专题11 力学实验（湖北专用）-【好题汇编】5年（2021-2025）高考1年模拟物理真题分类汇编

专题11 力学实验 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 匀变速直线运动的加速度 2025 注重多模块知识的深度嵌套与跨学科整合。例如将动量守恒定律与机械能守恒定律结合，分析气垫导轨上弹性碰撞的能量损耗机制；或通过单摆模型，联动万有引力定律求解不同地理纬度的重力加速度差异。命题逐渐引入动态过程的多维度分析，如通过 v-t 图像斜率判断加速度变化趋势，结合 a-F 图像验证牛顿第二定律的线性关系，要求考生从图像中提取关键信息并建立微分方程。此外，力学实验常与材料科学交叉，如通过 “应力 - 应变” 曲线分析金属丝的杨氏模量，体现跨学科思维的综合考查。 能力要求上，突出数学工具的工程化应用与逻辑推理的严谨性。考生需熟练运用逐差法处理纸带数据，或通过最小二乘法拟合弹簧弹力与伸长量的线性关系；部分试题引入微积分思想，如通过积分计算变力做功问题，或利用导数求解单摆周期的极值条件。实验探究能力的考查力度显著增强，例如设计实验验证动量守恒定律时，需结合传感器数据处理与误差分析，将控制变量法拓展至多变量耦合关系的研究。部分试题还引入复杂系统建模能力，如通过 “力 - 能 - 质” 转化链分析机械振动的能量耗散问题，或利用有限差分法简化非均匀介质中的运动轨迹计算，全面检验考生对物理规律的迁移能力与创新应用水平。 考点2 动摩擦因数 2023 考点3 验证机械能守恒定律 2022 考点4 单摆测加速度 2024 考点01 匀变速直线运动的加速度 1．（2025·湖北·高考真题）某同学利用如图（a）所示的实验装置来测量重力加速度大小g。细绳跨过固定在铁架台上不可转动的小圆柱体，两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下： ①用游标卡尺测量遮光片的宽度d。 ②将遮光片固定在重锤1上，用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M（M>m）。 ③将光电门安装在铁架台上，将重锤1压在桌面上，保持系统静止，重锤2离地面足够高。用刻度尺测量遮光片中心到光电门的竖直距离H。 ④启动光电门，释放重锤1，用毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t。 ⑤根据上述数据求出重力加速度g。 ⑥多次改变光电门高度，重复步骤，求出g的平均值。 回答下列问题： (1)测量d时，游标卡尺的示数如图（b）所示，可知 cm。 (2)重锤1通过光电门时的速度大小为 （用遮光片d、t表示）。若不计摩擦，g与m、M、d、t、H的关系式为 。 (3)实验发现，当M和m之比接近于1时，g的测量值明显小于真实值。主要原因是圆柱体表面不光滑，导致跨过圆柱体的绳两端拉力不相等。理论分析表明，圆柱体与绳之间的动摩擦因数很小时，跨过圆柱体的绳两端拉力差，其中是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数。保持不变，其中，。足够小时，重锤运动的加速度大小可近似表示为。调整两重锤的质量，测得不同β时重锤的加速度大小a，结果如下表。根据表格数据，采用逐差法得到重力加速度大小 （保留三位有效数字）。 β 0.04 0.06 0.08 0.10 a/（m/s2） 0.084 0.281 0.477 0.673 【答案】(1)0.515 (2) (3)9.81 【详解】（1）根据游标卡尺的读数规律，该游标卡尺的读数为 （2）[1]根据光电门的测速原理，重锤1通过光电门时的速度大小为 [2]对重锤1与重锤2构成的系统进行分析，根据系统机械能守恒定律有其中解得 （3）由于是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数，且有取表格从左至右四组数据分别为和对应的 利用表格中的数据，根据逐差法有代入数据则重力加速度 考点02 动摩擦因数 2．（2023·湖北·高考）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）。 【答案】 不必 0.40 【详解】（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 考点03 验证机械能守恒定律 3．（2022·湖北·高考）某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使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和最小值。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像是一条直线，如图乙所示。 （1）若小钢球摆动过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为 。 （2）由图乙得:直线的斜率为 ，小钢球的重力为 N。（结果均保留2位有效数字） （3）该实验系统误差的主要来源是 （单选，填正确答案标号）。 A．小钢球摆动角度偏大 B．小钢球初始释放位置不同 C．小钢球摆动过程中有空气阻力 【答案】 0.59 C 【详解】（1）[1]设初始位置时，细线与竖直方向夹角为θ，则细线拉力最小值为 到最低点时细线拉力最大，则， 联立可得即若小钢球摆动过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为； （2）[2][3]由图乙得直线的斜率为，则小钢球的重力为 （3）[4]该实验系统误差的主要来源是小钢球摆动过程中有空气阻力，使得机械能减小，故选C。 考点04 单摆测加速度 4．（2024·湖北·高考）某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。 具体步骤如下： ①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图（a）所示。 ②用米尺测量平衡时弹簧的长度l，并安装光电门。 ③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放，使其在竖直方向振动。 ④用数字计时器记录30次全振动所用时间t。 ⑤逐次增加托盘内砝码的数量，重复②③④的操作。 该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期，其中k为弹簧的劲度系数，M为振子的质量。 (1)由步骤④，可知振动周期 。 (2)设弹簧的原长为，则l与g、、T的关系式为 。 (3)由实验数据作出的图线如图（b）所示，可得 （保留三位有效数字，取9.87）。 (4)本实验的误差来源包括_____（双选，填标号）。 A．空气阻力 B．弹簧质量不为零 C．光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置 【答案】(1) (2) (3) (4)AB 【详解】（1）30次全振动所用时间t，则振动周期 （2）弹簧振子的振动周期 可得振子的质量 振子平衡时，根据平衡条件 可得 则l与g、、T的关系式为 （3）根据整理可得 则图像斜率 解得 （4）A．空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期，是实验的误差来源之一，故A正确； B．根据弹簧振子周期公式可知，振子的质量影响振子的周期，通过光电门测量出的周期为振子考虑弹簧质量的真实周期，而根据（3）问求出的的关系是不考虑弹簧质量的关系式子，二者的中的是不相等的，所以弹簧质量不为零是误差来源之一，故B正确； C．