的輕小滑輪，重物懸掛于滑輪下，使之處于靜止?fàn)顟B(tài);

③記下3點(diǎn)位置、滑輪與細(xì)繩接觸點(diǎn)。的位置，讀出并記錄拉力傳感器的示數(shù)6