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专题03 力学实验大题综合
一、实验题
1．（2023·福建厦门·厦门外国语学校校考模拟预测）带滑轮的长木板、小车、木块及
打点计时器可以完成多个力学实验，装置如图所示。甲研究小组利用该装置完成了
“研究匀变速直线运动”的实验，乙研究小组利用该装置完成了“探究加速度与力的
关系”的实验，丙研究小组将长木板放平，并把小车换成木块，完成了“测定长木板
与木块间动摩擦因数”的实验。
（1）关于甲、乙两研究小组的实验，下列说法正确的是 。
A．甲小组实验时，需要平衡摩擦力
B．乙小组实验时，需要平衡摩擦力
C．甲小组的实验，要求钩码的质量远小于小车质量
D．乙小组的实验，要求钩码的质量远小于小车质量
（2）乙小组测得加速度为a，则小车运动时受到轻绳的拉力
（填
“>”、“=”或“<”）。
（3）丙小组打出纸带时，钩码质量为
，木块质量为M，重力加速度为g，测得加速
度为a，则长木板与木块间的动摩擦因数的表达式为
（用符号m、M、
a、g 表示）。
【答案】 BD/DB
【详解】（1）[1]研究匀变速直线运动实验中，只要小车做匀加速直线运动就行，则不
需要平衡摩擦力和要求钩码的质量远小于小车质量，探究加速度与力的关系时，让绳
子的拉力等于小车的合力，则需要平衡摩擦力，让钩码的重力和绳子拉力近似相等，
则要求钩码的质量远小于小车质量。
故选BD。
1
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（2）[2]根据题意可知，平衡摩擦力之后，绳子的拉力为小车的合力，则由牛顿第二定
律有
（3）[3]根据题意，由牛顿第二定律有
解得
2．（2023·福建厦门·统考二模）如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动
所需向心力的大小F 与质量m、角速度
和半径r 之间的关系．长槽的A、B 处和短槽
的C 处分别到各自转轴中心距离之比为
．变速塔轮自上而下有三种组合方式，左
右每层半径之比由上至下分别为
、
和
，如图乙所示。
（1）本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度
和半径r 之间的关系，
下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是 。
A．用油膜法估测油酸分子的大小
B．用单摆测量重力加速度的大小
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C 位置，探究向心力的大小与半
径的关系，则需要将传动皮带调至第 层塔轮（选填“一”“二”或“三”）；
（3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C 位置，传动皮带位于第二层，
转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为 ．
A．
B．
C．
D．
【答案】 C 一 B
【详解】（1）[1]探究向心力的大小与小球质量m、角速度
和半径r 之间的关系，采
2
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用的实验方法是控制变量法。
A．用油膜法估测油酸分子的大小，采用的实验方向是通过测量宏观量来测量微观量
的方法，故A 错误；
B．用单摆测量重力加速度的大小，分别测量出摆长和周期，通过单摆周期公式计算得
到重力加速度大小，不是采用控制变量法，故B 错误；
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故C
正确。
故选C。
（2）[2]在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C 位置，探究向心力的大小与
半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。
（3）[3]在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C 位置，则两球做圆周运动
的半径相等；传动皮带位于第二层，则两球做圆周运动的角速度之比为
根据
可知当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为
故选B。
3．（2023·福建福州·统考二模）如图甲，利用向心力演示器探究做圆周运动的小球，
当质量、半径一定时，所需向心力大小F 与角速度
之间关系。
3
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（1）如图乙，若传动皮带套在塔轮第二层，左、右塔轮半径R1、R2之比为2:1，则塔
轮转动时，A、C 两处的角速度之比为 ；
（2）图中标尺上黑白相间的等分格显示如图丙，则A、C 两处钢球所受向心力大小之
比约为 ；
（3）由此实验，得到的结论是 。
【答案】 1:2 1:4 当质量、半径一定时，所需向心力大小F 与角速度的
平方
成正比关系。
【详解】（1）[1]左、右塔轮边缘的线速度相等，则根据
可得
A、C 两处的角速度之比为1:2；
（2）[2]根据图中标尺上黑白相间的等分格显示可知，则A、C 两处钢球所受向心力大
小之比约为1:4 ；
（3）[3]由此实验，得到的结论是：当质量、半径一定时，所需向心力大小F 与角速度
的平方
成正比关系。
4．（2023·福建福州·福建省福州第一中学校考二模）某学习小组利用如下方案探究两
个互成角度的力的合成规律。如图（a）所示，竖直木板上固定有白纸，两个光滑的滑
轮a、b 固定在木板上同一高度处，三根细线在O 点打结，细线1 绕过滑轮a 悬挂4 个
钩码，细线2 绕过滑轮b 悬挂3 个钩码，弹簧测力计通过细线3 拉结点O。最后在白纸
上画出力的图示进行探究，钩码均相同。
4
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（1）实验过程中，下列做法符合要求的是 。
