文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
专题十五 力学实验
——精剖细解细备考讲义
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：
知识点1：力学试验
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
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
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xn和xn＋1，则打n 点时的速
度vn＝。
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
内的平均速度为
v= Δx
Δt 。
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v1、v2，则a＝。
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。
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
3、实验数据处理方法
4、实验
实验名称
实验装置图
实验考点
研究匀变速直线
运动
1、纸袋求速度和加速度的公式见上表。
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
伸长量的关系
用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸
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
力、质量的关系
1、作出a－F 图像和a－图像，确定a 与
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
边形法则
1、等效法。2、平行四边形定则。3、弹簧
测力计的读数。4、合力的作图法。
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
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
定律
1、速度的计算。2、重力势能的减少量和
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
律
1、斜槽末端水平的调整。2、a 球质量大于
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
特点
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
抛规律的应用。
单摆法测重力加
速度
1、单摆做简谐运动，周期为T＝2π，由此
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
小与半径、角速
度、质量的关系
作出Fn－
ω
2 、Fn－r、Fn－m 的图像，分析
向心力大小与角速度、半径、质量之间的
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
1、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）。
2、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。
3、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
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
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。
4、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。
力学实验
1．（2024·辽宁·模拟预测）某同学通过查阅资料得知：机械能中的动能既包括平动动能也包括转动
动能。于是他利用实验室中的器材设计了一个实验用来研究转盘的转动动能
和角速度
的关系。
如图所示，轻质细线上端固定在转盘边缘，另一端连接物块，挡光片固定在物块的侧面。逆时针转
动转盘将物块吊起，稳定后由静止释放转盘，物块竖直下落。若挡光片的宽度为
（很窄），挡光
片通过光电门的时间为，物块（含挡光片）的质量为
，转盘的质量为
，转盘的半径为
，释
放时挡光片距离光电门的高度为。用题中所给物理量的字母回答下列问题：
(1)请写出挡光片通过光电门时速度的表达式
，此时转盘角速度的表达式
；
(2)请写出物块（含挡光片）通过光电门时动能的表达式
；
(3)若忽略各处摩擦及空气阻力，转盘转动动能的表达式
；
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）通过光电门的瞬时速度近似等于平均速度
圆盘边缘点的线速度等于物块的速度
（2）物块通过光电门时动能
（3）忽略各处摩擦及空气阻力，系统机械能守恒，转盘转动动能的
2．（2024·河北·一模）某同学在研究物体的运动时，用打点计时器打下了一条如图所示的纸带，已
知实验时所用的交流电源的频率为
。
