题型19 力学实验及创新（题型专练）（广东专用）2026年高考物理二轮复习讲练测

题型19 力学实验及创新目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 纸带类实验【重难】 考向02 “弹簧”“橡皮筋”“碰撞”类实验【重难】 考向03 其他实验【重难】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 本题型是力学实验的知识，多数可能是实验题的考向。本题型的命题常是实验的基础知识考查。解题的关键和核心能力在于每个实验的仪器使用、实验操作、数据处理、误差分析等知识解题。 考向01 纸带类实验 【例1-1】1．（2025·广东省深圳市聚龙科学中学·一模）小李同学在做测量匀变速运动的加速度的实验中，将打点计时器固定在某处，在细线拉力的作用下小车拖着穿过打点计时器的纸带在水平木板上运动，如图甲所示，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带的一段，如图乙所示。在打点计时器打出的纸带上确定出八个计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，并用刻度尺测出了各计数点到0计数点的距离，图中所标数据的单位是cm。 (1)小李利用家庭电源来做实验，因此应该选择 计时器。 (2)根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度大小，请你帮助他计算出打下计数点6时小车的速度大小为 m/s（结果保留3位有效数字）。 计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530 (3)以速度大小v为纵坐标、时间t为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，请根据上表中的v、t数据，在图丙坐标系中描点并作出小车运动的图像； (4)根据图像可知，小车的加速度大小为 m/s2（保留2位有效数字），计时起点的瞬时速度大小为 m/s（保留3位有效数字）。 【答案】(1)电火花 (2)0.570 (3) (4) 0.45 0.300 【详解】（1）利用家庭电源来做实验，电压为220V，因此应该选择电火花计时器，工作电压为220V。 （2）相邻两个计数点之间还有四个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为 匀变速直线运动中，全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则打下计数点6时小车的速度大小为 （3）根据表格中的v、t数据，在坐标系中描点，用一条直线将点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示 （4）[1]根据图像的斜率表示加速度，结合上述图像可知，小车的加速度大小为 [2]上述图像纵轴的截距表示计时起点的速度，根据图像可知 【例1-2】（25-26高三上·广东肇庆中学·限时训练）高三18班实验小组在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图所示的装置： (1)本实验要用槽码重力表示小车受到的合力，除了要使槽码质量远小于小车质量外，还需要补偿阻力，下列操作正确的有________然后轻推小车，让小车匀速下滑。 A．适当垫高长木板左端 B．取下槽码 C．挂上槽码 D．不连纸带 E．连接纸带并打开打点计时器 (2)如图是某同学打出的一条纸带，在纸带上已确定A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，相邻计数点间的距离如图所示，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50Hz，则纸带上打下D点时小车运动的速度为 m/s。（结果保留3位有效数字） (3)若交流电的频率实际只有49Hz，则（2）中计算的速度值 。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”） (4)正确补偿阻力后，该装置能用来验证“小车与槽码组成系统的机械能守恒定律”吗？ 。（填“能”或“不能”） 【答案】(1)ABE (2)0.423 (3)偏大 (4)不能 【详解】（1）补偿阻力时，应适当垫高长木板左端，取下槽码，连接纸带并打开打点计时器，轻推小车让它匀速下滑。 故选ABE。 （2）纸带上打下D点时小车运动的速度为 （3）若交流电的频率实际只有49Hz，则计算速度时代入的T值偏小，则速度值偏大。 （4）正确补偿阻力后，小车仍受阻力作用，只不过阻力与重力沿木板方向的分力平衡而已，系统机械能不守恒，不能用该装置来验证小车与槽码组成系统的机械能守恒定律”。 1.涉及“纸带”的三个实验 (1)探究小车速度随时间变化的规律。 (2)探究加速度与物体受力、物体质量的关系。 (3)验证机械能守恒定律。 2.纸带的应用 (1)判定物体的运动性质 如图所示，x1、x2、x3、…、x6为相邻相等时间内的位移。 ①如果x1、x2、x3、…、x6基本相等，在误差允许的范围内可认为物体做匀速直线运动。 ②如果相邻相等时间内的位移差x2－x1、x3－x2、…、x6－x5大致相等，则在误差允许的范围内认为物体做匀变速直线运动。 (2)求瞬时速度 打点计时器打点的周期为T，则图中1、2…各点的瞬时速度分别为v1＝、v2＝… (3)求加速度 ①逐差法 a.如果纸带上有6段连续相等时间间隔内的位移， 则a＝。 b.如果纸带上有5段连续相等时间间隔内的位移， 则a＝或a＝。 【变式1-1】（2026·广东清远·一模）某实验小组采用位移传感器和电火花打点计时器同时测量物体做匀减速直线运动的加速度，以此比较两种测量方法的差异性。实验步骤如下： （1）如图甲所示连接好实验器材，接通打点计时器电源开始打点，闭合位移传感器开关，释放木块，木块在重物的牵引下开始做匀加速直线运动，重物落地后，木块再匀减速运动一段距离后停在桌面上（尚未到达滑轮处）； （2）从纸带上截取点迹清晰，便于测量的一段，如图乙所示，计算木块做匀减速直线运动的加速度则需选择 点至 点段进行测算（填图乙中点的字母），得出木块做匀减速直线运动的加速度大小为 （3）用位移传感器记录木块做匀减速直线运动的位移，其采样周期T=0.05s，数据如下表 5.40cm 4.40 cm 3.40cm 2.42cm 1.48 cm 0.50cm 利用表中数据求得木块的加速度大小为 （结果保留三位有效数字）； （4） （填“打点计时器”或“位移传感器”）能比较准确的测量木块做匀减速直线运动的加速度。 【答案】 位移传感器 【详解】[1][2]由纸带可知之间的间距比之间的间距小，说明之间开始减速了，但是仍可能存在一小段的匀加速运动，然后再匀减速运动的情况，所以取点可确保木块已做减速运动。 [3]根据逐差公式可得 可得 代入数据解得 可得加速度大小为 [4]木块做减速运动的时候，纸带与打点计时器之间的摩擦力比木块与桌面的摩擦力小，所以用打点计时器测得的加速度比木块的加速度要小一些，相对而言，位移传感器能够比较准确的测得木块做匀减速直线运动的加速度。 【变式1-2】（2025·广东深圳福田红岭中学·适应性）如图是三个实验的部分步骤，请按要求完成实验内容。 (1)如图甲，某同学打出的一条纸带如图乙所示，其中A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。已知电源频率50Hz，可算得小车的加速度大小为 m/s2（结果保留三位有效数字）。 (2)某同学用螺旋测微器测量某金属丝的直径。某次测量结果如图丙所示，则这次测量的读数＝ mm。 (3)在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中，实验时，由静止释放摆球，从摆球摆至最低处时开始用秒表计时，当摆球第次（开始计时时记为第1次）通过最低处时停止计时，显示时间为，则周期＝ 。 【答案】(1)1.48 (2)0.517～0.519 (3) 【详解】（1）相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为 根据逐差法可得，小车的加速度 （2）由图丙可得这次测量的读数为 （3）当摆球第N次（开始计时时记为第1次）通过最低处时，停止计时，显示时间为t，则单摆全振动次数为 周期为 【变式1-3】（2025·广东深圳·模拟）某实验小组探究加速度与合外力的关系，实验装置如图所示。小车置于一端垫起的木板上，用轻绳跨过滑轮，一端连接小车，另一端连接质量为m的钩码。轻推小车，小车沿木板下滑并相继经过两个光电门，光电门记录下遮光片经过的时间和。分别测量小车质量为M、遮光片的宽度d及两个光电门间的距离s，已知当地重力加速度为g。 (1)调节木板的倾斜角度，直至 （填“>”“<”或“=”），此时小车在做匀速直线运动。 (2)去掉钩码，小车重新从木板上滑下，记录小车通过光电门1和2的时间分别为和，可以得到小车的加速度 （结果用d、、，s表示）。此时小车受到的合外力 （用题干中的符号表示）。 (3)改变钩码质量，重复步骤（1）和（2）测量多组数据，可以绘制出图像。实验中每次调整木板角度时均需调节滑轮的角度，使连接小车的轻绳与木板保持 。 (4)实验小组通过在小车上增加砝码，研究合外力恒定时加速度与小车质量的关系。为保证连接钩码的小车能够沿着斜面匀速直线运动，下列操作正确的是______。 A．增加钩码的质量 B．减小钩码的质量 C．向左移动垫片 D．向右移动垫片 (5)请简述该实验方法与传统实验中用钩码拉动小车加速运动比较的优势 。 【答案】(1)= (2) mg (3)平行 (4)D (5)避免因钩码加速引起小车受到合外力不等于钩码重力的现象 【详解】（1）调节木板的倾斜角度，直至=，说明小车经过两光电门的速度相等，此时小车在做匀速直线运动。 （2）[1]小车通过光电门1和2的速度分别为， 根据 可得加速度 [2]小车匀速下滑时 则去掉钩码后小车受到的合外力 （3）实验中每次调整木板角度时均需调节滑轮的角度，使连接小车的轻绳与木板保持平行，这样才能使得小车受的合力等于轻绳的拉力。 （4）要使的小车匀速下滑，则满足，若增加小车的质量M，因要保证小车受的外力不变，则要保持钩码的质量不变，只需要减小木板的倾角，即向右移动垫片，故选D。 （5）该实验方法与传统实验中用钩码拉动小车加速运动比较的优势：避免因钩码加速引起小车受到合外力不等于钩码重力的现象。 考向02 “弹簧”“橡皮筋”“碰撞”类实验 【例2-1】（2025·深圳宝安·一诊）某实验小组“探究弹簧的弹力与形变量”关系，步骤如下： ①将轻弹簧的一端固定在铁架台横杆上，并与刻度尺的零刻度线持平，测得轻弹簧的自然长度。 ②在轻弹簧的下端悬挂一未知质量的砝码盘，待弹簧与砝码盘静止后，测得此时弹簧的长度并记录； ③向砝码盘中添加质量为的砝码，待系统再次静止后，记录此时弹簧的长度； ④重复步骤③，依次增加砝码质量，记录数据如下表： 砝码质量 0 50 100 150 200 250 弹簧长度 10.00 11.10 12.00 13.10 14.00 15.60 ⑤以砝码质量为横坐标，弹簧长度为纵坐标，在坐标纸上描出的点如图乙所示。 (1)请根据图中的点绘制图像。 (2)若重力加速度取，由实验分析可得： （ⅰ）弹簧的劲度系数 （结果保留整数）。 （ⅱ）砝码盘的质量 g（结果保留整数）。 【答案】(1) (2) 50/47/48/49 55/52/53/54 【详解】（1）拟合曲线，舍去偏差较大的点，绘制图像如下 （2）[1]在中，其斜率为 解得弹簧的劲度系数为 [2]由题可知 结合上述结论解得 【例2-2】（2025·广东佛山禅城·二测）某同学在“测量弹簧的劲度系数”的实验中进行了如下操作： （1）按示意图所示安装好实验装置，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧自由下垂，此时弹簧下端指针对应的标尺刻度为 cm； （2）在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，设计表格记录实验数据如下： 组别 1 2 3 4 5 钩码质量（g） 50 100 150 200 250 标尺刻度x/cm 12.98 15.00 17.10 18.20 21.10 （3）根据该同学的数据，请在图乙中描点、画出弹簧弹力F与弹簧长度x之间的关系图线 ，并得到该弹簧的劲度系数 N/m。（保留三位有效数字，g取） 【答案】 9.95 略 24.1 【详解】（1）根据刻度尺的度数规则，刻度尺的读数为9.95cm。 （3）[1]根据表格数据，将点补充完整，然后作出的图像如下图所示： [2]图像斜率 1.探究弹簧弹力与形变量的关系 (1)实验原理 要测出每次悬挂重物的重力大小mg和弹簧伸长的长度x，建立mg -x坐标系，描点作图探究。 (2)操作关键 ①实验中不能挂过多的钩码，防止弹簧超过弹性限度。 ②作图像时，不要连成“折线”，应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线的两侧。 2.探究两个互成角度的力的合成规律 (1)实验原理 使一个力的作用效果跟两个力的共同作用效果相同。 (2)操作关键 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画力的图示时应选择适当的标度。 3.验证动量守恒定律的常用方案 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v＝ 利用两摆球碰撞验证动量守恒定律 摆球速度v＝ 利用光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律 小车速度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 【变式2-1】（2025·广东省肇庆市·二模）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤，请完成实验计算和分析。 (1)某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系。以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧的长度L为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出F—L图像，如图乙所示。弹簧的劲度系数k= N/m（结果保留三位有效数字）；实验中未考虑弹簧自身受到的重力；这对弹簧劲度系数的测量结果 。（填“有影响”或“无影响”） (2)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图丙所示，读数为 mm。 【答案】(1) 40.0 无影响 (2)1.683/1.682/1.684/1.685 【详解】（1）[1]根据胡克定律有 即图像的斜率表示弹簧的劲度系数，则； [2]根据前面分析可知，弹簧自重体现在图像会出现横截距，但对图像的斜率无影响，所以对弹簧劲度系数的测量结果无影响。 （2）图丙中螺旋测微器的读数为 【变式2-2】（2025·佛山禅城·供题训练）请完成《普通高中物理课程标准》中以下必做实验的部分操作和计算。 (1) “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验的主要步骤有： ①通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环受到拉力F1、F2的共同作用，静止于O点，如图甲。记录O点位置以及F1、F2的大小和方向，并作出它们的图示； ②撤去F1、F2，改用一个弹簧测力计拉小圆环，仍使它静止于O点，此时测力计的示数为F，如图乙所示。记录F的大小和方向，并作出图示； 接下来，两名同学对以下两个实验方案产生了争执 ③方案A：用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，观察所围成的形状（图丙），并多次实验； 方案B：以F1、F2为邻边做平行四边形，并作出平行四边形的对角线，记为F'，观察F'与F的关系（图丁）并多次实验。 你认为更加符合探究性实验目的的是 （选填“方案A”、“方案B”）； (2)关于此实验，下列叙述正确的有___________， A．进行图乙的实验操作时，F1、F2的夹角越大越好 B．通过描点确定拉力方向时，所描的点到O点的距离应适当大一些 C．重复实验时，小圆环到达的平衡位置O可以与前一次不同 【答案】(1)方案A (2)BC 【详解】（1）本实验的目的是探究两个互成角度的力的合成规律，即在实验过程中大家是不知道合力与分力的关系，是通过实验结果进行归纳总结的。因此在实验探究过程中建议用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，观察所围成的四边形，并多次实验总结所围成四边形的共性：所围成的是平行四边形。故选方案A。 （2）A．F1、F2的夹角太大，不利于实验数据的记录以及后面的作图，故F1、F2的夹角应该适当大些，A错误； B．通过描点确定拉力方向时，所描的点到O点的距离应适当大一些，可以减小因作图产生的误差，B正确； C．同一次实验，必须保证位置O相同，重复实验时，小圆环到达的平衡位置O可以与前一次不同，C正确； 故选BC。 【变式2-3】（2026·广东·模拟）请完成下列实验操作和计算。 (1)某小组利用游标卡尺测量水管的内径，图中游标卡尺的读数为 mm。 (2)某实验小组利用位移传感器和气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。滑块A上装有信号发射器，位移传感器可测量其位移及对应的时间，滑块A和B上均安装了粘扣，使两滑块发生碰撞时可粘在一起。实验过程如下： ①打开气源电源，调节气垫导轨水平，将滑块A放置在靠近位移传感器一端，开启传感器，同时轻推一下滑块A，使滑块A滑行一段距离后与滑块B碰撞，传感器记录滑块A的位移x与时间t的关系图像如图乙所示，则在 s时滑块A、B发生碰撞，两滑块碰撞前瞬间滑块A的速度大小为 m/s。 ②用天平称量出滑块A（含粘扣和信号发射器）的总质量为，则滑块B（含粘扣）的总质量为 g时，两滑块碰撞前后动量守恒。 【答案】(1)19.30 (2) 2 0.2 200 【详解】（1）游标卡尺的读数为。 （2）[1]由图像乙可知，两滑块在时发生碰撞。 [2] 0~2s内滑块A做匀速运动，其速度大小为 碰后滑块B的速度大小。 [3]两滑块碰撞过程动量守恒 解得。 考向03 其他实验 【例3-1】（2026·广东珠海&惠州&深圳·调研）某同学设计了如图所示的实验装置用于验证机械能守恒定律。将表面打磨光滑的平板下端置于水平地面的固定挡板处，上部架在铁架台的横杆上，横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与水平地面之间的夹角可变。现在平板上方某位置固定一电磁铁，下端固定一光电门，实验时，先将小铁球静置于磁铁处，然后切断电磁铁电源释放小铁球。实验时测出小铁球的直径，小铁球中心到光电门的距离为，当地重力加速度为。 (1)该同学用游标卡尺测小铁球直径时，示数如图所示则 cm； (2)调节横杆的位置，改变平板与水平地面之间的夹角，释放小铁球，小铁球通过光电门时的遮光时间为，重复操作，多次进行实验。以为横坐标，以 （选填“”、“”或“”）为纵坐标建立直角坐标系，并依据数据描点连线，在误差允许的范围内，若图线是过原点的一条直线，且该直线的斜率 （用题中已给出的字母表示），则说明小铁球在下落过程中机械能守恒。 (3)切断电磁铁电源后，由于磁滞现象，电磁铁没有立即消磁，这种情况的出现会导致实验测得小铁球的动能增加量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）重力势能的减少量。 【答案】(1)1.06 (2) (3)小于 【详解】（1）根据游标卡尺的读数规则，图示读数为 （2）[1][2]根据光电门测速原理可知，小铁球通过光电门的速度为 设小球质量为，小铁球中心到光电门的距离为，根据机械能守恒定律，有 解得 则该直线的斜率为 （3）由于磁滞现象，磁力对小球做负功，会导致小铁球通过光电门的实际速度偏小，因此实验测得小铁球的动能增加量小于重力势能的减少量。 【例3-2】（2026·广东广州天河区·一模）(1)某同学设计利用如图甲所示装置验证单摆的周期公式，传感器固定在悬点O正下方，该传感器可记录光的强弱随时间的变化情况。当小球摆到最低点遮挡光线时，传感器采集的光线最弱，计算机采集数据后得到光的强弱与时间图像如图乙所示。 ①第1次光最弱到第N次光最弱的时间为t，则该单摆的周期可表示为T1= 。（用N、t表示） ②该同学用游标卡尺测小球直径D如图丙所示，则D= mm，用米尺测量出摆线长为L，重力加速度为g，用D、L、g表示单摆周期公式为T2= 。在误差允许范围内若T1=T2，即可验证单摆周期公式正确。 (2)某次实验用打点计时器打下如图所示的纸带，图中O、A、B、C、D、E、F为相邻的计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，已知打点计时器所接交流电的频率为50Hz，则纸带运动的加速度大小为 。（结果保留3位有效数字） 【答案】(1) 10.60 (2)2.00 【详解】（1）[1]由题可知，一个周期内，摆球两次经过最低点，则单摆的周期 [2]游标尺为20分度，其精确度为 故摆球的直径 [3]单摆的周期 （2）由题可知，相邻计数点之间的时间间隔为 根据逐差法可得纸带的加速度大小为 实验 装置图 实验操作 数据处理 探究 平抛 运动 的特 点 1.保证斜槽末端水平 2.每次让小球从斜槽同一位置由静止释放 3.坐标原点应是小球出槽口时球心在木板上的投影点 1.用代入法或图像法判断运动轨迹是不是抛物线 2.由公式x＝v 0t和y＝gt2，求初速度v 0＝x 探究 向心 力大 小的 表达 式 1.