A．测量时，弹簧测力计要与细线3 处在同一直线上且与木板平行
B．测量时，弹簧测力计必须竖直向下拉细线3
C．稳定后，应在白纸上记录结点O 的位置、三根细线的方向及弹簧测力计的示数
（2）读出弹簧测力计的示数为5.6N，三根细线的方向用在白纸上的投影点标记，如图
（b）所示，请选择合适的标度，在图（b）中完成作图 。当弹簧测力计单独
悬挂5 个相同的钩码时，读数为5.0N。
（3）根据所作的图，得出的结论为 。
【答案】 AC/CA 见解析 在误差允许的范围内，力的合成遵循平行四边
形定则
【详解】（1）[1]A．测量时，为了减小误差，弹簧测力计要与细线3 处在同一直线上
且与木板平行，故A 正确；
B．本实验探究两个互成角度的力的合成规律，对力的方向没有要求，则测量时，弹簧
测力计不需要竖直向下拉细线3，故B 错误；
C．稳定后，应在白纸上记录结点O 的位置、三根细线的方向及弹簧测力计的示数，
故C 正确。
故选AC。
（2）[2]当弹簧测力计单独悬挂5 个相同的钩码时，读数为5.0N，可知每个钩码的重
力为
，则有
，
选择合适的标度作图，
的等大反向的力
即为测量出的
、
的合力，利用平行
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四边形定则作出的
、
的合力的理论值为
，如图所示
（3）[3]根据所作的图，比较
和
，得出的结论为：在误差允许的范围内，力的合
成遵循平行四边形定则。
5．（2023·福建龙岩·统考二模）某实验小组要测量弹簧的劲度系数，他们利用智能手
机中自带的定位传感器设计了如图所示的实验，手机软件中的“定位”功能可以测量
手机竖直方向的位移（以打开定位传感器时手机的位置为初位置）。
（1）实验小组进行了如下主要的实验步骤，正确的顺序是 。
A．按图安装实验器材，弹簧上端固定在横杆上，下端与手机连接，手机重心和弹簧
在同一竖直线上；
B．在手机下方悬挂一个钩码，缓慢释放，当手机和钩码静止时记录下手机下降的位移
；
C．在坐标纸图中描点作出
图像，如图所示；
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D．手托着手机缓慢下移，手离开手机，手机静止时，打开手机中的定位传感器；
E．改变钩码个数
，重复上述操作，记录相应的位移
，数据如表格所示。
钩码个数n
1
2
3
4
5
6
手机位移x/cm
0.98
2.02
3.01
3.98
5.01
5.99
（2）已知每个钩码的质量为
，重力加速度
，由图像可以求得弹簧的劲
度系数为 N/m。
（3）实验中未考虑手机重力使弹簧伸长，这对弹簧劲度系数的测量结果
（选填“有”或“无”）影响，说明理由 。
【答案】 ADBEC 49 无 劲度系数是通过图像斜率与每个钩码重力
的乘积得到的
【详解】（1）[1]根据题意，由实验原理可知，本实验通过改变钩码的数量来改变弹簧
的弹力，通过手机的定位传感器确定弹簧的形变量，通过作图的方法得到弹簧的劲度
系数，则正确的实验步骤为ADBEC。
（2）[2]根据题意，由胡克定律
可得
整理得
由图像可知，图像得斜率为，则有
解得
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（3）[3][4]由上述分析可知，弹簧的劲度系数是通过图像的斜率与每个钩码重力的乘
积得到的，则手机重力使弹簧伸长，这对弹簧劲度系数的测量结果无影响。
6．（2023 春·福建南平·高三校联考阶段练习）某班同学做“探究小车速度随时间变化
的规律”实验：
（1）打点计时器是一种计时的仪器，如图甲是实验室两种常用的打点计时器——电火
花打点计时器，该打点计时器所用的电源是图乙中的 （填“A”或者
“B”）。
（2）如下图所示是该同学在某次实验中获得的一条纸带，在所打的点中，取A、B、
C、D、E 为计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未标出，打点计时器每隔0.02s
打一个点。若已知
，
，
、
，则打下C 点
时小车的速度v= m/s（保留两位有效数字）。
（3）如上图所示，是该同学从两次实验中得到数据后画出的小车运动的
图像，则
下列说法正确的是( )。
A．第一次实验中处理纸带时，舍掉了开头一些密集的打点
B．第二次实验中处理纸带时，舍掉了开头一些密集的打点
C．第一次的实验误差比第二次的较大
D．第一次的实验误差比第二次的较小
【答案】 B 0.45 BC/CB
【详解】（1）[1]电火花打点计时器需要接220V 的交电流，故选B；
（2）[2]C 点的瞬时速度等于BD 段的平均速度
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解得
（3）[3]第二次实验的图像中，速度没有从原点开始，即舍掉了开头一些密集的打点，
且第二次实验图像中，点更靠近速度变化直线，误差更小。
故选BC。
7．（2023·福建泉州·统考三模）某同学利用图甲实验装置测量当地的重力加速度。实
验主要步骤如下：
A．按图甲将沙漏悬挂在支架上，在沙漏正下方放置一块长木板，木板与电动机的牵
引绳相连，在木板上固定一张白纸；
B．测得悬挂沙漏的摆线长度为
；
C．使沙漏在支架所在的竖直面内小幅度摆动，同时让细沙不断流出；
D．启动电动机，使木板以
的速度水平匀速运动，运动方向与沙漏摆动平面垂
直，细沙在白纸上形成一条曲线，并建立坐标如图乙所示，用该图线研究沙漏的振动
规律；
E．将摆线长度视为该单摆的摆长，结合其它所得的数据和图线，可求出当地的重力加
速度。
（1）该单摆的周期为 s；
（2）取
，可求得当地的重力加速度大小为 m/s2（结果保留三位有
效数字）：
（3）重力加速度的测量值与真实值相比 （选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】 2.0 9.66 偏小
【详解】（1）[1]根据题意，由图乙可知，单摆摆动一个周期，木板移动的距离为
，
可得单摆周期为
