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第16 讲 力学实验
1.（2024·福建南平三模）利用橡皮筋、弹簧测力计和圆形量角器等器材探究两个互成角度的力的合成规律。
（1）量角器固定在水平桌面上，将带细绳套的橡皮筋一端用图钉固定，如图a。
（2）两细绳套挂上弹簧测力计，互成角度拉两只弹簧测力计，将结点拉至量角器圆心O 点，如图b，此时右侧弹
簧测力计示数为 N，记录此时力F1、F2的大小和方向。在纸上作力F1、F2的图示并得到合力F，如图c。
（3）改变两细绳套的夹角，仍将结点拉至O 点，记录此时力F3、F4的大小和方向。
（4）请在图（c）中作出F3、F4的合力F'的力的图示。
（5）多次重复步骤（3）和（4），比较每次作出的合力，如果这些合力在误差允许的范围内都 ，则
说明一个力分解成两个力有多种分解方式，分力与合力的关系遵循平行四边形定则。
2.（2024·广东高考11 题节选）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验
操作和计算。
（1）图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是
。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）在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用50 分度的游标卡尺测量一例柱体的长度，示数如
图丙所示，图丁为局部放大图，读数为 cm。
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3.（2024·重庆沙坪坝模拟）如图a 所示，某兴趣小组用单摆测量重力加速度。选用的实验器材有：智能手机、小
球、细线、铁架台、夹子、游标卡尺、刻度尺等，实验操作如下：
①用夹子将细线上端固定在铁架台上，将小球竖直悬挂；
②用刻度尺测出摆线的长度为l，用游标卡尺测出小球直径为d；
③将智能手机置于小球平衡位置的正下方，启用APP《手机物理工坊》“近距秒表”功能；
④将小球由平衡位置拉开一个角度（θ＜5°），静止释放，软件同时描绘出小球与手机间距离随时间变化的图像，
如图b 所示。请回答下列问题：
（1）根据图b 可知，单摆的周期 T＝ s。
（2）改变摆线长度l，重复步骤②、③、④的操作，可以得到多组T 和l 的值，进一步描绘出如图c 所示的图像，
则该图像以 为横坐标（选填“ 1
T ”“T”或“T2”） ， 若图线的斜率为k，则重力加速度的测量值为
（用所测量字母l、d 或T、θ、k 等进行表示）。
4.（2024·河南郑州模拟）如图a，甲、乙两组同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：长
木板、铁块、米尺、打点计时器、位移传感器等。
（1）甲组同学把木板一端固定在建筑物上，构成斜面结构。采用打点计时器并正确操作实验后得到一条纸带如图
b 所示，选择一个恰当点作为计时起点O，其余计数点到O 点距离分别为x1、x2、x3、…、x6。已知打点计时器的
打点周期为T。则打计数点2 时铁块速度的表达式为v＝ ；
铁块加速度的表达式为a＝
。
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（2）乙组同学把木板一端固定在建筑物上，构成斜面结构。使用位移传感器得到铁块位移随时间变化的图像如图
c 所示。
根据x-t 图像可得该斜面上的铁块加速度大小为 m/s2（保留2 位有效数字）。
（3）假设某次实验中木板与水平面夹角为θ，铁块下滑的加速度大小为a，当地的重力加速度为g，则铁块与木板
间的动摩擦因数μ＝ （用θ、a 和g 表示）。
5.（2024·山东高考13 题）在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。受此启发，某同学使用如图甲
所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装a、b 两个位移传感器，a 测量滑块A 与它的距离xA，b 测量滑
块B 与它的距离xB。部分实验步骤如下：
①测量两个滑块的质量，分别为200.0 g 和400.0 g；
②接通气源，调整气垫导轨水平；
③拨动两滑块，使A、B 均向右运动；
④导出传感器记录的数据，绘制xA、xB随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。
回答以下问题：
（1）从图像可知两滑块在t＝ s 时发生碰撞；
（2）滑块B 碰撞前的速度大小v＝ m/s（保留2 位有效数字）；
（3）通过分析，得出质量为200.0 g 的滑块是 （填“A”或“B”）。
6.（2024·四川雅安模拟）某实验小组用如图所示的装置进行实验。该装置既可以验证机械能守恒定律，也可以测
量当地的重力加速度。实验过程如下：在铁架台上固定一角度测量仪，用一不可伸长的轻质细线拴接一直径为d、
质量为m 的小球，细线悬点到小球顶端的距离为L，自然下垂时小球刚好位于光电门处，将小球拉离平衡位置至
对应的偏离角度为α，然后由静止释放小球，记录小球通过光电门时的挡光时间t，多次改变偏离角度α，重新做
实验。不计空气阻力。回答下列问题：
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（1）小球从静止摆动到最低点的过程中，重力势能的减小量为ΔEp＝ （用m、g、L、d、α 来表
示），小球运动到最低点时的速度大小v＝ （用d、t 来表示）。
（2）通过实验，记录数据，以1
t
2为横轴，以cos α 为纵轴，画出一条 （填“直线”“抛物线”或“双曲
线”）就验证了机械能守恒定律。
（3）若（2）中得到的图线（或其延长线）与横轴交点的横坐标的绝对值为c，则当地的重力加速度大小g＝
（用d、L、c 来表示）。
7.（2024·吉林高考12 题）图a 为一套半圆拱形七色彩虹积木示意图，不同颜色的积木直径不同。某同学通过实验
探究这套积木小幅摆动时周期T 与外径D 之间的关系。
（1）用刻度尺测量不同颜色积木的外径D，其中对蓝色积木的某次测量如图b 所示，从图中读出D＝
cm。
（2）将一块积木静置于硬质水平桌面上，设置积木左端平衡位置的参考点O，将积木的右端按下后释放，如图c
所示。当积木左端某次与O 点等高时记为第0 次并开始计时，第20 次时停止计时，这一过程中积木摆动了
个周期。
（3）换用其他积木重复上述操作，测得多组数据。为了探究T 与D 之间的函数关系，可用它们的自然对数作为横、
纵坐标绘制图像进行研究，数据如下表所示：
颜色
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
ln D
2.939 2
2.788 1
2.595 3
2.484 9
2.197
……
1.792
ln T
－0.45
－0.53
－0.56
－0.65
－0.78
－0.92
－1.02
根据表中数据绘制出ln T-ln D 图像如图d 所示，则T 与D 的近似关系为 。
A.T∝√D
B.T∝D2
C.T∝1
√D
D.T∝1
D
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（4）请写出一条提高该实验精度的改进措施：
。