弹力大小可以通过标尺上的刻度读出，该读数显示了向心力的大小 2.采用了控制变量法，探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系 作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的图像，分析向心力与角速度、半径和质量之间的关系 用单 摆测 量重 力加 速度 1.保证悬点固定 2.单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于5° 3.摆长l＝摆线长l'＋小球的半径r 4.用T＝计算单摆的周期 1.利用公式g＝求重力加速度 2.作l -T2的图像，可利用斜率求重力加速度 【变式3-1】（2025·深圳宝安·一诊）某实验小组分别通过“自由落体运动”与“单摆运动”测量当地重力加速度。 (1)通过自由落体运动测重力加速度：某次实验中打点计时器打出的纸带如图甲所示，打点计时器供电频率为，用刻度尺测得、、、、、，根据该纸带数据可测得加速度 （结果保留3位有效数字）。通过多次实验发现，所测重力加速度的值总是存在误差，请写出一种能够提高实验精度的措施： 。 (2)通过单摆实验测重力加速度：用螺旋测微计测量小球直径，如图乙所示， mm。安装好实验装置，拨动摆球，测量并记录单摆的周期以及摆长。改变摆长并重复实验。作出摆长与周期的平方的关系图像如图丙所示，请根据图丙中的数据计算出重力加速度 （已知，结果保留3位有效数字）。某细心的同学发现实验绘制的图像并不过坐标原点，请你写出一种可能的原因 。 【答案】(1) 间隔多个点取一个记数点；更充分应用纸带中的数据；通过绘制v-t图像，根据图像斜率计算重力加速度 (2) 16.471/16.472/16.473 9.63 把小球的直径加上绳子的长度当做摆长；绳子没有系稳，出现松动 【详解】（1）[1]由题可知，相邻计数点之间的时间间隔为 根据逐差法可得，重力加速度 [2]间隔多个点取一个记数点；更充分应用纸带中的数据；通过绘制v-t图像，根据图像斜率计算重力加速度。 （2）[1]根据螺旋测微器的读法可知，小球的直径 [2]根据单摆的周期 整理可得 因此在图像中，其斜率为 结合图像解得 [3]把小球的直径加上绳子的长度当做摆长；绳子没有系稳，出现松动。 【变式3-2】（2025·广东顺德·一模）某实验小组利用如图所示实验装置测量物块与桌面的动摩擦因数，已知重力加速度为g。 （1）实验步骤如下： ①用游标卡尺测量遮光条的宽度为d，用天平分别测出物块的质量为M，重物的质量为m； ②挂上重物，让重物拉着物块在水平桌面上运动，记录物块通过光电门A、B的时间分别为和； ③多次改变重物质量并重复步骤②，求出的平均值。 （2）根据实验步骤回答以下问题： ①本实验以物块和重物为研究对象， （选填“需要”或“不需要”）满足“物块质量远大于重物质量”的条件； ②为测量物块的加速度a，还需测量光电门A、B间的距离L，测量结果如图所示L＝ cm，物块通过光电门B的速度 （用题目中的已知量符号表示）； ③写出物块与桌面间动摩擦因数的表达式： （用题目中的已知量符号表示）。 【答案】 不需要 38.55/38.54/38.56 【详解】（2）①[1]本实验只需要物块做加速运动即可，即以物块和重物为研究对象，不需要满足“物块质量远大于重物质量”的条件； ②[2]刻度尺最小刻度为0.1mm，则光电门A、B间的距离 L＝38.55cm [3]物块通过光电门B的速度； （3）[4]物块通过光电门A的速度 根据 其中 解得 【变式3-3】（2025·广东省·部分学校10月联考）请完成下列实验操作和计算。 (1)在“练习使用游标卡尺和螺旋测微器的实验中”，用游标卡尺测量小球的直径，示数如图甲所示，读数为 cm。 (2)某同学利用力传感器和单摆小球来验证机械能守恒定律，实验步骤如下： a．按图乙所示固定力传感器； b．取一根不可伸长的轻质细线，一端连接一小铁球，另一端固定在力传感器上； c．让小铁球自由悬挂并处于静止状态，从计算机中得到拉力读数为F0； d．让小铁球以较小的角度在竖直平面内的A、B之间摆动，从计算机中得到拉力随时间变化的关系图像如图丙所示，其中F2是拉力的最大值，F1是拉力的最小值。 ①小铁球的重力为 （用题中所给字母表示）。 ②为了验证小铁球在最高点A和最低点处的机械能是否相等，只需验证F0= 是否成立即可（用F1、F2表示）。 ③该同学想在此基础上继续测定当地的重力加速度，首先根据图丙可知单摆的周期为T= ；然后用游标卡尺测出小铁球的直径D，还测得该单摆的摆线长为L，则重力加速度的表达式为g= （用物理量t0、L、D表示）。 【答案】(1)2.045 (2) F0 4t0 【详解】（1）小球的直径 （2）①[1]小铁球静止时，力传感器的示数为F0，即细线的拉力为F0，可知小铁球的重力为 ②[2]设小铁球在最低点的速度大小为v，由牛顿第二定律有 小铁球在最低点的动能为 从A点到最低点，小铁球的重力势能减少量等于重力做的功，即 另在A点对小铁球受力分析得 从A点到最低点的过程中，重力势能减少量等于动能的增加量，即 联立可得 ③[3]小铁球在经过最低点时细线的拉力最大，且一个周期内两次经过最低点，所以小铁球做单摆运动的周期 [4]由单摆周期公式可知 解得 1．（2025·广东·真题）请完成下列实验操作和计算。 (1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图所示，读数 mm。 (2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图所示，图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成，且轨道乙倾角较大。 ①选取相同的两辆小车，分别安装宽度为1.00 cm的遮光条。 ②轨道调节。 调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高。将小车在轨道乙上释放，若测得小车通过光电门A和B的 。证明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。 ③碰撞测试 先将小车1静置于光电门A和B中间，再将小车2在M点由静止释放，测得小车2通过光电门A的时间为t2，碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若t2 t1，可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。 ④吸能材料性能测试。 将吸能材料紧贴于小车2的前端。重复步骤③。测得小车2通过光电门A的时间为10.00 ms，两车碰撞后，依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00 ms、30.00 ms，不计吸能材料的质量，计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为 （结果保留2位有效数字）。 【答案】(1)8.260/8.261/8.259 (2) 时间相等 = 0.56 【详解】（1）根据题意，由图可知，小球的直径为 （2）②[1]若已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力，小车将在轨道甲上做匀速直线运动，通过两个光电门的速度相等，即通过光电门A和B的时间相等。 ③[2]若两个小车发生弹性碰撞，由于两个小车的质量相等，则碰撞后两个小车的速度互换，即碰撞后小车1的速度等于碰撞前小车2的速度，则有t2 = t1 ④[3]根据题意可知，碰撞前小车2的速度为 碰撞后，小车1和小车2的速度分别为， 则碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为 2．（2024·广东·真题）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50Hz，则小车的加速度大小为 （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。 (3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节 。使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到 。 【答案】(1) 平衡摩擦力 2.86 (2)4.108 (3) 光源 干涉条纹 【详解】（1）[1]木板右端抬高的目的是平衡摩擦力； [2]小车的加速度大小 （2）游标卡尺读数为 41mm+4×0.02mm=41.08mm=4.108cm （3）[1][2]在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏，遮光筒不可调节，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮，取下光屏，装上、双缝和测量头，调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到干涉条纹。 3．（2025·天津·高考）某实验小组探究平抛运动的特点。 (1)实验采用图示装置，将白纸和复写纸重叠并固定在竖直背板上，钢球在斜槽中某一高度滚下，从末端水平飞出，落在挡板上，在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重复实验，在白纸上留下若干痕迹点。为正确研究钢球运动的规律，将白纸从背板上取下前还应根据 在白纸上标记竖直方向； (2)利用手机和计算机可以方便地记录钢球做平抛运动的轨迹并分析其运动规律。该实验小组利用视频处理软件分析钢球某次平抛运动的录制视频，得到的水平位移和竖直位移随时间变化的图像如图所示。图中图线 （选填“甲”或“乙”）为水平位移随时间变化的图线，此次钢球做平抛运动的初速度为 米/秒。 【答案】(1)铅垂线 (2) 甲 2 【详解】（1）为正确研究钢球运动的规律，将白纸从背板上取下前还应根据铅垂线在白纸上标记竖直方向 （2）[1][2]水平方向，钢球做匀速直线运动，所以位移随时间均匀增大，即图线甲为水平位移随时间变化的图线，此次钢球做平抛运动的初速度为 4．（2025·江西·高考）某小组利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，研究机械能守恒定律。重力加速度g取。 (1)实验前，应合理安装实验器材。图（a）中光电门 的位置安装不合理，应如何调整 ： (2)实验时，导轨倾斜角的正弦值，光电门1、2相距L。将宽度的遮光片固定于滑块上，从导轨最左端静止释放滑块，分别记录遮光片通过光电门1、2的时间和。移动光电门2的位置改变L，重复实验，所测数据见下表。 … 滑块经过光电门1、2的速度分别为和。当时， ，滑块通过两光电门下降的高度 。（结果保留2位小数） (3)处理上表数据，并绘制关系曲线（其中），如图（b）所示。根据图（b）中的信息，分析滑块在下滑过程中机械能是否守恒： ，并给出理由： 。 