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专题04 力学实验大题综合
一、实验题
1．（2023·辽宁朝阳·朝阳市第一高级中学校联考三模）用如图甲所示装置做“研究共
点力的合成”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）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
（2）某次实验中，其中一个弹簧测力计的示数如图乙所示，则该弹簧测力计的拉力为
N。
（3）本实验中若用细长的橡皮筋替代两根绳套，你认为该办法是 的。
（填“可行”或“不可行”）
【答案】 B 4.0 可行
【详解】（1）[1]在“研究共点力的合成”实验的同一次实验中，研究两个弹簧测力计
对橡皮筋的拉力大小与用一根弹簧测力计使橡皮筋发生同样的形变时力的大小之间的
关系，属于等效替代法，故选B。
（2）[2]弹簧测力计最小分度为0.2N，读到本位，故读数为4.0N；
（3）[3] 本实验中若用细长的橡皮筋替代两根绳套，不影响弹簧测力计的读数和方向
的记录，所以可行。
2．（2023·辽宁朝阳·建平县实验中学校联考二模）小刚在“探究小车速度随时间变化
的规律”的实验中，将打点计时器接在频率为50Hz 的交变电源上，在打出的纸带上每
5 个点取一个计数点，共取了
、
、
、
、
、
六个计数点，如图甲所示。沿
计数点处将纸带剪开得到五段（分别为
、
、、
、段），然后将这五段纸带由
短到长紧靠但不重叠地粘在
坐标系中，如图乙所示。
1
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（1）请你在
坐标系中用最简洁的方法作出能表示
关系的图线 （请在图
乙上画出），其中 （填“
”或“
”）轴相当于轴。
（2）若取第一个计数点时
，为求出
时刻的瞬时速度，还需要测出
“
”、“
”、“ ”、“
”或“ ”）段纸带的长度。
【答案】
【详解】（1）[1][2]分别取
、
、、
、五段纸带的上方中点为纵坐标，并连线，
得到的即为
图像。如图所示，
轴相当于轴。
（2）每段纸带对应的时间间隔为
，
是
时间段的中间时刻，要求
时的瞬时速度，只需要测
段纸带的长度
，然后用
即可得到
时的瞬时速度。
3．（2023·辽宁·模拟预测）某学习小组研究物体加速度和受力之间的关系，设计了如
下实验，如图甲所示，木板侧面贴有标尺，放在桌面上后调节水平。木块上固定有拉
力传感器，放在木板上。拉力传感器通过细线绕过定滑轮与钩码连接。松手后，木块
在细线的拉动下加速滑行。记录拉力传感器的读数F，同时利用手机拍摄木块的运动
2
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过程，通过解析视频，测出加速度a、请完成以下问题：
3.87 cm
11.45 cm
20.76 cm
31.78 cm
44.52 cm
（1）某次测量获得木块的5 个位置坐标如表中所示（相邻位置的时间间隔均为
）。由表中数据可得木块运动的加速度
。（结果保留2
位有效数字）
（2）改变所挂钩码个数，重复实验，得到多组数据。画出的
图像为如图乙所示
的一条直线。图像不过坐标原点的原因是 。通过图像可以得出木块的加速
度与所受合力成 （选填“正比”或“反比”）。
（3）下列做法中，能减小实验误差的是 。
A．调节滑轮高度，使细线与木板平行
B．使钩码质量远小于木块质量
C．使
对应木块开始运动的位置
【答案】 1.7 木块还受摩擦阻力的作用 正比 A
【详解】（1）[1]根据逐差法可得加速度大小为
（2）[2][3]图像不过坐标原点的原因是木块还受摩擦阻力的作用。由图像可得
加速度a 与所受合力
成正比。
（3）[4]A．细线与木板平行，传感器读数才表示木块受到水平向前的力，A 正确；
B．本实验利用传感器测量细线上的拉力，钩码质量不需要远小于木块质量，若钩码质
量过小，木块甚至不会滑动，B 错误；
C．利用逐差法求加速度时，不需要从木块开始运动的位置算起，C 错误。
3
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故选A。
4．（2023·辽宁抚顺·校考一模）某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。
（1）打点计时器，使用的电源是 电源。（填“交流”或“直流”）
（2）实验时应 。（填“先启动打点计时器，后放开小车“或”先放开
小车，后启动打点计时器“）
（3）实验时将打点计时器接到频率为50Hz 的电源上，通过实验得到一条清晰的纸带，
打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4 个点图中未画出），
，
，
，
，
，
，则
小车的加速度
m/s2，打点计时器在打
点时小车的速度
m/s。（结果均保
留两位有效数字）
【答案】 交流 先启动打点计时器，后放开小车 0.80 0.40
【详解】（1）[1]打点计时器使用的是交流电源。
（2）[2]为了充分利用纸带，减小实验误差，实验时先启动打点计时器，待打点计时器
稳定工作后再放开小车。
（3）[3]交流电频率为
，由于每相邻两个计数点间还有4 个计时点，则相邻计数
点间时间间隔为
由逐差法
有
解得
[4]由匀变速直线运动推论知，B 点的瞬时速度等于A 到C 的平均速度，则有
4
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5．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）某实验小组用如图甲所示装置探究向心
力大小与线速度大小和运动半径的关系。光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，水平直
杆的左侧固定宽度为d 的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为
