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2024 高考二轮复习二十五讲
第19 讲、力学实验
第一部分 织网点睛，纲举目张
物理力学部分的实验共有八个，包括测量做直线运动物体的瞬时速度，探究弹簧弹力
与形变量的关系，探究两个互成角度的力的合成规律，探究加速度与物体受力、物体质量
的关系，验证机械能守恒定律，探究平抛运动的特点，探究向心力大小与半径、角速度、
质量的关系，验证动量守恒定律，这些实验都离不开力、长度、加速度的测量，离不开让
物体运动起来。将具有相同点的实验进行分类归纳，有利于考生化繁为简、化厚为薄、总
结规律，把握内核巧迁移。
(一)测量力
方法
仪器器材
相关实验
基本法
测力计、力传感器
探究两个互成角度的力的合成规律等
平衡法
测力计、天平
探究弹簧弹力与形变量的关系等
替代法
天平
探究加速度与物体受力、物体质量的关系
(二)让物体动起来
方法
操作
相关实验
牵引法
重物拉线跨过定滑轮牵引小
车或滑块在轨道上运动
测量做直线运动物体的瞬时
速度，探究加速度与物体受
力、物体质量的关系等
弹射法
物体在压缩的弹簧作用下由
静止射出
验证机械能守恒定律等
落体法
重物自由落体
验证机械能守恒定律，测量
重力加速度等
自滑法
物体由静止无初速度释放后
沿斜面下滑
探究平抛运动的特点，验证
动量守恒定律等
(三)测量速度
方法
主要仪器器材
操作
相关实验
纸带法
交流电源、打点计时
器、刻度尺
测出计数点间距，由
打出某点前后两点时
间内的平均速度替代
打出该点时的速度
测量做直线运动物体
的瞬时速度，探究加
速度与物体受力、物
体质量的关系，验证
机械能守恒定律，验
证动量守恒定律等
光电门法
光电门、螺旋测微器
或游标卡尺
测出遮光条的宽度及
遮光时间，由遮光时
1
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间内的平均速度代替
物体经过光电门时的
速度
平抛法
竖直平面内末端水平
的倾斜或弧形轨道、
刻度尺
测出物体离开轨道末
端后平抛运动的高度
与射程，由平抛运动
规律计算初速度
验证动量守恒定律等
弹簧、刻度尺、天平
探究弹性势能等
圆周法
竖直平面内的圆弧轨
道、力传感器、天平
等
力传感器测出物体经
过轨道最低点时对轨
道的压力，由牛顿运
动定律计算物体经过
最低点时的速度
验证机械能守恒定律
等
反过来由机械能守恒
定律或动能定理计算
最低点的速度
探究向心力大小与半
径、角速度、质量的
关系等
(四)测量加速度
方法
原理与操作
相关实验
公式法
利用纸带或频闪照片，以最常见的6 段位移
为例，逐差法计算加速度的公式为
a＝
研究匀变速直线运
动，探究加速度与物
体受力、物体质量的
关系，测量重力加速
度等
由物体运动轨道上的两光电门分别测出两个
时刻的速度及对应位移，根据v2－v0
2＝2ax 计
算加速度
图像法
算出选定计数点的速度，建立vt 图像，由图
像斜率计算加速度
根据＝v0＋at 建立t 图像，由图像斜率计算加
速度，但要注意，加速度等于图像斜率的2
倍，此外纵轴截距表示初速度
三类实验的要点谨记
（一） “纸带和打点计时器”类实验
1．涉及的实验
(1)研究匀变速直线运动。
(2)验证牛顿运动定律。
(3)探究动能定理。
2
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(4)验证机械能守恒定律。
2．纸带的应用
(1)确定时间
要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，为便于测量和计
算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为Δt＝0.02×5 s＝0.1 s。
(2)求瞬时速度
做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所
示，求纸带上某一点的瞬时速度，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＝。
(3)求加速度
①利用a＝求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δx＝xn＋1－xn＝
aT2求加速度a。
②逐差法
如图所示，由xn－xm＝(n－m)aT2
可得：a1＝，a2＝，a3＝，
所以a＝＝。
③两段法：把图中x1、x2、x3、x4、x5、x6分成时间相等(均为3T)的两大段，则由x Ⅱ－x
Ⅰ＝aT2得：(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝a(3T)2，解出的a 与上面逐差法结果相等，但却要简
单得多。
④图像法
a．由vn＝，求出相应点的速度。
b．确定各计数点的坐标值(T，v1)、(2T，v2)、…、(nT，vn)。
c．画出v t 图像，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。
（二）“弹簧、橡皮筋”类实验
1．探究弹簧弹力与形变量的关系
(1)实验中不能挂过多的钩码，防止弹簧超过弹性限度。
(2)画图像时，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直线两
侧。
2．探究两个互成角度的力的合成规律
(1)每次拉伸结点位置O 必须保持不变。
(2)记下每次各力的大小和方向。
3
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(3)画力的图示时应选择适当的标度。
（三）验证动量守恒定律实验
本实验可利用不同的方案验证，具体如下：
实验方案
实验装置
利用气垫导轨完成一维碰撞实验
滑块速度的测量v＝
用两摆球碰撞验证动量守恒定律
摆球速度的测量v＝
在光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律
小车速度的测量v＝
利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律
速度与平抛运动的水平位移成正比
第二部分 实战训练，高考真题演练
1.（5 分）（2023 高考全国乙卷） 在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：
木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若
干。完成下列实验步骤：
①用图钉将白纸固定在水平木板上。
②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，
它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个
测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力
和
的大小，并___________。