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（2）[2]根据题意，由单摆周期公式
可得，当地的重力加速度为
代入数据解得
（3）[3]由于计算时摆长用的摆线长，小于实际摆长，则重力加速度的测量值与真实值
相比偏小。
8．（2023 春·福建宁德·高三校联考阶段练习）某同学做“探究两个互成角度的力的合
成规律”的实验情况如图甲所示，其中A 为固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳的
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）如果没有操作失误，图乙中的F 与F′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 （填选项前的序号）。
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）实验时，主要的步骤是：
A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A 点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳
的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达
某一位置O，记录O 点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用
平行四边形定则求出合力F′；
E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记
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下细绳的方向，按同一标度作出这个力F 的图示；
F．比较F′和F 的大小和方向，看它们是在误差允许范围内相同。
上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是 。
【答案】 F B E
【详解】（1）[1]由一个弹簧测力计拉橡皮条至O 点的拉力一定沿AO 方向；而根据平
行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO 方向，故一定沿AO 方向的
是F。
（2）[2]一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，
本实验采用的科学方法是等效替代法。
故选B。
（3）[3]根据本实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是E。未说明是否把橡
皮条的结点拉到同一位置O。
9．（2023·福建·模拟预测）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
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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
10．（2023·福建福州·福建省福州第一中学校考一模）如图所示，粗糙程度均匀的斜面
体固定在水平桌面上，将一带有遮光条的滑块从斜面同一位置P 由静止释放，滑块可
通过光电门A，回答下列问题。
（1）利用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图所示，则遮光条的宽度为d＝
mm。
（2）改变光电门A 的位置，每次让滑块从P 点由静止释放，用光电门记录遮光条的遮
光时间t，用刻度尺测量P 与光电门之间的距离x，若以x 为纵轴，则以 （填
“t”“ 或“
”）为横轴，作出的图线为倾斜的直线，若图线的斜率为k，则滑块下
滑的加速度a＝ （用题目中的物理量符号表示）。
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【答案】 6.700
【详解】（1）[1]遮光条的宽度为
（2）[2]由运动学规律可得
由光电门原理可得
联立可得
若以x 为纵轴，则以
为横轴，作出的图线为倾斜的直线。
[3]若图线的斜率为k，则
解得滑块下滑的加速度为
11．（2023 春·福建三明·高三统考阶段练习）在做“研究匀变速直线运动”的实验时，
某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，点迹分布如图所示。打点计时器接频率为f
的交流电源。
（1）该实验 平衡摩擦力， 满足钩码质量远小于木块的质量（均选
填“需要”或“不需要”）；
（2）打下点6 时纸带的速度大小
（用给定的字母表示）；
（3）如果实验中交变电流的频率f 变大，而当时做实验的同学并不知道，那么测得的
速度值比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。
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【答案】 不需要 不需要
偏小
【详解】（1）[1][2]该实验是研究匀变速直线运动，只需要保证合力一定，不需要平
衡摩擦力，也不需要满足钩码质量远小于木块的质量。
（2）[3]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的速度，打下点6 时纸带的速
度大小为
（3）[4]根据
如果实验中交变电流的频率f 变大，而当时做实验的同学并不知道，则代入计算的频率
f 偏小，那么测得的速度值比真实值偏小。
12．（2023·福建宁德·统考模拟预测）某智能手机中的“磁传感器”功能可实时记录手
机附近磁场的变化，磁极越靠近手机，磁感应强度越大。宁德某中学的小宁在家里用
手机、磁化的小球、支架、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置来测量重力
加速度，实验步骤如下；