，水平直杆的右侧套
上质量为
的滑块，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，物块到转轴
的距离为，细线处于水平伸直状态，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。安装
在铁架台上的光电门可测遮光条通过光电门的时间。
（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，d= cm；
（2）当滑块随水平直杆一起匀速转动时，光电门显示遮光条通过光电门的时间为
，
则此时滑块线速度大小v= （用字母d，Δt 表示）；若保持滑块到竖直转轴
的距离不变，让转轴以不同的角速度匀速转动，测得多组力传感器的示数
和对应的
挡光时间
。为了画出线性图像，应做力
与 （选填“
”、“
”、
“
”或“
）的函数图像。
【答案】
【详解】（1）[1]用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则
（2）[2]光电门显示遮光条通过光电门的时间为
，则此时挡光条的速度大小为
挡光条和滑块的角速度相等，根据
可知挡光条到竖直转轴的距离为
，滑块到转轴的距离为，则滑块线速度大小为
5
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[3]根据牛顿第二定律有
可知为了画出线性图像，应做力
与
的函数图像。
6．（2023·辽宁·模拟预测）某实验小组为验证系统机械能守恒，设计了如图所示的装
置，实验过程如下：
（1）用螺旋测微器测量砝码上端固定的遮光片厚度时，螺旋测微器示数如图乙所示，
则d＝ mm，测得砝码和遮光片总质量
；
（2）按图甲安装实验器材并调试，确保砝码竖直上下振动时，遮光片运动最高点高于
光电门1 的激光孔，运动最低点低于光电门2 的激光孔；
（3）实验时，利用计算机记录弹簧拉伸量x 及力传感器的读数F，画出F-x 图像，如
图丙所示；
（4）测量遮光片经过光电门1 的挡光时间
，弹簧的拉伸量
，经
6
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过光电门2 的挡光时间
，弹簧的拉伸量
，以及两个光电门激光
孔之间的距离
；
（5）遮光片从光电门1 运动到光电门2 的过程中，系统势能的增加量
J，系统动能的减少量
J（结果保留三位有效数字，
），实
验表明在误差允许范围内系统机械能守恒。
【答案】 2.040
【详解】（1）[1]螺旋测微器的分度值为0.01mm，则遮光片厚度为
d=2mm+4.0×0.01mm=2.040mm
（5）[2][3]遮光片从光电门1 运动到光电门2 的过程中， 弹性势能增加量
重力势能减小量
系统势能的增加量
通过光电门的速度
系统动能的减少量
7．（2023·辽宁鞍山·统考二模）用图甲所示的实验装置验证细线连着的钩码m1、钩码
m2组成的系统的机械能守恒，m2从高处由静止开始自由下落，m1拖着纸带打出一系列
的点，对纸带上的点进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙所示为实验中获取
的一条纸带：0 是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有四个点（未画出）。已
知
、
。（重力加速度g 取9.8m/s2，打点计时器使用的交流电源的频
率为50Hz）。
（1）在纸带上打下计数点5 时钩码的速度大小为 m/s。（计算结果保留2
7
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位有效数字）
（2）在纸带上打下计数点0 到计数点5 的过程中系统动能增加量为 J，
重力势能减小量为 J。（计算结果保留2 位有效数字）
【答案】 2.4 0.58 0.59
【详解】（1）[1]根据速度公式得
（2）[2]在纸带上打下计数点0 到计数点5 的过程中系统动能增加量为
（3）[3]重力势能减小量为
8．（2023·辽宁·校联考模拟预测）某同学用自制的“滴水计时器”来研究小车在水平
桌面上运动时受到的阻力大小。如图甲所示，将该计时器固定在小车旁，用手轻推一
下小车，在小车的运动过程中滴水计时器间隔相等时间滴下小水滴。图乙记录了桌面
上连续5 个水滴的位置，已知滴水计时器每
滴下25 个小水滴，小车的总质量为
8
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。
（1）滴水计时器等间隔时间为
s；
（2）经分析可得小车做 运动。则小车的加速度大小为
，若忽
略滴水对小车质量的影响，则小车受到的阻力大小为 N。（结果均保留两位
有效数字）
【答案】
匀减速直线
【详解】（1）[1]滴水计时器等间隔时间为
（2）[2]根据图乙中的数据可知，连续相等时间的位移差是定值且从右向左相邻相等时
间位移逐渐增大，故小车做匀减速直线运动；
[3]根据逐差法可知，小车的加速度大小为
[4] 根据牛顿第二定律可知，小车受到的阻力大小为
9．（2023·辽宁·校联考模拟预测）某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做
圆周运动所需向心力大小F 与小球质量m、运动半径r 和角速度ω 之间的关系。
（1）本实验采用的主要实验方法为 。
A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想模型法
（2）在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F 与运动半径r 的关系时，把两个相同
质量的小球放到半径r 不等的长槽和短槽上，保证两变速塔轮的ω 相同，根据标尺上
露出的红白相间等分标记，粗略计算出两个球所需向心力的比值；在加速转动手柄过
9
