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重难点18 力学实验
考点分析
三年考情分析
2025 命题热点
纸带类实验
2024：广东卷、浙江6 月选考卷
2023：全国甲卷
2022：浙江6 月选考卷
1、纸带类实验
2、小球类实验
3、弹簧模型、碰撞模
型、单摆模型、抛体运
动模型
轻绳、橡皮条、轻
弹簧类实验
2024：湖北卷
2023：全国乙卷、浙江6 月选考卷
2022：河北卷、湖南卷
小球类实验
2024：广西卷、北京卷、新课标卷
2023：浙江6 月选考卷
2022：海南卷、湖北卷、广东卷、江苏卷、
浙江1 月选考卷
创新拓展实验
2024：湖南卷、江西卷、黑吉辽卷、山东卷
2023：福建卷、湖北卷、辽宁卷
2022：山东卷、辽宁卷
一、实验题
1．（2024·四川·模拟预测）某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。他测出小钢
球的直径
、质量
，将不可伸长的轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，
使小钢球静止在最低点，测出绳长
，然后拉起小钢球至某一位置，测出轻绳与竖直方向之
间的夹角，随即将其由静止释放。小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传
感器示数的最大值
。改变，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制
图
像。当地重力加速度为
。
1
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(1)该同学用游标卡尺测小球直径
时，示数如图乙所示，则
。
(2)某次测量时，传感器示数的最大值为
，则小球该次通过最低点的速度大小为 （用
题中所给物理量的符号表示）。
(3)该同学绘制的
图像如图丙所示，若小球运动过程中满足机械能守恒，则图像的斜
率大小
（用题中所给物理量的符号表示）。
2．（2024·全国·模拟预测）“枪口比动能”的计算公式为枪口子弹动能/枪管横截面积，单位
为
。我国规定枪口比动能达到或大于
为枪支，小强通过如图甲所示实验装置测
定某型号仿真枪是否超标。在一半封闭金属盒内塞人橡皮泥，金属盒下方安装一个有墨水的
轻质细毛笔，将金属盒用轻绳系于天花板上的
点，金属盒下方铺设一条以悬点
为圆心的
圆弧轨道，并在轨道上铺设白纸，调节轨道高度使得轻质毛笔笔尖轻微接触白纸且对金属盒
的运动无明显阻碍作用。以
为圆心竖直安装一与金属盒运动平面平行的量角器。将仿真枪
靠近金属盒并对准其中心射出弹丸，随后弹丸陷入金属盒内部，并与金属盒一起摆起一定的
2
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角度。测量枪管的内直径
，弹丸的质量
，金属盒与橡皮泥的质量
，白纸痕迹上方端点
与悬点
的连线与竖直方向的夹角以及金属盒中心与悬点
的距离
。重力加速度大小为
。
(1)用游标卡尺测量枪管内直径时需利用图乙中游标卡尺的 （选填“①”“②”
或“③”）部分。测量得到枪管内直径读数如图丙所示，其读数为 mm。
(2)根据所测量得到的物理量得出比动能的表达式为
。（用题中所给物理量
的字母表示）
(3)下列因素能够导致比动能的测量值偏小的是___________（填标号）。
A．弹丸与金属盒碰撞过程中损失的动能
B．金属盒所受的空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力
C．击中金属盒的位置位于金属盒中心上方
D．仿真枪没有抵近金属盒射击
3．（2024·重庆·模拟预测）小张同学设计了如图所示的实验装置来验证“动量守恒定律”。
主要实验步骤如下：
①用天平测出半径相等的
、
两球的质量，分别记为
、
；
②将两球悬挂在竖直放置的实验装置上，悬挂点
、
等高且间距为小球直径，两球静止时
球心处于同一水平面上；
③将
球平行于竖直板拉开，读出其悬线与竖直方向的夹角
：
④然后将
球由静止释放，使其与
球发生正碰，记录碰撞后两球悬线偏离竖直方向的最大
角度
、
。
3
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(1)要完成该实验， （选填“需要”或“不需要”）测量悬挂点到两球球心的距离。
(2)某次实验时，若
，则需满足关系式 （用
、
、
、
、
表示），才可
以认为两球组成的系统在碰撞前、后动量守恒。
(3)某次实验时，若
，则
球碰撞前、后速度方向 （选填“一定相反”或“不一
定相反”）。
4．（2024·河北·模拟预测）测定当地的重力加速度的装置如图甲所示，该实验要在暗室中进
行，实验器材包括：频闪仪（带照相功能）、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、带荧光刻
度的米尺、支架、漏斗、橡皮管等。
实验步骤如下：
（1）在漏斗内盛满水，旋松螺丝夹子，使水滴以一定的频率一滴滴落下。
4
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（2）用该频闪仪发出的闪光将水滴照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的闪光频率，直到频闪仪
的闪光频率为10Hz 时，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴，此时水滴滴落的频率为
Hz。
（3）调节螺丝夹子，加快水滴滴落的频率，再用该频闪仪发出的闪光将水滴照亮，直到第二
次看到一串仿佛固定不动的水滴。
（4）利用频闪仪拍照。
（5）用竖直放置的米尺测得各水滴所对应的刻度。采集数据并处理，若读出其中几个连续的
