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压轴题 12 力学实验
1.本专题是高考力学实验的典型题型，高考中经常在实验题中命题，选择题中偶尔也有考到，2024年高考对于
力学实验考查是必考点。
2.通过本专题的复习，不仅利于加强学生对力学实验综合实践能力，也有利于培养学生的物理核心素养。
3.用到的相关知识有:打点计时器的练习和使用，长度、质量、时间等物理量的测量，利用测到的物理量解决问
题。近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在。
考向一：验证类实验
1. 验证力的平行四边形定则
实验 装置图 实验操作 数据处理
1.正确使用弹簧测力计
探究两
2.同一次实验中，橡皮条结点的
个互成
位置一定要相同 1.按力的图示作平行四边形
角度的
3.细绳套应适当长一些，互成角 2.求合力大小
力的合
度地拉橡皮条时，夹角大小应
成规律
适当
2. 验证机械能守恒定律
实验 装置图 实验操作 数据处理
1.竖直安装打点计时
器，以减小摩擦阻力
2.选用质量大、体积 1.应用v＝计算某时刻的瞬时速度
n
验证机
小、密度大的材料 2.判断mgh 与mv 2－mv 2是否在误差允
AB B A
械能守
3.选取第1、2两点间
许的范围内相等
恒定律
距离接近2 mm的纸 3.作出v2－h图像，求g的大小
带，用mgh＝mv2进行
验证
3. 验证动量守恒定律
实验 装置图 实验操作 数据处理
验证动
1.开始前调节导轨水 1.滑块速度的测量：v＝
量守恒 平 2.验证的表达式：mv＋mv＝mv′＋mv′
1 1 2 2 1 1 2 22.用天平测出两滑块
的质量
定律
3.用光电门测量碰前
和碰后的速度
考向二：测量类实验
用单摆测重力及速度
1.保证悬点固定
用单摆测 2.单摆必须在同一平面内振动，
1.利用公式g＝求重力加速度
量重力加 且摆角小于5°
2.可作出l－T2的图像，利用斜率求
速度的大 3.摆长l＝悬线长l′＋小球的半
重力加速度
小 径r
4.用T＝计算单摆的周期
考向三：探究类实验
1. 探究加速度与力、质量之间的关系
实验 装置图 实验操作 数据处理
1.补偿阻力，垫高长木
板一端使小车能匀速
下滑
2.在补偿阻力时，不要
探究加
把悬挂槽码的细绳系
速度与
1.利用逐差法或v－t图像法
在小车上，实验过程
物体受 求a
中不用重复补偿阻力
力、物 2.作出a－F图像和a－图
3.实验必须保证的条
体质量 像，确定a与F、m的关系
件：小车质量m≫槽
的关系
码质量m′
4.释放前小车要靠近打
点计时器，应先接通
电源，后释放小车
2.探究弹簧弹力与形变量的关系
实验 装置图 实验操作 数据处理
1.应在弹簧自然下垂时， 测 1.作出弹力F随弹簧伸长
量弹簧原长l 量x变化的图线，斜率表
0
探究弹簧弹力与形
2.水平放置时测原长，根据实 示弹簧的劲度系数
变量的关系
验数据画出的图线不过原点的 2.超过弹簧的弹性限度，
原因是弹簧自身有重力 图线会发生弯曲3.探究平抛运动的规律
实验 装置图 实验操作 数据处理
1.保证斜槽末端水平
1.用代入法或图像法判断运动轨
探究平抛 2.每次让小球从倾斜轨道的
迹是不是抛物线
运动的特 同一位置由静止释放
2.由公式x＝vt和y＝gt2，求初
0
点 3.坐标原点应是小球出槽口
速度v＝x
0
时球心在纸板上的投影点
01 验证类实验
1．甲、乙、丙三个实验小组进行验证力的平行四边形定则的实验，甲实验小组用如图1所示装置进行实验，其
中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。
（1）某次实验中两弹簧测力计拉力及两个拉力的合力F的示意图如图2所示， 为一个弹簧测力计拉橡皮筋
时的拉力。如果没有操作失误，则图2中的F与 两力中，方向一定沿AO方向的是 。
（2）关于实验操作，下列步骤中必要的是 。
A．实验前要用力拉弹簧测力计挂钩，检查指针能否达到最大量程处
B．实验前要将两只弹簧测力计竖直互钩对拉，检查两弹簧测力计读数是否相同
C．两分力的夹角应取90°较好，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则
D．拉力方向应与木板平面平行，且两个分力的值要适当大些
（3）若实验中，两个分力的夹角为 ，合力为F，F与 的关系图像如图3所示。已知这两分力大小不变，则
任意改变这两个分力的夹角，能得到的合力大小的变化范围是 。
