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力学实验
1. 胡克定律实验
1.（2022湖南卷）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示
的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下：
（1）查找资料，得知每枚硬币 的质量为 ；
（2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度 ，记录数据如下表：
序号 1 2 3 4 5
硬币数量 /枚 5 10 15 20 25
长度 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56
（3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；______
（4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋
的长度为______ ；
（5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为______ （计算结果保留3位有效数字）。
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学科网（北京）股份有限公司2.（2022南开区二模）某同学用图 a 所示装置做 “探究弹簧弹力与形变量的关系” 的
实验。
①请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上________;
A. 以弹簧长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据 (l，m) 对应的点，
并用平滑的曲线或直线连接起来;
B. 记下弹簧下端不挂钩码时，其下端A处指针所对刻度尺上的刻度l ;
0
C. 将铁架台固定于桌上，将弹簧一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;
D. 依次在弹簧下端挂上 1个、2个、3个……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指
针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码;
E. 由 m — l 图像，进一步找出弹簧弹力与弹簧形变量之间的关系。
②图b为根据实验测得数据标出的对应点，在图 b 中作出钩码质量m与弹簧长度l间的关系图线。
③由图像可知，弹簧下端不挂钩码时，指针A处所对刻度尺上的刻度 l = __________cm。④此弹簧的劲度
0
系数k = __________N/m。(g取10 m/s2) (结果保留三位有效数字)
3.（2021届南开中学五次月考）图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景。
用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度 x及拉力大小F（从电
脑中直接读出）。所得数据记录在下列表格中：
①从图乙读出刻度尺上的刻度值为 cm。
②根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象。
③由图象求出该弹簧的劲度系数为 N/m、弹簧的原长为 cm。（均保留三位有效数字）
2
学科网（北京）股份有限公司4.（2021届南开区二模）①在某次研究轻弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时，得到如图a所示的F-
L图像，由图像可知，弹簧原长L= cm，弹簧的劲度系数k= N/m。
0
②按如图b的方式把①中研究的弹簧左端固定在水平刻度尺零刻度处，挂上钩码（已知每个钩码重G=1N）
使该弹簧压缩，稳定后指针指示如图b所示，则指针所指刻度尺示数为 cm.由此可推测图b中所挂钩
码的个数为 个。（忽略弹簧自重的影响）
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学科网（北京）股份有限公司2. 平行四边形定则
1.（2023届五校联考）利用如图所示的装置可以探究合力与分力的关系。在水平桌面上固定一块竖直木板
木板上铺有白纸，在相隔一定距离且位于同一水平直线上固定两个光滑的定滑轮 A和B，一段合适长度的
绳子跨过滑轮A和B，并将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读
出三根绳子OA、OB、OC拉力的大小分别为F、F和F，回答下列问题：
1 2 3
①改变钩码个数，能够保证实验顺利完成的是___________。
A．钩码的个数N= N= 2，N = 5
1 2 3
B．钩码 的个数N = 4，N= 1，N = 6
1 2 3
C．钩码 的个数N= N= N = 4
1 2 3
②在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是___________。