（多选，填正确答案标号）
A.用刻度尺量出橡皮条的长度
B.用刻度尺量出两细线的长度
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C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置
D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向
③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到_________，由测力计的示数得到拉力
的大小，沿细线标记此时
的方向。
④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作
和
的合成图，
得出合力
的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力
的图示。
⑤比较
和
的________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
【参考答案】CD 步骤②中白纸上标记出的小圆环位置 大小和方向
【命题意图】本题考查验证力的平行四边形定则实验及其相关知识点。
【解题思路】根据验证力的平行四边形定则实验操作，可知需要用铅笔在白纸上标记出小
圆环的位置，用铅笔在白纸上标记出两细线的方向，CD 正确。
撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到白纸上标记出的小圆环位置。
比较F’和F 的大小和方向。
2. （2023 学业水平等级考试上海卷）如图，利用光电门研究“小车的加速度与所受合外力
的关系”，先测出单个钩码所受重力G，之后改变绳端钩码个数，可以近似认为钩码受到
的重力等于小车受到的拉力，小车每次从水平面上同一位置释放，测出挡光片通过光电门
的时间△t。
（1）实验中 （选填“必须”或“不必”）测出小车的质量。
（2）为完成实验，还需要测量①
。
② 。
（3）实际小车受到的拉力小于钩码的总重力，原因是
。
（4）若轨道保持水平，定滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时小车的加速度a1
与细线不平行时小车的加速度a2相比，a1 a2（选填“大于”、“小于”或“等
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于”）。
【参考答案】（1）不必 （2）①挡光片宽度d，②小车释放点到光电门的距离s，
（3）钩码下落有向下的加速度， （4）大于
【名师解析】（1）研究“小车的加速度与所受合外力的关系”实验，不需要测量小车质量。
（2）为完成实验，还需要测量①挡光片宽度d，以便计算小车通过光电门时的速度；②小
车释放点到光电门的距离s，以便计算加速度。
（3）由于钩码下落有向下的加速度，所以小车受到的拉力小于钩码的总重力。
（4）细线与轨道不平行时细线拉力斜向下，导致小车所受的合外力小于细线拉力，小车的
加速度减小，所以a1 大于
a2。
3．. （2023 高考湖北卷） 某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板
间动摩擦因数
的实验。
如图（a）所示，木板和木块A 放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A 和放在
电子秤上的重物B 通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A 间的轻绳水平，
与重物B 间的轻绳竖直。在木块A 上放置n（
）个砝码（电子秤称得每个砝
码的质量
为
），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。
（1）实验中，拉动木板时__________（填“必须”或“不必”）保持匀速。
（2）用
和
分别表示木块A 和重物B 的质量，则m 和
所满足
的关系式为
__________。
（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出
图像，如图（b）所示，可得木块A 和木板间
的动摩擦因数
_________（保留2 位有效数字）。
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【参考答案】 ①. 不必 ②.
③. 0.40
【名师解析】
（1）[1]木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必
保持匀速；
（2）[2]对木块、砝码以及重物B 分析可知
解得
（3）[3]根据
结合图像可知
则μ=0.40
4. （2023 高考选择性考试辽宁卷）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计
了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中
OA 为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。
测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为
和
(
)。将硬币甲放置在
斜面一某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从
O 点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O 处，左侧与O 点重合，将甲放置于B 点
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由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲乙从O 点到停止处的滑行距离OM 和
ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON 的平均值分别为
、
、
。
（1）在本实验中，甲选用的是____（填“一元”或“一角”）硬币；
（2）碰撞前，甲到O 点时速度的大小可表示为_____（设硬币与纸板间的动摩擦因数为
μ，重力加速度为g）；
（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则
_____（用
和
表示），然后通
过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；
（4）由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量
大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因____。
【参考答案】 ①. 一元 ②.