(1)关于该实验，下列说法正确的是 ．
A．实验时，应先接通电源再释放纸带
B．如果实验时用的是电火花打点计时器，则电源的电压为8V 的交流电
C．实验时应用秒表计时
D．为了减小实验误差，应舍去纸带上密集的点
(2)已知图中四个相邻的计数点间分别还有4 个点未画出，图中数据的单位为cm，由此可知纸带的
加速度大小为
，图中B、C 两点间的距离应为 cm，打点计时器打下图中C 点
时的速度大小为 m/s。（小数点后均保留两位小数）
【答案】(1)AD
(2) 0.61 1.73 0.20
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【详解】（1）A．为打点稳定，实验时，应先接通电源再释放纸带，故A 正确；
B．如果实验时用的是电火花打点计时器，则电源的电压为220V 的交流电，故B 错误；
C．打点计时器具有计时功能，实验时不需要用秒表计时，故C 错误；
D．纸带上开始时密集的点，点距过小，测量误差较大，舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、
点间间隔适当的一部分进行测量、计算，便于减小测量误差，故D 正确。
故选AD。
（2）[1]相邻两计数点的时间间隔为
根据匀变速直线运动相邻相等时间间隔内发生的位移差的关系
解得
[2]B、C 两点间的距离应为
[3]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，C 点时的速度大小为
3．（2024·陕西宝鸡·二模）某实验小组设计如图甲所示的实验装置测量滑块与木板之间的动摩擦因
数。将右端带有滑轮的长木板平放在水平实验桌面上，滑块放在长木板上，滑块的左端与穿过打点
计时器（未画出）的纸带相连，右端用细线通过定滑轮与托盘连接。调整滑轮高度使细线方向与长
木板平行。在托盘中放入适量砝码，滑块在托盘的水平牵引力下运动，通过纸带测量滑块的加速度。
(1)图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、D、E 相邻两点间有四个计时点未画出，交
流电频率为50Hz，根据纸带上打出的A、B、C、D、E 五个点的位置可求出滑块的加速度大小为
（结果保留两位有效数字）。
(2)滑块质量是托盘（含砝码）质量的k 倍，滑块的加速度用a 表示，重力加速度为g，则滑块与木
板间的动摩擦因数
（用题中所给物理量的字母表示）。
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(3)实验中，由于没有考虑纸带与打点计时器间的摩擦，导致测得的动摩擦因数会 （填“偏
大”或“偏小”）。
【答案】(1)0.43
(2)
(3)偏大
【详解】（1）根据题意可知，打点计时器的打点周期
每两个计数点之间的时间间隔
根据逐差相等公式可得加速度
（2）设托盘（含砝码）的质量为
，则滑块的质量为
，对整体由牛顿第二定律有
解得
（3）若考虑纸带与打点计时器间的摩擦力，设纸带与打点计时器间的摩擦力为
，由牛顿第二定
律有
解得
显然，若没有考虑纸带与打点计时器间的摩擦，导致测得的动摩擦因数将偏大。
4．（2024·陕西西安·一模）某小组用图（a）所示的实验装置探究斜面倾角是否对动摩擦因数产生
影响。所用器材有：绒布木板、滑块、挡光片、米尺、游标卡尺、光电门、倾角调节仪等。实验过
程如下：
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(1)用游标卡尺测量挡光片宽度d，示数如图（b）所示。该挡光片宽度
mm。
(2)调节并记录木板与水平面的夹角
，让装有挡光片的滑块从木板顶端下滑。记录挡光片依次经过
光电门
和
的挡光时间
和
，求得挡光片经过光电门时滑块的速度大小
和
。某次测得
，则
（结果保留3 位有效数字）
(3)推导滑块与线布间动摩擦因数
的表达式，可得
（用
、
和重力加速度大
小
表示），利用所得实验数据计算出
值；
（5）改变
进行多次实验，获得与
对应的
，并在坐标纸上作出
关系图像，如图（c）所示；
(4)根据上述实验，在误差允许范围内，可以得到的结论为 。
【答案】(1)5.25
(2)1.00
(3)
(4)斜面倾角对动摩擦因数没有影响
【详解】（1）游标卡尺的精度为0.05mm，该挡光片宽度d=5mm+5×0.05mm=5.25mm。
（2）根据时间极短的平均速度近似等于瞬时速度，挡光片经过光电门A 的速度
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
m/s=1.00m/s
（3）挡光片依次经过光电门A 和B，由动能定理可得
解得
（4）根据图像可知，动摩擦因数并不随角度的变化而发生变化，所以可以得到的结论为斜面倾角
对动摩擦因数没有影响。
5．（2024·山西朔州·二模）某实验小组用如图所示的实验装置探究弹簧弹力与形变量的关系，将轻
弹簧悬挂在铁架台的横杆上，刻度尺竖直固定在轻弹簧旁边，在弹簧下端依次挂上不同质量的钩码，
记录每次钩码的总质量m 以及对应指针所指刻度值x 如表格所示。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
钩码质量
0
30
60
90
120
150
180
弹力
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
指针刻度
6.0
7.2
8.6