A．标记结点O 位的置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C．用天平测出钩码的质量
③在作图时，某组同学以表示F、F的线段为邻边作平行四边形得到F，并在图中画出表示竖直方向的虚
1 2
线，你认为下图中图___________是正确的。（选填“甲”或“乙”）
2.（2023届一中高三一月考）某同学用橡皮条与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”，实验装置如图
甲所示。其中A为固定橡皮条的图钉， 和 为细绳。
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学科网（北京）股份有限公司（1）本实验采用的科学方法是“等效替代法”，其含义是___________。
A．橡皮筋可以用细绳替代
B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
（2）在做本实验时，下列操作中错误的是___________。
A．同一次实验过程中O点位置不允许变动
B．实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度
C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，
把橡皮调另一端拉到O点
D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧秤之间夹角应取 ，以便于算出合力的大小
（3）某一次实验中，用一个弹簧测力计拉橡皮条使橡皮条与细绳的结点到达O点，弹簧测力计的示数如图
乙所示，此时橡皮条的弹力大小为__________N。
（4）根据实验数据，该同学画出如图丙所示的图，图中__________是 、 合力的理论值，__________
的方向一定沿 （填“ ”或“ ”）。
（5）实验中，如果将细绳换成橡皮筋，O点沿 、 方向的拉力仍等于弹簧秤的读数，所以实验结果
__________发生变化。（选填“会”或“不会”）
（6）实验结束后，小明同学用其中一个弹簧测力计探究“弹簧所受弹力 与弹簧长度 的关系”，绘出
如图丁所示图像，图像不过原点的原因是__________，弹簧测力计的劲度系数为__________ 。
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学科网（北京）股份有限公司3．（2023届高三南开中学一月考）为探究“合力与分力的关系”小鲁同学设计了如下实验。如图甲在相
距为D的两根竖直杆之间用一根长为L的不可伸长的轻绳连接（打结）一物体C，在绳的两端分别连接两
个拉力传感器P和Q，保持P、Q的位置不变，且Q高于P，不计拉力传感器的重力。改变悬挂点C到P点
的距离PC（不相对滑动），测得两传感器的拉力大小随的变化图像如下图乙中Ⅰ、Ⅱ所示，试回答下列
问题。
（1）C点的轨迹在一个上____________（填“圆”、“抛物线”或“椭圆”）
（2）图线Ⅰ表示的是_____________处传感器的拉力（填“P”或“Q”）
（3）根据图像可求得物体的重力为______________（用图中传感器的读数，及绳长L和两杆间距D表示;
已知图乙中两线交点纵坐标为T=4.30N）
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学科网（北京）股份有限公司4.（2022届南开中学高三1月考）（1）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，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，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
①图乙中的F与 两力中，方向一定沿AO方向的是 .
②本实验采用的科学方法是 .
A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法
③某同学在做该实验时认为：
A.拉橡皮条的细绳长一些，实验效果较好
B.拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C.橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些，且拉力F 和F 的夹角越大越好
1 2
D.在实验中O点位置不能变
其中不正确的是 （填入相应的字母）.
5.（2021届河西区二模）以下是某同学在“探究共点力作用下物体的平
衡条件”实验中的操作步骤，请完成步骤中的填空：
A.将一方形薄木板竖直放置，在板面上用图钉固定好白纸，把两滑轮固定
在板上；B.用弹簧测力计称一薄铁块重力，记下示数F
C.用两根细线结于O点，在O点吊上一薄铁块，两细线绕过定滑轮，与两
个弹簧测力计的钩挂钩相连（铁块和测力计都不与纸面接触），如图所示；
D.当铁块静止时，分别记下两个测力计的示数F、F 和①
1 2
E.根据② 作出F、F 的合力F ，记下OC方向并作出F图示；
1 2 12
F.通过比较F 和F的③ ，即可得出实验结论.