.
③
.
④见解析
【名师解析】
（1）[1]根据题意可知，甲与乙碰撞后没有反弹，可知甲的质量大于乙的质量，甲选用的
是一元硬币；
（2）[2]甲从
点到
点，根据动能定理
解得碰撞前，甲到O 点时速度的大小
（3）[3]同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分别为
，
若动量守恒，则满足
整理可得
（4）[4]由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变
化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因有：
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1.测量误差，因为无论是再精良的仪器总是会有误差的，不可能做到绝对准确；
2.碰撞过程中，我们认为内力远大于外力，动量守恒，实际上碰撞过程中，两个硬币组成
的系统合外力不为零。
5．（2023 年6 月高考浙江选考科目）（7 分）（1）在“探究平抛运动的特点”实验中
①用图1 装置进行探究，下列说法正确的是________。
A．只能探究平抛运动水平分运动的特点
B．需改变小锤击打的力度，多次重复实验
C．能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点
②用图2 装置进行实验，下列说法正确的是________。
A．斜槽轨道M 必须光滑且其末端水平
B．上下调节挡板N 时必须每次等间距移动
C．小钢球从斜槽M 上同一位置静止滚下
图1 图2 图3
③用图3 装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。
实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P 点静止滚下，撞击挡板留下点迹
0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0 为坐标
原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d，则
钢球平抛初速度v0为________。
A ．
B ．
C ．
D ．
（2）如图4 所示，某同学把A、B 两根不同的弹簧串接竖直悬挂，探究A、B 弹簧弹力与
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伸长量的关系。在B 弹簧下端依次挂上质量为m 的钩码，静止时指针所指刻度xA、xB的数
据如表。
钩码个数
1
2
…
xA/cm
7.75
8.53
9.30
…
xB/cm
16.45
18.52
20.60
…
图4
钩码个数为1 时，弹簧A 的伸长量
________cm ，弹簧B 的伸长量
________cm，两根弹簧弹性势能的增加量
________
（选填“=”、
“<”或“>”）。
【参考答案】（1）①B②C③D（2）0.78 2.07 ＞
【名师解析】（1）①用图1 装置可以探究平抛运动竖直方向做自由落体运动，需要改变小
锤击打的力度，多次重复实验，B 正确AC 错误；②用图2 装置进行实验，斜槽轨道M 不
必要光滑，但末端必须水平，A 错误；上下调节挡板N 时，不需要等间距移动，B 错误；
小钢球必须从斜槽M 上同一位置静止滚下，C 正确。
③用图3 装置进行实验，根据平抛运动规律，x-d/2=v0T，y1=
，联立解得v0=（x-
d/2）
，AB 错误；由4x-d/2=v04T，y4=
，联立解得v0=（x-d/2）
，
D 正确C 错误。
（2）钩码个数为1 时，弹簧A 伸长量△xA=8.53cm-7.75cm=0.78cm；
弹簧B 伸长量△xB=18.52cm-16.45cm-0.78cm=1.29cm；
由于弹簧不是理想的轻弹簧，根据系统机械能守恒定律可知两根弹簧的重力势能减少量和
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钩码减少的重力势能等于弹簧增加的弹性势能，所以
。
6．（2023 全国高考新课程卷）（12 分）一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”
实验。
图（a） 图（b） 图（c）
（1）用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使
测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图（a）
所示，该示数为________mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图（b）所示，该示数为
________mm，则摆球的直径为________mm。
（2）单摆实验的装置示意图如图（c）所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O 处，
摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O 点上方，则摆线在角度盘
上所指的示数为5°时，实际摆角________5°（填“大于”或“小于”）。
（3）某次实验所用单摆的摆线长度为81.50cm，则摆长为________cm。实验中观测到从摆
球第1 次经过最低点到第61 次经过最低点的时间间隔为54.60s，则此单摆周期为
________s，该小组测得的重力加速度大小为________m/s2。（结果均保留3 位有效数字，
π2取9.870）
【参考答案】（1）0.006 20.035 20.029
（2）大于 （3）82.5 1.82 9.83
【名师解析】（1）根据游标卡尺读数规则，图（a）所示的示数为0.006mm；螺旋测微器
在夹有摆球时示数如图（b ）所示，该示数为20.035mm ，则摆球的直径为
20.035mm-0.006mm=20.029mm。
（2）若将角度盘固定在O 点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角大于
5°。
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（3）摆长为l=81.50cm+1.00cm=82.5cm。实验中观测到从摆球第1 次经过最低点到第61 次