10.6
10.9
11.8
13.2
弹簧伸长量
0
1.2
2.6
4.6
4.9
5.8
7.2
(1)根据实验表格记录的数据可知，刻度尺的最小分度值为 （填“1mm”或“1cm”）。
(2)在给出的坐标系中描点，作出弹簧弹力F 与伸长量
之间的关系图线 ，由图线可知，记
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
录实验数据时第 次实验数据出现了明显的实验误差。根据描绘的
可知，该弹簧的劲度
系数为
（结果保留2 位有效数字）。
(3)若实验中悬挂弹簧和刻度尺时，弹簧的上端未与刻度尺的0 刻度线对齐，而对齐的是0.5cm，则
该情况会导致实验算得的弹簧劲度系数结果 （填“偏大”“偏小”或“无误差”）。
(4)若截取实验中所用弹簧长度的一半制成一个弹簧秤测力计，并挂上1.5N 的钩码，当钩码处于静
止状态时，弹簧的形变量为 cm。
【答案】(1)1cm
(2)
4
(3)无误差
(4)
【详解】（1）（1）根据实验表格记录的数据可知，读数精确到cm，估读到0.1cm，刻度尺的最小
分度值为1cm。
（2）（2）[1]根据实验数据，在给出的坐标系中描点，作出弹簧弹力F 与伸长量
之间的关系图
线如下
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
[2]由图线可知，记录实验数据时第4 次实验数据出现了明显的实验误差。
[3]根据描绘的
可知，该弹簧的劲度系数为
（3）若实验中悬挂弹簧和刻度尺时，弹簧的上端未与刻度尺的0 刻度线对齐，而对齐的是0.5cm，
那么弹簧末端指针刻度也会下移0.5cm，弹簧对应的形变量不变，则该情况不会导致实验算得的弹
簧劲度系数结果改变，无误差。
（4）若截取实验中所用弹簧长度的一半制成一个弹簧秤测力计，则两段弹簧的劲度系数相同，把
截下来的两段弹簧串接起来的劲度系数与原来那根弹簧的劲度系数相同，根据弹簧的串联公式可得，
用一半制成一个弹簧秤测力计弹簧的劲度系数变为
并挂上1.5N 的钩码，当钩码处于静止状态时，根据胡克定律推知，弹簧的形变量为
6．（2024·四川广安·二模）某兴趣小组设计了一个测量动摩擦因数的实验，①如图（a），将倾斜
段和水平段连接构成的铝板固定在水平桌面上；②让小铁块从倾斜段上A 点静止释放，铁块最终停
在水平段上B 点；③利用铅垂线找到A 点在桌面的投影点A′，测出A 到A′的高度h 和A′到B 的水平
距离s；④改变释放位置重复多次实验，得到多组h 和s 的数值。
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(1)实验得到多组h 和s 的数值如下表，请在图（b）中作出s-h 关系图线 。
h/cm
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
s/cm
19.90
32.70
48.10
57.60
69.80
(2)根据图线求得动摩擦因数μ= 。（保留1 位有效数字）
(3)重复实验发现，s-h 图线总是在横轴上有一固定截距，该截距的物理意义是 。
(4)实验中铁块通过倾斜段与水平段转接点处有机械能损失，损失量与通过时的动能成正比，这会导
致动摩擦因数的测量值 （选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
(5)为了消除铁块在转接点处的机械能损失，兴趣小组中某位同学建议将倾斜段做成图（c）所示圆
弧面，其末端与水平段相切，仍然通过测量h 和s 求得动摩擦因数。该方案是否可行？
（选填“可行”或“不可行”）。
【答案】(1)见详解
(2)0.4
(3)铝板的厚度
(4)大于
(5)不可行
【详解】（1）
（2）设斜面的倾角为θ，在斜面上铁块位移大小为x1，在水平面上铁块位移大小为x2，铝板的厚度
为d，对整个过程，根据动能定理得
而铁块水平位移大小s 为
联立以上两式解得
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
式中
即s-h 图线的斜率，由图线可求得
故得
μ=0.4
（3）根据上述结果
可知，s-h 图线总是在横轴上有一固定截距，该截距的物理意义是铝
板的厚度；
（4）如果实验中铁块通过倾斜段与水平段转接点处有机械能损失，损失量与通过时的动能成正比，
则铁块在水平段的初动能减小，水平位移x2就会减小，s 的测量值偏小，由
可知，这会导
致动摩擦因数的测量值大于其真实值。
（5）因为物体做圆周运动时有向心力，导致支持力大于重力垂直于切面的分力，从而摩擦力偏大，
故该方案不可行。
7．（2024·北京平谷·模拟预测）某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。如图甲所
示为某次实验中用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环的示意图，其中A 为固定橡皮条的图钉，
O 为标记出的小圆环的位置，OB 和OC 为细绳。图乙是在白纸上根据该次实验结果画出的图。
(1)本实验主要采用的科学方法是（ ）
A．控制变量法
B．等效替代法
(2)图甲所示的操作过程是：用两个规格相同的弹簧测力计，通过细绳沿平行木板平面的不同方向同
时拉挂在橡皮筋一端的小圆环，将小圆环拉至某点O，记下O 点位置和两细绳的方向，并读出两个
拉力的大小。左侧弹簧测力计的示数
，由图可读出右侧弹簧测力计的示数