【答案】(1) 1 适当向右移动光电门1 (2) 1.01 3.98 (3) 守恒 见解析 【详解】（1）[1]光电门1安装不合理； [2]由图可知，光电门1靠近释放点，滑块到光电门1的距离较短，速度较小，导致滑块通过光电门1的速度测量误差较大。 （2）[1]当时，由表格可知通过光电门2的时间为 故通过光电门2的速度 [2]根据几何关系可得滑块通过两光电门下降的高度 （3）[1]守恒； [2]根据图（b）可知其斜率约为 故在误差范围内成立，说明下滑过程中滑块的动能增加量等于重力势能的减少量，即机械能守恒。 5．（2025·浙江·真题）在用单摆测重力加速度的实验中， (1)如图1所示，可在单摆悬点处安装力传感器，也可在摆球的平衡位置处安装光电门。甲同学利用力传感器，获得传感器读取的力与时间的关系图像，如图2所示，则单摆的周期为 s（结果保留3位有效数字）。乙同学利用光电门，从小钢球第1次遮光开始计时，记下第n次遮光的时刻t，则单摆的周期为 ； (2)丙同学发现小钢球已变形，为减小测量误差，他改变摆线长度l，测出对应的周期T，作出相应的关系图线，如图3所示。由此算出图线的斜率k和截距b，则重力加速度 ，小钢球重心到摆线下端的高度差 ；（结果均用k、b表示） (3)丁同学用3D打印技术制作了一个圆心角等于、半径已知的圆弧槽，如图4所示。他让小钢球在槽中运动，测出其运动周期，算出重力加速度为。若周期测量无误，则获得的重力加速度明显偏离实际值的最主要原因是 。 【答案】(1) 1.31 (2) (3)见解析 【详解】（1）[1]单摆摆动过程中，在最低点绳子的拉力最大，相邻两次拉力最大的时间间隔为半个周期。从图2可知，从起始值到终止值经历的时间间隔 则有 解得 [2]由题可得 解得周期为 （2）[1][2]设小钢球重心到摆线下端的高度差为，则摆长为 根据单摆周期公式有 可得 变形得 可得图像的斜率为 解得 [2]当时，则有 解得小钢球重心到摆线下端的高度差 （3）存在空气阻力，且小球不是纯平动而有滚动，导致实际测出的周期大于理想情况下的周期，导致g的测量值小于真实值。 6．（2025·全国·真题）某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。 (1)将粘贴有坐标纸的木板竖直放置。橡皮筋的一端用图钉固定在木板上，另一端悬挂钩码。钩码质量分别为200g、250g、⋯、500g，平衡时橡皮筋底端在坐标纸上对应的位置如图（a）中圆点所示（钩码的质量在图中用数字标出）。悬挂的钩码质量分别为200g和300g时，橡皮筋底端位置间的距离为 cm。 (2)根据图（a）中各点的位置可知，在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的 （选填“质量”或“质量的增加量”）成正比，由此可求出橡皮筋的劲度系数为 （保留2位有效数字，重力加速度取）。 (3)悬挂的钩码质量为时，在橡皮筋底端施以水平向右的力，平衡时橡皮筋方向如图（b）中虚线所示，图（b）中测力计的示数给出了力的大小，则 ， g（选填“200”“300”或“400”）。 【答案】(1)1.90 (2) 质量的增加量 52 (3) 1.00 300 【详解】（1）根据图（a）可知悬挂的钩码质量分别为200g和300g时，橡皮筋底端位置间的距离为1.90cm； （2）[1]根据图像可知钩码每增加相同的质量橡皮筋增加相同的长度，故在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的质量的增加量成正比。 [2]设橡皮筋原长为L0，劲度系数为k，根据胡克定律；其中，x为橡皮筋长度的增加量。 设悬挂质量为m1、m2的钩码时，橡皮筋长度的增加量分别为x1、x2，则， 两式相减得 取，， 根据，可得 （3）[1][2]根据图（b）可知F=1.00N；设橡皮筋与竖直方向夹角为θ，对橡皮筋下端点进行受力分析有；从图中可知，结合F=1.0N 可得，所以取m=300g。 7．（2025·重庆·真题）弹簧是熄火保护装置中的一个元件，其劲度系数会影响装置的性能。小组设计了如图1所示的实验装置测量弹簧的劲度系数，其中压力传感器水平放置，弹簧竖直放在传感器上，螺旋测微器竖直安装，测微螺杆正对弹簧。 (1)某次测量时，螺旋测微器的示数如图2所示，此时读数为 mm。 (2)对测得的数据进行处理后得到弹簧弹力F与弹簧长度l的关系如图3所示，由图可得弹簧的劲度系数为 N/m，弹簧原长为 mm（均保留3位有效数字）。 【答案】(1)7.415 (2) 184 17.6 【详解】（1）根据螺旋测微器的读数法则有7mm＋41.5 × 0.01mm = 7.415mm （2）[2]当弹力为零时弹簧处于原长为17.6mm [1]将题图反向延长与纵坐标的交点为2.50N，则根据胡克定律可知弹簧的劲度系数为 8．（2026·广东肇庆·一模）某同学设计了如图甲所示的实验装置来测量当地的重力加速度。质量未知的小钢球用一根不可伸长的细线与力传感器相连。力传感器能显示出细线上拉力的大小，光电门安装在力传感器的正下方，调整光电门的位置，使小钢球通过光电门时，光电门的激光束正对小钢球的球心。 (1)实验前，用游标卡尺测量小钢球的直径d，如图乙所示，则小钢球的直径 mm。 (2)将小钢球拉到一定的高度处由静止释放，与光电门相连的计时器记录下小钢球通过光电门的时间为t，力传感器测出细线上拉力的最大值为F，则小钢球经过光电门时的速度大小为 （用d、t表示）；已知细线长度为L，则小钢球做圆周运动的半径为 （用d、L表示）。 (3)已知实验中空气阻力的影响可忽略，该同学通过改变小钢球由静止释放的高度，测出多组t和F的值，作出图像如图丙所示。图像的斜率为k，纵轴截距为b，则当地的重力加速度为 （用k、b、L、d表示）。若把细线的长度当作小钢球做圆周运动的半径，则重力加速度的测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 【答案】(1)14.5 (2) (3) 大于 【详解】（1）由图乙可知，游标卡尺精度为0.1mm，故小钢球的直径d = 14mm＋0.1×5mm = 14.5mm （2）[1]由题意可知小钢球通过光电门的时间为t，故此时小钢球的速度大小为 [2]小钢球做圆周运动的半径为 （3）[1]在最低点由细线拉力F和小钢球重力mg的合力提供向心力 整理得 所以斜率，纵轴截距 联立解得 [2]若把细线的长度作为小钢球做圆周运动的半径，则重力加速度的测量值大于真实值。 9．（2026·桂山中学·广东中山·二模）小高同学用如图所示的实验装置来验证平抛运动的特征：两个完全相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与水平板相切。两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能同时分别从轨道M、N的顶端滑下。 （1）符合上述实验条件后，仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的水平分运动是 。 （2）某实验小组用如图所示的装置研究平抛运动及其特点，他们的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。 （3）现将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球落地点变远，则在空中运动的时间 ； （4）安装图乙研究平抛运动实验装置时，保证斜槽末端水平，斜槽 （填“需要”或“不需要”）光滑； （5）然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点，丙图中小方格的边长均为1cm，重力加速度取，则小球运动中水平分速度的大小为 m/s。（结果可保留根号） 【答案】 匀速直线运动 不变 不需要 【详解】[1]仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明两球在水平方向的运动完全相同，说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。 [2]根据 竖直高度不变时，小球运动时间不变。 [3]安装图乙研究平抛运动实验装置时，保证斜槽末端水平，使小球每次都做平抛运动，由于小球每次都是从斜槽上同一位置开始释放，小球在轨道上运动时克服阻力做功都相同，因此斜槽不需要光滑。 [4]由题图丙可知，两计数点间，小球在水平方向的位移相等，可知两计数点间的时间间隔相等，小球在竖直方向做自由落体运动，因此由匀变速直线运动的推论 水平方向 联立解得 10．（2026·广东省湛江市部分高中·一模）实验小组进行“单摆性质及其应用”的实验探究，装置如图所示。 【实验操作】 ①选用 （填字母）。目的是 ，接着测得摆线长度；如图，用螺旋测微器测量该小球直径d= ； A．钢球    B．木球 ②按要求安装好装置，使得单摆能 ； ③将单摆拉至与竖直面成5°处静止释放，通过感光器的感光次数N和完成相应的全振动过程用时t，并改变摆线长度L，得到多组不同摆长下单摆周期T； ④已知当地重力加速度大小为g，请在答题卡上相应位置定量作出 的图像 ，进一步研究实验数据。 【实践思考】 ⑤实验过程中发现小球摆角从5°逐渐减小，测得的周期将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）； ⑥根据以上性质，实验小组将该单摆作为计时工具，为了尽可能提高该计时工具的精准度，可采取的措施是 （任写一条即可）。 【答案】 A 减小空气阻力干扰 始终在一个竖直面内运动 不变 适当增大摆长 【详解】[1][2]为了减小空气阻力干扰，应选择密度更大的钢球，故选A； [3]该小球直径 [4]为保证单摆做简谐运动，必须使得单摆能始终在一个竖直面内运动； [5]根据单摆的周期公式有，得 故图像是一条倾斜直线，其纵截距为，横截距为，如图所示 [6]单摆的周期与摆角无关，测得的周期将不变； [7]为了尽可能提高该计时工具的精准度，可适当增大摆长或选用密度更大的摆球等。增大摆长，单摆的周期会增大，相对误差会减小；选用密度更大的摆球，可进一步减小空气阻力的影响，从而提高计时工具的精准度。 11．（2025·广东广州·市调研摸底）如图是研究向心力大小与半径、角速度、质量的关系的实验装置。将小物块放置在水平圆盘的光滑轨道槽中，用轻绳连接小物块，另一端通过光滑小滑轮连接拉力传感器。 (1)本实验采用的实验方法为 。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．微小量放大法 (2)让圆盘绕竖直轴转动，保持物块质量m和其做圆周运动的半径r不变，增大圆盘转动的角速度，拉力传感器的示数会 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)保持圆盘转动的角速度不变，当物块第一次到达位置A开始计时，并记为第1次，记录物块第n次到达A点的总时间为t，则物块做圆周运动的角速度ω= ；若拉力传感器的示数为F，当满足F= 时（用r、m、n、t、π表示），则向心力公式得到验证。 