经过最低点的时间间隔为△t=54.60s，则此单摆周期为T=△t/30=1.82s，由单摆周期公式
T=2π
，可得该小组测得的重力加速度大小为g=
=9.83m/s2。
7 （2023 高考全国甲卷）（10 分）某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线
运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相
连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如
图（b）所示。
（1）已知打出图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s，以打出A 点时小车位置为
初始位置，将打出BCDEF 各点时小车的位移△x 填到表中。小车发生位移所用时间和平均
速度分别为△t 和
，表中△xAD=
cm
，
= cm/s。
。
位移区间
AB
AC
AD
AE
AF
6 60
14.60
34.90
47.30
66.0
73.0
87.3
94.6
（2）根据表中数据得到小车平均速度
随时间
的变化关系，如图（c）所示。题卡上的
图中补全实验点_____。
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（3）从实验结果可知，小车运动的
——△t 图线可以视为一条直线，此直线方程用
表示，其中k= cm/s2，b= cm/s。（结果均保留3 位有效数字）
（4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A 点时小车速度
大小vA = ，小车的加速度大小a= 。（结果用字母k、b 表示）
【参考答案】（1）24.00 80.00
（2）
(3)
=b+k△t 68.0 59.0 （4）b 2k。
【命题意图】本题考查探究平均速度与时间关系实验、匀变速直线运动规律及其相关知识
点。
【解题思路】（1）表中△xAD=6.60cm+8.00cm+9.40cm=24.00cm；小车从A 运动到D 的时
间为△t=3×0.1s=0.3s，
=
=80.00cm/s。
（2）将
对应的数据点（0.3s，80cm/s）画在小车平均速度
随时间的变化关系图像中。
（3 ）过尽可能多的点作出直线，如图，此直线方程为
=b+k△t ，其图像斜率
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k=68.0cm/s2，在纵轴上的截距b=59.0cm/s。
（4）由x=vA△t+
，可得
= vA+
△t，即
= vA+
△t，所以打出A 点时
速度大小vA =b，由
=k 可得小车的加速度a=2k。
【方法总结】根据物理规律，得出与实验图像相符的函数关系式，已经图像的斜率、截距
物理意义得出要求的物理量。
8.（2023 年1 月浙江选考· 16I）（7 分）（1）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实
验中，实验装置如图1 所示．
①需要的实验操作有__________（多选）；
A．调节滑轮使细线与轨道平行
B．倾斜轨道以补偿阻力
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C．小车靠近打点计时器静止释放
D．先接通电源再释放小车
②经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2 所示。选取连续打出的点0、1、2、
3、4 为计数点，则计数点1 的读数为__________
。已知打点计时器所用交流电源的频
率为
，则打计数点2 时小车的速度大小为：__________
（结果保留3 位有效数
字）。
【参考答案】 ①. ACD
.
②2.75 1.48
【名师解析】①实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A 正确；该实验只要使得小车
加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，选项B 错误；为了充分利用纸带，则小车靠近
打点计时器静止释放，选项C 正确；先接通电源再释放小车，选项D 正确。
②根据刻度尺读数规则，计数点1 的读数为2.75
。已知打点计时器所用交流电源的频
率为
，则打点周期T=0.02s，则打计数点2 时小车的速度大小为
第三部分 最新模拟集萃，提升应试能力
1. (2024 年1 月湖北十堰市调研) 某同学用如图甲所示的实验装置，探究一定质量的小车的
加速度与力的关系。将光滑滑轮用一细杆固定在小车的前端，滑轮及细杆的总质量为
，
小车的质量为 M，砂和砂桶的质量为m，打点计时器所接电源频率为 50 Hz 的交流电。
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（1）此实验正确的操作是________。
A．实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．让小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源
C．为减小系统误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m 远小于小车的质量M
（2）该同学以小车的加速度 a 为纵坐标、力传感器的示数 F 为横坐标，画出的a-F 的关
系图像如图乙所示，图线的斜率为k，则小车的质量为________。
A．
B．
C． k D．2k
（3）某次实验中，力传感器的示数为 4.59 N，打出的部分计数点如图丙所示(每相邻两个
计数点间还有四个计时点未画出)，其中
，
，
，
，
，
，则小车的加速度大小为_________m/s²，此
次实验中砂和砂桶的质量为_________kg。(当地重力加速度大小为9.8m/s²，结果均保留两
位有效数字)
【参考答案】 ①. A ②. B ③. 0.65 ④. 0.54
【名师解析】
（1）[1]A．实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故A 正确；
