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2022-2023 高考物理二轮复习（新高考）
专题06实验
高考考点分析--物理实验是高考试题中的必考题，所占比重虽然
不是很大，但确是提分的关键，此部分试题有较为固定的解题思路，再
难以解答的试题，都会有简单的填空。抓住各类题型的解题思路，是解
决实验题的关键。高考中一般有两个实验题，力学实验与电学实验各一
道题。实验题考察的是对知识的综合运用，是通过探究，运动所学的知
识将实验步骤完成的题型。
知识框架
学习目标
1.熟练掌握关于实验的各知识点，并会合理运用。
2.将实验题的基础题型烂熟于心，并透彻研究其解题思路。
3.熟练掌握实验题解题技巧，学会举一反三。
13讲 力学实验 力学实验部分是高考重点内容，主要内容：
1、研究匀变速直线运动；
2、探究弹力和弹簧伸长的关系；
3、验证力的平行四边形定则；
4、验证牛顿运动定律；
5、探究动能定理
6、验证机械能守恒定律
考点应用
1.常用实验仪器的读数
(1)毫米刻度尺的读数：精确到毫米，估读一位。
(2)游标卡尺的读数：游标卡尺是利用主尺的单位刻度（1 mm）与游标尺的单位刻度之间固定的微量
差值来提高测量精度的。常用的游标卡尺有 10 分度、20 分度和 50 分度三种，精确度分别为1/10mm、
1/20mm、1/50mm，测量结果不需要估读。读数方法：游标的0刻度前主尺的读数+n×1/N mm
(3)螺旋测微器的读数：测量值＝固定刻度整毫米数＋0.5 mm(判断半毫米刻度线是否露出)＋可动刻
度读数(含估读)×0.01 mm。
例1：（2022·重庆一中模拟预测）日常工作中，有时需要人们反应灵敏。对于战士、驾驶员、运动员等更
是如此。从发现情况到采取行动所用的时间，叫人的反应时间。小吴和小李两个同学利用一个直尺设计了
一个测量反应时间的简单方法，步骤如下：（1）如图甲所示，小吴用两个手指轻轻捏住直尺的上端，让直尺自然下垂。小李用一只手在直尺下方做
捏住直尺的准备，但手不能碰到直尺，记下这时手指的上边缘在直尺上的位置P，P 在直尺上的刻度为
1 1
L=20.00cm。
1
（2）小吴在不通知小李的情况下，突然松手，直尺下落。当小李看到直尺下落时，立即用手指捏住直尺，
记下这时手指的上边缘在直尺上的位置P，在直尺上的刻度记为L，如图乙所示，L=___________cm。
2 2 2
（3）利用以上数据，可计算出小李的反应时间为___________s（已知当地重力加速度g=9.8m/s2）。
（4）写出一条能提高测量结果准确程度的建议：___________。
【答案】 0.40 0.2 多测几次求平均值（或初始时小李的手指尽可能接近直尺）
【详解】（2）[1]如图可知，直尺的最小刻度为mm，读数时，应估读一位，因此L2=4.0mm=0.40cm
（3）[2]直尺下落的高度 根据
可得反应时间为
（4）[3] 多测几次求平均值（或初始时小李的手指尽可能接近直尺）
跟踪训练1：（2022·山西·怀仁市第一中学校模拟预测）在“研究弹簧的物理特性”研究性学习中，某学习
小组尝试用不同的方法测量弹簧的劲度系数。该学习小组查阅资料得知，弹簧弹性势能表达式为 Ep＝
，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧形变量。他们设计了如图（a）所示装置进行测量，弹簧右端与滑块
不连接，操作步骤如下：
（1）首先将气垫导轨调节水平。接通电源后轻推滑块，如果滑块做匀速运动，表示导轨水平。
（2）用游标卡尺测出滑块上挡光片的宽度d，示数如图（b），其读数为________m。（3）接通电源，用手向左侧推动滑块，使弹簧压缩到某一长度（弹簧处于弹性限度内），测出弹簀压缩
量x，
（4）将滑块由静止释放，读出滑块经过光电门时挡光片的挡光时间t，
（5）重复步骤（3）（4）测出多组x及对应的t，
（6）画出 图像如图（c）所示，由图像求得其斜率为a。若想测出劲度系数，还需要测量的物理量
为____________（写出物理量的名称及符号），可求得弹簧的劲度系数为_____（用斜率a以及其他测得的
物理量符号表达）。
【答案】 0.00570 滑块的质量m
【详解】（2）[1]根据游标卡尺读数规则，其读数为
（6）[2][3]由
知，要测出劲度系数k，还需测出滑块的质量m；由 得
图像斜率 得
2.时间类测量仪器
① 打点计时器：每打两个点的时间间隔为0.02 s，一般每五个点取一个计数点，则时间间隔为 Δt
＝0.02×5s＝0.1 s。
② 频闪照相机：用等时间间隔获取图象信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来，时间间隔
Δt＝。(f为频闪照相机的频率)
③ 光电计时器：记录遮光条通过光电门的遮光时间。
例2：（2022秋·江苏淮安·高二校考学业考试）在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，得到的记录纸
带如右图所示，图中A、B、C 点为计数点，相邻两个计数点的时间间隔为0.10s。每两相邻的计数点之间
有几个点未画出( )A．3 B．4 C．5 D．6
【答案】B
【详解】中学实验所用打点计时器的频率为
周期为 则
则每两相邻的计数点之间有4个点未画出。
故选B。
跟踪训练2：电磁打点计时器是一种计时仪器，它使用_______电源，当电源的频率是50Hz时。如图所示
纸带是某同学练习使用电磁打点计时器时得到的，打下的点迹的分布情况如图所示。从打下A点到打下B
点共14个点迹，历时__________s。
【答案】 低压交流 0.26s
【详解】[1]电磁打点计时器和电火花打点计时器都是一种计时仪器，电磁打点计时器使用的是低压交流电