①把智能手机正面朝上放在悬点的正下方，接着往侧边拉开小球，并用夹子夹住。
②打开夹子释放小球，小球运动，取下夹子。
③运行手机“磁传感器”功能，手机记录磁感应强度的变化。
④改变摆线长和夹子的位置，测量出各次实验的摆线长L 及相应的周期T。
（1）如图乙所示，图中记录了实验中磁感应强度的变化情况，测得第1 个到第N 个磁
感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期T 的测量值为 。
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（2）实验中用游标卡尺测量摆球直径如图丙所示，则摆球直径为 cm。
（3）得到多组摆线长L 及相应的周期T 后，作出了
图形，如图丁所示，根据图
中数据可得当地重力加速度g=
。（结果保留三位有效数字）
（4）查表可知宁德地区的重力加速度为
，则本实验的相对误差为
%。（结果保留2 位有效数字）
【答案】
2.00 9.96 1.7
【详解】（1）[1]测得第1 个到第N 个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆
周期T 的测量值为
（2）[2]实验中用游标卡尺测量摆球直径如图丙所示，则摆球直径为
（3）[3]据单摆周期公式可得
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整理可得
其中
对比图丁可得
解得
（4）[4]查表可知宁德地区的重力加速度为
，则本实验的相对误差为
13．（2023·福建南平·统考模拟预测）某学习小组利用如图甲实验装置探究小车的加速
度与力的关系。
（1）要用钩码所受的重力作为小车受到的合力，则应先平衡摩擦力，同时使钩码的质
量 （选填“远小于”、“等于”或“远大于”）小车的质量；
（2）保持小车质量不变，改变钩码（质量均为m）的个数n，测出小车对应的加速度
a；
（3）作出
图线如图乙所示，则说明在小车质量一定时，加速度与合力成正比：
（4）若该图线斜率为k，当地重力加速度为g，则小车的质量
，测量值
（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值
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【答案】 远小于
大于
【详解】（1）[1]根据牛顿第二定律，对钩码和小车整体
对小车
整理得
要用钩码所受的重力作为小车受到的合力，则使钩码的质量远小于小车的质量；
（2）[2] 用钩码所受的重力作为小车受到的合力，根据牛顿第二定律
整理得
结合图像
可得
[3]实际上，钩码本身也有加速度，则
整理得
结合图像
可得小车的质量真实值
即测量值大于真实值。
14．（2023 春·福建·高三阶段练习）某物理兴趣小组利用一种计时器和手机摄像功能
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来研究摩托车启动过程中速度随时间变化的规律，如图所示，该计时器的工作原理与
单摆类似，摆杆每次经过中间标尺位置时会发出“啪”的一声响，实验时首先调节计
时器的周期
，摩托车启动后某时刻节拍器刚好响了一声“啪”，并计序号为
0，通过拍摄影像，确定每一次“啪”声对应车的位置，数据如下表：
节拍器声响序号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
摩托车位置/m
0
0.46
1.24
2.32
3.72
5.46
7.53
9.91
12.60
根据表格内容可知（结果均保留两位小数）：
（1）由表格数据可判断摩托车近似做匀加速直线运动，理由是 ﹔
（2）当
时，摩托车的速度大小为
；
（3）摩托车的加速度大小为
；
【答案】 连续相等时间间隔内的位移差近似相等 1.86
1.27/1.28/1.29/1.30/1.31
【详解】（1）[1]由表格数据可知摩托车在第1 个0.5s 内的位移x1=0.46m，在第2 个
0.5s 内的位移x2=0.78m，第 3 个0.5s 内的位移x3=1.08m，第 4 个0.5s 内的位移
x4=1.4m，则摩托车在相邻0.5s 内的位移之差接近
x=0.32m
由此可知摩托车近似做匀加速直运动；
（2）[2]根据匀变速直线运动的规律中间时刻的瞬时速度等于相邻这段时间的平均速度，
当
时摩托车的速度为
（3）[3]由逐差法可知，摩托车的加速度为
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15．（2023·福建漳州·统考模拟预测）某实验小组要测量一铁块的重力。由于铁块的重
力超过了刻度不清的弹簧秤量程，为不损坏弹簧秤，设计如下实验，可提供选择器材
有：一刻度不清的弹簧秤、细线、铁块、白纸、刻度尺、钩码、定滑轮。已知当地重
力加速度为g、钩码质量为m0。
该小组利用上述实验器材进行实验：
（1）用弹簧秤竖直挂着钩码，如图甲所示，用刻度尺测出钩码静止时弹簧秤中弹簧的
伸长量，即指针移动的长度x1，计算出弹簧的劲度系数k= （用m0、g、x1
表示）；
（2）用弹簧秤与细线互成角度吊起铁块，如图乙所示，静止时测出弹簧秤中弹簧的伸
长量x2，可得此时弹簧秤的弹力
。
（3）现已在图丙中画出细线OA、OB、OC 的拉力方向及OB 拉力的大小，并标记结点
O。请你在答题卡图丙中用作图法画出OA 的拉力
；
（4）用刻度尺量出图丙
和
对应线段的长度，则可得铁块的重力G。
（5）多次实验，测出铁块的重力，需保证∠AOC ∠BOC（“>”、“<”或
“=”），才不会超过弹簧秤量程。
【答案】
见详解
【详解】（1）[1]弹簧的劲度系数为
19
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（3）[2]作图法画出
如图所示
（5）[3]由数学知识可知只有满足∠AOC>∠BOC，才能保证
，才不会超过
弹簧秤量程。
16．（2023·福建龙岩·统考模拟预测）某同学为了探究做圆周运动的物体所需要的向心