水滴的距离关系如图乙所示（用圆点代表水滴），则当地的重力加速度大小
。
（结果保留两位有效数字）
（6）该实验中测得的重力加速度总是偏小的原因可能是 。（写出一条即可）
5．（2024·四川成都·模拟预测）某同学用如图1 所示的装置验证轻弹簧和物块（带有遮光
条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与
弹簧和物块的拴接点
在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计，
细线始终伸直。物块连同遮光条的总质量为
，弹簧的劲度系数为，弹性势能
（
为弹簧形变量），重力加速度为
，遮光条的宽度为
，物块释放点与光电门之间的距离为
（
远远小于
。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间
(1)改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从
点静止释放，记录多组和对应的时间，
作出
图像如图2 所示，若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒，则在误差允许的
范围内，需要验证正确的关系式是______。
5
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A．
B．
(2)在（1）中的条件下，
和
时，物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为
和
，则
（用
表示）。
(3)在（1）中的条件下，取某个值时，可以使物块通过光电门时的速度最大，速度最大值为
（
表示）。
6．（24-25 高三上·北京·期中）智能手机内置很多传感器，磁传感器是其中一种。现用智能
手机内的磁传感器结合某应用软件，利用长直木条的自由落体运动测量重力加速度。主要步
骤如下：
（1）在长直木条内嵌入7 片小磁铁，最下端小磁铁与其他小磁铁间的距离如图（a）所示。
（2）开启磁传感器，让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器，然后让木条从静止开始沿竖直
方向自由下落。
（3）以木条释放瞬间为计时起点，记录下各小磁铁经过传感器的时刻，数据如下表所示：
0.00
0.05
0.15
0.30
0.50
0.75
1.05
0.000
0.101
0.17
5
0.247
0.319
0.39
1
0.462
（4）根据表中数据，在答题卡上补全图（b）中的数据点，并用平滑曲线绘制下落高度h 随
6
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时间t 变化的
图线 。
（5）由绘制的
图线可知，下落高度随时间的变化是 （填“线性”或“非线
性”）关系。
（6）将表中数据利用计算机拟合出下落高度h 与时间的平方
的函数关系式为
（
国际单位制）。据此函数式可得重力加速度大小为
。（结果保留3 位有效数
字）
（7）若因操作不慎，导致长木条略有倾斜地自由下落，则测量值 真实值。（结
果填等于、大于或小于）
7．（2024·河南新乡·一模）某实验小组的同学用如图甲所示的装置来验证动量定理，主要的
实验过程如下：
A．用天平测得带有遮光片的物块A 的质量为
，用游标卡尺测得遮光片的宽度为
，气垫导
轨水平放置，拉力传感器安装在天花板上；
B．轻质细线一端连接物块A，另一端连接拉力传感器，细线跨越定滑轮，挂有重物B 的滑
轮也跨越在细线上；
C．打开气垫导轨的充气源，放开物块A，记录遮光片通过光电门
的时间
；
D．用秒表测出遮光片从
运动到
的时间，拉力传感器的示数为
，回答下列问题：
(1)下列说法正确的是____________。
A．本实验需要把气垫导轨的右侧垫高来平衡摩擦力
B．本实验需要测量B 的质量，由此来计算细线的拉力
C．气垫导轨上方的细线必须与气垫导轨平行
(2)测量物块A 上的遮光片宽度时，示数如图乙所示，则遮光片的宽度为 mm。
7
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(3)若
，则动量定理成立。
8．（24-25 高三上·山东济宁·期中）验证动量守恒的实验可以在如图甲所示的气垫导轨上完
成，其中左、右两侧的光电门可以记录遮光片通过光电门的挡光时间。实验前，测得滑块A
（连同其上的遮光片）的总质量为
、滑块B（连同其上的遮光片）的总质量为
，两滑块
上遮光片的宽度相同。实验时，开启气垫导轨气源的电源，让滑块A 从导轨的左侧向右运动，
穿过左侧光电门与静止在两光电门之间的滑块B 发生碰撞。
(1)关于实验，下列说法正确的是______。
A．本实验应调整气垫导轨使其保持水平
B．两滑块的质量必须满足
C．需要用刻度尺测量两光电门之间的距离
D．需要用秒表测定滑块上的遮光片经过光电门的时间
(2)在某次实验中，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。
左侧光电门
右侧光电门
碰前
无
碰后
在实验误差允许范围内，若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则以下关系式中正确的是______。
A．
B．
C．
D．
8
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(3)某同学观察到，在台球桌面上，台球
以初速度
和静止的球
发生斜碰时，碰后两球的
速度方向将不在同一直线上，如图乙所示。已知两球大小相同，质量相等，若两球碰撞过程
无能量损失，碰后两球速度方向与初速度的夹角分别为
和
，则
和
满足的关系为 。
9．（24-25 高三上·四川成都·期中）利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体