利用光电门与数字计时器的组合测量周期的原理：根据简谐运动的规律可知，只要从开始计时起，振子的速度第二次与开始计时的速度相等即为一个周期，与是否在平衡位置无关，故C错误。 故选AB。 1．（2025·湖北·原创压轴·二模）现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下： 一倾角可以调节的长斜面如图所示、小车质量为、计时器一个、米尺。 在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是： (1)如图所示，当斜面倾角为时，小车沿斜面匀速下滑，对小车进行受力分析后，则小车与斜面动摩擦因数 ；用图中两段距离的比值表示 (2)当斜面倾角增大为，小车受到合力为 。用mg和图中两段距离表示 【答案】(1) (2) 【详解】（1）小车沿斜面匀速下滑，对小车进行受力分析，则有， （2）小车受到合力，由图可知，，，联立得 2．（2025·湖北武汉武昌区·5月质检）实验小组探究“加速度与力、质量的关系”的装置如图所示。小钢球置于一小车内，车内后壁装有压力传感器，车顶安装有遮光条。细绳一端系于小车上，另一端跨过固定在长木板上的定滑轮，挂上钩码。 (1)若将压力传感器的示数视为小球所受合力的大小，则在实验过程中， （选填“需要”或“不需要”）满足钩码质量远小于小车质量，细线 （选填“需要”或“不需要”）调节至与长木板平行，长木板要调节至下列选项中的 （填选项字母）状态。 A．保持水平　　B．倾斜一特定角度 C．倾斜任意一小角度　　D．倾斜任意一大角度 (2)光电门安装在长木板的位置A，在长木板上标记另一位置B。改变钩码个数，让小车每次都从位置B开始运动，记录多组压力传感器示数F和光电门测量的遮光时间t。某同学猜想小球的加速度与F成正比，若用图像法验证他的猜想，则最直观、合理的关系图像是下列选项中的______（填选项符号）。 A． B． C． D． (3)若作出（2）中正确选项的图像为一条过原点的直线，图像斜率为k，并测出遮光条的宽度为d，AB间距为x，则小钢球的质量m= （用字母k、d、x表示）。 【答案】(1) 不需要 需要 A (2)D (3) 【详解】（1）[1]由于本实验采用了压力传感器，不需要用钩码的总重力代替绳子的拉力，因此不需要满足钩码质量远小于小车质量； [2]为了保证小车所受拉力的方向不变，因此细线需要调节至与长木板平行； [3]为了使小球所受压力传感器的力在水平方向，因此长木板要调至水平状态，故选A。 （2）遮光条通过光电门的瞬时速度 AB间距为x，根据运动学公式v2=2ax 对小球，根据牛顿第二定律F=ma 联立解得 因此为了直观第反映小球的加速度与F成正比，需要建立图像。故选D。 （3）根据上述（2）图像的斜率解得小钢球的质量 3．（24-25高三·湖北黄冈·黄冈八模·下学期）利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律，为装有挡光片的钩码，总质量为，轻绳一端与相连，另一端跨过轻质定滑轮与质量为的重物相连。实验过程如下：用游标卡尺测出挡光片的宽度为；先用力拉住，保持、静止，测出下端到光电门的距离为；然后由静止释放，下落过程中挡光片经过光电门，测出挡光时间为。已知重力加速度为。 (1)为了能完成上述实验， （选填“>”“=”或“<”）。 (2)某次实验中用螺旋测微器测出挡光片的宽度，测量结果如图乙所示，则挡光片的宽度为 。 (3)在从静止开始下落的过程中，如果满足 ，则验证、和地球所组成的系统机械能守恒（用题中所给物理量的符号表示）。 【答案】(1)> (2)4.700 (3) 【详解】（1）为了使下落过程中挡光片经过光电门，故需满足 （2）根据螺旋测微器的读数原理可知，挡光片的宽度为 （3）经过光电门时的瞬时速度为系统重力势能的减少量为系统动能的增加量为 则系统机械能守恒的表达式为 4．（2025·湖北襄阳五中·高考适应性（一））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。请回答下列问题： (1)该实验需要研究三个物理量之间的关系，我们应该采用的研究方法是 ； A．控制变量法 B．放大法 C．理想实验法 (2)某次实验获得的纸带如图乙所示，相邻计数点间均有4个点未画出，打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为 （结果保留三位有效数字）； (3)该小组在某次实验中，保持小车和砝码总质量不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码的个数，得到了图丙中的曲线图像，一位同学利用最初的几组数据拟合了一条直线图像。如图所示，作一条与纵轴平行的虚直线，与这两条图线及横轴的交点分别为P、Q、N，若此虚线对应的小车和砝码总质量为M，悬挂槽码的质量为m，则 （用M、m表示）； (4)该实验小组经过讨论后，改进了（3）中的实验方案，保持槽码、小车、砝码的总质量不变，把槽码分别逐个叠放在小车上，重复（3）中的实验。由此得到的a-F图像是一条 （填“直线”或“曲线”）。 (5)若长木板水平放置，小车和木板间的动摩擦因数为μ，保持槽码、小车、砝码的总质量不变，以槽码的重力为F，通过改变槽码的个数，得图像，图像的斜率为，纵截距为，则μ= ，M+m= 【答案】(1)A (2)8.20 (3) (4)直线 (5) 【详解】（1）该实验需要研究三个物理量之间的关系，我们应该采用的研究方法是控制变量法，故选A。 （2）相邻计数点间均有4个点未画出，故可知 小车的加速度大小为 （3）图中PN对应小车合力为悬挂物的重力时的加速度a1，此时满足F=mg；对小车，根据牛顿第二定律F=Ma1变形得 图中QN对应小车的实际加速度a2，对槽码、小车和砝码整体为研究对象，根据牛顿第二定律mg=F=（M+m）a2变形得因此有 （4）设槽码的总质量为m，总个数为N，每个槽码的质量为m0，取走槽码的个数为n（1≤n＜N），对槽码，根据牛顿第二定律（m-nm0）g-T=（m-nm0）a 对小车，根据牛顿第二定律T=（M+nm0）a 联立解得F=（m-nm0）g=（M+m）a 变形得 由此得到的a-F图像是一条直线。 （5）[1][2]若长木板水平放置，根据（4）的解析可知对槽码，根据牛顿第二定律（m-nm0）g-T=（m-nm0）a 对小车，根据牛顿第二定律T-μg（M+nm0）=（M+nm0）a 联立解得F=（m-nm0）g=（M+m）a+μg（M+nm0） 变形可得 则， 解得， 5．（24-25高三·湖北黄冈中学·四模）某同学用如图所示气垫导轨和压力传感器验证动量守恒实验，实验步骤如下： ①用托盘天平测出两滑块的质量m1、m2(m2左侧连接一轻弹簧）；　 ②将m2右移，压缩右侧弹簧至一定长度，然后由静止释放m2，使得m2与m1碰撞后反弹； ③记录下m2释放时右侧压力传感器初始读数F0和m2与m1碰撞后左侧压力传感器最大示数F1和右侧压力传感器最大示数F2(确保m1和m2在与传感器碰撞前仅发生一次碰撞）； 两侧弹簧的劲度系数都为k，弹簧弹性势能的表达式为，其中k、x分别为弹簧的劲度系数和形变量。 (1)在实验之前还需要进行的实验操作有___________ A．测量弹簧的原长 B．在使用之前将压力传感器调零 C．测出初始时m1、m2到左右两侧压力传感器的距离 D．记录下m1、m2碰撞后到压缩左右两侧压力传感器到最大示数的时间 (2)m2碰前初速度为 （用题目所给字母表示） (3)实验要验证的动量守恒表达式为 ___________ A． B． C． D． 【答案】(1)B (2) (3)D 【详解】（1）A．