【答案】(1)B (2)增大 (3) 【详解】（1）研究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，先探究向心力与其中一个物理量的关系，控制另外两个物理量不变，采用的实验方法为控制变量法。 故选B。 （2）保持物块质量m和其做圆周运动的半径r不变，增大圆盘转动的角速度，根据可知，拉力传感器的示数会增大。 （3）[1]当物块第一次到达位置A开始计时，并记为第1次，记录物块第n次到达A点的总时间为t，则周期为 物块做圆周运动的角速度为 [2]若拉力传感器的示数为F，根据，知当满足 则向心力公式得到验证。 12．（2025·广东深圳龙岗·华中师大附中三模）某实验小组用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。将一钢球用细线系住悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，在A的正下方固定一光电门，将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，记录钢球每次摆下的高度h和计时器示数t，就能验证机械能是否守恒。 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，读数 mm。 (2)某次测量中，计时器的示数，则钢球经过A时的速度大小 m/s。（保留两位有效数字） (3)下表为该实验小组的实验结果： 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 0.122 0.305 1.034 3.117 5.121 0.135 0.321 1.143 3.125 5.124 从表中发现gh与之间存在差异，造成该差异的原因可能是________。 A．释放时给了钢球一个初速度 B．钢球下落过程中存在空气阻力 C．实验中用的是遮光条的速度，比钢球实际速度略大 D．所测钢球摆下高度h为释放时球心到球在A点时底端之间的高度差 【答案】(1) (2) (3)AC 【详解】（1）游标卡尺的最小分度值为，遮光条宽度为 （2）某次测量中，计时器的示数，则钢球经过A时的速度大小为 （3）A．若释放时给钢球一个初速度，会造成比偏小，故A正确； B．钢球下落过程中存在的空气阻力，会使比偏大，故B错误； C．实验中用的是遮光条的速度，比钢球实际速度略大，造成比偏小，故C正确； D．若所测钢球摆下高度为释放时球心到球在点时底端之间的高度差，则测量值偏大，会造成比偏大，故D错误。 故选AC。 13．（2025·深圳·高级中学高中园·适应性考）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 (1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示， 。若已知双缝间距d，双缝到屏的距离l，则待测光的波长为 。（用和表示） (2)用图2实验装置验证动量守恒定律。测出小球a、b的质量分别为和碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为，，在实验误差允许范围内，若满足关系式 （用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 【答案】(1) 9.761/9.762 (2) 【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图丙可知 [2]相邻条纹间距为 又 联立可得待测光的波长为 （2）设入射小球碰撞前的速度为，碰撞后瞬间入射小球和被碰小球的速度分别为、，根据动量守恒可得 由于两小球在空中下落的高度相同，所用时间相同，则有，， 联立可得在实验误差允许范围内，若满足关系式 则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 14．（2025·广东省六校·联考）(1)某研究性学习小组用如图所示装置探究向心力与质量、角速度和半径之间的关系。 下列实验研究与该研究性学习小组采用了类似方法的有______ A．探究两个互成角度的力的合成规律的实验中合力的测量 B．探究变压器原副线圈与匝数的关系 C．用油膜法估测油酸分子的大小的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量 (2)某同学用如图甲所示装置测当地的重力加速度。用细线拴一块形状不规则的铁块并悬挂，铁块下面吸一小块磁铁，手机放在悬点O正下方桌面上，打开手机的磁传感器。用毫米刻度尺测量摆线长度l，使铁块在竖直面内做小角度摆动，手机的磁传感器记录接收到的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，则铁块摆动的周期 。 (3)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。图乙所示是用游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数 cm；在本实验中，为了验证系统的机械能是否守恒，需要测量的物理量除了d、、重力加速度g和图示位置遮光条中心到光电门中心的距离s外，还需要测量 。 【答案】(1)B (2) (3) 钩码的质量和滑块的质量 【详解】（1）探究向心力与质量、角速度和半径之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。 A．探究两个互成角度的力的合成规律，采用的实验方法是等效替代法，故A错误； B．探究变压器原副线圈与匝数的关系，采用的实验方法是控制变量法，故B正确； C．用油膜法估测油酸分子的大小的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量，属于放大测量取平均值，故C错误。 故选B。 （2）磁铁经过最低点测得的磁感应强度B最大，磁铁连续两次经最低点的时间间隔是半个周期，由图乙可知铁块摆动的周期为 （3）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知遮光条的宽度为 [2]滑块经过光电门时的瞬时速度为 根据系统机械能守恒可得 为了验证系统的机械能是否守恒，需要测量的物理量除了d、、重力加速度g和图示位置遮光条中心到光电门中心的距离s外，还需要测量钩码的质量和滑块的质量。 15．（2025·广东汕头·三模）某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图（b）所示。一个质量为、直径为的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为。 (1)用游标卡尺测小球的直径，如图（a）所示，可得小球的直径 mm。 (2)若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为，小球通过此光电门的挡光时间为，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量 （用题中字母表示），重力势能减小量； (3)根据实验数据，做出的图像，如图（c）所示。若图中虚线的斜率 （结果保留1位有效数字），则可验证机械能守恒定律； (4)经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，总是大于，下列原因中可能的是___________。 A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大 B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线 C．小球下落过程中受到空气阻力的作用 【答案】(1)10.60 (2) (3)1 (4)B 【详解】（1）图a可知游标卡尺精度为0.05mm，则 （2）小球通过此光电门的速度 则小球动能增加量 （3）根据机械能守恒定律可得 则作出的图像中虚线的斜率，则可验证机械能守恒定律。 （4）A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则的测量值偏大，使得小于，故A错误； B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，的测量值偏大，使得大于，故B正确； C．小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，使得小于，故C错误。 故选B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型19 力学实验及创新目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 纸带类实验【重难】 考向02 “弹簧”“橡皮筋”“碰撞”类实验【重难】 考向03 其他实验【重难】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 本题型是力学实验的知识，多数可能是实验题的考向。本题型的命题常是实验的基础知识考查。解题的关键和核心能力在于每个实验的仪器使用、实验操作、数据处理、误差分析等知识解题。 考向01 纸带类实验 【例1-1】1．（2025·广东省深圳市聚龙科学中学·一模）小李同学在做测量匀变速运动的加速度的实验中，将打点计时器固定在某处，在细线拉力的作用下小车拖着穿过打点计时器的纸带在水平木板上运动，如图甲所示，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带的一段，如图乙所示。在打点计时器打出的纸带上确定出八个计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，并用刻度尺测出了各计数点到0计数点的距离，图中所标数据的单位是cm。 (1)小李利用家庭电源来做实验，因此应该选择 计时器。 (2)根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度大小，请你帮助他计算出打下计数点6时小车的速度大小为 m/s（结果保留3位有效数字）。 计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530 (3)以速度大小v为纵坐标、时间t为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，请根据上表中的v、t数据，在图丙坐标系中描点并作出小车运动的图像； (4)根据图像可知，小车的加速度大小为 m/s2（保留2位有效数字），计时起点的瞬时速度大小为 m/s（保留3位有效数字）。 