N。
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(3)图乙中的力F 和力
，一定沿橡皮条AO 方向的是 (选填“F”或“
”)。
(4)在另一次实验中，该同学用两个弹簧测力计，通过细绳对小圆环施加平行木板平面的拉力作用，
两个拉力的方向如图丙所示。如果小圆环可视为质点，且小圆环、橡皮条和细绳的重力可忽略不计，
小圆环平衡时，橡皮条AO、细绳OB 和OC 对小圆环的拉力的分别为
、
和
，关于这三个力
的大小关系，正确的是____________。
A．
B．
C．
D．
【答案】(1)B
(2)1.90/1.89/1.91
(3)F
(4)A
【详解】（1）该实验过程中，其合力与分力的作用效果，所以本实验采用的科学方法是等效替代
法。
故选B。
（2）由题图可知，图中弹簧测量计每一个小格表示0.1N，所以其读数为1.90N。
（3）由题图可知，
是
和
所组成的平行四边形的对角线。所以其为理论值，由此可知，F 为
实际值，即力F 的方向一定沿橡皮条AO 方向。
（4）最后绳子的结点O 静止，由平衡态，竖直方向有
水平方向有
整理有
，
15
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
即
故选A。
8．（2024·北京门头沟·一模）下图是“探究小车加速度与力的关系”的实验装置。
(1)关于实验，下列做法正确的是________填选项前的字母）。
A．本实验还需要秒表、刻度尺、交流电源等器材
B．本实验需保持小车质量不变，改变槽码质量
C．平衡摩擦时，需小车连接纸带，细绳末端连接槽码
D．实验时先接通电源，后释放小车
(2)当小车质量 （选填“远大于”或“远小于”）槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于
槽码的重力。上述做法引起的误差为 （选填“偶然误差”或“系统误差”）。为减小此误
差，下列可行的方案是 （填选项前的字母）。
A．用水平气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车
B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器
C．在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小
【答案】(1)BD
(2) 远大于 系统误差 C
【详解】（1）A．本实验不需要秒表，还需要、刻度尺、交流电源等器材，故A 错误；
B．本实验探究小车加速度与力的关系，利用控制变量法，需保持小车质量不变，通过改变槽码质
量而改变小车受到的拉力，故B 正确；
C．平衡摩擦时，需小车连接纸带，细绳末端不能连接槽码，故C 错误；
D．实验时先接通电源，打点稳定后释放小车，故D 正确。
故选BD。
（2）[1] 设小车质量为M，槽码质量为m。对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有
16
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
联立解得
由上式可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。
[2] 上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差。
[3] 该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力（实验中已
经补偿了阻力）或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，
测出小车所受拉力大小。
故选C。
9．（2024·广东韶关·二模）一兴趣小组在学习了平抛运动后，进行了“探究平抛运动的特点”实验，
实验中，以小球离开轨道末端时的球心位置为坐标原点O，建立水平（x）与竖直（y）坐标轴。让
质量为m 的小球从斜槽上离水平桌面高为h 处由静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小
球做平抛运动时球心的轨迹如图甲所示。
(1)以下实验操作合理且必要的是________（填正确答案标号）
A．调整斜槽末端，必须使末端保持水平
B．小球每次都从斜槽上不同的位置由静止释放
C．以球心为坐标原点，借助重垂线确定竖直方向并建立直角坐标系
D．用砂纸打磨斜槽轨道，尽量使斜槽轨道光滑一些
(2)某同学在实验过程中，记录了小球平抛运动轨迹的一部分，如图乙所示。取
，由图中
所给的数据可判断出图中坐标原点O （选填“是”或“不是”）抛出点；小球从A 点运动
17
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
到B 点的时间为 s；平抛运动的初速度是 m/s。
【答案】(1)AC
(2) 不是 0.1 2
【详解】（1）A．该实验中要求斜槽末端的切线保持水平以保证小球做平抛运动。故A 正确；
B．小球每次必须从相同的高度位置滚下，以保证小球水平抛出时的速度相同。故B 错误；
C．以球心为坐标原点，借助重垂线确定竖直方向并建立直角坐标系。故C 正确；
D．只要小球每次从相同的高度位置滚下，以相同的水平速度抛出即可，钢球与斜槽间的摩擦对实
验没影响。故D 错误。
故选AC。