不需要测量弹簧原长，故A错误； B．在使用之前将压力传感器调零，为后续实验和测量工作打下基础，故B正确； C．m1、m2在气垫导轨上做匀速运动，不需要测出初始时m1、m2到左右两侧压力传感器的距离，故C错误； D．压缩弹簧所需时间对实验没有影响，不需要测量，故D错误。 故选B。 （2）释放m2前，弹簧的弹性势能为 弹性势能转化为动能，即， 碰前初速度为 （3）同理可求出碰撞后，两球速度和。 根据动量守恒得 即 需要验证的表达式为 故选D。 6．（25届·湖北部分学校联考·三模）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K，两者质量均为钢柱K下端与质量为M=200g的物块Q相连。铁架台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直，重力加速度为 (1)开启电动机，待电动机以角速度ω=20πrad/s匀速转动后，将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，激光在细钢柱K上留下感光痕迹，取下K，测出感光痕迹间的距离如图乙所示，31.40cm。若选择其中DF段来验证机械能守恒定律，则系统重力势能的减少量 J，动能的增加量 J，比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（计算结果均保留两位有效数字） (2)选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电动机的角速度ω按如图丙所示的规律变化，已知图像斜率为k，则电动机从静止开始转动第一周与第二周所用时间之比为 ，实验记录下如图丁所示的感光痕迹，发现其中两相邻感光痕迹间距近似相等，测得平均间距记为d、当满足表达式 即可验证系统在运动过程中机械能守恒（用含m、M、d、k、g、π的表达式表示）。 【答案】(1) 0.96 0.95 (2) 1：（） 或 【详解】（1）[1]由题意可知，系统重力势能的减少量 [2]系统动能的增加量Ek= 根据匀变速直线运动的相关推论，可得 解得。 （2）[1]设电动机转动一周的时间为，电动机转动两周的时间为，则0~、时间内电动机各转动一周，图像与t轴所围成的面积均为，则有 可得电动机从静止开始转动第一周与第二周所用时间之比为1：（）； [2]从初始时激光笔对准K上某点开始匀加速，上述时间内两相邻感光痕迹间距相等，因平均间距为d，根据运动学公式有又 根据机械能守恒定律有 解得或。 7．（2025·湖北武汉二中·5月模考）手机软件Phyphox利用了智能手机内置的各种传感器（如加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计等）来测量多种物理量。某学习小组设计如图装置测量小车和智能手机的总质量。把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为m的钩码，用手机测出小车运动的加速度a；改变钩码的质量m，进行多次测量：做出a与m（g-a）的图像，已知图像中直线的截距为b，斜率为k。不计空气阻力，重力加速度为g。 (1)以下说法正确的是 ； A．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 B．细线的拉力不等于钩码的重力 C．不悬挂钩码时，应使小车和智能手机匀速沿木板下滑 D．钩码的质量不需要远小于智能手机和小车的总质量 (2)由图像可得，小车和手机的总质量为 ； (3)利用手机测出木板倾角为θ，则小车和智能手机沿木板运动过程中，木板与小车间的动摩擦因数大小为 。 【答案】(1)BD (2) (3) 【详解】（1）AC．设小车和手机的质量为M，斜面倾角为，对钩码和小车以及手机的系统，由牛顿第二定律则有 解得 可得a与m为一次函数，若平衡了摩擦力则有 a与m为正比例函数，故AC错误； B．本实验研究系统的牛顿第二定律，则绳子的拉力小于钩码的重力，故B正确。 D．因本实验验证牛顿第二定律为对系统采用准确的方法，故不需要近似的用钩码重力代替绳的拉力，也就不需要质量关系，即不需要钩码的质量远小于智能手机和小车的质量，故D正确。 故选BD。 （2）根据上述分析可知，图像的斜率解得 （3）根据上述分析可知，纵截距的物理意义为解得 8．（24-25高三·湖北·5月模拟）某同学用如图甲所示的装置做“探究单摆的摆长与周期的关系”实验。在固定的拉力传感器挂钩上系一不可拉伸的细线，细线另一端系一小钢球。 (1)利用拉力传感器记录拉力随时间变化的关系如图乙所示，则该单摆的周期 s（保留两位有效数字）。 (2)多次改变细线长度L，测量单摆的周期T。根据实验数据，利用计算机作出周期与摆线长度的关系图线如图丙所示；测出直线的斜率为k，直线在纵轴上的截距为b，则当地的重力加速度 。小球的半径为 （均用k、b与常数表示）。 (3)若该同学准确测量了摆长l和周期T，但在实验过程中单摆的最大摆角超过了，则按单摆的周期公式得出的重力加速度的测量值将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）[已知单摆在最大摆角时的周期可近似为（a为大于0的常数）]。 【答案】(1)2.0 (2) (3)偏小 【详解】（1）单摆摆动过程中，每次经过最低点时拉力最大，每次经过最高点时拉力最小，拉力变化的周期为1.0s，故单摆的摆动周期 （2）[1][2]设小球半径为，单摆的摆长，由单摆的周期公式得，故，，可得， （3）单摆在最大摆角时，，可知的测量值偏小 9．（24-25高三·湖北十堰·5月适应性）某同学想测量平常锻炼用的拉力器（如图甲所示）中弹簧的劲度系数。他将拉力器上的弹簧拆下，用其中一根弹簧、激光测距仪、水桶和硬纸片设计了如图乙所示的装置。 (1)挂好水桶稳定后，向水桶中加入一定量的水，记录相应水桶和水的总重力，并用激光测距仪测量纸片到地面的距离，多次向水桶中加入水并记录数据，然后描点连线得到了如图丙所示的图线，不计弹簧和纸片的重力，则弹簧的劲度系数 。（结果保留三位有效数字） (2)该同学将两根相同的弹簧串联挂在铁架台上，重复（1）过程，得到了如图丁所示的图像，则两根相同的弹簧串联后的劲度系数与一根弹簧的劲度系数的关系近似为 。（结果保留1位有效数字） (3)图丁中，当拉力大于后图像弯曲的原因是 。 【答案】(1)320 (2)0.5 (3)超过了弹簧的弹性限度 【详解】（1）由胡克定律可得，图像斜率绝对值的倒数表示弹簧的劲度系数，则有 。 （2）同理可得两根相同的弹簧串联后的劲度系数所以。 （3）当拉力大于后图像弯曲，不再成线性变化是因为超过了弹簧的弹性限度。 10．（2025·湖北黄冈中学·二模）某实验小组在做“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验。 (1)小王同学按照图安装好实验装置，让刻度尺0刻度线与弹簧上端平齐，弹簧自然伸长时长度为，在弹簧下端挂一个质量m的钩码，静止时弹簧长度为，如图所示，其示数为 cm。当地重力加速度，弹簧的劲度系数可以表示为 。（用题目中的符号表示）。 (2)小王测得的劲度系数比弹簧的标称值小，可能的原因是________。 A．值用的 B．没有考虑弹簧的重力 C．刻度尺没有竖直放置 【答案】(1) 24.75 (2)C 【详解】（1）[1]因刻度尺的最小分度值为1mm，读数时应估读到最小分度的下一位，所以刻度尺的读数为。 [2]根据胡克定律可得解得 （2）A．若值用的，造成弹力数值偏大，因此k值偏大，A错误； B．没有考虑弹簧的重力不会影响k值测量，B错误； C．刻度尺没有竖直放置，测得的弹簧形变量偏大，因此k值偏小，C正确。 故选C。 