力F 与其质量m、转动半径r 和转动角速度ω 之间的关系。
（1）该同学先用如图甲所示的向心力演示器探究F 与ω 的关系. 在两小球质量和转动
半径相等时，标尺上的等分格显示得出两个小球A、B 所受向心力的比值为1:4，由圆
周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为
A．1:2 B．2:1 C． 1:4 D．4:1
（2）为了更精确探究F 与ω 的关系，该同学再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，水平直杆的一端套一个滑块P，
另一端固定一个宽度为d 的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D。某次旋转过程中
挡光条经过光电门传感器，系统自动记录其挡光时间为Δt，力传感器的示数为F，则
角速度ω= 。改变ω，获得多组F、Δt 的数据，以F 为纵坐标，以
（填“Δt”、“
”、“
”或“
”）为横坐标，在坐标纸中描点作图得到一
条直线，结果发现图线不过原点，该同学多次实验，作出的该图线也不过原点，经检
查分析，实验仪器、操作和读数均没有问题，则图线不过原点的主要原因是
。
20
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【答案】 B
滑块与转盘之间存在摩擦力
【详解】（1）[1]根据
两球的向心力之比为1:4，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1:2，因为靠皮带
传动，变速塔轮的线速度大小相等，根据
可知，与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为2: 1，故选B。
（2）[2]每次遮光片经过光电门时的线速度大小为
由线速度大小和角速度大小的关系式可得
[3]根据牛顿第二定律可得
可知应以F 为纵坐标，以
为横坐标。
[4]图线不过原点的主要原因是滑块与转盘之间存在摩擦力。
17．（2023·福建宁德·校考三模）实验小组的同学在实验室做“用单摆测量重力加速度
的大小”的实验。
（1）下列最合理的装置是
A．
B．
21
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C．
D．
（2）为使重力加速度的测量结果更加准确，下列做法合理的有
A． 测量摆长时，应测量水平拉直后的摆线长
B． 在摆球运动过程中，必须保证悬点固定不动
C． 摆球运动过程中，摆线与竖直方向的夹角不能太大
D． 测量周期时，应该从摆球运动到最高点时开始计时
（3） 某同学课后尝试在家里做用单摆测量重力加速度的实验。由于没有合适的摆球，
于是他找到了一块鸡蛋大小、外形不规则的大理石块代替小球进行实验。如图1 所示，
实验过程中他先将石块用细线系好，结点为M，将细线的上端固定于O 点。然后利用
刻度尺测出OM 间细线的长度l 作为摆长，利用手机的秒表功能测出石块做简谐运动的
周期T。在测出几组不同摆长l 对应的周期T 的数值后，他作出的
图像如图2 所
示。
①该图像的斜率为
A． g B．
C．
D．
②由此得出重力加速度的测量值为
。（π 取3.14，计算结果保留三位
有效数字）
（4） 实验中，该同学测量摆长使用绳长，而非悬点到石块重心之间的距离，这对重
力加速度测量结果的影响是：测量值 真实值。（填“>”、“=”、“<”）
22
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【答案】 D BC/CB C 9.86
【详解】（1）[1]根据单摆理想模型可知，为减小空气阻力的影响，摆球应采用密度较
大，体积较小的铁球，为使单摆摆动时摆长不变化，摆线应用不易形变的细私线，悬
点应该用铁夹来固定。
故选D。
（2）[2]根据周期公式
可得重力加速度为
A．测量摆长时，应该测量竖直拉直后的摆线长，故A 错误；
B．在摆球运动过程中，必须保证悬点固定不动，故B 正确；
C．摆球运动过程中，摆线与竖直方向的夹角不能太大，如摆角太大，将不能看作简谐
运动，单摆周期公式失效，故C 正确；
D．测量周期时，应该从摆球运动到最低点时开始计时，因为最低点位置摆球速度最
大，相同的视觉距离误差引起的时间误差较小，则周期测量比较准确，故D 错误。
故选BC。
（3）[3]由图可知，设M 点到重心得距离为d，根据周期公式
可得
故该图像的斜率为
故选C。
[4]由于
解得由此得出重力加速度的测量值为
23
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（4）[5]由之前的分析可知，有
图像的斜率为
其重力加速度为
由上述分析可知，其摆长的测量不影响重力加速度的测量结果，所以其测量值等于真
实值。
18．（2023 春·福建·高三阶段练习）某同学在家里利用单摆测量当地的重力加速度，
由于家里没有能悬挂的小球，该同学找铁锁替代小球，如图甲所示。组装单摆时，摆
线选择了长度约为1m 左右的无弹性的细线。
（1）安装好器材后发现家里只有一根量程为40cm 的刻度尺，于是他在细线上的A 点
做了一个标记，使得悬点O 到A 点间的细线长度小于刻度尺量程，保持该标记以下的
细线长度不变，通过改变O，A 间细线长度来改变摆长，记录OA 间细线度为L，则实
验中得到的T2-L 关系图像如图乙所示，那么正确的图像应该是a、b、c 中的
；
（2）如果O，A 间细线的长度分别为L1和L2时，测得相应的周期为T1和T2，由此可
得重力加速度g= 。（用L1、L2、T1和T2表示）
【答案】 a
【详解】（1）[1]由单摆周期公式
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可得
所以
所以正确图像应为a；
（2）[2]由（1）可知
解得
19．（2023·福建莆田·统考二模）某实验小组利用如图甲装置做“用单摆测量重力加速
度”的实验。在铁架台上端用摆线悬挂一摆球，铁架台下端固定一个激光源，发出的