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程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值 （选填“不变”、“变大”或
“变小”）。
（3）另一同学利用如图乙所示接有传感器的向心力实验器来进行实验。力传感器可直
接测量向心力的大小F，旋臂另一端的挡光杆经过光电门传感器时，系统将自动记录
其挡光时间，用螺旋测微器测量挡光杆的宽度d，示数如图丙所示，则d= mm，
挡光杆到转轴的距离为R，挡光杆经过光电门时的挡光时间为
，可求得挡光杆的角
速度ω 的表达式为 。
【答案】 A 不变 1.730
【详解】（1）[1] 本实验采用的主要实验方法为控制变量法。
故选A。
（2）[2]由向心力公式
可知，在保证角速度相同的情况下，两个小球向心力
的比值为
故在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值不变。
（3）[3]螺旋测微器的读数为
[4]由于
和
都很小，所以可用
时间内的平均速度来表示挡光杆的线速度，即
故挡光杆的角速度为
10．（2023·辽宁大连·大连二十四中校考模拟预测）如图（a）所示为验证机械能守恒
定律的实验装置，轻绳跨过光滑轻质的定滑轮，其两端系着质量均为M 的重物A（含
挡光片）、B，物块B 上放一质量为m 的金属片C，系统由静止释放。
10
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（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图（b）所示，则d= mm。
（2）为验证机械能守恒定律，多次改变物块A 的初始位置，进行实验，使物块A 从
不同的位置由静止释放，记录每次挡光片到光电门的竖直距离h 以及挡光片穿过光电
门的时间Δt。通过描点作图，为了得到一条过原点的直线，则应该绘制的图像是
（选填
，
），该直线的斜率k （用字母m、g、M、d 表
示）。
【答案】 10.60
【详解】（1）[1]由图b 可知
（2）[2][3]由机械能守恒定律
整理得
故应绘制
图像，且图像的斜率为
11．（2023·辽宁沈阳·统考三模）某物理活动小组利用光电计时器探究滑块在斜面上速
度变化的规律，实验装置如图（a）所示。光电计时器固定在斜面底端，把宽度为d 的
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遮光片固定在滑块上。让滑块从距离光电计时器x 处由静止释放，遮光片经过光电计
时器的遮光时间为t。改变滑块释放位置，记录不同位置释放时，遮光片距离光电计时
器的距离x 及经过光电计时器的遮光时间t。
（1）遮光片经过光电计时器的速度v= （用题中所给字母表示）；
（2）用游标卡尺测出遮光片的宽度如图（b）所示，遮光片的宽度d= mm；
（3）图（b）是根据实验数据描绘的
图线，它近似为一条直线，则可知滑块做匀
变速直线运动。由图中数据及已测数据可得，滑块加速度a= m/s2（结果保留
2 位有效数字）。
【答案】
1.75 3.1
【详解】（1）[1]遮光片经过光电计时器的速度为
（2）[2]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以
（3）[3]根据题意有
所以
结合图线可得
解得
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12．（2023·辽宁葫芦岛·统考二模）某同学利用如图装置验证碰撞中的动量守恒定律，
装置中桌面水平，一端固定了一弹簧枪，斜面紧贴桌面，且斜面的最高点恰好与桌面
相平，该同学选了两个体积相同的钢质小球，实验步骤如下：
①用天平测出两小球的质量分别为m1和m2；
②先不放小球m2，把小球m1装入固定好的弹簧枪后释放，记下小球在斜面上的落点位
置，小球每次放入弹簧枪中弹簧的压缩量均相同；
③将小球m2放在斜面最高点处，把小球m1装入固定好的弹簧枪后释放，使它们发生碰
撞，分别记下小球m1和m2在斜面上的落点位置，小球碰撞视为弹性碰撞；
④用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜面最高点的距离，图中A、B、C 点是该同学记
下小球在斜面的落点位置，到斜面最高点的距离分别为x1、x2、x3。
（1）选择的水平桌面是否需要一定光滑， （选填“是”或“否”），所选小
球的质量关系是：m1要 （选填“大于”“小于”或“等于”）m2；
（2）实验中若满足关系式 （用实验中已经测得的量表示），说明该碰撞过程
满足动量守恒定律。
（3）从实验结果看动量守恒的等式可能是近似等于，请你指出一条近似等于的理由
。
【答案】 否 大于
小球落点的点迹大，导
致测量x 时出现误差；读数误差；空气阻力造成的误差
【详解】（1）[1]本实验要求小球m1每次到水平桌面末端的速度大小相同即可，水平
桌面粗糙对此不影响，所以不一定需要光滑。
[2]本实验要求小球m1碰后也要做平抛运动落在斜面上，不能反弹，所以
（2）[3]由平抛运动规律
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联立可得
m1碰前落在B 点，m1碰后落在A 点，m2碰后落在C 点，故由动量守恒定律
代入可得
（3）[4]由于实验中存在误差，所以动量守恒的表达式近似相等，其误差可能是小球落
点的点迹大，导致测量x 时出现误差；也可能是读数误差；也可能是由于存在空气阻
力造成的误差。
13．（2023·辽宁抚顺·校联考二模）某实验小组同学利用如图甲所示的实验装置验证机
械能守恒定律．调节木板的倾角，使小车在未悬挂砝码盘时能拖着纸带沿木板向下匀
速运动，之后将小车固定在靠近打点计时器处，在动滑轮上悬挂砝码盘和砝码，接通
打点计时器电源并释放小车，打点计时器打出的纸带如图乙所示，已知打点计时器所
接电源的频率
，释放小车的瞬间打点计时器打出的点记为“0”，之后的点依
此记为“1”、“2”、“3”、……，“0”与“120”两点间的距离记为L，“119”与“121”
两点间的距离记为