（2）[1]由平抛运动的水平位移可知，OA 段和AB 段的时间相等，若O 为抛出点，则OA 段和AB
段的竖直位移之比为1：3，而实际竖直位移之比是1：2，可知O 点不是抛出点。
[2] 在竖直上有
解得
即小球从A 点运动到B 点的时间为0.1s。
[3] 平抛运动的初速度是
10．（2024·湖南长沙·模拟预测）某同学设计了一个“测定平抛运动初速度”的家庭实验装置，如
图所示。在水平桌面上固定一个斜面，把桌子搬到墙的附近，将白纸和复写纸附在墙上，使从水平
桌面上滚下的钢球能打在墙上。每次改变墙壁和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，
通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。
(1)为了正确完成实验，以下做法必要的是______。
A．实验时应保持桌面水平
B．每次应使钢球从同一位置由静止释放
C．使斜面的底边ab 与桌边重合
18
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(2)在钢球离开桌面的位置固定一点光源，小球离开桌边打到墙壁的运动过程中，钢球在墙面上的影
子的运动应是（ ）
A．自由落体运动
B．变加速直线运动
C．匀速直线运动
(3)实验小组每次将桌子向远离墙的方向平移0.2m，在白纸上记录了钢球的4 个落点，相邻两点之
间的距离依次为15.0cm、25.0cm、35.0cm。重力加速度g=10m/s2，钢球平抛的初速度为
m/s。（结果保留两位有效数字）
【答案】(1)AB
(2)C
(3)2.0
【详解】（1）A.为了使钢球离开桌面做平抛运动，实验时应保持桌面水平，故A 正确；
B.为了使钢球做平抛运动的初速度相同，每次应使钢球从同一位置由静止释放，故B 正确；
C.若ab 边与桌边重合，则钢球在空中做的可能不是平抛运动，故C 错误。
故选AB。
（2）小球的水平位移
竖直位移
设桌面到墙壁的距离为
，影子竖直向下运动的位移为
，由相似三角形得
解得
因此墙面上影子的运动为匀速直线运动；故选C。
（3）钢球在水平方向做匀速直线运动，每次向右移动
，钢球做平抛运动的时间均匀增大；竖
直方向上，钢球做自由落体运动，有
得
19
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
所以钢球平抛的初速度
11．（2023·河南开封·模拟预测）如图甲所示，用质量为m 的重物通过滑轮牵引质量为M（
）的小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。以小车为研究对象，
利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
（1）打点计时器使用的电源是 （填选项前的字母）。
A．直流电源 B．交流电源
（2）若正确操作实验步骤后，得到的一条纸带如图乙所示、O 为打下的第一个点，A、B、C 为纸
带上连续的三个计数点，各点到O 点的距离分别为x1、x2、x3，知相邻计数点间的时间间隔为T。
从打O 点到打B 点的过程中，若 成立（用题中所给字母表示），则可验证动能定理成立。
（3）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，v
和W 分别表示小车速度和重物重力做的功，则从理论上分析，能正确反映v2-W 关系的是
（填选项前的字母）。
【答案】 B
A
20
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【详解】（1）[1]打点计时器均使用交流电源。
故选B。
（2）[2]小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此拉
力对小车做的功
小车做匀变速直线运动，因此打
点时小车的速度为打
段的平均速度，则有
若
成立，即
可验证动能定理成立。
（3）[3]若重物质量
不满足远小于小车质量
，则绳子对小车的拉力实际不等于重物的重力，由
牛顿第二定律
和
可得
由动能定理得
解得
则实际
图线的斜率
重物质量
与小车质量
不变，速度虽然增大，但斜率不变。
故选A。
12．（2024·福建莆田·二模）用如图甲所示的装置探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中
A、B、C 位置做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进
21
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
行组合，每层半径之比由上至下分别为1：1、2：1 和3：1.
(1)在探究向心力大小与半径的关系时，为了控制角速度相同需要将传动皮带调至第 （填
“一”“二”或“三”）层塔轮，然后将两个质量相等的钢球分别放在 （填“A 和B”“A 和
C”或“B 和C”）位置，匀速转动手柄，左侧标尺露出4 格，右侧标尺露出2 格，则左右两球所受向
心力大小之比为 ；
(2)在探究向心力大小与角速度的关系时，若将传动皮带调至图乙中的第三层，转动手柄，则左右两
小球的角速度之比为 。为了更精确探究向心力大小F 与角速度
的关系，采用接有传感器的
自制向心力实验仪进行实验，测得多组数据经拟合后得到
图像如图丙所示，由此可得的实验
结论是 。