（4）乙实验小组接着进行了如图4所示的实验，一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线，弹簧测力计
a和b连接细线系于O点，其下端用细线挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧
测力计a和b的示数，并在白纸上记录拉线的方向。则图中弹簧测力计a的示数为 N；弹簧测力计
a、b均绕O点顺时针缓慢转动，且保持两弹簧测力计间的夹角不变，直到弹簧测力计a方向水平为止，此过程
中弹簧测力计a的示数会 ，弹簧测力计b的示数会 （后两空选填“变大”、“不变”、
“变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）。（5）丙实验小组进行了图5、6的实验，先用5个钩码拉弹簧使之伸长至某个位置 ，并记录，如图5；然后
再用两组钩码（一组3个钩码，一组4个钩码）拉伸弹簧，如图6.每个钩码质量均相同，两次实验弹簧均处于
水平。
①完成该实验最关键的步骤是 ；
②如果该实验中“力的平行四边形定则”得到验证，则图6中的 和 （绳子与竖直方向夹角）满足
。
【答案】 D 5.80 变小 变大 第二次拉伸弹簧使伸长至 位
置
【详解】（1）[1] 用一根弹簧秤拉皮筋时，拉力的方向与橡皮筋的方向在同一条直线上，即F与 两个力中，
方向一定沿AO方向的是 。
（2）[2] A．在使用弹之前不用将弹簧秤用力拉，看是否能达到最大量程，故A错误;
B．弹簧测力计使用前应该校零，即将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计，竖直互
拉会有重力的影响，故B错误；
C．两个分力夹角不宜过大，也不宜过小，不一定非要是90°，也不用勾股定理求解合力以验证平行四边形定则，
故C错误；
D．本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则，为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都
应与木板平行，否则，作出的是拉力在纸面上的分力，误差较大，为了减小作图时画线的误差，弹簧秤的拉力
适当大一些，故D正确。故D正确。
故选D。
（3）[3]设两个力分别为 、 ，由图3可知
解得 , 或 ,
合力大小的变化范围
得
（4）[4] 图中弹簧测力计a的示数为5.80N。
[5] [6] 由题意，根据几何关系可知，弹簧测力计a、b对O的拉力Fa、Fb以及Q对O的拉力G组成的矢量三角形内接于圆内，如图所示
可知在弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动直到弹簧测力计a方向水平的过程中，弹簧测力计a示数变小，
弹簧测力计b的示数会变大。
（5）[7] 本实验的思想是等效替代的思想，所以其最关键的是两次拉伸弹簧的效果是相同的，即第二次拉弹簧
使之伸长至 位置。
[8] 由题图可知，其第二次拉伸时，两个力在竖直方向上的合力为零，设单个钩码的质量为m，有
整理得
2．某同学设计出如图 1 所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经
过光电门 1 和光电门 2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间 、 ，已知当地的重力加速度为 g。
（1）该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图 2 所示，则其直径 d= mm。
（2）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量 （填选项序号）。
A．小球的质量 m
B．光电门 1 和光电门 2 之间的距离 h
C．小球从光电门 1 到光电门 2 下落的时间t
（3）小球通过光电门 1 时的瞬时速度v= （用题中所给的物理量符号表示）
1（4）保持光电门 1 位置不变，上下调节光电门 2，多次实验记录多组数据，作出 h 变化的图像如图 3
所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率k= （用题中所给的物理量符号表示），就可以验证小球下
1
落过程中机械能守恒。
（5）考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为 f，根据实际数据绘出的 随 h变化
的图像的斜率为 k（k