质量的关系”。
(1)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已
在图中给出。打点计时器电源频率为50 Hz，则小车的加速度大小为 m/s2（结果保留3
位有效数字）。
(2)实验得到的理想a − F 图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙
所示的①、②、③三种情况。下列说法正确的是（ ）
A．图线①的产生原因是小车的质量太大
B．图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大
C．图线③的产生原因是小车的质量太小
(3)实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大，所以大胆创新，选用图
9
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丁所示器材进行实验，测量小车质量M，所用交流电频率为50 Hz，共5 个槽码，每个槽码的
质量均为m = 10 g。实验步骤如下：i．安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车
上，另一端悬挂着5 个槽码。调整轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打
出一系列等间距的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑：ii．保持轨道倾角不变，取下1 个槽码
（即细线下端悬挂4 个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速
度a；iii．逐个减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ii；iv．以取下槽码的总个数n（1 ≤
n ≤ 5）的倒数
为横坐标，
为纵坐标，在坐标纸上作出
关系图线。已知重力加速度大
小g = 9.78 m/s2，计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空：
①写出
随
变化的关系式 （m，g，M，a，n 表示）；
②测得
关系图线的斜率为2.5 s2/m，则小车质量M = kg（计算结果保留两位有效
数字）。
10．（2024·广东广州·一模）某同学设计了一个测油漆喷枪喷射速度的实验。装置如图甲所
示，该油漆喷枪能够向外喷射四种速度大小不同的油漆雾滴，一个直径为
的纸带环
安放在水平转台上，纸带环上刻有一条狭缝A，在狭缝A 的正对面画一条标志线。转台稳定
转动时，向侧面同样开有狭缝B 的纸盒中沿水平方向喷射油漆雾滴，当狭缝A、B 正对平行
时，雾滴通过狭缝A 在纸带的内侧面留下油漆痕迹。改变喷射速度v0（
）重复实验，
在纸带上留下四个油漆痕迹a、b、c、d，将纸带展开平放在刻度尺旁边，如图乙所示。
(1)图乙中，速度最大的雾滴所留的痕迹是 点；
(2)已知转台转动的角速度
，如果不计雾滴所受空气阻力，则喷枪喷出雾滴速度的最
大值为 m/s（保留三位有效数字）。
11．（2024·四川南充·一模） 某实验小组利用打点计时器研究自由落体运动，质量为200g 的
重锤固定有纸带，让重锤从静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条
10
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点迹清晰的纸带如图所示。O 为纸带下落的起始点，A、B、C 为纸带上选取的三个连续点。
已知打点计时器每隔T=0.02s 打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s2。
(1)计算打B 点时重锤的瞬时速度，甲同学用
，乙同学用
，其中所选择方法正
确的是 （选填“甲”或“乙”）同学；
(2)计算出重锤下落的加速度为 m/s2，进一步计算重锤和纸带下落过程中所受的阻力
f= N。
12．（2024·吉林·一模）小黄同学在暗室中用图示装置做“测定重力加速度”的实验，用到
的实验器材有：分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实
验步骤如下：
①在分液漏斗内盛满清水，旋松阀门，让水滴以一定的频率一滴滴的落下；
②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，当频率为25Hz 时，
第一次看到一串仿佛固定不动的水滴；
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度；
④处理数据，得出结论；
(1)水滴滴落的时间间隔为 s。
(2)小黄同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示，根据数据计算当地重力加速度
g＝
；D 点处水滴此时的速度
m/s。（结果均保留三位有效数字）
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(3)调整阀门可以控制水滴大小，由于阻力影响，测得两次实验
图像如图丙所示，假设水
滴下落过程中受到的阻力大小恒定且相等，由图像可知水滴a 的质量
（填“大
于”或“小于”）水滴b 的质量
。
13．（24-25 高二上·上海奉贤·阶段练习）某同学用如图所示的装置进行探究，初始弹簧处于
压缩且锁定状态，解锁后，滑块A 离开弹簧向右滑动，通过光电门传感器1 后与滑块B 碰撞，
已知两挡光片相同，测得滑块A 第一次通过光电门传感器1 的时间为，第二次通过光电门
传感器1 的时间为
，滑块B 通过光电门传感器2 的时间为。