12
6、（2010天津）在探究合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两
根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是
用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。
实验 对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的
A. 将橡皮条拉伸相同长度即可 B. 将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是 （填字母代号）
A. 两细绳必须等长
B. 弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C. 用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D. 拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
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学科网（北京）股份有限公司3．牛二律的实验
1.（2023届和平区三模）利用如图所示装置做“探究加速度与力和质量的关系”的实验，附有滑轮的长木
板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在滑块上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码使滑块在钩码的牵引
下运动。
（1）在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，这样做的目的是_______；还要求重物的质量远小
于滑块的质量，这样做的目的是__________。
A.使滑块获得较大的加速度
B..使细线的拉力等于滑块受到的合外力
C使纸带上点迹清晰，便于进行测量
D.使钩码的重力近似等于细线的拉力
（2）根据实验测得的数据，以小车运动的加速度a为纵轴，力F为横轴，得到如图所示的a-F图像如图中
图线A所示，现仅增大木板与水平方向夹角，得到的图像可能是图中的_________（图中所示的A、B、D、
E图线相互平行）。
（3）为进行更精确的实验，对上述装置进行改进，实验装置如图所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两
处安装两个光电门，滑块上固定一遮光片，光电门可以记录下遮光片通过光电门时所用的时间 Δt和
1
Δt，以及两次开始遮光的时间间隔Δt，用此装置得到的数据绘制图像，探究加速度与力的关系，除了
2
上述已测得的物理量，还需要测量或记录的数据有__________。
A.遮光片的宽度d
B.钩码的质量m
C.滑块和遮光片的总质量M
D.滑块的初始位置到光电门1的距离L
1
2.（2023届耀华校二模）（1）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图所示
的实验装置，其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的总质量，m为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的
0
拉力大小。
①实验时，一定要进行的操作是___________。
A.将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力
B.用天平测出砂和砂桶的质量
C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M
②甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的
是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为___________m/s2（结果保留3位有效数字）。
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学科网（北京）股份有限公司③甲同学以力传感器的示数F为横轴，加速度a为纵轴，画出的aF图线是一条直线，如图所示，图线与横
轴的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量M=___________。
1 1
A． B． -m
tanθ tanθ 0
2 2
C． -m D．
k 0 k
④乙同学根据测量数据作出如图 4 所示的 aF图线，该同学做实验时存在的问题是下列中的哪项
_______________。
A.先释放小车，后接通电源
B.砂和砂桶的质量 m 没有远小于小车的质量 M
C.补偿阻力时木板没有滑轮的一端垫得过高
D.没有补偿阻力或补偿阻力不够
3.（2023届十二校一模）（1）某实验小组用图甲所示的装置做“探究小车加速度与小车质量、所受合外
力关系”的实验。
①某次实验中打出的一条纸带如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔是0.1s，纸带上只测出了两组数据，
由此可以算出小车运动的加速度大小a=___________ （结果保留两位有效数字）；
②在探究“合外力一定时，小车加速度与质量的关系”时，甲同学认为根据实验数据可以作出小车加速度
a与质量M的图像，然后由图像直接观察a是否与M成反比，乙同学认为应该作出小车加速度a与小车质量
倒数1/M的图像，再进一步讨论a是否与M成反比。你认为同学___________（选填“甲”或“乙”）的方
案更合理；
③若利用力传感器将实验装置改成如图丙所示，探究小车质量一定时，加速度与合外力的关系，下列操作
必要且正确的是___________。
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学科网（北京）股份有限公司A. 安装实验器材时，要调节定滑轮的高度，使细线与长木板平行
B. 平衡摩擦力时，挂上砂桶，接通打点计时器的电源，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运
动
C. 为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的总质量
D. 小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数
4.（2022南开中学五月考）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学利用如图甲所示的装置。
①下列实验与该实验采用相同实验方法的是 。
②由于供电电网不稳定，当时电网中交变电流的实际频率是 f=52Hz，小张同学依然用 f=50Hz 代入计算得
到的加速度测量值比实际值 。（选填“大”或“小”）
③小刘同学根据实验数据做出的a -F 图像如图丙所示，
请分析该图线不通过坐标原点的原因
请分析 BC 段图线明显偏离直线的原因
。
5.（2022耀华校一模）在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验
改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。
