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押广东卷实验探究题 2
力学实验
力学实验探究题是高考的必考内容，高考对于这部分知识点的命题形式是：根据实验原理，设计实
验，正确处理实验数据，得出实验结论。将考查的知识点延伸到演示实验中，扩展到设计性、应用性
等实验。需要学生能够将所学的实验原理和实验方法知识迁移到情境实验中去。
高考的命题特点是：原始实验题目少，基本上都是以基本力学模型为载体，根据运动学和动力学知识
设计实验，主要形式有：实验原理的拓展和延伸（来源于教程，又高于教材，需要分析理解实验而不是盲
目背诵实验）；情境的设计与创新（认真审题，理解是做什么，怎么做和为什么。万变不离其宗。）；实
验器材的等效与替换（不变目的但变装置；不变装置但变目的）。
主要考查的知识点有：
常考考点 真题举例
验证机械能守恒定律 2022·广东·高考真题探究弹力和弹簧伸长量的关系 2021·广东·高考真题
考点 1：力学实验
1、实验中的测量问题
待测量 测量工具 说明
长度 刻度尺 精度为1mm，读数时应估读到0.1mm。
游标卡尺 测量值＝主尺上读的整毫米数＋游标尺上对齐格数×精
确度(mm)，不需要估读。
直径 螺旋测微器 测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读数
(含估读)× mm，要估读一位。
时间 秒表 精度为0.1s，不估读。
打点计时器 t=nT（n为打点的时间间隔的个数，T为打点周期，T与
交流电周期相同）。
光电计时器 自动记录挡光时间，显示在读数窗口。
质量 天平 物体质量=砝码总质量+游标示数x游码最小分度。
速度 纸带 若纸带做匀变速直线运动，瞬时速度等于对应的平均速
度，如图所示：
打某一点时物体的瞬时速度，只需在这一点的前后各取
相同时间间隔T的两段位移x和x ，则打n点时的速
n n＋1
度v＝。
n
频闪照相 利用相同时间照片信息记录物体在不同时刻的位置.分析
频闪照片，利用刻度尺测量物体运动的位移 △x，再根
据间隔数得到物体运动的时间 △t，则物体在这段时间
Δx
v=
Δt
内的平均速度为 。
光电门 光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为
d，挡板遮住光电门光线的时间为Δt，则小车通过光电
门的速度v＝。
加速度 纸带 用“逐差法”求加速度如图所示
a＝。
光电门 若已知两个光电门之间的距离为x，小车通过两个光电门时的速度分别为v、v，则a＝。
1 2
力 弹簧测力计 弹力=指针指示的格数x精度。
2、误差
误差 偶然误差 系统误差
产生原因 测量、读数不准确 实验仪器不精确，实验原理不完善，
实验方法粗略。
影响 偏大或偏小 偏大或偏小。
减小 多次取平均值或画图 更新仪器，完善实验原理，改进实验
方法。
绝对误差＝|测量值－真实值|，相对误差＝×100%。误差是不可避免的，但是可以减少。
3、实验数据处理方法
4、实验名称
实验名称 实验装置图 实验考点
研究匀变速直线 1、纸袋求速度和加速度的公式见上表。
运动 2、纸带中相邻Δx不为零且为定值，则可
判定物体做匀变速直线运动。3、图像v-t
求斜率。
探究弹力与弹簧 用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸
伸长量的关系 长量x，建立直角坐标系，其中纵坐标为弹
力大小F，横坐标为弹簧的伸长量x，在坐
标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应
的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验
所得的图线，就可探知弹力大小与形变量
间的关系。作图象时，不要连成“折
线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均
匀分布在两侧。探 究 加 速 度 与 1、作出a－F图像和a－图像，确定a与
力、质量的关系 F、m的关系2、图象的处理以及实验的注
意事项。3、平衡摩擦力的目的是使细线的
拉力作为小车的合外力。4、钩码（砂和砂
桶）的质量m远小于小车的质量M。
验证力的平行四 1、等效法。2、平行四边形定则。3、弹簧
边形法则 测力计的读数。4、合力的作图法。
探究动能定理 1、平衡摩擦力的方法。2、选间距均匀的
那一段纸带来计算小车的速度。3、探究W
－v2曲线。
验证机械能守恒 1、速度的计算。2、重力势能的减少量和
定律 对应过程动能的增加量的计算。3、0.5V2
－h图像的研究。
验证动量守恒定 1、斜槽末端水平的调整。2、a球质量大于
律 b球质量。3、小球落地点的判定。4、碰撞
前后质量和速度的测量（或者利用位移代
替速度）。5、表达式的验证。6、其它实
验装置的扩展应用。
探究平抛运动的 1、斜槽末端水平的调整。2、每次小球应
从斜槽上的同一位置由静止开始滚下。3平
特点
抛规律的应用。
单摆法测重力加 1、单摆做简谐运动，周期为T＝2π，由此
速度 得到g＝，测出摆长l和振动周期T，就可
以求出当地的重力加速度g的值。
探究向心力的大 作出F － ω 2、F －r、F －m的图像，分析
n n n
小与半径、角速 向心力大小与角速度、半径、质量之间的
度、质量的关系 关系。在质量和半径一定的情况下，向心
力的大小与角速度的平方成正比。在质量
和角速度一定的情况下，向心力的大小与
半径成正比。在半径和角速度一定的情况
下，向心力的大小与质量成正比。
5、 实验注意事项与纸袋和光电们有关的实验：纸带、细绳要和长木板平行；释放小车前，应使小车停在靠近打点计时
器的位置；实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带；在到达长木板末端前应
让小车停止运动，防止槽码落地或小车与滑轮碰撞；小车另一端挂的槽码质量要适当，防止速度过大
（小）而使纸带上打的点太少（太多）。
与弹簧有关的实验：不能超过弹簧的弹性限度；作图象时，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两侧；两次O点的位置必须相同；夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为
宜；两个细绳套不要太短。
与平抛运动有关的实验：坐标原点（小钢球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小钢球在槽口
时球心在坐标纸上的水平投影点；小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，斜槽的粗糙程度对该
实验没有影响．在斜槽上释放小钢球的高度应适当，使小钢球以合适的水平初速度抛出；应保持斜槽末端
的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小钢球的运动靠近坐标纸但不接触。
与重力加速度有关的实验：细线不可伸缩，小球密度大直径小；摆角要小于100；摆动时要在同一个