，两滑轮、细绳及纸带的质量均不计，回答下列问题：
（1）打点计时器打记为“120”的点时小车的速度大小
．
（2）砝码盘和砝码的总质量为m，小车的质量为M，当地重力加速度大小为g，若
成立，则验证了系统的机械能守恒。（均用题中所给字母表示）
（3）测得
，
，
，
，若此过程机械能守
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恒，则当地的重力加速度大小
。（结果保留两位小数）
【答案】
9.87/9.86
【详解】（1）[1]中间时刻的瞬时速度等于此过程中的平均速度，所以
（2）[2]若此过程机械能守恒，则有
整理得
（3）[3]根据牛顿运动定律有
，
，
将
、
、
、
代入解得
14．（2023·辽宁·校联考一模）（1）某物理兴趣小组用如图甲所示的仪器验证机械能
守恒定律。
①为了减小实验误差，实验对象应选用 （填“金属”或“塑料”）小球。
②用游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d= cm。
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③将小球从光电门1 的正上方某处由静止释放，计时器记录两个光电门的挡光时间分
别为
和
，同时测得两个光电门之间的距离为L，小球通过光电门时的速度等于
小球的直径除以挡光时间，重力加速度大小为g，若等式 （用题中物理量
表示）成立，则表明该过程中小球的机械能守恒。
【答案】 金属 1.430
【详解】（1）①[1]为了减小空气阻力的影响，实验对象密度要大，不能选择塑料材质
的，应选择金属小球。
[2]
②
由题图可知游标卡尺为二十分度的，所以小球的直径
[3]
③
小球从光电门1 下落到光电门2 的过程中小球的重力势能减小量
动能增加量
若小球下落过程中机械能守恒，则有
整理后有
15．（2023·辽宁葫芦岛·统考一模）某物理研究小组设计了如图甲所示的实验装置，测
量滑块和长木板之间的动摩擦因数。长木板固定在水平桌面上，力传感器和光电门固
定在竖直的支架上，轻绳悬挂的重物上固定一窄遮光条，实验时每次都从支架A 处由
静止释放，改变重物的质量，重复上述操作，记录多组遮光条通过光电门时的遮光时
16
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间
和力传感器示数F 的数据。已知A、B 之间的距离为L，遮光条的宽度为d，重力
加速度为g，不计轻绳滑轮的质量及滑轮上的摩擦，不计空气阻力。
（1）实验时，下列必要的操作是 （请填写正确选项代码）
A．用天平测出重物和遮光条的总质量
B．将长木板不带滑轮的一端略微垫高，以补偿阻力
C．调整滑轮及力传感器的位置，使绳子处于水平状态
D．为减小实验误差，实验中一定要保证重物及遮光条的总质量远小于滑块的质量
（2）若某次光电门显示遮光时间为
，则遮光条通过光电门的速度为
（3）若F 为纵坐标、
为横坐标，作图如图所示。已知直线的斜率为k，截距为
b，则滑块的质量为 ，滑块与长木板之间的动摩擦因数为 （用b、
d、k、g、L 表示）
（4）请你指出实验过程中除空气阻力外可能存在的误差 （一条即可）。
【答案】 C
作图误差，滑块在木板上滑动不
稳定，细绳不水平等，木板不平等
【详解】（1）[1]AD．传感器可测出滑块所受拉力，不需要测出重物和遮光条的总质
量，不需要满足重物及遮光条的总质量远小于滑块的质量，AD 错误；
B．实验要测量板块间动摩擦因数，不需要平衡摩擦力，B 错误；
C．应使拉力保持水平方向，则绳子应处于水平状态，C 正确。
故选C。
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（2）[2]遮光条通过光电门的速度为
（3）[3][4]滑块速度为
根据动能定理
得
则
，
得
，
（4）[5]可能存在的误差有作图误差，滑块在木板上滑动不稳定，细绳不水平等，木板
不平等。
16．（2023·辽宁·校联考模拟预测）甲同学尝试用如图所示的实验装置来验证“力的平
行四边形定则”。弹簧测力计a 挂于固定点，下端用细线挂一重物Q，弹簧测力计b
的一端用细线系于O 点，手持另一端向左拉，使结点O 静止在某位置。分别读出弹簧
测力计a 和b 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O 点的位置和细线的方向。
（1）图中弹簧测力计a 的示数为 N。
（2）下列不必要的操作是 。（请填写选项前对应的字母）
A．弹簧测力计应在使用前校零
B．细线方向应与木板平面平行
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C．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O 点静止在同一位置
（3）乙同学换用弹簧测力计拉橡皮筋的方式验证平行四边形定测，用两弹簧测力计将
橡皮筋拉到
点，测力计读数分别为
和
，用一个弹簧测力计拉橡皮筋到
点时
读数为
，通过作图法验证平行四边形定则，四副图中符合实际情况的是
。
【答案】 5.80 C C
【详解】（1）[1]根据测力计读数规则，弹簧测力计a 的示数为5.80 N。
（2）[2]根据验证“力的平行四边形定则”实验要求，弹簧测力计应在使用前校零，细
线方向应与木板平面平行，改变拉力，进行多次实验，每次不必使O 点静止在同一位
置，所以不必要的操作是C。
（3）[3]用一个弹簧测力计拉橡皮筋到
点时的拉力
的方向一定与橡皮筋在同一直
线上，用两个弹簧测力计拉橡皮筋到
点，在误差允许的范围内，两弹簧测力计拉力
的合力F 方向与橡皮筋可以不在同一直线上，所以符合实际情况的是图C。
17．（2023·辽宁沈阳·统考二模）某校举办科技节活动，一位同学设计了可以测量水平
面上运动物体加速度的简易装置，如图所示。将一端系有摆球的细线悬于小车内O 点，
细线和摆球后面有一个半圆形的刻度盘。当小球与小车在水平面上保持相对静止时，
根据悬绳与竖直方向的夹角θ，便可得到小车此时的加速度。