【例1-2】（25-26高三上·广东肇庆中学·限时训练）高三18班实验小组在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图所示的装置： (1)本实验要用槽码重力表示小车受到的合力，除了要使槽码质量远小于小车质量外，还需要补偿阻力，下列操作正确的有________然后轻推小车，让小车匀速下滑。 A．适当垫高长木板左端 B．取下槽码 C．挂上槽码 D．不连纸带 E．连接纸带并打开打点计时器 (2)如图是某同学打出的一条纸带，在纸带上已确定A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，相邻计数点间的距离如图所示，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50Hz，则纸带上打下D点时小车运动的速度为 m/s。（结果保留3位有效数字） (3)若交流电的频率实际只有49Hz，则（2）中计算的速度值 。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”） (4)正确补偿阻力后，该装置能用来验证“小车与槽码组成系统的机械能守恒定律”吗？ 。（填“能”或“不能”） 1.涉及“纸带”的三个实验 (1)探究小车速度随时间变化的规律。 (2)探究加速度与物体受力、物体质量的关系。 (3)验证机械能守恒定律。 2.纸带的应用 (1)判定物体的运动性质 如图所示，x1、x2、x3、…、x6为相邻相等时间内的位移。 ①如果x1、x2、x3、…、x6基本相等，在误差允许的范围内可认为物体做匀速直线运动。 ②如果相邻相等时间内的位移差x2－x1、x3－x2、…、x6－x5大致相等，则在误差允许的范围内认为物体做匀变速直线运动。 (2)求瞬时速度 打点计时器打点的周期为T，则图中1、2…各点的瞬时速度分别为v1＝、v2＝… (3)求加速度 ①逐差法 a.如果纸带上有6段连续相等时间间隔内的位移， 则a＝。 b.如果纸带上有5段连续相等时间间隔内的位移， 则a＝或a＝。 【变式1-1】（2026·广东清远·一模）某实验小组采用位移传感器和电火花打点计时器同时测量物体做匀减速直线运动的加速度，以此比较两种测量方法的差异性。实验步骤如下： （1）如图甲所示连接好实验器材，接通打点计时器电源开始打点，闭合位移传感器开关，释放木块，木块在重物的牵引下开始做匀加速直线运动，重物落地后，木块再匀减速运动一段距离后停在桌面上（尚未到达滑轮处）； （2）从纸带上截取点迹清晰，便于测量的一段，如图乙所示，计算木块做匀减速直线运动的加速度则需选择 点至 点段进行测算（填图乙中点的字母），得出木块做匀减速直线运动的加速度大小为 （3）用位移传感器记录木块做匀减速直线运动的位移，其采样周期T=0.05s，数据如下表 5.40cm 4.40 cm 3.40cm 2.42cm 1.48 cm 0.50cm 利用表中数据求得木块的加速度大小为 （结果保留三位有效数字）； （4） （填“打点计时器”或“位移传感器”）能比较准确的测量木块做匀减速直线运动的加速度。 【变式1-2】（2025·广东深圳福田红岭中学·适应性）如图是三个实验的部分步骤，请按要求完成实验内容。 (1)如图甲，某同学打出的一条纸带如图乙所示，其中A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。已知电源频率50Hz，可算得小车的加速度大小为 m/s2（结果保留三位有效数字）。 (2)某同学用螺旋测微器测量某金属丝的直径。某次测量结果如图丙所示，则这次测量的读数＝ mm。 (3)在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中，实验时，由静止释放摆球，从摆球摆至最低处时开始用秒表计时，当摆球第次（开始计时时记为第1次）通过最低处时停止计时，显示时间为，则周期＝ 。 【变式1-3】（2025·广东深圳·模拟）某实验小组探究加速度与合外力的关系，实验装置如图所示。小车置于一端垫起的木板上，用轻绳跨过滑轮，一端连接小车，另一端连接质量为m的钩码。轻推小车，小车沿木板下滑并相继经过两个光电门，光电门记录下遮光片经过的时间和。分别测量小车质量为M、遮光片的宽度d及两个光电门间的距离s，已知当地重力加速度为g。 (1)调节木板的倾斜角度，直至 （填“>”“<”或“=”），此时小车在做匀速直线运动。 (2)去掉钩码，小车重新从木板上滑下，记录小车通过光电门1和2的时间分别为和，可以得到小车的加速度 （结果用d、、，s表示）。此时小车受到的合外力 （用题干中的符号表示）。 (3)改变钩码质量，重复步骤（1）和（2）测量多组数据，可以绘制出图像。实验中每次调整木板角度时均需调节滑轮的角度，使连接小车的轻绳与木板保持 。 (4)实验小组通过在小车上增加砝码，研究合外力恒定时加速度与小车质量的关系。为保证连接钩码的小车能够沿着斜面匀速直线运动，下列操作正确的是______。 A．增加钩码的质量 B．减小钩码的质量 C．向左移动垫片 D．向右移动垫片 (5)请简述该实验方法与传统实验中用钩码拉动小车加速运动比较的优势 。 考向02 “弹簧”“橡皮筋”“碰撞”类实验 【例2-1】（2025·深圳宝安·一诊）某实验小组“探究弹簧的弹力与形变量”关系，步骤如下： ①将轻弹簧的一端固定在铁架台横杆上，并与刻度尺的零刻度线持平，测得轻弹簧的自然长度。 ②在轻弹簧的下端悬挂一未知质量的砝码盘，待弹簧与砝码盘静止后，测得此时弹簧的长度并记录； ③向砝码盘中添加质量为的砝码，待系统再次静止后，记录此时弹簧的长度； ④重复步骤③，依次增加砝码质量，记录数据如下表： 砝码质量 0 50 100 150 200 250 弹簧长度 10.00 11.10 12.00 13.10 14.00 15.60 ⑤以砝码质量为横坐标，弹簧长度为纵坐标，在坐标纸上描出的点如图乙所示。 (1)请根据图中的点绘制图像。 (2)若重力加速度取，由实验分析可得： （ⅰ）弹簧的劲度系数 （结果保留整数）。 （ⅱ）砝码盘的质量 g（结果保留整数）。 【例2-2】（2025·广东佛山禅城·二测）某同学在“测量弹簧的劲度系数”的实验中进行了如下操作： （1）按示意图所示安装好实验装置，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧自由下垂，此时弹簧下端指针对应的标尺刻度为 cm； （2）在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，设计表格记录实验数据如下： 组别 1 2 3 4 5 钩码质量（g） 50 100 150 200 250 标尺刻度x/cm 12.98 15.00 17.10 18.20 21.10 （3）根据该同学的数据，请在图乙中描点、画出弹簧弹力F与弹簧长度x之间的关系图线 ，并得到该弹簧的劲度系数 N/m。（保留三位有效数字，g取） 1.探究弹簧弹力与形变量的关系 (1)实验原理 要测出每次悬挂重物的重力大小mg和弹簧伸长的长度x，建立mg -x坐标系，描点作图探究。 (2)操作关键 ①实验中不能挂过多的钩码，防止弹簧超过弹性限度。 ②作图像时，不要连成“折线”，应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线的两侧。 2.探究两个互成角度的力的合成规律 (1)实验原理 使一个力的作用效果跟两个力的共同作用效果相同。 (2)操作关键 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画力的图示时应选择适当的标度。 3.验证动量守恒定律的常用方案 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v＝ 利用两摆球碰撞验证动量守恒定律 摆球速度v＝ 利用光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律 小车速度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 【变式2-1】（2025·广东省肇庆市·二模）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤，请完成实验计算和分析。 (1)某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系。以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧的长度L为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出F—L图像，如图乙所示。弹簧的劲度系数k= N/m（结果保留三位有效数字）；实验中未考虑弹簧自身受到的重力；这对弹簧劲度系数的测量结果 。（填“有影响”或“无影响”） (2)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图丙所示，读数为 mm。 【变式2-2】（2025·佛山禅城·供题训练）请完成《普通高中物理课程标准》中以下必做实验的部分操作和计算。 (1) “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验的主要步骤有： ①通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环受到拉力F1、F2的共同作用，静止于O点，如图甲。记录O点位置以及F1、F2的大小和方向，并作出它们的图示； ②撤去F1、F2，改用一个弹簧测力计拉小圆环，仍使它静止于O点，此时测力计的示数为F，如图乙所示。记录F的大小和方向，并作出图示； 接下来，两名同学对以下两个实验方案产生了争执 ③方案A：用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，观察所围成的形状（图丙），并多次实验； 方案B：以F1、F2为邻边做平行四边形，并作出平行四边形的对角线，记为F'，观察F'与F的关系（图丁）并多次实验。 你认为更加符合探究性实验目的的是 （选填“方案A”、“方案B”）； (2)关于此实验，下列叙述正确的有___________， A．进行图乙的实验操作时，F1、F2的夹角越大越好 B．通过描点确定拉力方向时，所描的点到O点的距离应适当大一些 C．重复实验时，小圆环到达的平衡位置O可以与前一次不同 【变式2-3】（2026·广东·模拟）请完成下列实验操作和计算。 (1)某小组利用游标卡尺测量水管的内径，图中游标卡尺的读数为 mm。 (2)某实验小组利用位移传感器和气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。滑块A上装有信号发射器，位移传感器可测量其位移及对应的时间，滑块A和B上均安装了粘扣，使两滑块发生碰撞时可粘在一起。实验过程如下： ①打开气源电源，调节气垫导轨水平，将滑块A放置在靠近位移传感器一端，开启传感器，同时轻推一下滑块A，使滑块A滑行一段距离后与滑块B碰撞，传感器记录滑块A的位移x与时间t的关系图像如图乙所示，则在 s时滑块A、B发生碰撞，两滑块碰撞前瞬间滑块A的速度大小为 m/s。 ②用天平称量出滑块A（含粘扣和信号发射器）的总质量为，则滑块B（含粘扣）的总质量为 g时，两滑块碰撞前后动量守恒。 考向03 其他实验 【例3-1】（2026·广东珠海&惠州&深圳·调研）某同学设计了如图所示的实验装置用于验证机械能守恒定律。将表面打磨光滑的平板下端置于水平地面的固定挡板处，上部架在铁架台的横杆上，横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与水平地面之间的夹角可变。现在平板上方某位置固定一电磁铁，下端固定一光电门，实验时，先将小铁球静置于磁铁处，然后切断电磁铁电源释放小铁球。实验时测出小铁球的直径，小铁球中心到光电门的距离为，当地重力加速度为。 (1)该同学用游标卡尺测小铁球直径时，示数如图所示则 cm； (2)调节横杆的位置，改变平板与水平地面之间的夹角，释放小铁球，小铁球通过光电门时的遮光时间为，重复操作，多次进行实验。以为横坐标，以 （选填“”、“”或“”）为纵坐标建立直角坐标系，并依据数据描点连线，在误差允许的范围内，若图线是过原点的一条直线，且该直线的斜率 （用题中已给出的字母表示），则说明小铁球在下落过程中机械能守恒。 (3)切断电磁铁电源后，由于磁滞现象，电磁铁没有立即消磁，这种情况的出现会导致实验测得小铁球的动能增加量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）重力势能的减少量。 【例3-2】（2026·广东广州天河区·一模）(1)某同学设计利用如图甲所示装置验证单摆的周期公式，传感器固定在悬点O正下方，该传感器可记录光的强弱随时间的变化情况。当小球摆到最低点遮挡光线时，传感器采集的光线最弱，计算机采集数据后得到光的强弱与时间图像如图乙所示。 ①第1次光最弱到第N次光最弱的时间为t，则该单摆的周期可表示为T1= 。（用N、t表示） ②该同学用游标卡尺测小球直径D如图丙所示，则D= mm，用米尺测量出摆线长为L，重力加速度为g，用D、L、g表示单摆周期公式为T2= 。在误差允许范围内若T1=T2，即可验证单摆周期公式正确。 (2)某次实验用打点计时器打下如图所示的纸带，图中O、A、B、C、D、E、F为相邻的计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，已知打点计时器所接交流电的频率为50Hz，则纸带运动的加速度大小为 。（结果保留3位有效数字） 实验 装置图 实验操作 数据处理 探究 平抛 运动 的特 点 1.保证斜槽末端水平 2.每次让小球从斜槽同一位置由静止释放 3.坐标原点应是小球出槽口时球心在木板上的投影点 1.用代入法或图像法判断运动轨迹是不是抛物线 2.由公式x＝v 0t和y＝gt2，求初速度v 0＝x 探究 向心 力大 小的 表达 式 1.弹力大小可以通过标尺上的刻度读出，该读数显示了向心力的大小 2.采用了控制变量法，探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系 作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的图像，分析向心力与角速度、半径和质量之间的关系 用单 摆测 量重 力加 速度 1.保证悬点固定 2.单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于5° 3.摆长l＝摆线长l'＋小球的半径r 4.用T＝计算单摆的周期 1.利用公式g＝求重力加速度 2.作l -T2的图像，可利用斜率求重力加速度 【变式3-1】（2025·深圳宝安·一诊）某实验小组分别通过“自由落体运动”与“单摆运动”测量当地重力加速度。 (1)通过自由落体运动测重力加速度：某次实验中打点计时器打出的纸带如图甲所示，打点计时器供电频率为，用刻度尺测得、、、、、，根据该纸带数据可测得加速度 （结果保留3位有效数字）。通过多次实验发现，所测重力加速度的值总是存在误差，请写出一种能够提高实验精度的措施： 。 (2)通过单摆实验测重力加速度：用螺旋测微计测量小球直径，如图乙所示， mm。安装好实验装置，拨动摆球，测量并记录单摆的周期以及摆长。改变摆长并重复实验。作出摆长与周期的平方的关系图像如图丙所示，请根据图丙中的数据计算出重力加速度 （已知，结果保留3位有效数字）。某细心的同学发现实验绘制的图像并不过坐标原点，请你写出一种可能的原因 。 【变式3-2】（2025·广东顺德·一模）某实验小组利用如图所示实验装置测量物块与桌面的动摩擦因数，已知重力加速度为g。 （1）实验步骤如下： ①用游标卡尺测量遮光条的宽度为d，用天平分别测出物块的质量为M，重物的质量为m； ②挂上重物，让重物拉着物块在水平桌面上运动，记录物块通过光电门A、B的时间分别为和； ③多次改变重物质量并重复步骤②，求出的平均值。 （2）根据实验步骤回答以下问题： ①本实验以物块和重物为研究对象， （选填“需要”或“不需要”）满足“物块质量远大于重物质量”的条件； ②为测量物块的加速度a，还需测量光电门A、B间的距离L，测量结果如图所示L＝ cm，物块通过光电门B的速度 （用题目中的已知量符号表示）； ③写出物块与桌面间动摩擦因数的表达式： （用题目中的已知量符号表示）。 【变式3-3】（2025·广东省·部分学校10月联考）请完成下列实验操作和计算。 (1)在“练习使用游标卡尺和螺旋测微器的实验中”，用游标卡尺测量小球的直径，示数如图甲所示，读数为 cm。 (2)某同学利用力传感器和单摆小球来验证机械能守恒定律，实验步骤如下： a．按图乙所示固定力传感器； b．取一根不可伸长的轻质细线，一端连接一小铁球，另一端固定在力传感器上； c．让小铁球自由悬挂并处于静止状态，从计算机中得到拉力读数为F0； d．让小铁球以较小的角度在竖直平面内的A、B之间摆动，从计算机中得到拉力随时间变化的关系图像如图丙所示，其中F2是拉力的最大值，F1是拉力的最小值。 ①小铁球的重力为 （用题中所给字母表示）。 ②为了验证小铁球在最高点A和最低点处的机械能是否相等，只需验证F0= 是否成立即可（用F1、F2表示）。 ③该同学想在此基础上继续测定当地的重力加速度，首先根据图丙可知单摆的周期为T= ；然后用游标卡尺测出小铁球的直径D，还测得该单摆的摆线长为L，则重力加速度的表达式为g= （用物理量t0、L、D表示）。 1．（2025·广东·真题）请完成下列实验操作和计算。 (1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图所示，读数 mm。 (2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图所示，图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成，且轨道乙倾角较大。 ①选取相同的两辆小车，分别安装宽度为1.00 cm的遮光条。 ②轨道调节。 调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高。将小车在轨道乙上释放，若测得小车通过光电门A和B的 。证明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。 ③碰撞测试 先将小车1静置于光电门A和B中间，再将小车2在M点由静止释放，测得小车2通过光电门A的时间为t2，碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若t2 t1，可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。 ④吸能材料性能测试。 将吸能材料紧贴于小车2的前端。重复步骤③。测得小车2通过光电门A的时间为10.00 ms，两车碰撞后，依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00 ms、30.00 ms，不计吸能材料的质量，计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为 （结果保留2位有效数字）。 2．（2024·广东·真题）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50Hz，则小车的加速度大小为 （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。 (3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节 。使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到 。 3．（2025·天津·高考）某实验小组探究平抛运动的特点。 (1)实验采用图示装置，将白纸和复写纸重叠并固定在竖直背板上，钢球在斜槽中某一高度滚下，从末端水平飞出，落在挡板上，在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重复实验，在白纸上留下若干痕迹点。为正确研究钢球运动的规律，将白纸从背板上取下前还应根据 在白纸上标记竖直方向； (2)利用手机和计算机可以方便地记录钢球做平抛运动的轨迹并分析其运动规律。该实验小组利用视频处理软件分析钢球某次平抛运动的录制视频，得到的水平位移和竖直位移随时间变化的图像如图所示。图中图线 （选填“甲”或“乙”）为水平位移随时间变化的图线，此次钢球做平抛运动的初速度为 米/秒。 4．（2025·江西·高考）某小组利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导轨装置，研究机械能守恒定律。重力加速度g取。 (1)实验前，应合理安装实验器材。图（a）中光电门 的位置安装不合理，应如何调整 ： (2)实验时，导轨倾斜角的正弦值，光电门1、2相距L。将宽度的遮光片固定于滑块上，从导轨最左端静止释放滑块，分别记录遮光片通过光电门1、2的时间和。移动光电门2的位置改变L，重复实验，所测数据见下表。 … 滑块经过光电门1、2的速度分别为和。当时， ，滑块通过两光电门下降的高度 。（结果保留2位小数） (3)处理上表数据，并绘制关系曲线（其中），如图（b）所示。根据图（b）中的信息，分析滑块在下滑过程中机械能是否守恒： ，并给出理由： 。 5．（2025·浙江·真题）在用单摆测重力加速度的实验中， (1)如图1所示，可在单摆悬点处安装力传感器，也可在摆球的平衡位置处安装光电门。甲同学利用力传感器，获得传感器读取的力与时间的关系图像，如图2所示，则单摆的周期为 s（结果保留3位有效数字）。乙同学利用光电门，从小钢球第1次遮光开始计时，记下第n次遮光的时刻t，则单摆的周期为 ； (2)丙同学发现小钢球已变形，为减小测量误差，他改变摆线长度l，测出对应的周期T，作出相应的关系图线，如图3所示。由此算出图线的斜率k和截距b，则重力加速度 ，小钢球重心到摆线下端的高度差 ；（结果均用k、b表示） (3)丁同学用3D打印技术制作了一个圆心角等于、半径已知的圆弧槽，如图4所示。