【答案】(1) 一 B 和C
(2)
小球的质量、运动半径相同时，小球受到的向心力与角速度的平方成正比
【详解】（1）[1][2]变速塔轮边缘处的线速度相等，根据
在探究向心力大小与半径的关系时，需控制小球质量、角速度相同，运动半径不同，故需要将传动
皮带调至第一层塔轮，将两个质量相等的钢球分别放在B 和C 位置。
[3]左右两球所受向心力大小之比为
（2）[1]变速塔轮边缘处的线速度相等，根据
22
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
左右两小球的角速度之比为
[2]可得的实验结论是：小球的质量、运动半径相同时，小球受到的向心力与角速度的平方成正比。
13．（2024·四川成都·二模）某同学使用了如图甲所示的装置，探究动能定理。
(1)用螺旋测微器测量遮光片厚度如图乙所示，则遮光片厚度d= mm。
(2)本实验根据实验要求平衡了摩擦力，且满足沙和桶的总质量远小于物块（包括遮光片）的质量。
若遮光片宽度是d，沙与桶的质量是m，将物块拉至与光电门B 的距离为s 的A 点，由静止释放，
物块通过光电门时遮光片的遮光时间为t，改变沙与桶的质量m，重复上述实验（保持s 不变）。根
据实验数据画出图象，如图丙所示。图象的横坐标是m，则图象的纵坐标是 ；若图线的斜率
为k，重力加速度为g，则物块的质量M= 。
【答案】(1)2.040/2.041
(2)
【详解】（1）螺旋测微器的分度值为
，则遮光片厚度为
（2）[1]以物块为对象，根据动能定理可得
又
联立可得
可知图象的纵坐标为
。
23
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
[2]
图象的斜率为
解得物块的质量为
14．（2024·广西南宁·二模）某学生实验小组利用图甲所示装置探究验证动能定理。实验步骤如下：
①用天平测量物块和遮光片的总质量m、重物的质量也为m；用螺旋测微器测量遮光片的宽度d；
用米尺测量两光电门之间的距离x；
②调整气垫导轨和轻滑轮，使气垫导轨和细线水平；
③开动气泵，让物块从光电门A 的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和
光电门B 所用的时间
和
；
回答下列问题：
（1）测量遮光片的宽度d 时，某次螺旋测微器的示数如图乙所示。其读数为 mm，由读数引
起的误差属于 （填“偶然误差”或“系统误差”）。
（2）物块和遮光片从光电门A 到B 的过程中，若动能定理成立，其表达式为 。（用题给物
理量表示，当地的重力加速度为g）
【答案】 6.870/6.869/6.871 偶然
【详解】（1）[1] 螺旋测微器的精度为0.01mm，读数为
6.5mm+37.0 0.01mm=6.870mm
[2]用螺旋测微器测量碳棒直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差；
（2）[3]物块经过光电门A 和B 的速度为
，
24
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
对系统，根据动能定理有
化简可得
15．（2024·浙江·一模）乙同学用图的实验装置进行“验证机械能守恒定律”实验。气垫导轨上B
处安装了一个光电门，滑块从A 处由静止释放，验证从A 到B 过程中滑块和钩码的机械能守恒。
(1)关于乙同学实验，下列操作中不必要的是_______。
A．将气垫导轨调至水平
B．使细线与气垫导轨平行
C．钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量
D．使A 位置与B 间的距离适当大些
(2)乙同学在实验中测量出了滑块和遮光条的质量M、钩码质量m、A 与B 间的距离L、遮光条的宽
度为d（
）和遮光条通过光电门的时间为t，己知当地重力加速度为g，为验证机械能守恒需
要验证的表达式是 。
(3)甲同学参考乙同学做法，利用图装置，想通过垫高轨道一端补偿阻力后验证小车和槽码的机械能
是否守恒，他的做法 （“可行”或“不可行”）。
【答案】(1)C
(2)
(3)不可行
【详解】（1）A．为了减小实验误差，应将气垫导轨调至水平，故A 必要；
B．为了使细线的拉力等于滑块的合外力，应使细线 与气垫导轨平行，故B 必要；
C．实验中不需要满足钩码重力等于绳子的拉力，则不需要使钩码质量远小于滑块和遮光条的总质
量，故C 不必要；
D．为便于数据处理，应使4 位置与B 间的距离适当大些，故D 必要。
25
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
该题选择不必要的，故选C。
（2）滑块通过光电门的瞬时速度
则系统动能的增加量
系统重力势能的减小量
则系统机械能守恒满足的表达为
（3）想通过垫高轨道一端补偿阻力后，系统存在摩擦力做功，机械不守恒，他的做法不可行
16．（2024·浙江温州·二模）实验小组用如图1 所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量
守恒。A、B 为两个直径相同的小球，质量分别为
、
，且
。实验时，接球板水平放置，
让入射球A 多次从斜轨上E 点静止释放，平均落点为
；再把被碰小球B 静放在水平轨道末端，再
将入射小球A，从斜轨上某一位置静止释放，与小球B 相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后