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学科网（北京）股份有限公司①关于该实验的操作，下列说法正确的是________。
A. 必须用天平测出砂和砂桶的质量
B. 一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
C. 应当先释放小车，再接通电源
D. 需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带
②实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四
个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是________m/s2。（计算结果保留三位有效数
字）
③由实验得到小车的加速度 a与力传感器示数 F的关系如图丙所示。则小车与桌面的滑动摩擦力 F
f
=________N。（计算结果保留三位有效数字）
6.（2022河西区二模）某课外兴趣小组利用如图所示的实验装置研究 “加速度、力与质量的关系”。
（1）.实验获得如图所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打c点时小车的速
度大小v=_________m/s（保留两位有效数字）。
c
（2）保持小车所受拉力不变，改变小车的质量M，分别测得不同质量情况下的加速度a的数据如下表所
示。
次数 1 2 3 4
加速度a/（m⋅s-2） 0.62 0.48 0.32 0.15
质量M/kg 0.25 0.33 0.5 1
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学科网（北京）股份有限公司（3）关于该实验，下列说法正确的是______
A．实验过程中不需要满足钩码质量远小于小车质量
B．若验证加速度与质量成反比，最好作a-M关系图
C．用到了控制变量法
7.(2022和平区二模)为探究物体加速度a与外力F和物体质量M的关系，研究小组的同学们在教材提供案
例的基础上又设计了不同的方案，如图所示：方案甲中在小车前端固定了力传感器与细线相连，可以从传
感器直接读出细线拉力；方案乙中拉动小车的细线通过滑轮与弹簧测力计相连，从测力计示数可读出细线
拉力；方案丙中用带有光电门的气垫导轨和滑块代替木板和小车，三种方案均以质量为m的槽码作为动力。
①关于上述不同实验方案的操作，下列说法正确的是___________
A. 各方案都需要使拉动小车（滑块）的细线与轨道平行
B. 在研究加速度与质量关系的时候，需要保证槽码的质量不变
C. 甲、乙两方案在计算加速度时必须将纸带上打的第一个点作为计数点进行测量
D. 各方案通过做出a—M图像即可得出加速度与质量的关系
②这些方案中，需要满足M ≫ m的是___________；必须倾斜轨道以平衡摩擦力的是___________。
③如图示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，两个计数点
间还有四个点未画出，小车运动的加速度为___________m/s2（结果保留两位有效数字）
8．（2022滨海七校）（1）某实验小组用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知重力加速
度为g，打点计时器所接的交流电的频率为 ，滑轮足够光滑，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。图
甲是在实验中得到的一条纸带，相邻计数点间还有四个计时点没有画出，图乙是以传感器的示数F为横坐
标，加速度a为纵坐标，画出的a—F图像。
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学科网（北京）股份有限公司①本实验是否需要
满足m远小于M______（选填“需要”或“不需要”）；
②小车的加速度大小为________m/s？（结果保留两位有效数字）；
③分析乙图时，通过计算式 求得图线的斜率为k，则小车的质量为_________。
9.（2022天津五校联考1）某兴趣小组设计了如图甲所示的实验来探究加速度与力的关系。用 M表示小车
质量，m表示沙和沙桶的质量，滑轮和细线质量不计。该小组按照图甲安装好实验器材后，设计了如下的
实验步骤：
A．用天平测出小车的质量M
B．将空的沙桶和纸带安装好，长木板一端垫高，启动打点计时器，平衡摩擦力
C．在桶中加适量的沙子，用天平测出沙和沙桶的质量m
D．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，记录弹簧测力计的示数
E．根据打出的纸带计算小车加速度的大小
①改变桶中沙子的质量，重复步骤C、D、E。以上操作不必要或有错误的步骤是___________（选填步骤前
的字母）
②图乙为某次实验中打出的一条纸带，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T。
根据纸带上的信息，写出小车加速度大小的表达式a=___________。
③以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，作出的a-F图像是一条直线，如图丙，图线的斜
率为k，则小车的质量为___________（用题中给定的字母符号表示）。
10.（2022届一中高三2月考）利用力传感器研究“加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲所示。
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学科网（北京）股份有限公司（1）下列关于该实验的说法，错误的是（ ）
A．做实验之前必须平衡摩擦力
B．小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多
C．应调节定滑轮的高度使细线与木板平行
D．打点计时器接应直流电源
（2）从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图所示。
已知打点计时器每间隔0.02s打一个点。当打下D点时的瞬时速度v=___________m/s；该小车的加速度
a=___________m/s2。（计算结果保留2位有效数字）
（3）利用测得数据在坐标系中作出了图乙所示的 图像。
①图线不过坐标原点的原因是_________________________________；
②小车和传感器的总质量为___________kg。
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学科网（北京）股份有限公司11.(2020耀华中学校一模)某实验小组在“探究加速度与物体
受力的关系”实验中，设计出如下图的实验方案，其实验装置
如图所示。已知小车质量M=214.6g，砝码盘质量m=7.8g，所
0
使用的打点计时器交流电频率f=50Hz。其实验步骤是：
A．按图中所示安装好实验装置；
B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下
做匀速运动；
C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；