源，其工作电压一般在6V左右，而电火花打点计时器使用的是220V的交流电源。
[2]当电源的频率是50Hz时，电磁打点计时器每隔0.02s打一次点，从打下A点到打下B点共14个点迹，即
为13个时间间隔，故历时
3.“纸带类”实验
① 利用纸带判定物体的运动性质(如图所示)
(1)若x、x、x、…、x 基本相等，在误差允许的范围内可认为物体做匀速直线运动。
1 2 3 6
(2)利用x 、x 、x 、…、x 计算出相邻相等时间内的位移差x －x 、x －x 、…、x －x ，若大致相等，
1 2 3 6 2 1 3 2 6 5
则在误差允许的范围内认为Δx＝aT2可判定物体做匀变速直线运动。
② 平均速度法求速度：如图所示，做匀变速直线运动的物体在某段时间的中间时刻的瞬时速度等于
这段时间内的平均速度，即vn＝。④ 利用纸带求加速度的三种方法
(1)利用第m个T时间内的位移和第n个T时间内的位移求a，即a＝。
(2)逐差法：如从纸带上得到6个连续相等时间间隔内的位移，则a＝。
(3)vt图象法：求出各点的瞬时速度，画出vt图线，图线的斜率表示加速度a。
例3：（2021秋·广东广州·高一华南师大附中阶段练习）在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中
某同学得到如下图所示的纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出，小车的加速度是（ ）
A．6.00m/s2 B．0.600m/s2C．1.20m/s2 D．15.0m/s2
【答案】B
【详解】依题意，相邻计数点间的时间间隔为
根据匀变速直线运动规律，用逐差法处理四组数据，则小车的加速度是
故选B。
跟踪训练3：在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器应该使用低压___________（选填“直流”
或“交流”）电源。随着小车的运动，计时器在纸带上打下一系列的点，取A、B、C、D、E五个计数点，
两个相邻的计数点间的时间间隔是0.1s，测得的距离如图所示，则计时器在打C点时，小车的速度大小为
___________m/s。
【答案】 交流 0.95
【详解】[1]打点计时器应使用交流电源。
[2]计时器在打C点时，小车的速度大小为4.处理纸带问题的三点关注
(1)长度计算：常用逐差法处理题中得到的数据，得出所求长度。逐差法是把测量数据中的因变量进行逐
项相减或按顺序分为两组进行对应项相减的方法。
(2)单位换算：题给单位一般是cm，最后算出来的加速度一般以m/s2为单位等。
(3)周期选择：常见的打点计时器的频率为 50 Hz，频闪相机的闪光频率为10 Hz，即它们的周期分别为
0.02 s、0.1 s，若每5个计时点取一个计数点，则它们的周期分别变为0.1 s、0.5 s。
例4：实验小组的同学利用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，认为细绳对小
车的拉力F等于砂和砂桶的总重力，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。
(1)实验室准备有下列器材：电磁打点计时器、秒表、天平(带有一套砝码)、纸带、复写纸、细绳、
低压直流电源、小车、一端带滑轮的长木板、砂桶、砂子、垫木、导线。实验中不需要的器材是
________________，缺少的器材是________________。
(2)由于小车所受阻力f的大小难以测量，为了尽量减小实验的误差，需尽可能降低小车所受阻力 f的
影响，以下采取的措施必要的是________。
A．适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂砂桶时小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑
B．应使砂和砂桶的总质量m远小于小车(含砝码)的总质量M
C．定滑轮的轮轴要尽量光滑
D．适当增大砂和砂桶总质量m
(3)实验中使用的交变电流的频率为50 Hz，图乙给出的是实验中获得的一条纸带，计数点间的距离已
标出。则小车运动的加速度为________m/s2，打下计数点5时小车运动的速度大小为________m/s。(结果
保留三位有效数字)
[解析] (1)本实验不需要用秒表计时，打点计时器应接交流电源，故不需要的器材是秒表、低压直
流电源。需要刻度尺测量纸带的长度，故还需要刻度尺、低压交流电源。(2)适当垫高长木板无滑轮的一
端，使未挂砂桶时小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑，这样可以通过重力的分力消除滑动摩擦力的影响，
定滑轮的轮轴要尽量光滑以减小摩擦。(3) 由逐差法知a＝×10－2 m/s2≈0.461 m/s2，v5＝×10－2
m/s＝0.412 m/s。
跟踪训练4：（2022秋·黑龙江佳木斯·高二佳木斯一中校考期中）测定当地重力加速度实验，按照正确的操
作得到了一条较为理想的纸带，选择某一点为0，依次每隔四个点取一个计数点编号为1、2、3、4、5…，由于不小心，纸带被撕断了，如图乙所示，请在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段：（
）
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】纸带A相邻相等时间内的位移之差为
则4、5点间的距离大约为
故选D。
5.“橡皮条、弹簧、碰撞”类实验
1．探究弹力和弹簧伸长量的关系的操作关键
(1)实验中不能挂过多的钩码，防止弹簧超过其弹性限度。