的平均落点
、
。
(1)为了确认两个小球的直径相同，实验小组用游标卡尺对它们进行了测量，下面四幅图分别是四次
测量情景，其中最佳的操作是______。
26
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．
B．
C．
D．
(2)关于该实验的要求，说法正确的是______。
A．斜槽末端必须是水平的
B．斜槽轨道必须是光滑的
C．必须测出斜槽末端的高度
D．放上小球B 后，A 球必须仍从E 点释放
(3)图1 中O 点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出
、
、
的长度分别为
、
、
，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。
(4)图3 中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O 点为碰前B 球球心在接球板
上的投影点。使小球A 仍从斜槽上E 点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三个落点
、
、
，测出
、
、
长度分别为
、
、
，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达
式为 （用题中给定的物理量表示）。
(5)如图4 所示。再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，使小球A 仍从斜槽
上E 点由静止释放，重复第一次实验操作，在接球板上得到三个落点
、
、
，其中O 点为
斜槽末端与接球板的接触点，测出
、
、
长度分别为、
、
，若两球碰撞时动量守恒，
则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。
27
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
【答案】(1)C
(2)AD
(3)
(4)
(5)
【详解】（1）游标卡尺测量小球的直径，应将小球卡在外爪的刀口上。
故选A。
（2）ABD．为使小球A 运动至轨道末端的速度相同，方向水平，放上小球B 后，A 球必须仍从E
点释放，末端必须水平，安装的斜槽轨道不需要光滑，故AD 正确，B 错误；
C．小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动
的时间相等，小球水平位移之比等于小球速度之比，实验不需要测出斜槽末端距地面的高度，故C
错误。
故选AD。
（3）小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运
动的时间相等，设为
，碰撞前小球A 的速度为
碰撞后小球A、小球B 的速度分别为
，
两球碰撞前后的总动量守恒有
28
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
整理得
（4）设
的距离为
，小球做平抛运动，碰撞前小球A 有
碰撞后小球A、小球B 有
，
，
两球碰撞前后的总动量守恒有
整理得
（5）设斜面的倾角为
，小球做平抛运动，有
解得
则碰撞前小球A 的速度为
碰撞后小球A、小球B 的速度分别为
29
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
，
两球碰撞前后的总动量守恒有
整理得
17．（2024·广东广州·一模）如图（a），光电门1、2 固定在气垫导轨上，滑块A 静置于光电门1
左侧，滑块B 静置于光电门1、2 之间，现用该装置验证A、B 碰撞前后系统动量守恒。完成下列
相关实验内容。
(1)实验原理
若气垫导轨水平，A、B 质量分别为
、
；A 向右运动，遮光片通过光电门1 的遮光时间为
，
A、B 碰后粘在一起运动，遮光片通过光电门2 的遮光时间为
。当
（用
、
表
示）时，系统动量守恒得到验证。
(2)实验操作
①调节气垫导轨水平：接通气源，仅将A 放置于光电门1 的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1
的遮光时间大于通过光电门2 的遮光时间，则需要适当 （选填“升高”“降低”）导轨左端，
反复调节使气垫导轨水平；
②再将A、B 如图（a）放置，轻推A，使A、B 碰撞并粘在一起，记录
、
的值；
③重复步骤②，多次实验，记录多组
、
数据；
(3)实验数据处理
30
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
把记录的数据在图（b）中描点连线，作出
图线，其斜率
（保留两位有效数字）；
已知
，
，若相对误差
是实验误差允许范围，
则该实验是否验证了A、B 碰撞前后系统动量守恒？ （选填“是”“否”）；理由是
。
【答案】(1)
(2)降低
(3) 0.49 是 见解析
【详解】（1）设遮光片的宽度为
，则A 通过光电门1 的速度为
A、B 碰后粘在一起通过光电门2 的速度为
根据动量守恒可得
联立可得当满足
系统动量守恒得到验证。
（2）轻推A，若遮光片通过光电门1 的遮光时间大于通过光电门2 的遮光时间，说明A 做加速运
动，则需要适当降低导轨左端，反复调节使气垫导轨水平。
（3）[1]根据
图线可知其斜率为
31