11．（2025·湖北鄂东南联盟·模拟联考）“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图甲所示。 (1)为使小车做匀加速直线运动且实验能顺利进行，实验时必要的措施是________（填选项前的字母）。 A．细线必须与长木板平行 B．使用交流电源 C．小车的质量要远大于钩码的质量 D．将木板右侧垫高以平衡小车与长木板间的摩擦力 E．先接通电源再释放小车 (2)图乙是规范操作下得到的一条点迹清晰的纸带，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上A、B、、、、和，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所接电源的频率为，则实验时纸带的 （选填“左端”或“右端”）与小车相连，小车的加速度大小为 （结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)ABE (2) 左端 0.50 【详解】（1）A．为了使拉力的方向不变，细线必须与长木板平行，故A正确； B．打点计时器需要交流电源，故B正确； C．本实验不需要用钩码的重力代替绳子的拉力，因此不需要小车的质量远大于钩码的质量，故C错误； D．本实验不需要探究小车所受合力与加速度的关系，因此不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，故D错误； E．为了充分利用纸带，实验使应先接通电源再释放小车，故E正确。 故选ABE。 （2）[1]纸带与小车相连的那端先通过打点计时器，先打点，速度较小，点迹间距离较小，故实验时纸带的左端与小车相连。 [2]计数点间时间间隔由逐差法求加速度 代入数据解得 12．（25届·湖北·高三下·名校联盟四测）某同学在实验室测量单摆的周期和当地的重力加速度大小。 (1)将摆线上端固定于铁架台，下端系一小球，做成单摆，如图（a）所示。将小球由平衡位置拉开一个小角度静止释放，传感器连接的计算机屏幕显示的拉力F随时间t变化的关系如图（b）所示。现测得单摆摆长为L，则单摆的振动周期 （用字母表示）； (2)观察图（b）变化的趋势，引起该情况最可能的原因是_________； A．传感器损坏 B．小球摆动的振幅减小 C．小球由单摆运动变为圆锥摆运动 (3)改变单摆摆长L，重复实验，测得多组数据，得到振动周期的平方与单摆摆长L的关系图像，如图（c）所示。已知图像的斜率为k，则当地重力加速度大小 （用字母k、表示）。 【答案】(1) (2)B (3) 【详解】（1）小球经过最低点时拉力最大，从最低点开始计时，一个周期内两次经过最低点，即周期 （2）小球经过最高点时绳子拉力最小，由图（b）可知经过最高点的拉力逐渐变大，设在最高点时绳子与竖直方向的夹角为，则 可知最高点时绳子与竖直方向的夹角变小，即小球摆动的振幅减小。 故选B。 （3）根据单摆周期公式 可得 可知图像斜率 可得重力加速度 13．（2025·湖北·高三下考前信息卷二）某小组同学在“探究单摆的周期与摆长的关系并利用单摆测量重力加速度”实验中： (1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，如图甲所示，可读出摆球的直径d= mm。 (2)实验时使摆球在垂直于纸面的平面内摆动，为了将人工记录改为自动记录，在摆球运动最低点的右侧放一个激光光源，在其左侧放一个与自动记录仪相连的光敏电阻，如图乙所示。他用刻度尺测量细绳的悬点到均匀小球的顶端的距离当作摆长，测得摆长为L1时，仪器显示的光敏电阻R随时间t变化的图线如图丙所示。 ①根据图丙可以求出重力加速度的表达式为 。 ②若保持悬点到小球顶端距离不变，换用直径为原来一半的另一均匀小球进行实验，则图丙中的t1将 （填“变大”、“不变”或“变小”）；与摆线长度加上小球半径作为摆长相比，此方法求得的重力加速度 （填“偏大”、“偏小”或“相同”）。 ③实验中，有三位同学作出的T2-L图线分别如图丁中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。下列分析正确的是 （填字母）。 A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值 【答案】(1)18.5 (2) 变小 偏小 B 【详解】（1）根据题意，由题图甲可知，摆球的直径为； （2）[1]单摆在一个周期内两次经过平衡位置，每次经过平衡位置，单摆会挡住细激光束，从题图丙可以看出，摆长为L1时振动周期为2t1，根据公式 可得重力加速度的表达式为； [2][3]根据公式 可知，若保持悬点到小球顶端距离不变，换用直径为原来一半的另一均匀小球进行实验，则题图丙中的t1将变小。由于重力加速度与小球的半径大小有关，半径越大，摆长越长，故可得与摆线长度加上小球半径作为摆长相比，此方法求得的重力加速度偏小。 [4]A．由题图丁可知，对图线a，当L为0时T不为0，所测摆长偏小，可能是把摆线长度作为摆长，即把悬点到摆球上端的距离作为摆长，故A错误； B．实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线的斜率k偏小，故B正确； C．图线c对应的斜率k小于图线b对应的斜率，由 可知，图线c对应的g值大于图线b对应的g值，故C错误。 故选B。 14．（2025·湖北·新高考信息卷（三））某实验小组假期在家中进行科学探究，通过手机拍摄下落物体的视频并将其分解成逐帧图片（已知该视频每秒20帧）。该小组想利用这些图片中小球的位置信息来验证机械能守恒定律。 (1)该小组用游标卡尺测量实心小钢球的直径，如图甲所示，其读数是 cm。 (2)不同时刻小球的位置与图乙中某一个小球位置（即图乙中A处对应位置）之间的实际距离已算出，其中d1=1.99cm，d2=6.40cm，d3=13.19cm，d4=22.40cm。则小球处在位置D时的速度vD= m/s（结果保留2位有效数字）。 (3)若想验证机械能守恒，还需要的物理量有 。 (4)该小组用A、D两点来验证机械能守恒，计算后发现动能的增加量总是大于重力势能的减少量，其原因可能是 （填字母）。 A．没有测量重物的质量 B．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C．计算时错误地将A点视作小球的释放点 D．利用公式计算重物的速度大小 【答案】(1)1.86 (2)1.6 (3)此地的重力加速度g (4)C 【详解】（1）由题图可知小球的直径 （2）由题可知，相邻频闪照片的时间间隔为 根据匀变速直线运动规律，可得小球处在位置D时的速度 （3）若机械能守恒，则有，若想验证机械能守恒，还需知道此地的重力加速度g。 （4）A．实验中比较与大小的时候，重物的质量可以约掉，所以有没有测量重物的质量对实验结果没有影响，A错误； B．因存在空气阻力和摩擦阻力的影响，减少的重力势能一部分转化为重物的动能，还有一部分转化为内能，说明重力势能的减少量大于动能的增加量，B错误； C．计算时错误地将A点视作小球释放点，动能增加量计算偏大，可能会出现动能的增加量大于重力势能的减少量的情况，C正确； D．利用公式计算重物速度大小，说明是自由落体运动，则重物本身的机械能就已经守恒，D错误。 故选C。 15．（25·湖北新八校协作体·高三下·5月联考）某兴趣小组用如图所示装置测定物块与完全相同的两固定木板间的动摩擦因数。实验时，将物块从倾斜木板上P点由静止释放，物块最终停在水平木板上的Q点。 (1)要测出物块与木板间的动摩擦因数，实验中还必需测出的物理量是______。 A．物块的质量m B．P点距水平木板的高度h C．