D．将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打
出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；
E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复B~D步骤，求得小车在不同合外力F作用下
的加速度。
回答下列问题：
(1)按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？___________（填“是”或
“否”）。
的
(2)实验中打出 其中一条纸带如下图所示，由该纸带可求得小车的加速度a=___________m/s2（保留两位有
效数字）。
(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表∶
次数 1 2 3 4 5
砝码盘中砝码
0.10 0.20 0.29 0.39 0.49
的重力F/N
小车的加速度
0.88 1.44 1.84 2.38 2.89
a/（m·s-2）
他根据表中的数据画出a—F图像，如图所示，造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是（ ）
A.摩擦力平衡不足 B.摩擦力平衡过度
C.未考虑砝码盘质量的因素 D.砝码和砝码盘的总质量过大
12.(2020年浙江7月选考)做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是
拓展方案，其实验操作步骤如下：
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学科网（北京）股份有限公司的
（ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板 倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
（ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；
（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到a-F的关系。
①实验获得如图所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大
小v =_____m/s（保留两位有效数字）；
d
②需要满足条件M≫m的方案是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作a-F图象时，把mg
作为F值的是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。
13.（2016全国3）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图
中置于试验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相
连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010kg．实验步骤如下：
（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板
上匀速下滑．
（2）将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N﹣n各钩码仍留在小车内；用手按住小
车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s﹣
t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a．
（3）对应于不同的n的a值见下表．n=2时的s﹣t图象如图（b）所示：由图（b）求出此时小车的加速度
（保留2位有效数字），将结果填入下表．
n 1 2 3 4 5
a/m•s﹣2 0.20 0.58 0.78 1.00
（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a﹣n图象．从图象可以看出：当物体质量一定时，
物体的加速度与其所受的合外力成正比．
（5）利用a﹣n图象求得小车（空载）的质量为 kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8 m•s﹣
2）．
（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是 （填入正确选项钱的标号）
A．a﹣n图线不再是直线
B．a﹣n图线仍是直线，但该直线不过原点
C．a﹣n图线仍是直线，但该直线的斜率变大
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学科网（北京）股份有限公司17
学科网（北京）股份有限公司4. 实验验证机械能守恒定律
1.（2023届河北区二模）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示 的装置，让重物从静止开
始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4
个连续打下的点。
①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是___________。
②已知交流电频率为 ，重物质量为 ，当地重力加速度 ，则从O点到C点，重物
的重力势能变化量的绝对值 ___________J、C点的动能 ___________J（计算结果均保留3位
有效数字）。比较 与 的大小，出现这一结果的原因可能是___________。
A.工作电压偏高 B.存在空气阻力和摩擦力 C.接通电源前释放了纸带
2.（2023届南开中学四月考） 用如图所示实验装置验证机械能守恒定律
通过电磁铁控制的小铁球从 A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，毫
秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间 t，测出AB 之间的距离为h， 且远
大于小球直径，实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中
的激光束。（已知当地重力加速度为 ）
（1）为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪些物理量_________。
A．A点与地面间的距离H
B．小铁球的质量m
C．小铁球从A到B的下落时间
D．小铁球的直径d
（2）小铁球通过光电门时的瞬时速度 _________ ，若下落过程中机械能守恒，则 与h的关系式为
_________ 。
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学科网（北京）股份有限公司3.（2023届一中四月考）某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲
所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光条的滑块（总
质量为M，遮光条两条长边与导轨垂直），左端由跨过定滑轮的细绳与一质量为m的小球