竖直平面；计算单摆振动次数应以摆球通过最低点时开始计时；单摆上端要用夹子加紧。
1．（2022·广东·高考真题）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损
失，设计了如图（a）所示的装置，实验过程如下：
（1）让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球
从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。
（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b）所示，小球直径 。
（3）测量时，应 （选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为
“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间 和 。
（4）计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失（用字母m、d、 和 表示）。
（5）若适当调高光电门的高度，将会 （选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误
差。
【答案】 7.884/7.882/7.883/7.885/7.886 B 增大
【详解】（2）[1]依题意，小球的直径为
（3）[2]在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先接
通数字计时器，再释放小球，故选B。
（4）[3]依题意，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为v、v，则有
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则小球与硅胶材料碰撞过程中机械能的损失量为
（5）[4]若调高光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起的
测量误差。
2．（2021·广东·高考真题）某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜
面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方
向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一
个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数 ，数据如表所示。实验过程
中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。n 1 2 3 4 5 6
8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09
（1）利用 计算弹簧的压缩量： ， ， cm，压
缩量的平均值 cm；
（2）上述 是管中增加 个钢球时产生的弹簧平均压缩量；
（3）忽略摩擦，重力加速度g取 ，该弹簧的劲度系数为 N/m。（结果保留3位有效数字）
【答案】 6.04 6.05 3 48.6
【详解】（1）[1]根据压缩量的变化量为
[2]压缩量的平均值为
（2）[3]因三个 是相差3个钢球的压缩量之差，则所求平均值为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压
缩量；
（3）[4]根据钢球的平衡条件有
解得3．（2024·广东·二模）如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容：
(1)下列实验要求或操作，正确的有__________（填正确答案标号）
A．必须使用交流电源
B．钩码质量必须远小于小车质量
C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力
D．小车应靠近打点计时器释放
E．先接通电源，再释放小车
(2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读
数为 cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为
m/s（计算结果保留3位有效数字）
【答案】(1)ADE
(2) 7.40 0.610
【详解】（1）A．根据打点计时器的工作原理可知实验装置需要使用交流电源。故A正确；
BC．在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡摩擦力，也不需要考虑绳上的拉力是否近
似等于重力，所以不需要钩码质量远小于小车质量。故BC错误；
D．为了能多打出一些点便于数据处理，小车释放前应靠近打点计时器。故D正确；
E．实验中应先接通电源，再释放小车。故E正确。
故选ADE。
（2）[1]根据刻度尺的读数规则，应估读到最小分度值的下一位，故c点的读数为 。[2]近似取相邻两计数点的平均速度代替该点的瞬时速度，即在打下c点时，小车的瞬时速度为
4．（2024·广东深圳·一模）某同学利用打点计时器分析自身步行时的速度特征，把接在50Hz的交流电源
上的打点计时器固定在与人腰部等高的桌面上，纸带穿过打点计时器限位孔，一端固定在人腰部，人沿直
线步行时带动纸带运动，打点计时器记录人步行时的运动信息。
(1)选取点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，其中连续5个计数点A、B、C、D、E、F如下图所示，
纸带中BC段的平均速度为v = m/s。（保留两位有效数字）
BC
(2)沿着计数点位置把纸带裁开并编号，按编号顺序把剪出的纸带下端对齐并排粘贴在坐标纸上，剪出的纸
带长度代表打出这段纸带时间内的平均速度，把每段纸带上边中点连接成线，如下图所示，若用图中曲线
描述人运动的速度一时间关系，如果用纵坐标表示速度大小，横坐标表示时间，则纸带的横宽d对应横坐
标中的时间长度为 s，请根据下图估算该同学的步幅为 m。（保留两位有效数字）
【答案】(1)1.1
(2) 0.10 0.53
【详解】（1）[1]相邻两个计数点间的时间间隔T=0.1s，纸带中BC段的平均速度为
（2）[1][2]纸带的横宽d对应横坐标中的时间长度为
T=0.10s
可把图像看成 图像，同学的步幅为图像一个周期内每段纸带面积之和，该同学的步幅为
5．（2024·广东揭阳·二模）某同学探究“小车的加速度与力的关系”的实验装置如图所示，轨道上的B点
固定一光电门，将连接小车的细线跨过滑轮系住钩码，平衡摩擦力后在A点由静止释放小车，测出小车上
的挡光片通过光电门的时间t。(1)在该实验中，下列说法正确的是____________。
A．要用天平称量小车的质量
B．每次改变钩码的个数，都需要测量钩码的总质量
C．调节滑轮的高度，使细线与轨道平行
D．A、B之间的距离尽可能小些
(2)若挡光片的宽度为d，挡光片与光电门的距离为L，d<