倾斜木板与水平面间的夹角 D．P、Q两点间的水平距离x (2)所测得的物块与木板间的动摩擦因数 （用第（1）问中所给字母表达）； (3)由于实验时两木板连接处不是平滑的，物块经过此处时会有能量损失，这会导致测出的物块与木板间的动摩擦因数比真实值大，为了消除小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曲面，其末端与水平段相切，如图所示，仍然通过上述方法求得动摩擦因数，该方案动摩擦因数的测量值比真实值 ；（选填“大”或“小”“相等”） 【答案】(1)BD (2) (3)大 【详解】（1）依题意，设物块在倾斜木板上滑行的距离L，水平木板上滑行的距离为l，倾斜木板与水平面的夹角为，P、Q两点间的水平距离x，P点距水平木板的高度h，根据动能定理有 因为 联立可得 要测出物块与木板间的动摩擦因数，实验中还必需测出的物理量是h、x。 故选BD。 （2）由以上分析可知动摩擦因数 （3）因为物体做圆周运动时有向心力，造成支持力大于重力垂直于切面的分力，从而摩擦力偏大，在曲面处摩擦力做功相比更多，导致x的测量值比实际偏小，使得测出的物块与木板间的动摩擦因数比真实值偏大。 16．（24-25高三·湖北宜荆荆恩四校·4月联考）某学习小组设计了如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数，首先将木板倾斜固定在水平面上，木板抬起一定的角度，打点计时器固定在木板底端，将纸带一端固定在木块上，另一端穿过打点计时器。接通电源，给木块一沿木板向上的初速度，在木块运动到最高处前打出的纸带如图乙，已知纸带上相邻两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器使用交流电的频率为f。 (1)该同学将图乙中的4段纸带剪开贴到坐标纸上，如图丙，发现这些纸带的左上顶点在一条倾斜直线上，说明此物体做 直线运动。若图丙中直线斜率为k（其中，k无单位），纸带宽为d，则用该方法得到的加速度大小 。（用k、d、f表示） (2)量出该倾斜木板的倾角为，已知当地重力加速度为g，则木块与木板间的动摩擦因数 。（用a、g、表示） 【答案】(1) 匀减速 (2) 【详解】（1）[1]从图乙和图丙可以看出，物体在相邻的相等时间内的运动位移之差恒定，位移逐渐减小，则物体做匀减速直线运动。 [2]由题意， 由逐差法可知 相邻两计数点间的时间间隔为 联立解得，加速度大小 （2）由牛顿第二定律，有 解得 17．（2025·湖北·4月调研模拟）某物理学习小组利用如图1所示的装置验证机械能守恒定律，轻绳两端分别系着质量为m的物块A（含遮光片）和质量为M的物块B，将遮光片的中心位置固定在物块A的中间位置。实验时，改变物块初始位置，使物块A从不同的高度由静止释放，竖直向下运动，记录下每次释放前遮光片的中心位置到光电门的高度差h以及遮光片穿过光电门的时间Δt。 (1)用游标卡尺测量遮光片宽度，如图2所示，遮光片宽度d为 mm； (2)利用作图法处理数据，若要得到一条过原点的倾斜直线，则以h为纵坐标，以 （填“”或“”）为横坐标，若系统机械能守恒，则该直线的斜率为 （用字母m，M，g，d表示）。 【答案】(1)5.50 (2) 【详解】（1）遮光片宽度d为5mm+0.05mm×10=5.50mm （2）[1]若机械能守恒则满足 可得 则利用作图法处理数据，若要得到一条过原点的倾斜直线，则以h为纵坐标，以为横坐标； [2]若系统机械能守恒，则该直线的斜率为 18．（24-25高三·湖北·二轮复习联考（二））在某次探究加速度与力、质量的关系实验中，某同学设计了如图甲所示的实验装置。 (1)以下说法正确的是______。（多选） A．改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力 B．在实验过程中需满足小车的质量远大于重物的质量 C．利用该实验装置还可以探究小车速度随时间的变化关系 D．利用该实验装置还可以验证小车的机械能守恒 (2)图乙是某次正确操作时得到的一条纸带，图中、、、、为连续的几个计数点，相邻两个计数点之间还有3个计时点没有画出，已知交流电的频率为50Hz，则小车运动的加速度大小为 （结果保留三位有效数字）。 (3)在探究质量一定，加速度与力的关系时，改变重物的质量，记录拉力传感器的示数、根据纸带计算小车的加速度，根据数据作出图像，如图丙所示，则小车的质量为 （用、表示）。 【答案】(1)AC (2) (3) 【详解】（1）A．本实验平衡摩擦力的方式是使小车的重力沿斜的分力与摩擦抵消，即 即使斜面倾角满足关系 与小车质量无关，故改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，A正确； B．本实验可通过拉力传感器直接获取细线拉力的大小，故在实验过程中不需满足小车的质量远大于重物的质量，B错误； C．利用该实验装置还可以探究小车速度随时间的变化关系，C正确； D．本实验中虽平衡摩擦力，但摩擦力会做功，故无法验证小车的机械能守恒，D错误。 故选AC。 （2）根据题意可知，相邻两计数点之间的时间间隔 由纸带数据结合逐差法可得，小车运动的加速度 （3）根据装置图，对小车受力分析，由牛顿第二定律可得：其中为木板倾斜角度，故根据数据作出的图像的斜率由图丙知，故小车的质量为图像未过原点的原因可能是木板倾斜角度不够大平衡摩擦力不足。 19．（2025·湖北七市州·二模）某同学用图（a）装置做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。 (1)在图（b）中，刻度尺保持竖直，为了便于直接读出弹簧的长度，刻度尺的零刻度应与弹簧的 （选填“上端”或“下端”）对齐，不挂钩码时指针所指刻度尺的位置如图（b）所示，则此时弹簧的长度 cm； (2)改变所挂钩码的个数，进行多次实验，记录每次所挂钩码的质量及弹簧的长度，根据求得弹力（重力加速度取），根据求弹簧的伸长量，得到多组的值作图像，如图（c）所示。由图像求出弹簧的劲度系数为 ； (3)本实验中弹簧自重对弹簧劲度系数的测量结果 （填“有”或“无”）影响。 【答案】(1) 上端 14．91（14．91～14．93均可） (2)187.5 (3)无 【详解】（1）[1]为了方便读出弹簧的长度，零刻度应与弹簧的上端对齐。 [2]由图乙可知该刻度尺的最小分度值为，估读到分度值的下一位，则弹簧的长度。 （2）根据胡克定律，结合图像可知，弹簧的劲度系 （3）本实验由于是竖直悬挂测弹簧原长，之后悬挂重物做实验，所以对测量结果没有影响。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 力学实验 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 匀变速直线运动的加速度 2025 注重多模块知识的深度嵌套与跨学科整合。例如将动量守恒定律与机械能守恒定律结合，分析气垫导轨上弹性碰撞的能量损耗机制；或通过单摆模型，联动万有引力定律求解不同地理纬度的重力加速度差异。命题逐渐引入动态过程的多维度分析，如通过 v-t 图像斜率判断加速度变化趋势，结合 a-F 图像验证牛顿第二定律的线性关系，要求考生从图像中提取关键信息并建立微分方程。此外，力学实验常与材料科学交叉，如通过 “应力 - 应变” 曲线分析金属丝的杨氏模量，体现跨学科思维的综合考查。 能力要求上，突出数学工具的工程化应用与逻辑推理的严谨性。考生需熟练运用逐差法处理纸带数据，或通过最小二乘法拟合弹簧弹力与伸长量的线性关系；部分试题引入微积分思想，如通过积分计算变力做功问题，或利用导数求解单摆周期的极值条件。