B．为充分利用纸带，应先接通电源，再释放小车，故B 错误；
C．力传感器可以测量力，不需要保证砂和砂桶的质量m 远小于小车的质量M，故C 错误。
16
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故选A。
（2）[2]根据牛顿第二定律
得
则
则小车的质量为
故选B。
（3）[3][4]相邻计数点的时间间隔为
T=0.1s
根据逐差法，小车的加速度大小为
砂和砂桶的加速为2a，根据牛顿第二定律
得砂和砂桶的质量为
2. （2024 山东德州期中）物理学中有一些经典实验通过巧妙的设计揭示了深刻的物理本质，
比如伽利略的斜面实验揭示了匀变速直线运动规律。某同学用现代实验器材改进伽利略实
验，如图甲所示，一小球从固定斜面顶端O 处静止释放，通过A、B 两处的传感器，测出
小球在AB 段运动的时间t 以及A、B 间的距离s，计算出这段时间内的平均速度v。改变传
感器A 的位置，重复多次实验，所得数据如下表所示。
s（m）
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0.950
t（ms）
292.9
371.5
452.3
552.8
673.8
776.4
v
1.71
1.62
1.55
1.45
1.34
1.22
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（m/s）
请完成下列作图和填空：
（1）根据表中给出的数据，在图乙给出的坐标纸上画出
图线__________；
（2）由所画出的
图线，得出滑块加速度的大小为
_________
（保留2 位有
效数字）。
（3）由所画出的
图线，得出滑块到达斜面底端B 处时的速度大小为
________m/s
（保留3 位有效数字）。
【参考答案】 ①.
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②. 2.0（
均正确） ③. 2.00（
均正确）
【名师解析】
（1）[1] 根据表中给出的数据，在给出的坐标纸上画出
图线如图所示
（2）[2]已知滑块沿斜面下滑时做匀加速直线运动，测量值和，设滑块加速度的大小为
、滑块经过光电门乙时的瞬时速度为
。因为速度
是下滑的末速度，所以我们可以看
下滑的逆过程，所以满足的关系式是
整理得
根据
图线可知斜率为
加速度等于斜率大小的两倍，可以得出滑块加速度的大小为
（3）[3]
图线与纵轴的交点即为滑块到达斜面底端B 处时的速度，大小为
3. 某实验小组利用如图装置验证动量守恒定律。气垫导轨上装有光电门1 和2。将滑块A
和B 静置在导轨上，两滑块上均固定有相同的竖直挡光片。
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（1）打开气泵，先取走滑块B，待气流稳定后将滑块A 从气垫导轨右侧由弹射装置向左弹
出，测得滑块过光电门1 的挡光时间大于过光电门2 的挡光时间，为使实验结果准确，后
续的操作是_______
A.调高右侧底座旋钮
B.调高左侧底座旋钮
C.将光电门1 向左侧移动
D.将光电门2 向右侧移动
（2）气垫导轨调整好后，将滑块B 静置于两光电门之间，将滑块A 静置于光电门1 右侧，
给A 水平向左的速度，经过光电门1 后与B 发生碰撞且被弹回，再次经过光电门1。光电
门1 先后记录的挡光时间为
、
，光电门2 记录的挡光时间为
为完成实验，还必
须测量的物理量有__________。
A.挡光片的宽度d
B.滑块A（含挡光片）
质量
C.滑块B（含挡光片）的质量
D.光电门 1 到光电门2 的间距L
（3）若两滑块碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为_______________（用（2）中的
物理量表示）。
（4）若滑块A、B 之间的碰撞为弹性碰撞，则关系式满足________。
A.
B.
C.
D.
【参考答案】 ①. B ②. BC ③.
④. D
【名师解析】
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（1）[1]滑块通过光电门1 的时间大于通过光电门2 的时间，说明光电门1 到光电门2 为加
速运动，则右端较高，因此可以调高左侧底座旋钮保证气垫导轨水平；故选B。
（2）[2]A．用挡光片的宽度d 虽然能计算出滑块碰撞前后的瞬时速度，但动量守恒和机械
能守恒的表达式的左右两边均有
，可以约掉，故不需要测量；故A 错误；
BC．为了能够表示动量和动能，都需要测两滑块的质量，故BC 正确；
D．滑块在碰撞前后均在气垫导轨上做匀速直线运动，故不需要测光电门 1 到光电门2 的
间距L，故D 错误。
故选BC。
（3）[3]滑块A 与B 碰撞前后的瞬时速度分别为
，
，
若碰撞过程中动量守恒，取水平向左为正方向，根据公式有
整理可得
（4）[4]若为弹性碰撞，即机械能守恒，结合动量守恒有
联立解得
代入瞬时速度可得关系式为
故选D。
4. （2024 山东泰安9 月测试）如图所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图
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（1）关于该实验，以下说法正确的是___________（选填选项前的字母）。
A. 精确测量出重锤的质量，有助于减小实验误差
B. 纸带上打下的第1、2 点间距大于2mm，则无论怎样处理数据，实验误差都会很大
C. 两限位孔应在同一竖直面内上下对正
D. 实验中摩擦是不可避免得，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦做的功就越少，
误差就小
（2）若正确规范完成实验，正确选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C 到第一个点
O 的距离如图所示（相邻计时点时间间隔为0.02s），当地重力加速度的值为9.8m/s2
①打下计时点B 时，重物的速度
___________m/s。（结果保留两位有效数字）
②在从起点O 到打下计时点B 的过程中，测得重物重力势能的减少量
略大于动能的增
加量
，这是因为___________。
【参考答案】 ①. C
.