激光方向与水平面平行，在摆球的右边与摆球中心等高的位置固定一智能手机，使得
激光的中心与摆球的中心以及智能手机的光线接收口在同一水平直线上。利用手机光
线传感器接收到的光照强度随时间变化情况，测出摆球的周期。
（1）实验主要过程如下：
①按图甲安装实验装置，下列有关器材的选择和安装最合理的是 ；
25
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A．
B．
C．
D．
②如图乙，用游标卡尺测出摆球的直径d= cm；用刻度尺测出摆线长度l，算
出摆长L；
③打开激光光源和手机传感器，运行软件；
④让单摆做简谐运动，采集数据；
⑤改变摆线长度l，重复步骤④；
⑥导出数据获得单摆振动周期T，从而得到对应的
与L 的数据如下表：
次数
数据
1
2
3
4
5
6
L/cm
38.00
48.00
58.00
68.00
78.00
88.00
T/s
1.24
1.39
1.53
1.66
1.78
1.89
/
1.54
1.93
2.34
2.76
3.17
3.57
26
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⑦根据表中数据在坐标纸上描点，如图丙：
⑧请在图丙中绘出
图线 ，并根据图像求出当地的重力加速度g＝
。（
取9.87，结果保留三位有效数字）
（2）下列关于本实验的误差中，属于系统误差的有 。
A．测量摆长引起的误差 B．描绘图线引起的误差
C．摆线具有伸缩性引起的误差 D．利用手机测量周期引起的误差
【答案】 B 1.14
9.72
CD/DC
【详解】（1）①[1]摆线悬点应固定，摆线应选择质量小、不易伸长的细丝线，摆球应
选择体积小、质量大的铁球。
故选B。
[2]
②
摆球直径为
27
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[3][4]
⑧
根据数据绘出
图线
由
得
图线斜率为
得
（2）[5]AB．测量摆长引起的误差和描绘图线引起的误差是由于不稳定随机因素造成，
属于偶然误差，AB 错误；
CD．摆线具有伸缩性和手机测量周期引起的误差是由于仪器不完善、测量方法不准确
等因素造成，属于系统误差，CD 正确。
故选CD。
20．（2023 春·福建·高三校联考阶段练习）某同学用如图甲所示的装置研究圆周运动
的向心力与线速度的关系。细线的一端系住钢球，另一端连接在固定于铁架台上端的
力传感器上，直径远小于细线长度的钢球静止于A 点，将光电门固定在A 的正下方，
钢球底部竖直地粘住一片轻质遮光条。
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（1）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条宽度
。
（2）将钢球拉至不同位置由静止释放，读出钢球经过A 点时力传感器的读数
及光电
门的遮光时间
，并算出经过A 点时钢球的速度的平方值，记录数据如下：
序号
1
2
3
4
5
6
0.49
0.54
0.56
0.57
0.59
0.61
0
1.00
1.37
1.57
1.96
2.55
请根据表中数据在下图中描点，其中有5 个数据点已描出，请补全第5 个数据点，并
作出向心力
与速度平方
的关系图像。
（3）根据数据和图像，得到的实验结论是： 。
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【答案】 4.20
在钢球质量和细线长度一定的情况下，在误差允许的范围内圆周运动的向心力大小与
线速度的平方成正比
【详解】（1）[1]通过读数得用游标卡尺测得遮光条宽度为
（2）[2]由第一组数据知钢球的重力大小为0.49N，则小球过最低点时的向心力
则其余各组数据对应的向心力大小都为各自的F 减去0.49N，即F2=0.06N，
F3=0.07N，F4=0.08N，F5=0.10N，F6=0.12N；将第5 个数据点描入图中并拟合成一条直
线如下图
30
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[3]图线是一条经过原点的倾斜的直线，说明在钢球质量和细线长度一定的情况下，在
误差允许的范围内圆周运动的向心力大小与线速度的平方成正比。
21．（2023·福建厦门·统考二模）如图甲所示，小明将一小球从斜面顶端水平弹出使其
做平抛运动，为了研究小球平行于斜面方向的分运动规律，将频闪相机正对斜面拍摄，
得到小球运动过程中的频闪照片，并测算出小球沿平行斜面方向的运动距离如图乙所
示，已知频闪相机的频闪频率为20Hz。
（1）频闪照片中相邻两个位置的时间间隔为 s；
（2）小明由图乙判断小球平行斜面方向的分运动为匀加速直线运动，他作出该判断的
理由是： ；
（3）由图乙可计算出小球平行斜面方向的分运动的加速度大小为 m/s2（结果保
留三位有效数字）。
【答案】 0.05 在误差允许的范围内，相同时间间隔内相邻的位移差为定值
1.30
【详解】（1）频闪相机的频闪频率为20Hz，根据频率与周期的关系可得频闪照片中
相邻两个位置的时间间隔为
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（2）根据图乙可得各相邻时间间隔内的位移分别为
则各相邻时间间隔内的位移差分别为
在误差允许的范围内，相同时间间隔内相邻的位移差为定值，故小球平行斜面方向的
分运动为匀加速直线运动。
（3）根据匀变速直线运动位移差公式可得小球平行斜面方向的分运动的加速度大小为
22．（2023·福建泉州·校考一模）用如图甲的装置研究自由落体运动规律。已知打点计
时器的工作频50Hz。
①电火花打点计时器必须接 （填“220 交流”、“低压交流”或“低压直
流”）电源。
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②部分实验步骤如下：
A．测量完毕，关闭电源，取出纸带。
B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤。