相连，导轨上B点处有一光电门。实验时，将滑块从A点由静止释放，测得遮光条的宽度
d，遮光条经过光电门时的挡光时间t，A点到B点的距离l，A点与B点间的高度差为h。
（1）滑块从A点B点的过程中，m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔE =__________，
k
系统的重力势能减少量可表示为ΔE =__________，在误差允许的范围内，若ΔE =ΔE ，
p k p
则可认为系统的机械能守恒；（用题中所给字母以及重力加速度g表示）
（2）该学习小组在斜面倾角为30°且M=m的情况下，多次改变A、B间的距离l，计算出
多组滑块到达B点时的速度v，并作出v2-l图像如图乙示，根据图像可得重力加速度g=
__________m/s2。（保留3位有效数字）
5.（2023届新华中学二月考）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从
静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是___________。
A．重物选用质量和密度较大的金属锤
B．两限位孔在同一竖直面内上下对正
C．精确测量出重物的质量
D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
（2）某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了
一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时
器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间
的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有___________。
19A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度
C．BD、CD和EG的长度 D．AC、BD和EG的长度
6.（2022十二校一模）用如图所示实验装置验证机械能守恒定律。
通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B
时，毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出AB之间的距离
h. 实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光
束．
①为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪些物理量________。
A．A点与地面间的距离H
B．小铁球的质量m
C．小铁球从A到B的下落时间t
AB
D．小铁球的直径d
②小铁球通过光电门时的瞬时速度 ，
若下落过程中机械能守恒，则 与h的关系式为
。
7.(2017天津)如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使
重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能
守恒定律．
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是
（ ）．
A．重物选用质量和密度较大的金属锤
B．两限位孔在同一竖直面内上下对正
C．精确测量出重物的质量
D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条
完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打
出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距
离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有（ ）．
A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度
C．BD、CF和EG的长度 D．AC、BD和EG的长度
208.（2019南开区一模）如图 所示装置做“探究拉力做功与小车动能变化关系”的实验。
实验中，小车碰到制动挡板时，钩码尚未到达面。
为了保证细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是 （选填选项前的字
母）。
A. 在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力
B. 在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力
C. 调节木板左端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行
D. 所加钩码的质量尽量大一些
图b是甲同学某次实验中打出纸带的一部分，O、A、B、C为4个相邻的计数点，相邻的
两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为50Hz，通过测量可
知，打点计时器打B点时小车的速度大小为 m/s。
乙同学经过认真、规范的操作，得到一条点迹清晰的纸带。他把小车开始运动时，打下
的点记为O，再依次在纸带上取等时间间隔的1、2、3、4、5、6等多个计数点，可获得
各技术点到O的距离x及打下各计数点时小车的瞬时速度 。图c是根据这些实验数据
绘出的 图像。已知此次实验中钩码的总质量为0.015kg，小车中砝码的总质量为
0.100kg，重力加速度g=10m/s2,若可把钩码的重力视为小车所受的拉力，则由图像可知
小车的质量为 kg。
在钩码质量远小于小车质量的情况下，丙同学认为小车所受拉力大小等于钩码所受重力
大小。但经多次实验他发现拉力做的功总是要比小车动能变化量小一些，造成这一情况
的原因可能是 （选填选项前的字母）。
A. 滑轮的轴处有摩擦
B. 小车释放时离打点计时器太近
C. 长木板右端垫起的高度过高
D. 钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力
9.（2019十二区县二模）图甲是某同学验证动能定理的
实验装置。其步骤如
A.易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，
小车连接纸带。合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下
滑 。
B.取下轻绳和易拉罐，测出易拉罐和细沙的质量m 及小
1
车 质 量 m 。
2
C.取下细绳和易拉罐换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙(中间部分未画
21出)，0 为打下的第一点。已知打点计时器的打点频率为 f，重力加速度为 g。
①步骤C中小车所受的合外力大小为 ；
②为验证从0 C过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系，测出BD间的距离为
x，OC间距离为x，则C点速度大小为 ，需要验证的关系式为 (用所测物理量
0 1
的符号表示)。
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