（1）为了制作加速度计的刻度盘，需要测量当地的重力加速度，该选手利用单摆进行
测量，每当摆球经过最低点时记数一次，从计数1 到51 用时40 秒，则该单摆周期为
s；若已知单摆摆长为l，周期为T，则计算当地重力加速度的表达式为g＝
；
（2）该加速度测量仪的刻度 。（填“均匀”或“不均匀”）
19
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【答案】 1.6
不均匀
【详解】（1）[1]由题意，知单摆周期为
[2]根据单摆周期公式
则计算当地重力加速度的表达式为
（2）[3]由受力分析，结合牛顿第二定律，得
解得
可知加速度不随角度均匀变化。
18．（2023·辽宁大连·校考模拟预测）某同学利用图甲做“研究匀变速直线运动”的实
验时，得到如图乙所示一条用电磁打点计时器打下的纸带，并在其上取了
等5 个计数点，每相邻两个计数点间还有4 个计时点没有画出，计时
器接的是低压50Hz 的交变电流.他把一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点A
对齐。（计算结果均保留2 位小数）
（1）由以上数据计算打点计时器在打C 点时，小车的瞬时速度
是 m/s；
（2）计算该小车的加速度a 为
；
（3）纸带上的A 点所对应的小车的瞬时速度
为 m/s；
（4）实验中必要的措施是 （填选项前字母）
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A．细线必须与长木板平行
B．先接通电源再释放小车
C．小车的质量远大于钩码的质量
D．平衡小车与长木板间的摩擦力
【答案】 0.21 0.43/0.44/0.45/0.46/0.47 0.12 AB
【详解】（1）[1]每相邻两个计数点间还有4 个计时点没有画出，则相邻计数点的时间
间隔为
利用匀变速直线运动的推论得小车在C 点的瞬时速度
（2）[2]应用逐差法计算加速度有
.
（3）[3]根据匀变速直线运动速度与时间关系公式
，得A 点所对应的物体的
瞬时速度为
（4）[4]利用长木板、小车、打点计时器等研究匀变速直线运动规律时，细线必须与长
木板平行；先接通电源，再释放小车；只要小车做匀变速直线运动即可，不需要平衡
摩擦力，也不需要满足小车的质量远大于钩码的质量。
故选AB。
19．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）如图所示，某实验小组用“碰撞实
验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系。图中的O 点为
小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使1 球多次从斜轨上某位置S 由静止
释放，找到其平均落地点的位置P。然后，把半径相同的2 球静置于水平轨道的末端，
再将1 球从斜轨上位置S 静止释放，与2 球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复
上述1 球与2 球相碰的过程，分别找到碰后1 球和2 球落点的平均位置M 和N。用刻
度尺测量出水平射程OM、OP、ON。测得1 球的质量为
，B 球的质量为
。
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（1）关于本实验，必须满足的条件是 。
A．斜槽轨道必须光滑以减少实验误差 B．斜槽轨道末端的切线必须水平
C．入射球和被碰球的质量必须相等 D．入射球每次必须从轨道的同一位
置由静止释放
（2）本实验通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度，可行的
依据是 。
A．运动过程中，小球的机械能保持不变
B．平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比
（3）当满足表达式 时，即说明两球碰撞中动量守恒。（用所测物理量表示）
（4）若仅改变小球1 和小球2 的材质，两球碰撞时不仅得到（3）的结论，即碰撞遵
守动量守恒定律，而且满足机械能守恒定律，则根据上述信息可以推断 。
A．
不可能超过2 B．
可能超过3
C．MN 与OP 大小关系不确定 D．MN 与OP 大小关系确定，且
【答案】 BD/DB B
ABD
【详解】（1）[1]A．轨道不光滑，只有从同一高度释放，两次摩擦力做的负功相同，
小球到达轨道末端速度依然相同，所以轨道不需要光滑，故A 错误；
B．本实验要通过平抛运动验证动量守恒定律，所以轨道末端必须水平，以保证小球做
平抛运动，故B 正确；
C．为避免入射小球反弹，要保证入射小球质量大于被碰小球质量，故C 错误。
D．为了保证两次入射小球到达轨道末端具有相同的速度，两次入射小球需从同一位
置由静止释放，故D 正确。
故选BD。
（2）[2]小球做平抛运动的过程，有
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整理解得
发现平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比。
故选B。
（3）[3]由题意，碰撞前后动量守恒，则
三个平抛运动的高度相同，则可用平抛的水平位移来表示，所以要验证的表达式为
（4）[4]若碰撞前后还遵守机械能守恒定律，即发生的是弹性碰撞，则由两个守恒定律
可得
解得
即
可知
故A 正确；
B．由于
23
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故
故B 正确；
CD．将两式的
移到左边后相除得
用水平位移速度可得
此式有两种可能
或
所以有
或
故C 错误，D 正确。故选ABD。
故选ABD。
20．（2023·辽宁·模拟预测）某兴趣小组利用自由落体运动来验证机械能守恒定律。在
“验证机械能守恒定律”实验中，利用重物拖着纸带自由下落，通过打点计时器打出
一系列的点，对纸带上点迹进行测量，经过数据处理即可验证机械能守恒定律，某次