C．扶着重锤停靠在打点计时器附近，重锤与纸带相连。
D．把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。
上述实验步骤的正确顺序是： （用字母填写）。
③图乙中标出的每相邻两点之间还有4 个记录点未画出，则相邻两计数点的时间间隔
T= s。
④计数点C 对应的瞬时速度大小为vC= m/s。
⑤根据实验记录的数据计算重锤的加速度大小a=9.85m/s2
【答案】 220 交流 DCBA 0.1 2.2
【详解】①[1]电火花打点计时器必须接220 交流电源。
[2]
②
先把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。然后扶着重锤停靠在打点计
时器附近，重锤与纸带相连。接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤。测量完
毕，关闭电源，取出纸带。故上述实验步骤的正确顺序是DCBA。
[3]
③
图乙中标出的每相邻两点之间还有4 个记录点未画出，则相邻两计数点的时间间
隔
T=0.1s
[4]
④
计数点C 对应的瞬时速度大小为
23．（2023·福建漳州·统考三模）某学习小组设计如图装置做“探究物体加速度与质量
的关系”实验，请回答下列问题:
（1）为了使滑轮右侧的细线与长木板平行，应调整 。（填正确答案标号）
A．打点计时器左右位置 B．物块左右位置
C．长木板倾角 D．滑轮高度
（2）在实验中，托盘和砝码的的总质量 （填“一定要远大于”“可以大于”或
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“一定要远小于”）物块（包括力传感器）的总质量。
（3）在细线与木板调整平行和平衡摩擦力后，把盘中放入适当的砝码，接通电源，释
放物块，记录力传感器的读数为F，从纸带上获得数据求出加速度；在物块上添加砝
码并改变托盘中砝码的质量，使力传感器的示数为 ；如此反复实验、可获得物
块的总质量M 和加速度a 的多组实验数据，作出a-M 图像成
图像，下列图像正
确的是 。（填正确答案标号）
A．
B．
C．
D．
【答案】 D 可以大于 F D
【详解】（1）[1]为了减小误差，应调节滑轮的高度，使牵引物块的细绳与长木板保持
平行。
故选D；
（2）[2]由于细线的拉力可以直接用力传感器测量，因此实验中不需要满足托盘和砝码
的总质量远小于物块（包括力传感器）的总质量，托盘和砝码的的总质量可以大于、
等于或小于物块（包括力传感器）的总质量；
（3）[3]本实验是探究物体加速度与质量的关系，采用控制变量法，保证物块所受合力
不变，即每次实验时要保证力的传感器的示数均为F；
[4]由于细线与木板已平行，摩擦力已平衡，由
可得
故选D。
24．（2023·福建厦门·厦门一中校考三模）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。
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（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
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。
25．（2023·福建龙岩·福建省龙岩第一中学校考一模）某同学用如图甲所示装置做探究
向心力大小与角速度大小关系的实验。水平直杆随竖直转轴一起转动，滑块套在水平
直杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细绳处于水平伸直状态，
当滑块随水平直杆一起匀速转动时，拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的
角速度可以通过角速度传感器测得。
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（1）滑块和角速度传感器的总质量为20g，保持滑块到竖直转轴的距离不变，多次仅
改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F 及角速度传感器的示数
，根
据实验数据得到的图像
如图乙所示，图像没有过坐标原点的原因是 ，
滑块到竖直转轴的距离为 m。（计算结果保留三位有效数字）
（2）若去掉细线，仍保持滑块到竖直转轴的距离不变，则转轴转动的最大角速度为
。
【答案】 水平杆不光滑 0.257 5
【详解】（1）[1]若水平杆不光滑，则滑块转动过程中当角速度较小时只有静摩擦力提
供向心力，随着角速度增大摩擦力逐渐增大，当摩擦力达到最大值时继续增大转速绳
子开始出现拉力，则有
则有
图像不过坐标原点。
[2]由图像可知斜率为
解得
（2）[3]由图像可知，当
时，
，则转轴转动的最大角速度为
解得
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26．（2023·福建厦门·福建省厦门第六中学校考一模）某同学利用水平放置的气垫导轨
装置探究加速度气垫导轨与力的关系，如图甲所示。
（1）用游标卡尺测得遮光条宽度
如图乙所示，其读数为
；
（2）接通气源，放上滑块，用滑块来判断气垫导轨是否水平。你的判断方法是
；
（3）导轨水平后，用天平称出沙桶的总质量
（远小于滑块
质量），将滑块置于气
垫导轨右端，用刻度尺测得遮光条到光电门
的水平距离。让
在沙桶拉力作用下
由静止开始运动，测得遮光条经光电门的遮光时间
。由此可得出滑块运动的加速度
，受到的合力
（均用上述题中测得的物理量符号表示，重力
加速度为
）；
（4）在桶中加入适量的沙子，重复实验，得到多组
、
值，绘制
图像，由此
可得出结论。
【答案】
轻推滑块，若滑块做匀速直线运动，说明气垫导轨水平
【详解】（1）[1]由图示游标卡尺可知，其精度是
，读数
（2）[2]接通气源，放上滑块，用滑块来判断气垫导轨是否水平。判断方法是轻推滑块，
若滑块做匀速直线运动，说明气垫导轨水平。