②0.98
.
③下落过程中存在摩擦力和空气阻力的影响
【名师解析】
（1）[1]A．验证机械能守恒定律，比较重锤重力势能的减少量和动能的增加量，均含有质
量，则不需要测重锤质量，与实验误差无关，故A 错误；
B．纸带上打下
第1、2 点间距大于2mm，可在后面选取两个点用表达式
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仍然可以验证机械能守恒定律，故B 错误；
C．两限位孔在同一竖直面内上下不对正时，重力势能的减小除了转化为动能后还有一部
分转化为摩擦产生的内能，故两限位孔应在同一竖直面内上下对正，故C 正确；
D．实验中摩擦是不可避免得，因此纸带短点好，因为纸带越短，克服摩擦做的功就越少，
但是通过测量长度来求出变化的高度和瞬时速度，因此太短会导致误差增大，故D 错误。
故选C。
（2）①[2]匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程的平均速度，则
[2]
②
在下落过程中存在摩擦力和空气阻力的影响，重力势能的减小除了转化为动能后还有
一部分转化为摩擦产生的内能，则重物重力势能的减少量
略大于动能的增加量
。
5. （2024 山东泰安9 月测试）某学习小组利用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量
的关系”。
（1）下列说法正确的是（ ）
A．本实验必须让木板倾斜一定的高度，当不挂钩码时小车恰能匀速直线运动
B．本实验必须让木板倾斜一定的高度，当挂钩码时小车恰能匀速直线运动
C．本实验要求所挂钩码的质量远远小于小车的质量
D．本实验可以不平衡摩擦力，钩码的质量也可以大于小车的质量
（2）正确安装好器材后，某次测量得到纸带如图乙所示，若打点计时器的频率为
，
O 点为打出的第一个点，其余各相邻两计数点之间有四个点没有画出；根据纸带测得小车
的加速度大小为________。（结果保留两位有效数字）以力传感器的示数F 为横坐标，加
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速度a 为纵坐标，画出的
图象是一条直线，根据测量数据作出如下图所示的
图线，该同学做实验时存在的问题是_______。
（3）另一学习小组用弹簧测力计、小车和钩码设计了如图丙所示的探究装置。正确操作得
到某次实验中弹簧测力计的示数是力传感器读数的两倍时，两学习小组测得小车的加速度
大小相等，则甲、丙两实验装置中，钩码的加速度_______（填“相等”或者“不相等”）。
若甲装置中小车的质量为
，丙装置中小车的质量为
（不计传感器和滑轮的质量），
则
________。
【参考答案】 ①. A
.
②0.99
.
③平衡摩擦力不够或没有平衡摩擦力
.
④不相等 ⑤. 1:4
【名师解析】
（1）[1]AB．因摩擦力无法测出，则本实验需要平衡摩擦力，当不挂钩码时小车恰能匀速
直线运动，表示不借助其它外力而用自身的重力分力与滑动摩擦力相平衡，故A 正确，B
错误；
CD．本实验一定要平衡摩擦力，而力传感器能准确测出绳的拉力即小车所受合力，故不需
要用钩码重力近似替代拉力，则不需要满足所挂钩码的质量远远小于小车的质量，故CD
错误；
故选A。
（2）[2]各相邻两计数点之间有四个点没有画出，则打点周期为
根据匀变速直线运动的判别式
，结合连续的六段位移采用逐差法可得加速度为
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[3]
图象为倾斜直线，但有横截距，表示拉力不为零时的加速度为零，原因是平衡摩
擦力不够或没有平衡摩擦力；
（3）[4]甲图中钩码和小车直接相连，沿着同一根绳的加速度相同，则甲图中钩码的加速
度等于小车的加速度
丙图中钩码和小车用动滑轮连接，在相同的时间内钩码的位移是小车的两倍，则丙图中的
钩码的加速度为
则甲丙两实验装置中，虽然小车的加速度大小相等，但钩码的加速度不相等；
[5]对甲丙两实验的小车由牛顿第二定律有
联立可得
6. （2024 四川仁寿一中9 月质检）某同学使用了如图所示的装置，进行探究动能定理。
（1）在实验中关于平衡摩擦力所采取
操作是（ ）
A．将木板上带滑轮的一端适当垫高，使物块在沙和桶的拉动下恰好做匀速运动
B．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，使物块在沙和桶的拉动下恰好处于静止状态
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C．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，在不挂沙和桶的情况下使物块恰好做匀速运动
D．将木板上带滑轮的一端适当垫高，在不挂沙和桶的情况下使物块恰好做匀速运动
（2）本实验中认为物块所受到的合力等于沙和桶的重力，则应控制的实验条件是________；
（3）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
的图像，如图所示。
则
与m 的表达式是：
________；若图线的斜率为k，则物块的质量
M=________。
【参考答案】 ①. C
.
②物块的质量远大于沙和桶的质量
.
③
.
④
【名师解析】
（1）[1]平衡摩擦力所采取的操作是：将木板上不带滑轮的一端适当垫高，在不挂沙和桶
的情况下使物块恰好做匀速运动。
故选C。
（2）[2]以物块为对象，根据牛顿第二定律可得
以沙和桶为对象，，根据牛顿第二定律可得
联立解得
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为了使物块所受到的合力近似等于沙和桶的重力，则应控制的实验条件是：物块的质量远
大于沙和桶的质量。
（3）[3][4]以物块为对象，根据动能定理可得
又
联立可得
可知
图像的斜率为
解得物块
质量为
7. （2024 山西三重教育联盟9 月联考）为探究向心力大小与角速度的关系，某实验小组通
过如图所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，
力传感器通过一细绳连接滑块，用来测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，
光电门可以记录遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为l。实验过程中细绳始
终被拉直。
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（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是不同的________。
A．探究平抛运动的特点
B．探究导线的电阻与长度、横截面积和材料的关系
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系
D． 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
（2）滑块随杆转动做匀速圆周运动时，每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得
一组拉力F 和遮光时间t，则滑块的角速度ω=________（用t、l、d 表示）。
（3）为验证向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出F 与________（填
“t”、
或
的关系图像。如果图像是一条过原点的倾斜直线，且直线的斜率等于
________，表明此实验过程中向心力与________成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或
“角速度二次方根”）。
【参考答案】 ①. A
.
②
.
③
.
④
.
⑤角速度平方
【解析】
（1）[1] 探究向心力大小与角速度的关系实验中采用控制变量法，探究平抛运动特点的实
验中没有采用控制变量法。
故选A。
（2）[2]根据滑块角速度与线速度的关系可知该滑块的角速度为
（3）[3]根据
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可得
所以应作出F 与
的关系图像。
[4] F-
图像的斜率为
。
[5]根据
得
所以实验过程中向心力与角速度的平方成正比。
8. （2024 吉林重点高中质检）某同学利用电火花打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定
律的实验．气垫导轨装置如图(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．
在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，
空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间
的摩擦而引起的误差．
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(1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把电火花打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与
弹射架并固定在滑块1 的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带
始终在水平方向；
④使滑块1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2 放在气垫导轨的中间；
⑥先______________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图(b)所示；
⑧测得滑块1 的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.
完善实验步骤⑥的内容．
(2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为
________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/s(保留三位有效数
字)．
(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是___________________________________
【参考答案】 ①. （1）启动打点计时器(或接通打点计时器电源)； ②. 释放滑块
1； ③. （2）0.620； ④. 0.618；
.
⑤（3）纸带和限位孔之间的摩擦力使滑块的速度减小
【名师解析】
(1)⑥[1][2]．使用打点计时器时，应先接通电源后释放纸带，所以先接通打点计时器的电源，
后放开滑块1.
(2)[3][4]．放开滑块1 后，滑块1 做匀速运动，跟滑块2 发生碰撞后跟2 一起做匀速运动，
根据纸带的数据得：
碰撞前滑块1 的动量为：
p1＝m1v1＝0.310×
kg·m/s＝0.620 kg·m/s，
滑块2 的动量为零，所以碰撞前的总动量为0.620 kg·m/s；碰撞后滑块1、2 速度相等，所
以碰撞后总动量为：
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(m1＋m2)v2＝(0.310＋0.205)×
kg·m/s＝0.618 kg·m/s.
(3)[5]．结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用．
.