实验得到如图甲所示纸带。
（1）在实验过程中，下列实验操作和数据处理错误的是 。
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A．重物下落的起始位置靠近打点计时器；
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤；
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O 点的距离h，再根据
公式
计算，其中g 应取当地的重力加速度；
D．用刻度尺测量某点到O 点的距离h，利用公式mgh 计算重力势能的减少量，其中g
应取当地的重力加速度；
（2）正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。图中O
点为打点起始点，且速度为零。选取纸带上打出的连续点，标上A、B、C、…测得其
中E、F、G 点距打点起始点O 的距离分别为h1、h2、h3。已知重物的质量为m，当地
重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T，为验证此实验过程中机械能是否守恒，
需要计算出从打下O 点到打下F 点的过程中，重物重力势能减少量
，
动能增加量
。（用题中所给字母表示）
（3）利用该装置还可以测量当地的重力加速度，某同学的做法是以各点到起始点的距
离h 为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标，建立直角坐标系，用实验测得的数据
绘制出v2—h 图像，如图丙所示。由v2—h 图像求得的当地重力加速度g=
m/s2。（结果保留3 位有效数字）
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【答案】 C
9.67
【详解】（1）[1]
A．重物下落的起始位置靠近打点计时器，可以增大下落距离，减少误差，A 正确；
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤，避免释放纸带时重物有初速度，
B 正确；
C．通过
计算速度即默认了机械能守恒
失去了验证的意义，C 错误；
D．用刻度尺测量某点到O 点的距离h，利用公式
计算重力势能的减少量，其中g
应取当地的重力加速度，D 正确。
本题选错误的，故选C。
（2）[2][3]从打下O 点到打下F 点的过程中，下降的高度为
，故重力势能减少量
根据匀加速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可知F 点的
速度
故动能的增加量为
（3）[4]根据
得
所以
图线的斜率为2g，即
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解得
21．（2023·辽宁营口·校联考模拟预测）气垫导轨是力学实验的重要装置之一。如图甲
所示，气垫导轨水平放置，绕过定滑轮的细线，一端连接数目不同的同种钩码（图甲
中只画出了一个），另一端与滑块（上面有遮光条）连接。由于滑块的速度不太大，
因此便于验证规律或者测量物理量。
（1）某次实验中，用螺旋测微器测量遮光条的宽度，若测量结果如图乙所示，则此次
测量螺旋测微器的示数为 mm。
（2）某同学利用本装置验证牛顿第二定律。已知所挂钩码的质量为m，滑块和遮光条
的总质量为M，当地的重力加速度大小为g，若牛顿第二定律成立，则滑块的加速度
大小的表达式为
（用M、m 和g 表示）。
（3）改变所挂钩码的个数，根据多组m 及测得的对应加速度a，以
为横轴、
为纵
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轴，通过描点连线得到
图像，若图线在纵轴上的截距为b，则当地的重力加速度
大小可表示为
（用b 表示）。
【答案】 1.195（1.193~1.197）
【详解】（1）[1]螺旋测微器的示数为
（2）[2]对钩码与滑块（含遮光条）组成的系统，根据牛顿第二定律有
解得
（3）[3]根据
变形可得
由题意可知
解得
22．（2023·辽宁沈阳·东北育才学校校考三模）某学习小组利用手机和刻度尺研究小球
做平抛运动的规律。他们用手机拍摄功能记录小球抛出后位置的变化，每隔时间T 拍
摄一张照片。
（1）小球在抛出瞬间拍摄一张照片，标记小球位置为A（抛出点），然后依次连续拍
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下两张小球照片并标记位置B 和C；
（2）经测量，AB、BC 两线段的长度分别为、
；
（3）为了尽可能减小空气阻力的影响，小球应选择： （填选项字母）
A．实心金属球 B．空心塑料球 C．实心塑料球
（4）若忽略空气阻力，
①已知当地重力加速度为g，BC 之间竖直高度为 （用g、T 表示）；
②
（选填“=”或“>”或“<”）；
③如图，若AB 和BC 的夹角为
，则小球从A 到C 的平均速度大小
（用
、T、、
表示）；
④在③问的基础上，已知小球到B 点的速度大小为
，则
（选填“等
于”或“不等于”）
【答案】 A
>
等于
【详解】（3）[1]为了尽可能减小空气阻力的影响，小球应选择密度大，体积小的小球，
故A 正确。
故选A。
（4）[2]由自由落体运动规律
所以BC 之间竖直高度为
[3]设AB 与水平方向的夹角为θ1，BC 与水平方向的夹角为θ2，易得
，则
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所以
[4]由余弦定理得
则小球从A 到C 的平均速度大小
[5]在B 点，竖直方向上
水平方向上
所以
而
所以
23．（2023·辽宁·校联考二模）如图为某同学利用气垫导轨、滑块、光电门（可记录遮
光时间）、已知宽度的遮光片来探究两滑块碰撞前后的动量变化规律。
（1）要测量滑块的动量，除了以上器材外，还必需的实验器材是 。
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（2）由于气垫导轨配套的光电门损坏，该同学利用手机的连拍功能记录两滑块碰撞前
后的照片，并从照片中读取滑块的位置x 和时间t，取滑块A 碰前的运动方向为正方向，
做出
图像如图所示。已知滑块B 的质量为
，由图中数据可得滑块B 碰前的
动量为
（保留3 位有效数字），滑块A 碰后的图线为 （选填
“①”“②”、“③”或“④”）。
【答案】 天平 -0.0104 ③
【详解】（1）[1]要测量滑块的动量，还需要测量滑块的质量，所以除了以上器材外，
还必需的实验器材是天平；
（2）[2]图中①是B 碰前的图像，则滑块B 碰前的速度
动量为
[3]碰后A、B 都向负方向运动，且A 在前边，所以A 的速度较大，故滑块A 碰后的图
线为③。
24．（2023·辽宁辽阳·统考二模）某同学用如图甲所示的装置探究加速度a 与物体所受
合力F 及质量m 的关系，交流电的频率为50Hz。
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（1）图乙为某次实验得到的纸带，两相邻计数点间还有四个计时点未画出，根据纸带
可求出小车的加速度大小为
（结果保留两位有效数字）。
（2）保持小车的质量不变，改变桶内砝码的质量，根据实验数据作出加速度a 随合力
F 变化的关系图像如图丙所示。图线上部弯曲并偏离原来的直线，其主要原因是
；若从小车中取出砝码放入桶中，并以桶、桶中的砝码、车和车中的砝码组成的系统
为研究对象，图线上部 （填“会”或“不会”）弯曲。
【答案】 2.0 桶（含桶中砝码）的质量没有远小于小车的质量 不会
【详解】（1）[1]由逐差法可得
（2）[2]当桶（含桶中砝码）的质量远小于小车的质量时绳子拉力近似等于桶（含桶中
砝码）的重力。图线上部弯曲并偏离原来的直线原因是桶（含桶中砝码）的质量没有
远小于小车的质量。
[3]假设桶（含桶中砝码）的质量为m，小车的质量为M，对系统整体有
解得
可知
为定值，所以a 与F 成正比，图线不会弯曲。
25．（2023·辽宁阜新·统考模拟预测）学校物理兴趣小组用如图甲所示的装置验证A、
B 两物块组成的系统机械能守恒。物块A 从高处由静止下落，物块B 上拖着的纸带打
出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量并进行数据处理，即可验证机械能守恒定律。
图乙是实验中获取的一条纸带，0 是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4 个计
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时点（图中未画出），计数点间的距离已标出。物块A 的质量为
，物块B 的质量
为
，打点计时器所接交流电源的频率为
，结果均保留三位有效数字。
（1）打点计时器打下计数点5 时，物块A 的速度大小为
。
（2）若取重力加速度大小
，则在打点计时器打计数点0 到打计数点5 的过
程中，两物块组成的系统动能的增加量为 J，系统重力势能的减少量为
J，由此得出的结论是： 。
（3）测出某个计数点到计数点0 的距离h 以及打点计时器打该计数点时物块A 的速度
大小，选取多个计数点，得到多组数据。若作出的
图像如图丙所示，则当地的实
际重力加速度大小为
。
【答案】 0.980 0.240 0.244 在误差允许的范围内，两物块组成的
系统机械能守恒 9.71
【详解】（1）[1]相邻计数点间的时间间隔
T=0.1s
打点计时器打下计数点5 时，物块A 的速度大小为
（2）[2]在打点计时器打计数点0 到打计数点5 的过程中，两物块组成的系统动能的增
加量为
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[3]系统重力势能的减少量为
[4]由此得出的结论是：在误差允许的范围内，两物块组成的系统机械能守恒。
（3）[5]根据
得
结合图像可得
g=9.71
26．（2023·辽宁大连·育明高中校考一模）用如图甲所示装置测物块与长木板间的动摩
擦因数，长木板固定在水平桌面上，圆弧轨道与长木板的上表面相切。光电门安装在
长木板上，位置可以调节；物块上固定遮光条宽d，从圆弧轨道上某点静止释放。
（1）某次遮光条通过光电门时间为t，则物块通过光电门的速度v= 。
（2）调节光电门位置，测每次遮光条通过光电门时间t 及对应的物块在长木板上停止
后遮光条与光电门之间的距离x。多次测量，得到
图像如图乙，已知图线斜率为
k，重力加速度为g，则物块与长木板间的动摩擦因数
。（用已知量字母表
示）
（3）本实验中 （选填“需要”或“不需要”）物块必须从圆弧轨道上同一点由
静止释放。
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【答案】
不需要
【详解】（1）[1]某次遮光条通过光电门的时间为t，遮光条宽d，则物块通过光电门
速度
（2）[2]根据运动学关系可知
即
则
解得
（3）[3]本实验中滑块到达光电门的速度是通过光电门测得的，可以不同，则不需要保
证物块必须从圆弧轨道上同一点由静止释放。
27．（2023·辽宁大连·统考二模）某同学利用手机“声音图像”软件测量物块与长木板
间的动摩擦因数
。实验装置如图甲所示，长木板固定在水平桌面上，物块置于长木
板上且两端分别通过跨过定滑轮的细线与小球A、B 相连，实验前分别测量出小球
A、B 底部到地面的高度
、
（
）。打开手机软件，烧断一侧细绳，记录下
小球与地面两次碰撞声的时间图像。（两小球落地后均不反弹）
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（1）烧断细线前，用分度值为1cm 的刻度尺测量
，刻度尺的0 刻度线与地面齐平，
小球A 的位置如图乙所示，则
cm；
（2）实验时烧断物块左侧的细绳，若算得A 下落时间为
，由图丙可知，物块加
速运动的时间为
；若将手机放在靠近小球A 的地面上测量物块加速运动
的时间，测量结果会 ；（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（3）仅改变小球B 实验前离地高度
，测量不同高度下物块加速运动时间，作出
图像如图丁所示，由图像可求得斜率为
，若小球B 的质量为
，物块质量为
，重力加速度大小为
，则物块与木板间的动摩擦因数
。（用字母
表示）
【答案】
/78.4/78.6
偏大
【详解】（1）[1]测量时间是通过小球落地计算，小球的底端先落地，所以应测量到小
球底端距离，而不是小球的球心。那么图乙刻度尺读数为
（2）[2]由图丙可知，A、B 两球落地时间差为
，A 球先下落，时间短，则B 球下
落时间为
即物块加速运动的时间为
。
[3]若将手机放在靠近小球A 的地面上测量物块加速运动的时间，测量时间为A、B 落
地时间差和B 落地后声音传过来时间之和，故测量结果偏大。
（3）物块和小球B 一起做匀加速直线运动，由匀变速直线运动位移时间关系有
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由牛顿第二定律有
整理可得
结合
图像可得
解得
28．（2023·辽宁丹东·统考二模）某实验小组做“测量滑块与长木板之间的动摩擦因
数”实验时，实验装置如图甲所示。在水平桌面上固定放置一端有定滑轮长木板，靠
近定滑轮的B 处有一个光电门。在A 处有一上端带遮光条的滑块，A、B 之间的距离保
持
不变。不计滑轮质量及其与绳子之间的摩擦。
（1）实验过程中用游标卡尺测量遮光条的宽度d，游标卡尺读数如图乙所示，读出遮
光条的宽度为
。
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（2）实验时，将滑块从A 处静止释放，若光电门显示遮光时间为，此时力传感器示
数为
，从而可以得到一组
、数据，多次改变所挂重物的质量进行实验，可得到
多组数据。根据这些数据，作出
的关系图像如图丙所示，则滑块与遮光条的总
质量为 ，滑块与长木板之间的动摩擦因数为 （用L、a、b、d
和g 表示）。
【答案】 2.25
【详解】（1）[1]遮光条的宽度为
（2）[2] 光电门显示遮光时间为，则滑块到B 处的速度为
滑块从A 点运动到B 点，由运动学公式得
滑块从A 点运动到B 点，由牛顿第二定律得
解得
由图丙可知
图像的斜率为
则
解得滑块与遮光条的总质量为
[3] 由图丙可知
图像与纵轴的交点为b，则
解得滑块与长木板之间的动摩擦因数为
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29．（2023·辽宁·校联考三模）如图所示，某实验小组采用带有刻度尺的气垫导轨做
“验证机械能守恒定律”实验。
（1）实验时除了测量遮光条宽度的游标卡尺及图中画出的实验器材以外，完成本实验
还需要的器材是 ；
（2）实验小组的同学用游标卡尺测量遮光条的宽度为d；
（3）气垫导轨调整水平后开始试验，如果测得钩码的质量为m，滑块（包含遮光条）
的质量为M，还需要测量并记录的数据（物理量及符号）是 、
；
（4）已知重力加速度为g，在误差允许的范围内若满足关系式 ，则机械
能守恒定律得到验证。（用题中或填空中出现的物理量符号表示）
【答案】 天平 滑块的初位置与光电门的距离L 遮光条通过光电门的时
间
【详解】（1）[1]需要用天平测出滑块（包含遮光条）及钩码的质量。
（3）[2][3]每次实验都需要测量和记录滑块的初位置与光电门的距离L 及遮光条通过
光电门的时间
，并且需要多测几组数据。
（4）[4]根据题意，从滑块被释放到滑块通过光电门，钩码重力势能减少量为
根据题意可得，滑块通过光电门时的速度为
该过程中系统动能的增量为
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若在误差允许的范围内有
则机械能守恒定律得到验证。
30．（2023·辽宁大连·辽师大附中校考模拟预测）小明同学用如图所示的装置验证机械
能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A 点。光电门固定在
A 的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d 的遮光条。将钢球拉至不同位置由
静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t 可由计时器测出，取
作为钢球经过A
点时的速度。记录钢球每次下落的高度h 和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和
A 点之间的势能变化大小
与动能变化大小
，就能验证机械能是否守恒。
（1）用
计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h 应测量释放时
的钢球球心到 之间的竖直距离。
A．钢球在A 点时的顶端
B．钢球在A 点时的球心
C．钢球在A 点时的底端
（2）用
计算钢球动能变化的大小。利用游标卡尺测量遮光条宽度，示数
如图所示，其读数为 mm。某次测量中，计时器的示数为0.002s，则钢球的速度
为
m/s。（计算结果保留三位有效数字）
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（3）下表为该同学的实验结果：
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8
他发现表中的
与
之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意
他的观点？请说明理由
【答案】 B 3.80 1.90 见解析
【详解】（1）[1]根据题意可知，小球下落的高度是初末位置球心之间的高度差。
故选B。
（2）[2]由图可知，游标为
分度，且第16 个小格与主尺对齐，则游标卡尺读数为
[3]钢球的速度为
（3）[4]不同意。如果是空气阻力造成的，应该是
而图表中的
大于
，则存在的差异，不是由于空气阻力造成的。
41