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（3）[3]滑块在拉力作用下做初速度为零的匀加速直线运动，由
,
解得
[4]滑块在气垫导轨上运动不计摩擦力，沙桶的总质量m（远小于滑块
质量），则沙
桶的总重力等于绳上拉力即滑块的合外力，即
27．（2023·福建莆田·统考模拟预测）某同学用如图甲所示的装置测量物块与木板间的
动摩擦因数。
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，其示数如图乙所示，则挡光片的宽度d=
mm。
（2）使物块每次都从斜面上的A 点由静止滑下，改变光电门的位置B，测量A、B 之
间的距离s，并记下相应的挡光时间t，获得多组数据。若以s 为纵轴、
为横轴作出
的
图像如图丙所示，则物块的加速度大小a= m/s2（结果保留两位有效数
字）。
（3）若测得木板的倾角为
，取重力加速度大小g=10m/s2，结合（1）、（2）的结
果，则物块与木板间的动摩擦因数μ= （结果保留两位有效数字）。
【答案】 2.00 2.0 0.35
【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
（2）[2]物块通过光电门的速度
根据
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解得
结合图丙有
解得
（3）[3]根据
解得
28．（2023·福建泉州·统考模拟预测）某同学在研究共点力的合成规律时，用双手分别
拉住两把弹簧测力计
的拉环，将一重物
悬挂竖直木板前，静止时如图甲所示，
分别读出
和
的示数，并在贴于木板的白纸上记录
点的位置和拉线的方向。
在实验过程中，请回答以下问题
（1）某次实验时弹簧测力计
的示数如图乙所示，其读数为
；
（2）该同学在白纸上要记录
点的位置和拉线的方向时发现两只手都用上了，无法记
录，请提出一个能解决该问题的建议 ；
（3）该同学正确操作后，作出
的拉力
及合力
的图示，如图丙，则
的
质量约为
。
A．0.1 B．0.2 C．0.4 D．0.5
【答案】 3.13 见解析 D
【详解】（1）[1]由题图可知，弹簧测力计分度值为0.1N，需要估读到分度值下一位，
所以弹簧测力计的示数为3.13N。
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（2）[2]先在白纸上画出两拉力方向及结点
，两测力计按预设的结点及方向拉重物
（一测力计端固定，拉另一测力计）。
（3）[3]由图丙可知，合力F 约5N，则
的质量约为0.5kg。
故选D。
29．（2023·福建泉州·泉州五中校考一模）为了测定斜面上小车下滑的加速度，某实验
小组利用DIS（数字化信息系统）技术进行实验，如图所示。当装有宽度为d=2cm 的
遮光条的小车经过光电门时，系统就会自动记录挡光时间，并由相应软件计算遮光条
经过光电门的平均速度来表示瞬时速度。某次实验中，小车从距离光电门中心为L 处
由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间为T=0.04s。
（1）计算经过光电门时小车的速度为 m/s。
（2）试写出计算小车下滑的加速度a 的表达式： （用d、T 和L 表示）。
（3）若L=0.5m，则小车下滑的加速度为 m/s2.
（4）测量计算出来的加速度比真实的加速度 （选填“偏大”“偏小”或
“相等”）
【答案】 0.5/0.50
0.25 偏小
【详解】（1）[1]遮光条经过光电门时的平均速度
得到
（2）[2]依据匀变速直线运动的速度与位移的关系，有
又
解得
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（3）[3]由（2）中的表达式，代入数据可以得到
（4）[4]由于光电门测速度只是测量平均速度，在匀变速直线运动中，平均速度与中间
时刻的瞬时速度相等，却又小于中间位置的瞬时速度，而在测量位移L 时，测的是光
电门中间位置到遮光条之间的距离，大于中间时刻所在位置到遮光条之间的距离，所
以测量计算出来的加速度比真实的加速度偏小。
【点睛】本题考查利用光电门测算加速度的基本原理和误差分析。
30．（2023·福建福州·校考模拟预测）利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 。
A．动能变化量与势能变化量
B．速度变化量与势能变化量
C．速度变化量与高度变化量
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸带上选取三个
连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O 的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重
力加速度为g，打点计时器打点的周期为T、设重物的质量为m，从打O 点到打B 点的
过程中，重物的重力势能变化量ΔEp= ，动能变化量ΔEk= 。
（3）请提出一条减小实验误差的方法 。
【答案】 A
选用质量大体积小的重物
【详解】（1）[1]验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，
所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量。
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故选A。
（2）[2]从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量
[3]B 点的速度
则动能变化量为
[4]造成误差的原因是重物下落受到的空气阻力、纸带受到的摩擦力等，所以为了减小
误差重物用质量大体积小的物体、纸带不能打结。
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