实验探究能力的考查力度显著增强，例如设计实验验证动量守恒定律时，需结合传感器数据处理与误差分析，将控制变量法拓展至多变量耦合关系的研究。部分试题还引入复杂系统建模能力，如通过 “力 - 能 - 质” 转化链分析机械振动的能量耗散问题，或利用有限差分法简化非均匀介质中的运动轨迹计算，全面检验考生对物理规律的迁移能力与创新应用水平。 考点2 动摩擦因数 2023 考点3 验证机械能守恒定律 2022 考点4 单摆测加速度 2024 考点01 匀变速直线运动的加速度 1．（2025·湖北·高考真题）某同学利用如图（a）所示的实验装置来测量重力加速度大小g。细绳跨过固定在铁架台上不可转动的小圆柱体，两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下： ①用游标卡尺测量遮光片的宽度d。 ②将遮光片固定在重锤1上，用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M（M>m）。 ③将光电门安装在铁架台上，将重锤1压在桌面上，保持系统静止，重锤2离地面足够高。用刻度尺测量遮光片中心到光电门的竖直距离H。 ④启动光电门，释放重锤1，用毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t。 ⑤根据上述数据求出重力加速度g。 ⑥多次改变光电门高度，重复步骤，求出g的平均值。 回答下列问题： (1)测量d时，游标卡尺的示数如图（b）所示，可知 cm。 (2)重锤1通过光电门时的速度大小为 （用遮光片d、t表示）。若不计摩擦，g与m、M、d、t、H的关系式为 。 (3)实验发现，当M和m之比接近于1时，g的测量值明显小于真实值。主要原因是圆柱体表面不光滑，导致跨过圆柱体的绳两端拉力不相等。理论分析表明，圆柱体与绳之间的动摩擦因数很小时，跨过圆柱体的绳两端拉力差，其中是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数。保持不变，其中，。足够小时，重锤运动的加速度大小可近似表示为。调整两重锤的质量，测得不同β时重锤的加速度大小a，结果如下表。根据表格数据，采用逐差法得到重力加速度大小 （保留三位有效数字）。 β 0.04 0.06 0.08 0.10 a/（m/s2） 0.084 0.281 0.477 0.673 考点02 动摩擦因数 2．（2023·湖北·高考）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）。 考点03 验证机械能守恒定律 3．（2022·湖北·高考）某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使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和最小值。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像是一条直线，如图乙所示。 （1）若小钢球摆动过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为 。 （2）由图乙得:直线的斜率为 ，小钢球的重力为 N。（结果均保留2位有效数字） （3）该实验系统误差的主要来源是 （单选，填正确答案标号）。 A．小钢球摆动角度偏大 B．小钢球初始释放位置不同 C．小钢球摆动过程中有空气阻力 考点04 单摆测加速度 4．（2024·湖北·高考）某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。 具体步骤如下： ①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图（a）所示。 ②用米尺测量平衡时弹簧的长度l，并安装光电门。 ③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放，使其在竖直方向振动。 ④用数字计时器记录30次全振动所用时间t。 ⑤逐次增加托盘内砝码的数量，重复②③④的操作。 该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期，其中k为弹簧的劲度系数，M为振子的质量。 (1)由步骤④，可知振动周期 。 (2)设弹簧的原长为，则l与g、、T的关系式为 。 (3)由实验数据作出的图线如图（b）所示，可得 （保留三位有效数字，取9.87）。 (4)本实验的误差来源包括_____（双选，填标号）。 A．空气阻力 B．弹簧质量不为零 C．光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置 1．（2025·湖北·原创压轴·二模）现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下： 一倾角可以调节的长斜面如图所示、小车质量为、计时器一个、米尺。 在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是： (1)如图所示，当斜面倾角为时，小车沿斜面匀速下滑，对小车进行受力分析后，则小车与斜面动摩擦因数 ；用图中两段距离的比值表示 (2)当斜面倾角增大为，小车受到合力为 。用mg和图中两段距离表示 2．（2025·湖北武汉武昌区·5月质检）实验小组探究“加速度与力、质量的关系”的装置如图所示。小钢球置于一小车内，车内后壁装有压力传感器，车顶安装有遮光条。细绳一端系于小车上，另一端跨过固定在长木板上的定滑轮，挂上钩码。 (1)若将压力传感器的示数视为小球所受合力的大小，则在实验过程中， （选填“需要”或“不需要”）满足钩码质量远小于小车质量，细线 （选填“需要”或“不需要”）调节至与长木板平行，长木板要调节至下列选项中的 （填选项字母）状态。 A．保持水平　　B．倾斜一特定角度 C．倾斜任意一小角度　　D．倾斜任意一大角度 (2)光电门安装在长木板的位置A，在长木板上标记另一位置B。改变钩码个数，让小车每次都从位置B开始运动，记录多组压力传感器示数F和光电门测量的遮光时间t。某同学猜想小球的加速度与F成正比，若用图像法验证他的猜想，则最直观、合理的关系图像是下列选项中的______（填选项符号）。 A． B． C． D． (3)若作出（2）中正确选项的图像为一条过原点的直线，图像斜率为k，并测出遮光条的宽度为d，AB间距为x，则小钢球的质量m= （用字母k、d、x表示）。 3．（24-25高三·湖北黄冈·黄冈八模·下学期）利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律，为装有挡光片的钩码，总质量为，轻绳一端与相连，另一端跨过轻质定滑轮与质量为的重物相连。实验过程如下：用游标卡尺测出挡光片的宽度为；先用力拉住，保持、静止，测出下端到光电门的距离为；然后由静止释放，下落过程中挡光片经过光电门，测出挡光时间为。已知重力加速度为。 (1)为了能完成上述实验， （选填“>”“=”或“<”）。 (2)某次实验中用螺旋测微器测出挡光片的宽度，测量结果如图乙所示，则挡光片的宽度为 。 (3)在从静止开始下落的过程中，如果满足 ，则验证、和地球所组成的系统机械能守恒（用题中所给物理量的符号表示）。 4．（2025·湖北襄阳五中·高考适应性（一））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。请回答下列问题： (1)该实验需要研究三个物理量之间的关系，我们应该采用的研究方法是 ； A．控制变量法 B．放大法 C．理想实验法 (2)某次实验获得的纸带如图乙所示，相邻计数点间均有4个点未画出，打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为 （结果保留三位有效数字）； (3)该小组在某次实验中，保持小车和砝码总质量不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码的个数，得到了图丙中的曲线图像，一位同学利用最初的几组数据拟合了一条直线图像。如图所示，作一条与纵轴平行的虚直线，与这两条图线及横轴的交点分别为P、Q、N，若此虚线对应的小车和砝码总质量为M，悬挂槽码的质量为m，则 （用M、m表示）； (4)该实验小组经过讨论后，改进了（3）中的实验方案，保持槽码、小车、砝码的总质量不变，把槽码分别逐个叠放在小车上，重复（3）中的实验。由此得到的a-F图像是一条 （填“直线”或“曲线”）。 (5)若长木板水平放置，小车和木板间的动摩擦因数为μ，保持槽码、小车、砝码的总质量不变，以槽码的重力为F，通过改变槽码的个数，得图像，图像的斜率为，纵截距为，则μ= ，M+m= 5．（24-25高三·湖北黄冈中学·四模）某同学用如图所示气垫导轨和压力传感器验证动量守恒实验，实验步骤如下： ①用托盘天平测出两滑块的质量m1、m2(m2左侧连接一轻弹簧）；　 ②将m2右移，压缩右侧弹簧至一定长度，然后由静止释放m2，使得m2与m1碰撞后反弹； ③记录下m2释放时右侧压力传感器初始读数F0和m2与m1碰撞后左侧压力传感器最大示数F1和右侧压力传感器最大示数F2(确保m1和m2在与传感器碰撞前仅发生一次碰撞）； 两侧弹簧的劲度系数都为k，弹簧弹性势能的表达式为，其中k、x分别为弹簧的劲度系数和形变量。 (1)在实验之前还需要进行的实验操作有___________ A．测量弹簧的原长 B．在使用之前将压力传感器调零 C．测出初始时m1、m2到左右两侧压力传感器的距离 D．记录下m1、m2碰撞后到压缩左右两侧压力传感器到最大示数的时间 (2)m2碰前初速度为 （用题目所给字母表示） (3)实验要验证的动量守恒表达式为 ___________ A． B． C． D． 6．（25届·湖北部分学校联考·三模）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K，两者质量均为钢柱K下端与质量为M=200g的物块Q相连。铁架台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直，重力加速度为 (1)开启电动机，待电动机以角速度ω=20πrad/s匀速转动后，将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，激光在细钢柱K上留下感光痕迹，取下K，测出感光痕迹间的距离如图乙所示，31.40cm。若选择其中DF段来验证机械能守恒定律，则系统重力势能的减少量 J，动能的增加量 J，比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（计算结果均保留两位有效数字） (2)选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电动机的角速度ω按如图丙所示的规律变化，已知图像斜率为k，则电动机从静止开始转动第一周与第二周所用时间之比为 ，实验记录下如图丁所示的感光痕迹，发现其中两相邻感光痕迹间距近似相等，测得平均间距记为d、当满足表达式 即可验证系统在运动过程中机械能守恒（用含m、M、d、k、g、π的表达式表示）。 7．（2025·湖北武汉二中·5月模考）手机软件Phyphox利用了智能手机内置的各种传感器（如加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计等）来测量多种物理量。某学习小组设计如图装置测量小车和智能手机的总质量。把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为m的钩码，用手机测出小车运动的加速度a；改变钩码的质量m，进行多次测量：做出a与m（g-a）的图像，已知图像中直线的截距为b，斜率为k。不计空气阻力，重力加速度为g。 (1)以下说法正确的是 ； A．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 B．细线的拉力不等于钩码的重力 C．不悬挂钩码时，应使小车和智能手机匀速沿木板下滑 D．钩码的质量不需要远小于智能手机和小车的总质量 (2)由图像可得，小车和手机的总质量为 ； (3)利用手机测出木板倾角为θ，则小车和智能手机沿木板运动过程中，木板与小车间的动摩擦因数大小为 。 8．（24-25高三·湖北·5月模拟）某同学用如图甲所示的装置做“探究单摆的摆长与周期的关系”实验。在固定的拉力传感器挂钩上系一不可拉伸的细线，细线另一端系一小钢球。 (1)利用拉力传感器记录拉力随时间变化的关系如图乙所示，则该单摆的周期 s（保留两位有效数字）。 (2)多次改变细线长度L，测量单摆的周期T。根据实验数据，利用计算机作出周期与摆线长度的关系图线如图丙所示；测出直线的斜率为k，直线在纵轴上的截距为b，则当地的重力加速度 。小球的半径为 （均用k、b与常数表示）。 (3)若该同学准确测量了摆长l和周期T，但在实验过程中单摆的最大摆角超过了，则按单摆的周期公式得出的重力加速度的测量值将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）[已知单摆在最大摆角时的周期可近似为（a为大于0的常数）]。 9．（24-25高三·湖北十堰·5月适应性）某同学想测量平常锻炼用的拉力器（如图甲所示）中弹簧的劲度系数。他将拉力器上的弹簧拆下，用其中一根弹簧、激光测距仪、水桶和硬纸片设计了如图乙所示的装置。 (1)挂好水桶稳定后，向水桶中加入一定量的水，记录相应水桶和水的总重力，并用激光测距仪测量纸片到地面的距离，多次向水桶中加入水并记录数据，然后描点连线得到了如图丙所示的图线，不计弹簧和纸片的重力，则弹簧的劲度系数 。（结果保留三位有效数字） (2)该同学将两根相同的弹簧串联挂在铁架台上，重复（1）过程，得到了如图丁所示的图像，则两根相同的弹簧串联后的劲度系数与一根弹簧的劲度系数的关系近似为 。（结果保留1位有效数字） (3)图丁中，当拉力大于后图像弯曲的原因是 。 10．（2025·湖北黄冈中学·二模）某实验小组在做“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验。 (1)小王同学按照图安装好实验装置，让刻度尺0刻度线与弹簧上端平齐，弹簧自然伸长时长度为，在弹簧下端挂一个质量m的钩码，静止时弹簧长度为，如图所示，其示数为 cm。当地重力加速度，弹簧的劲度系数可以表示为 。（用题目中的符号表示）。 (2)小王测得的劲度系数比弹簧的标称值小，可能的原因是________。 A．值用的 B．没有考虑弹簧的重力 C．刻度尺没有竖直放置 11．（2025·湖北鄂东南联盟·模拟联考）“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图甲所示。 (1)为使小车做匀加速直线运动且实验能顺利进行，实验时必要的措施是________（填选项前的字母）。 A．细线必须与长木板平行 B．使用交流电源 C．小车的质量要远大于钩码的质量 D．将木板右侧垫高以平衡小车与长木板间的摩擦力 E．先接通电源再释放小车 (2)图乙是规范操作下得到的一条点迹清晰的纸带，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上A、B、、、、和，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所接电源的频率为，则实验时纸带的 （选填“左端”或“右端”）与小车相连，小车的加速度大小为 （结果保留两位有效数字）。 12．（25届·湖北·高三下·名校联盟四测）某同学在实验室测量单摆的周期和当地的重力加速度大小。 (1)将摆线上端固定于铁架台，下端系一小球，做成单摆，如图（a）所示。将小球由平衡位置拉开一个小角度静止释放，传感器连接的计算机屏幕显示的拉力F随时间t变化的关系如图（b）所示。现测得单摆摆长为L，则单摆的振动周期 （用字母表示）； (2)观察图（b）变化的趋势，引起该情况最可能的原因是_________； A．传感器损坏 B．小球摆动的振幅减小 C．小球由单摆运动变为圆锥摆运动 (3)改变单摆摆长L，重复实验，测得多组数据，得到振动周期的平方与单摆摆长L的关系图像，如图（c）所示。已知图像的斜率为k，则当地重力加速度大小 （用字母k、表示）。 13．（2025·湖北·高三下考前信息卷二）某小组同学在“探究单摆的周期与摆长的关系并利用单摆测量重力加速度”实验中： (1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，如图甲所示，可读出摆球的直径d= mm。 (2)实验时使摆球在垂直于纸面的平面内摆动，为了将人工记录改为自动记录，在摆球运动最低点的右侧放一个激光光源，在其左侧放一个与自动记录仪相连的光敏电阻，如图乙所示。他用刻度尺测量细绳的悬点到均匀小球的顶端的距离当作摆长，测得摆长为L1时，仪器显示的光敏电阻R随时间t变化的图线如图丙所示。 ①根据图丙可以求出重力加速度的表达式为 。 ②若保持悬点到小球顶端距离不变，换用直径为原来一半的另一均匀小球进行实验，则图丙中的t1将 （填“变大”、“不变”或“变小”）；与摆线长度加上小球半径作为摆长相比，此方法求得的重力加速度 （填“偏大”、“偏小”或“相同”）。 ③实验中，有三位同学作出的T2-L图线分别如图丁中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。下列分析正确的是 （填字母）。 A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值 14．（2025·湖北·新高考信息卷（三））某实验小组假期在家中进行科学探究，通过手机拍摄下落物体的视频并将其分解成逐帧图片（已知该视频每秒20帧）。该小组想利用这些图片中小球的位置信息来验证机械能守恒定律。 (1)该小组用游标卡尺测量实心小钢球的直径，如图甲所示，其读数是 cm。 (2)不同时刻小球的位置与图乙中某一个小球位置（即图乙中A处对应位置）之间的实际距离已算出，其中d1=1.99cm，d2=6.40cm，d3=13.19cm，d4=22.40cm。则小球处在位置D时的速度vD= m/s（结果保留2位有效数字）。 (3)若想验证机械能守恒，还需要的物理量有 。 (4)该小组用A、D两点来验证机械能守恒，计算后发现动能的增加量总是大于重力势能的减少量，其原因可能是 （填字母）。 A．没有测量重物的质量 B．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C．计算时错误地将A点视作小球的释放点 D．利用公式计算重物的速度大小 15．（25·湖北新八校协作体·高三下·5月联考）某兴趣小组用如图所示装置测定物块与完全相同的两固定木板间的动摩擦因数。实验时，将物块从倾斜木板上P点由静止释放，物块最终停在水平木板上的Q点。 (1)要测出物块与木板间的动摩擦因数，实验中还必需测出的物理量是______。 A．物块的质量m B．P点距水平木板的高度h C．倾斜木板与水平面间的夹角 D．P、Q两点间的水平距离x (2)所测得的物块与木板间的动摩擦因数 （用第（1）问中所给字母表达）； (3)由于实验时两木板连接处不是平滑的，物块经过此处时会有能量损失，这会导致测出的物块与木板间的动摩擦因数比真实值大，为了消除小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曲面，其末端与水平段相切，如图所示，仍然通过上述方法求得动摩擦因数，该方案动摩擦因数的测量值比真实值 ；（选填“大”或“小”“相等”） 16．（24-25高三·湖北宜荆荆恩四校·4月联考）某学习小组设计了如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数，首先将木板倾斜固定在水平面上，木板抬起一定的角度，打点计时器固定在木板底端，将纸带一端固定在木块上，另一端穿过打点计时器。接通电源，给木块一沿木板向上的初速度，在木块运动到最高处前打出的纸带如图乙，已知纸带上相邻两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器使用交流电的频率为f。 (1)该同学将图乙中的4段纸带剪开贴到坐标纸上，如图丙，发现这些纸带的左上顶点在一条倾斜直线上，说明此物体做 直线运动。若图丙中直线斜率为k（其中，k无单位），纸带宽为d，则用该方法得到的加速度大小 。（用k、d、f表示） (2)量出该倾斜木板的倾角为，已知当地重力加速度为g，则木块与木板间的动摩擦因数 。（用a、g、表示） 17．（2025·湖北·4月调研模拟）某物理学习小组利用如图1所示的装置验证机械能守恒定律，轻绳两端分别系着质量为m的物块A（含遮光片）和质量为M的物块B，将遮光片的中心位置固定在物块A的中间位置。实验时，改变物块初始位置，使物块A从不同的高度由静止释放，竖直向下运动，记录下每次释放前遮光片的中心位置到光电门的高度差h以及遮光片穿过光电门的时间Δt。 (1)用游标卡尺测量遮光片宽度，如图2所示，遮光片宽度d为 mm； (2)利用作图法处理数据，若要得到一条过原点的倾斜直线，则以h为纵坐标，以 （填“”或“”）为横坐标，若系统机械能守恒，则该直线的斜率为 （用字母m，M，g，d表示）。 18．（24-25高三·湖北·二轮复习联考（二））在某次探究加速度与力、质量的关系实验中，某同学设计了如图甲所示的实验装置。 (1)以下说法正确的是______。（多选） A．改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力 B．在实验过程中需满足小车的质量远大于重物的质量 C．利用该实验装置还可以探究小车速度随时间的变化关系 D．利用该实验装置还可以验证小车的机械能守恒 (2)图乙是某次正确操作时得到的一条纸带，图中、、、、为连续的几个计数点，相邻两个计数点之间还有3个计时点没有画出，已知交流电的频率为50Hz，则小车运动的加速度大小为 （结果保留三位有效数字）。 (3)在探究质量一定，加速度与力的关系时，改变重物的质量，记录拉力传感器的示数、根据纸带计算小车的加速度，根据数据作出图像，如图丙所示，则小车的质量为 （用、表示）。 19．（2025·湖北七市州·二模）某同学用图（a）装置做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。 (1)在图（b）中，刻度尺保持竖直，为了便于直接读出弹簧的长度，刻度尺的零刻度应与弹簧的 （选填“上端”或“下端”）对齐，不挂钩码时指针所指刻度尺的位置如图（b）所示，则此时弹簧的长度 cm； (2)改变所挂钩码的个数，进行多次实验，记录每次所挂钩码的质量及弹簧的长度，根据求得弹力（重力加速度取），根据求弹簧的伸长量，得到多组的值作图像，如图（c）所示。由图像求出弹簧的劲度系数为 ； (3)本实验中弹簧自重对弹簧劲度系数的测量结果 （填“有”或“无”）影响。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$