(2)画图象时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线两侧。
2．验证力的平行四边形定则的操作关键
(1)每次拉伸结点位置O必须保持不变。
(2)记下每次各力的大小和方向。
(3)画力的图示时应选择适当的标度。
例5：1．“橡皮条”类实验
(2020·河北六校第一次联考)两个实验小组做了如下两个实验，请回答下列问题：
(1)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两根不同的轻质弹簧 a和b，得到
弹力与弹簧长度的关系图象如图所示。下列说法正确的是________。
A．a的原长比b的长
B．a的劲度系数比b的大
C．a的劲度系数比b的小
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比
(2)另一个实验小组利用图所示的实验装置完成“探究求合力的方法”的实验。①下列说法正确的是________。
A．在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化
B．弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下
C．F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D．为减小测量误差，F1、F2方向间夹角应为90°
②弹簧测力计的指针如图丙所示，由图可知拉力的大小为________N。
③本实验采用的科学方法是________。
A．理想实验法 B．控制变量法
C．等效替代法 D．建立物理模型法
[答案] (1)B (2)AC 4.00 C
[解析] (1)根据图甲可知，F与L的关系为F＝k(L－L0)，弹力与弹簧长度的关系图象在横轴上的截
距等于弹簧原长，即弹力等于零时弹簧的长度，图线斜率等于弹簧的劲度系数 k，由此可知，a的原长比b
的短，a的劲度系数比b的大，选项A、C错误，B正确；测得的弹力与弹簧的长度呈线性关系，测得的弹
力与弹簧的伸长量成正比，选项D错误。
(2)在“探究求合力的方法”的实验中，测量同一组数据 F1、F2和合力F时，橡皮条结点O的位置不
能变化，选项A正确；弹簧测力计拉细线时，拉力方向可以任意，选项B错误；拉力F1、F2和合力F的大
小都不能超过弹簧测力计的量程，否则就不能测出力的大小，选项 C正确；为了减小测量误差，F1、F2的
夹角不能太大，也不能太小，但不是必须为90°，选项D错误。根据弹簧测力计读数规则，最小刻度为
0.1 N，需要估读到0.01 N，所以拉力大小为4.00 N。本实验采用的科学方法是等效替代法，选项C正确。
跟踪训练5：一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中实验装置如图甲，用钩码通过水
平细绳为弹簧提供了水平向右恒定的拉力．
（1）以下说法正确的是_____A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度
B．用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于水平位置且处于平衡状态
C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比均应该相等
（2）某同学由实验测得某弹簧的弹力 F与弹簧的伸长量 x的关系如图乙所示，则弹簧劲度系数 k＝
_____N/m（保留两位有效数字）．
（3）该同学将该弹簧制成一把弹簧秤，已知弹簧原长L0＝10cm，当弹簧秤的示数如图丙所示时，该弹簧
的长度l＝_____cm（保留两位有效数字）
【答案】 AB 75（70﹣75也对） 14
【分析】在《探索弹力和弹簧伸长的关系》实验中，弹簧的弹力与行变量的关系满足F=kx，其中k由弹簧
本身决定；利用实验操作过程的注意事项分析即可；由F-L图象的意义，斜率表示弹簧的劲度系数，图象
与横坐标的截距为弹簧的原长
6．验证动量守恒定律的关键
无论采用哪种方案验证动量守恒定律，均须测量系统内各物体作用前后的动量(即质量和速度的乘积)。
例6：（2022春·重庆荣昌·高二重庆市荣昌永荣中学校校考期中）某实验小组用如题图所示的装置验证动量
守恒定律。
（1）下列说法正确的是____________。
A．实验中两小球质量应满足的关系是m ”或“<”）。
（2）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是___________。
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末端必须水平
C．B球每次的落点一定是重合的
D．实验过程中，复写纸和白纸都可以移动
（3）已知A、B两个小球的质量m1、m2，三个落点位置与O点距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允
许范围内，若满足关系式___________，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。
【答案】 > B
【详解】（1）[1]由碰撞原理可知，由于要保证碰撞后A球沿原方向运动，则A球的质量应大于B球，即
m1>m2。
（2）[2]研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运
动，轨道是否光滑无影响，落点不一定重合，复写纸和白纸可移动，故B正确，ACD错误。
故选B。（3）[3]小球下落高度相同，则运动时间相同，由动量守恒定律可知，若两球碰撞前后的总动量守恒，则
化简可得