(1)为测量弹簧压缩时具有的弹性势能，除A 的质量外，还须测量的物理量是 ；
(2)若A、B 碰撞过程中动量守恒，则两滑块的质量比
（用测得物理量的符
号表示）；
(3)用如图甲所示的“碰撞实验器”可验证两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量守恒定律。
图甲中O 点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让质量为
的小球A 多次从
斜轨上位置G 点由静止释放，找到其落点的平均位置P，测量平抛射程OP。然后把质量为
的小球B 静置于轨道末端的水平部分，再将小球A 从斜轨上位置G 由静止释放，与小球B 碰
撞，如此重复多次，M、N 为两球碰后的平均落点，重力加速度为g，回答下列问题：
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①为了保证碰撞时小球A 不反弹，两球的质量必须满足
（填“<”或“>”），
②若两球发生弹性碰撞，其表达式可表示为 （用OM、OP、ON 来表示）。
③若实验中得出的落点情况如图乙所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球A 的质量
与被碰小球B 的质量
之比为 。
14．（2024·河南信阳·一模）实验小组用如图所示实验装置测量小球的质量和当地的重力加
速度。
（1）在竖直铁架台上固定一个力传感器和一个光电门，在传感器离竖直杆一定距离上系一根
轻绳，轻绳另一端连一个小钢球。用游标卡尺测量小球的直径d 如图所示，则小球直径为
cm；
（2）小球静止悬挂时，用毫米刻度尺测量轻绳悬点到小球球心的距离l，调节光电门，使小
球球心正对光电门；
（3）将轻绳拉到偏离平衡位置一定角度，由静止释放小球，小球摆动经过光电门，读出小球
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经过光电门时的遮光时间
和传感器的示数F；
（4）多次重复实验，让小球从偏离平衡位置不同角度释放，分别记录小球通过光电门的时间
，并计算
。以力传感器示数F 为纵轴、
为横轴做出
的关系图像如图所示，已
知图像的斜率为k，截距为b。则小球的质量为 ，当地的重力加速度为 。
（用题中给出的字母d、l、b、k 表示）；
（5）若在第（2）步测量的是从轻绳悬点到小球底端的长度，则小球质量的测量值
（选填“偏大”、“不变”、“偏小”），重力加速度测量值 （选填“偏大”、
“不变”、“偏小”）。
15．（2024·云南·模拟预测）某兴趣小组进行节能减排的社会实践活动时，偶然发现学校某
处水管存在泄露现象，并及时报告老师。之后有同学提出利用所学知识进行模拟实验，实验
仪器有：卷尺、50 分度游标卡尺、注射器、内径均匀的金属喷管。实验原理如图甲所示，把
喷管安装在注射器上，施加压力使水流以恒定速率水平射出，测量喷管离地高度H、水流喷
射的水平距离L，用游标卡尺测量喷管的内径D（如图乙所示）。完成下列填空：
(1)水流可视为大量连续的小水珠，不考虑空气阻力的影响，每个小水珠射出后做 运
动；
(2)图乙中游标卡尺读数为 mm；
(3)实验中下列操作正确的是_______；
A．使用游标卡尺测量喷管内径时，将内侧量爪伸进喷管后，卡紧喷管进行读数
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B．使用游标卡尺测喷管内径时，将内侧量爪伸进喷管后，使卡尺与喷管轴线垂直，卡住
喷管口，拧紧游标尺紧固螺钉后进行读数
C．游标卡尺使用完毕后，使游标尺与主尺保持2~3mm 空隙，拧紧游标尺紧固螺钉后放
回盒子
(4)测得
，
（根据实验实际情况选取的有效数位），水流射出喷管时的流速
m/s、流量
m3/s（计算结果保留两位有效数字，重力加速度大小取
，取
）。实际管道泄漏与模拟情况近似，同学们估算出一周内将会浪费约
25 吨自来水；
(5)某次实验过程中，喷管调整不够水平，稍微倾斜向下，则计算出来的流量比喷管水平时
（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
16．（23-24 高三上·天津·期中）在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学将橡皮条一
端固定在黑板上，另一端通过细绳套用两个弹簧测力计互成角度的拉橡皮条，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)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________。
A．理想实验法B．控制变量法
C．等效替代法
D．建立物理模型法
(3)在此实验过程中必须注意以下几项，其中一定正确的是________。（填入相应的字母）
A．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
B．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
C．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
D．用两个弹簧秤同时拉和用一个弹簧秤拉只需要橡皮条伸长相同长度即可
(4)某次拉动时让弹簧测力计A 沿水平方向，另一个测力计B 斜向下，如图丙所示。现使橡皮条竖直伸长到
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稳定状态，结点位于O 点，如果稍增大测力计A 的拉力大小，而保持拉力方向及O 点位置不变，需要调节
测力计B 的大小及方向，则测力计B 应该 转动（填顺时针、逆时针或方向不动）；测力计B 的拉
力大小 （填增大、减小或不变）。
16