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
[2][3]已知
，
，则有
可知相对误差为
则该实验验证了A、B 碰撞前后系统动量守恒，理由是图线斜率
的值与
的值相对误差小
于
。
18．（2024·湖南岳阳·二模）某次实验课上，为测量重力加速度，小组设计了如下实验：如图甲所
示，细绳一端连接金属小球，另一端固定于O 点，O 点处有力传感器（图中未画出）可测出细绳的
拉力大小。将小球拉至图示位置处，由静止释放，发现细绳的拉力大小在小球摆动的过程中做周期
性变化如图乙所示。由图乙可读出拉力大小的变化周期为T，拉力的最大值为
，最小值为
。就
接下来的实验，小组内展开了讨论
(1)小王同学认为：若小球摆动的角度较小，则还需测量摆长L，结合拉力大小的变化周期T，算出
重力加速度
（用L、T 表示）；
(2)小王同学用刻度尺测量了摆线长，用游标卡尺测量了小球直径如图丙所示，小球直径为
mm；
(3)小李同学认为：无论小球摆动的角度大小，都只需测量小球的质量m，再结合拉力的最大值
、
32
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
最小值
，算出重力加速度
（用m、
、
表示）；
(4)小李同学测量出数据：
，可计算出重力加速度
（保
留两位有效数字）。
【答案】(1)
(2)21.3
(3)
(4)9.7m/s2
【详解】（1）依题意，单摆的周期为2T，由
解得
（2）小球直径为
2.1cm+3×0.1mm=21.3mm
（3）小球在最高点时，速度为零，可得
小球在最低点时，由牛顿第二定律可得
小球从最高点运动到最低点过程，根据机械能守恒，可得
联立，解得
（4）代入数据可得
g=9.7m/s2
33
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
19．（2024·吉林白城·一模）某兴趣小组利用轻弹簧与刻度尺设计了一款加速度测量仪，如图甲所
示。轻弹簧的右端固定，左端与一小车固定，小车与测量仪底板之间的摩擦阻力可忽略不计。在小
车上固定一指针，装置静止时，小车的指针恰好指在刻度尺正中间，图中刻度尺是按一定比例的缩
小图，其中每一小格代表的长度为1cm。测定弹簧弹力与形变量的关系图线如图乙所示：用弹簧测
力计测定小车的重力，读数如图丙所示。重力加速度g 取10m/s2。
(1)根据弹簧弹力与形变量的关系图线可知，弹簧的劲度系数k= N/m。（保留两位有效数
字）
(2)某次测量小车所在位置如图丁所示，则小车的加速度方向为水平向 （填“左”或
“右”）、大小为 m/s2。
(3)若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将 。
（选填“不变”“增大”或“减小”）
(4)加速度测量仪制作完成后，将刻度尺不同刻度对应的加速度大小标在尺上。测量某次运动过程中，
观察到指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0。则在这段时间内该运动可能为 。
A．匀减速直线运动
B．加速度增加的减速直线运动
C．加速度减小的加速直线运动
【答案】(1)20
(2) 左 5
(3)增大
(4)C
【详解】（1）由胡克定律
可知弹簧的劲度系数为
（2）[1][2]由图丙可得弹簧测力计的示数为
34
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
由二力平衡可得
解得小车质量为
由图丁可知弹簧处于压缩状态，弹簧弹力向左，设压缩量为
，根据牛顿第二定律有
其中
联立解得
则小车的加速度方向为水平向左，大小为
。
（3）设弹簧的最大形变量为
，根据牛顿第二定律可得
解得可测量的最大加速度为
可知若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将增大。
（4）指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0，说明小车的加速度逐渐减小到几乎为0，即
小车可能做加速度逐渐减小的加速运动，也可能做加速度逐渐减小的减速运动。
故选C。
20．（2024·江西九江·二模）冰墩墩小巧玲珑可爱，某同学用如图所示装置确定冰墩墩重心位置，
实验如下：
35
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
将冰墩墩用不可伸长的长长的细线固定在竖直平面内的O 点，O 点有拉力传感器，将拉力传感器与
计算机相连接。（重力加速度为g）
（1）先让冰墩墩做小角度摆动，计算机显示曲线如图甲所示，冰墩墩的周期为 ；
（2）将宽度为d 的遮光条固定在冰墩墩的下方，当冰墩墩静止时，在冰墩墩下方的遮光条处安装
有光电门（图中未画出），将冰墩墩拉起到不同位置由静止释放，测出遮光条经过光电门的挡光时
间
。
（3）改变冰墩墩释放的位置，测得多组力传感器的示数F 和挡光时间
，画出
图像，如
图乙所示。已知该图线的斜率为k，纵截距为c，则冰墩墩的质量为 ，冰墩墩的重心位置到
悬挂点O 的距离为 。
【答案】
【详解】（1）[1]根据图甲，冰墩墩的周期为
36
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）[2][3]遮光条经过光电门的速度
根据牛顿第二定律
联立得
可知
c=mg
得冰墩墩的质量为
冰墩墩的重心位置到悬挂点O 的距离为
37