7. （2024 云南靖江重点高中期初测试）某实验小组用如图所示的装置探究质量一定时加速
度与力的关系。用铁架台将两块固定有定滑轮的木板架起，木板的右端固定了两个打点计
时器，将两个质量相等的小车A、B 放置在木板右端，用细线绕过滑轮组后与两小车相连。
两条纸带穿过打点计时器后分别与小车连接在一起。将两个打点计时器接在同一个电源上，
确保可将它们同时打开或关闭.实验时，甲同学将两小车按住，乙同学先在动滑轮下方挂上
一个钩码，再接通电源使打点计时器开始工作，打点稳定后，甲将两辆小车同时释放.在小
车撞到定滑轮前，乙断开电源，两打点计时器同时停止工作。取下两条纸带，通过分析处
理纸带记录的信息，可以求出两小车的加速度，进而完成实验。请回答以下问题：
（1）如下图所示为小车A 后面的纸带，纸带上的0、1、2、3、4、5、6 为每隔4 个打印点
选取的计数点，相邻两计数点间的距离如图中标注，单位为cm.打点计时器所用电源的频
率为50 Hz，则小车A 的加速度a1＝________ m/s2(保留两位有效数字).同样测出车B 的加
速度a2，若
近似等于________，就可说明质量一定的情况下，物体的加速度与其受
到的合外力成正比.
（2）丙同学提出，不需测出两小车加速度的数值，只量出两条纸带上从第一个打印点到最
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后一个打印点间的距离x1、x2，也能完成实验探究.他的验证方法是________；
（3）下列操作中，对减少实验误差有益的是________；
A.换用质量大一些
钩码
B.换用质量大一些的小车
C.平衡小车运动受到的摩擦力时，将细线与小车连接起来
【参考答案】 （1） 0.48 1∶2 （2）. 比较x1∶x2是否近似等于1∶2
.
④A
【名师解析】
(1)[1] 每隔4 个打印点选取的计数点，相邻两计数点间的时间间隔
根据
小车A 的加速度
[2] 由图1 所示实验装置可知，小车A 受到的拉力为小车B 受到拉力的
，两车的质量m
相等，两车的加速度之比
(2)[3] 两小车都做初速度为零的匀加速直线运动，它们的运动时间t 相等，它们的位移之比
如果
也可以说明质量一定的情况下，物体的加速度与其质量成正比。
[4] A．换用质量大一些的钩码，可以减小实验的相对阻力，对减少实验误差有益，故正确；
B．换用质量大一些的小车，增大阻力，加大误差，故B 错误；
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C．平衡小车运动受到的摩擦力时，只让小车拖着纸带走，不能将细线与小车连接起来，
故C 错误。
8. (2024 哈尔滨名校开学考试)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，所用实验
装置如图所示，弹簧测力计 A 挂于固定点 P，下端用细线挂一重物 M。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 点的位置和拉线的方 向。
（1）弹簧测力计 B 的读数如图所示，其读数为_______N。
（2）下列不必要的实验要求是_______。
A．应测量重物 M 所受的重力
B．弹簧测力计应在使用前校零
C．拉线方向应与木板平面平行
D．改变拉力，重复多次实验时，每次都要使 O 点静止在同一位置
（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计 A 的指针稍稍超出量程，下列解决办法不可行
的是_______。
A．减小 M 的质量
B．增大 OP 与竖直方向的夹角
C．减小弹簧测力计 B 拉力的大小
D．将 A 更换成更大量程的弹簧测力计
【参考答案】 ①. 3.00 ②. D ③. B
【名师解析】
（1）[1]弹簧测力计 B 的读数 3.00N。 （2）[2]A．应测量重物 M 所受的重力，并且将
两个细线拉力的合力与 M 的重力比较，A 有必要，不符合 题意；
B．弹簧测力计应在使用前校零，这是弹簧测力计的使用规则，B 有必要，不符合题意；
C．为了减小拉力的测量误差，拉线方向应与木板平面平行，C 有必要，不符合题意；
D．改变拉力，重复多次实验时，每次没有必要使 O 点静止在同一位置，D 符合题意。
故选 D
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（3）[3] A．减小 M 的质量，可以减小 M 的重力，能减小两个细线拉力的合力，弹簧测
力计 A 的拉力减 小，A 可行，不符合题意；
B．增大 OP 与竖直方向的夹角，弹簧测力计 A 的拉力增大，B 不可行，符合题意；
C．减小弹簧测力计 B 拉力的大小，弹簧测力计 A 的拉力减小，C 可行，不符合题意；
D．将 A 更换成更大量程的弹簧测力计，可以准确测量细线的拉力，D 可行，不符合题
意。 故选 B。
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