他让小钢球在槽中运动，测出其运动周期，算出重力加速度为。若周期测量无误，则获得的重力加速度明显偏离实际值的最主要原因是 。 6．（2025·全国·真题）某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。 (1)将粘贴有坐标纸的木板竖直放置。橡皮筋的一端用图钉固定在木板上，另一端悬挂钩码。钩码质量分别为200g、250g、⋯、500g，平衡时橡皮筋底端在坐标纸上对应的位置如图（a）中圆点所示（钩码的质量在图中用数字标出）。悬挂的钩码质量分别为200g和300g时，橡皮筋底端位置间的距离为 cm。 (2)根据图（a）中各点的位置可知，在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的 （选填“质量”或“质量的增加量”）成正比，由此可求出橡皮筋的劲度系数为 （保留2位有效数字，重力加速度取）。 (3)悬挂的钩码质量为时，在橡皮筋底端施以水平向右的力，平衡时橡皮筋方向如图（b）中虚线所示，图（b）中测力计的示数给出了力的大小，则 ， g（选填“200”“300”或“400”）。 7．（2025·重庆·真题）弹簧是熄火保护装置中的一个元件，其劲度系数会影响装置的性能。小组设计了如图1所示的实验装置测量弹簧的劲度系数，其中压力传感器水平放置，弹簧竖直放在传感器上，螺旋测微器竖直安装，测微螺杆正对弹簧。 (1)某次测量时，螺旋测微器的示数如图2所示，此时读数为 mm。 (2)对测得的数据进行处理后得到弹簧弹力F与弹簧长度l的关系如图3所示，由图可得弹簧的劲度系数为 N/m，弹簧原长为 mm（均保留3位有效数字）。 8．（2026·广东肇庆·一模）某同学设计了如图甲所示的实验装置来测量当地的重力加速度。质量未知的小钢球用一根不可伸长的细线与力传感器相连。力传感器能显示出细线上拉力的大小，光电门安装在力传感器的正下方，调整光电门的位置，使小钢球通过光电门时，光电门的激光束正对小钢球的球心。 (1)实验前，用游标卡尺测量小钢球的直径d，如图乙所示，则小钢球的直径 mm。 (2)将小钢球拉到一定的高度处由静止释放，与光电门相连的计时器记录下小钢球通过光电门的时间为t，力传感器测出细线上拉力的最大值为F，则小钢球经过光电门时的速度大小为 （用d、t表示）；已知细线长度为L，则小钢球做圆周运动的半径为 （用d、L表示）。 (3)已知实验中空气阻力的影响可忽略，该同学通过改变小钢球由静止释放的高度，测出多组t和F的值，作出图像如图丙所示。图像的斜率为k，纵轴截距为b，则当地的重力加速度为 （用k、b、L、d表示）。若把细线的长度当作小钢球做圆周运动的半径，则重力加速度的测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 9．（2026·桂山中学·广东中山·二模）小高同学用如图所示的实验装置来验证平抛运动的特征：两个完全相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与水平板相切。两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能同时分别从轨道M、N的顶端滑下。 （1）符合上述实验条件后，仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的水平分运动是 。 （2）某实验小组用如图所示的装置研究平抛运动及其特点，他们的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。 （3）现将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球落地点变远，则在空中运动的时间 ； （4）安装图乙研究平抛运动实验装置时，保证斜槽末端水平，斜槽 （填“需要”或“不需要”）光滑； （5）然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点，丙图中小方格的边长均为1cm，重力加速度取，则小球运动中水平分速度的大小为 m/s。（结果可保留根号） 10．（2026·广东省湛江市部分高中·一模）实验小组进行“单摆性质及其应用”的实验探究，装置如图所示。 【实验操作】 ①选用 （填字母）。目的是 ，接着测得摆线长度；如图，用螺旋测微器测量该小球直径d= ； A．钢球    B．木球 ②按要求安装好装置，使得单摆能 ； ③将单摆拉至与竖直面成5°处静止释放，通过感光器的感光次数N和完成相应的全振动过程用时t，并改变摆线长度L，得到多组不同摆长下单摆周期T； ④已知当地重力加速度大小为g，请在答题卡上相应位置定量作出 的图像 ，进一步研究实验数据。 【实践思考】 ⑤实验过程中发现小球摆角从5°逐渐减小，测得的周期将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）； ⑥根据以上性质，实验小组将该单摆作为计时工具，为了尽可能提高该计时工具的精准度，可采取的措施是 （任写一条即可）。 11．（2025·广东广州·市调研摸底）如图是研究向心力大小与半径、角速度、质量的关系的实验装置。将小物块放置在水平圆盘的光滑轨道槽中，用轻绳连接小物块，另一端通过光滑小滑轮连接拉力传感器。 (1)本实验采用的实验方法为 。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．微小量放大法 (2)让圆盘绕竖直轴转动，保持物块质量m和其做圆周运动的半径r不变，增大圆盘转动的角速度，拉力传感器的示数会 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)保持圆盘转动的角速度不变，当物块第一次到达位置A开始计时，并记为第1次，记录物块第n次到达A点的总时间为t，则物块做圆周运动的角速度ω= ；若拉力传感器的示数为F，当满足F= 时（用r、m、n、t、π表示），则向心力公式得到验证。 12．（2025·广东深圳龙岗·华中师大附中三模）某实验小组用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。将一钢球用细线系住悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，在A的正下方固定一光电门，将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，记录钢球每次摆下的高度h和计时器示数t，就能验证机械能是否守恒。 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，读数 mm。 (2)某次测量中，计时器的示数，则钢球经过A时的速度大小 m/s。（保留两位有效数字） (3)下表为该实验小组的实验结果： 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 0.122 0.305 1.034 3.117 5.121 0.135 0.321 1.143 3.125 5.124 从表中发现gh与之间存在差异，造成该差异的原因可能是________。 A．释放时给了钢球一个初速度 B．钢球下落过程中存在空气阻力 C．实验中用的是遮光条的速度，比钢球实际速度略大 D．所测钢球摆下高度h为释放时球心到球在A点时底端之间的高度差 13．（2025·深圳·高级中学高中园·适应性考）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 (1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示， 。若已知双缝间距d，双缝到屏的距离l，则待测光的波长为 。（用和表示） (2)用图2实验装置验证动量守恒定律。测出小球a、b的质量分别为和碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为，，在实验误差允许范围内，若满足关系式 （用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 14．（2025·广东省六校·联考）(1)某研究性学习小组用如图所示装置探究向心力与质量、角速度和半径之间的关系。 下列实验研究与该研究性学习小组采用了类似方法的有______ A．探究两个互成角度的力的合成规律的实验中合力的测量 B．探究变压器原副线圈与匝数的关系 C．用油膜法估测油酸分子的大小的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量 (2)某同学用如图甲所示装置测当地的重力加速度。用细线拴一块形状不规则的铁块并悬挂，铁块下面吸一小块磁铁，手机放在悬点O正下方桌面上，打开手机的磁传感器。用毫米刻度尺测量摆线长度l，使铁块在竖直面内做小角度摆动，手机的磁传感器记录接收到的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，则铁块摆动的周期 。 (3)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。图乙所示是用游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数 cm；在本实验中，为了验证系统的机械能是否守恒，需要测量的物理量除了d、、重力加速度g和图示位置遮光条中心到光电门中心的距离s外，还需要测量 。 15．（2025·广东汕头·三模）某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图（b）所示。一个质量为、直径为的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为。 (1)用游标卡尺测小球的直径，如图（a）所示，可得小球的直径 mm。 (2)若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为，小球通过此光电门的挡光时间为，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量 （用题中字母表示），重力势能减小量； (3)根据实验数据，做出的图像，如图（c）所示。若图中虚线的斜率 （结果保留1位有效数字），则可验证机械能守恒定律； (4)经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，总是大于，下列原因中可能的是___________。 A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大 B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线 C．小球下落过程中受到空气阻力的作用 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $