专题18 力学实验（复习讲义）（全国通用）2026年高考物理二轮复习讲练测

该高中物理高考复习讲义聚焦力学实验专题，涵盖纸带类、光电门类、弹簧类等核心考点，按验证型、测量型、探究型实验构建知识体系，通过考情精解、知能架构、题型攻坚（含真题动向、必备知识、命题预测）等环节，帮助学生系统梳理实验原理与方法，突破数据处理、误差分析等难点。 资料突出传统实验与数字化工具融合，如用光电门、力传感器替代传统仪器，培养科学探究与科学思维能力。例如在纸带问题中结合逐差法与圆周运动迁移应用，设置分层考向练习，助力学生高效掌握实验设计与数据处理技巧，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

专题18 力学实验 目录 01 析·考情精解 1 02构·知能架构 2 03 破·题型攻坚 3 题型一 纸带类和光电门类实验 4 真题动向 光电门、力传感器等数字化工具替代传统打点计时器 必备知识 知识1 探究小车速度随时间变化的规律 知识2 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 知识3 验证机械能守恒定律 知识4 纸带问题的处理方法 知识5 验证动量守恒定律 命题预测 考向1 探究小车速度随时间变化的规律 考向2 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考向3 验证机械能守恒定律 考向4 验证动量守恒定律 题型二 弹簧类和橡皮条类实验 18 真题动向 以“吸能材料测试”“质量测量装置”等真实问题为背景 必备知识 知识1 探究弹簧弹力与形变量的关系 知识2 探究两个互成角度的力的合成规律 命题预测 考向1 探究弹簧弹力与形变量的关系 考向2 探究两个互成角度的力的合成规律 题型三 力学其他实验和力学创新类实验 24 真题动向 引入手机视频分析、力传感器等技术，替代传统秒表、刻度尺 必备知识 知识1 力学其他实验 知识2 创新型实验的处理策略和创新设计的形式 命题预测 考向1 探究平抛运动的特点 考向2 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 考向3 用单摆测量重力加速度的大小 考向4 创新型实验 命题轨迹透视 从近三年高考力学实验题来看，试题以一道小题为主，难度中等偏上。命题趋势呈现：从基础仪器的使用与读数→经典实验原理的迁移与验证→创新设计型实验→融合实际问题情境的探究分析。倾向于以教材实验为原型，通过装置创新、数据优化和误差分析，考查科学探究能力与解决实际问题的思维。 考点频次总结 考点 2025年 2024年 2023年 纸带类和光电门类实验 2025江西卷T11， 2025广西卷T12， 2025甘肃卷T11， 2025北京卷T16， 2025广东卷T11， 2024新课标卷T22， 2024北京卷T18， 2024山东卷T13， 2024广东卷T11， 2024江西卷T11， 2023全国甲卷T23， 2023辽宁卷T11， 2023浙江卷T16， 弹簧类和橡皮条类实验 2025全国课标卷T22， 2025重庆卷T11， 2025四川卷T11， 2025黑蒙吉辽卷T12， 2024全国甲卷T22， 2024海南卷T14， 2023全国乙卷T22， 2023浙江卷T16， 力学其他实验 2025天津卷T9， 2025浙江卷T15， 2025海南卷T14， 2024湖南卷T12， 2024湖北卷T12， 2024广西卷T11, 2024河北卷T11， 2024海南卷T14， 2023北京卷T17， 2023浙江卷6月T16， 2023浙江卷1月T16， 2026命题预测 预计2026年高考力学实验命题将突出以打点计时器、光电门等核心装置为模型，以探究加速度、验证机械能等经典规律为载体，紧密结合科技或生活实际情境进行创新设计。问题将着重考查实验原理的迁移、实物图连线、数据图像处理以及误差的定量分析，以一道小题形式呈现对科学探究能力的综合检验。 力学实验 验证型实验 验证机械能守恒定律 验证动量守恒定律 测量型实验 测量重力加速度有关实验 测量动摩擦因数有关实验 测量做直线运动物体的瞬时速度 仪器的使用 游标卡尺 刻度尺 螺旋测微器 天平 秒表 弹簧测力计 打点计时器 探究型实验 探究弹力和弹簧伸长量的关系 探究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 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 题型一 纸带类和光电门类实验 1．（2025·北京·高考真题）利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律，实验装置如图1所示。 (1)按照图1安装好器材，下列实验步骤正确的操作顺序为________（填各实验步骤前的字母）。 A．释放小车 B．接通打点计时器的电源 C．调整滑轮位置，使细线与木板平行 (2)实验中打出的一条纸带如图2所示，为依次选取的三个计数点（相邻计数点间有4个点未画出），可以判断纸带的 （填“左端”或“右端”）与小车相连。 (3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T，则打B点时小车的速度 。 (4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示，将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点，另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动，选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为，圆盘半径。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为 ；打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为 。（结果均保留两位有效数字） 【答案】(1)CBA(2)左端(3) (4) 0.81 【详解】（1）实验步骤中，首先调整滑轮位置使细线与木板平行，确保力的方向正确；接着接通打点计时器电源，让计时器先工作；最后释放小车。故顺序为CBA； （2）小车做匀加速直线运动时，速度越来越大，纸带上点间距逐渐增大。图2中纸带左端间距小，右端间距大，说明纸带左端与小车相连。 （3）根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。B点为A、C的中间时刻，AC间位移为x2，时间间隔为2T；则 （4）[1]根据逐差法可知 [2]B点是AC的中间时刻点，则有 此时向心加速度 命题解读 新情境：以“研究匀变速直线运动规律”为基础，拓展至“圆盘圆周运动”的创新场景，将直线运动与曲线运动结合，体现实验方法的迁移应用。 新考法：通过纸带分析判断小车连接端（利用点间距变化），并结合逐差法计算加速度，同时引入圆盘转动的向心加速度计算，融合运动学与圆周运动知识。 新角度：从传统纸带处理（匀变速直线运动）延伸到非匀变速的圆周运动，考查学生对“瞬时速度”“加速度”概念在不同运动形式中的理解。 2．（2025·广东·高考真题）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 命题解读 新情境：以“吸能材料性能测试”为背景，通过小车碰撞实验探究能量损失，将动量守恒与能量转化结合，贴近工程应用。 新考法：利用光电门测量遮光条通过时间计算速度，验证弹性碰撞条件（质量相等时速度互换），并通过动能比值评估吸能效果，强调实验数据的定量分析。 新角度：从验证动量守恒拓展到实际材料性能测试，考查学生对实验原理在真实场景中的迁移能力，突出物理与工程实践的联系。 知识1 探究小车速度随时间变化的规律 装置图 操作要点 数据处理 1.细绳与长木板平行 2.释放前小车应靠近打点计时器 3.先接通电源,再释放小车,打点结束先切断电源,再取下纸带 4.钩码质量适当 1.判断物体是否做匀变速直线运动 2.根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,测出不同时刻的瞬时速度 3.利用逐差法求平均加速度，充分利用实验数据,减小误差 4.作速度—时间图像,通过图像的斜率求加速度 知识2 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 装置图 操作要点 数据处理 1.平衡阻力,垫高长木板一端使小车能拉着（不挂槽码）槽码纸带匀速下滑 2.实验必须保证的条件:小车质量m≫槽码质量m' 3.释放前小车要靠近打点计时器,应先接通电源,后释放小车 4.注意：解题时一定理解实验原理，在一些创新实验方案中不是必须进行操作要点中的1、2。 1.利用逐差法或v-t图像法求a 2.作出a-F图像和a-图像,确定a与F、m的关系 知识3 验证机械能守恒定律 装置图 操作要点 数据处理 1.竖直安装打点计时器,以减小摩擦阻力 2.选用质量大、体积小、密度大的材料 3.选取第1、2两点间距离接近2 mm的纸带,用mgh=mv2进行验证 1.应用vn=计算某时刻的瞬时速度 2.判断mghAB与-是否在误差允许的范围内相等 3.作出v2-h图像,求g的大小 知识4 纸带问题的处理方法 知识5 验证动量守恒定律 装置图 操作要点 数据处理 1.开始前调节导轨水平 2.用天平测出两滑块的质量 3.用光电门测量碰前和碰后的速度 1.滑块速度的测量:v= 2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 考向1 探究小车速度随时间变化的规律 1．（2025·湖北武汉·模拟预测）某实验小组利用图中的装置测量滑块的瞬时速度和当地的重力加速度。将装有光电门的气垫导轨放置在水平桌面上并调至水平，在导轨上放置一个固定有遮光条的滑块，细线的一端固定在滑块上，另一端连接小球，使细线与导轨平行。 (1)如图所示，用螺旋测微器测遮光条的宽度 mm。 (2)测得滑块含遮光条的质量为M，小球的质量为 m，遮光条中心到光电门中心的距离 s。接通气泵，将滑块由静止释放，记录遮光条的遮光时间滑块在经过光电门时小球没有落地。则遮光条通过光电门时的速度大小为 用题中所给的字母和测量量表示，速度大小的测量值 真实值选填“大于”、“等于”或“小于”。 (3)改变s，重复上述实验，画出图像如图所示，图像斜率为k，则当地的重力加速度大小 。用题中所给的字母和测量量表示 【答案】(1)5.312mm/5.313mm/5.314mm/5.315mm5.316mm/5.317mm/5.318mm (2) 小于(3) 【详解】（1）由图中的螺旋测微器读数，遮光条宽度为 （2）[1] 时间很短时，可以用平均速度来代替瞬时速度，由遮光片宽度与通过光电门的时间可求滑块的速度应为 [2]滑块通过光电门的瞬时速度是遮光条中心通过光电门时的速度，由于遮光条有一定宽度，平均速度对应的是遮光条通过光电门过程中的中间时刻的速度，而中间时刻的速度小于中间位置的速度（即真实的瞬时速度）。因此，速度大小的测量值小于真实值。 （3）对滑块，由牛顿第二定律：，对小球，由牛顿第二定律：，两式联立得加速度 由运动学知识，两式联立得：，即图像斜率，计算得 2．（2025·河南信阳·三模）测速在生活中很常见，不同的情境中往往采用不同的测速方法。 情境1：如图，滑块上安装了宽度的遮光条，滑块在牵引力作用下通过光电门的时间，则可估算出滑块经过光电门的速度大小 。 情境2：某高速公路自动测速装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射脉冲电磁波，相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射电磁波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现出第二个尖形波。根据两个波在显示屏上的距离，可以计算出汽车至雷达的距离。显示屏如图乙所示（图乙中标的数据、、t为已知量），已知光速为c。则： a．当第一个脉冲电磁波遇到汽车时，汽车距雷达的距离为 。 b．从第一个脉冲遇到汽车的瞬间到第二个脉冲遇到汽车的瞬间，所经历的时间为 。 c．若考虑到，，则可写出汽车的速度为 。 【答案】 0.2m/s 【详解】[1]由题意 [2]当第一个脉冲电磁波遇到汽车时，汽车距雷达的距离即为脉冲电磁波单向传播距离，则 [3]由题意，从第一个脉冲遇到汽车的瞬间到第二个脉冲遇到汽车的瞬间，所经历的时间为 [4]当第二个脉冲电磁波遇到汽车时，汽车距雷达的距离为 则车速为 考向2 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 3．（2026·贵州·一模）如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是　　　　。 A．放大法 B．控制变量法 C．补偿法 (2)该实验过程中操作正确的是　　　　。 A．平衡阻力时小车未连接纸带 B．先接通打点计时器电源，后释放小车 C．调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行 (3)经正确操作后获得一条如图乙所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v＝ ；小车加速度的表达式是 （选填正确选项前的字母）。 A、a＝    B、a＝  C、a＝ 【答案】(1)B(2)B(3) A 【详解】（1）该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法，故B正确。 （2）A．平衡阻力时小车需要连接纸带，通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，故A错误; B．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在纸带上尽可能多地获取计数点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故B正确; C．为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，故C错误。 故选B。 （3）[1] 相邻两计数点间的时间间隔为t＝5T，打计数点5时小车速度的表达式为； [2] 根据逐差法可得小车加速度的表达式是，故A正确。 4．（2025·河北·一模）某实验小组用如图丙所示的实验装置验证牛顿第二定律。滑块上有两个宽度均为d 的遮光片，滑块与遮光片的总质量为M，两遮光片中心间的距离为L。 (1)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上，打开气泵电源，轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和，仔细调整支脚A，直至遮光片1、2通过光电门的挡光时间 （选填“>”“=”或“<”）。 (2)气垫导轨调至水平后，将细线一端拴在滑块上，另一端跨过气垫导轨左端的光滑定滑轮悬挂沙桶，调节定滑轮，使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行。将滑块在光电门右侧释放，记录遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t₁和t₂，则滑块的加速度大小a= （用题目中的物理量符号表示）。 (3)保持气垫导轨水平，多次改变沙桶和桶内细沙的总质量m（mM），并记录遮光片1、2的挡光时间，计算相应的加速度a，根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力 mg 之间的关系图像如图丁所示，则图线的斜率k= （用题目中的物理量符号表示）。 【答案】(1)=(2)(3) 【详解】（1）打开气泵电源，轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和，仔细调整支脚A，直至遮光片1、2通过光电门的挡光时间Δt₁=，此时气垫导轨已经调节成水平。 （2）遮光片1、2通过光电门的速度分别为， 根据运动学公式有 联立解得滑块的加速度大小 （3）根据牛顿第二定律有 又知，故加速度大小 由题图丁可知图线的斜率为，故 联立解得 考向3 验证机械能守恒定律 5．（2025·浙江·一模）如图1为“验证机械能守恒定律”实验装置。 (1)下列说法正确的是 A．图中打点计时器直接使用220V交流电源 B．打点计时器的限位孔须处于同一竖直线上 C．一定要选用第一个点迹清晰的纸带 D．实验绘出v2—h图像，图线有没有过原点与机械能是否守恒无关 (2)如图2所示，实验中得到一条点迹清晰的纸带。在纸带的后端选择连续的打点作为计数点，并且标上1、2、3、4、5。电源频率为50Hz。 ①在打计数点4时，重物的速度为 m/s，重物下落的加速度g1= m/s2（结果均保留2位有效数字）。 ②选取第一个打点和计数点4来验证机械能守恒。已知重物质量为0.2kg，第一个打点对应的速度为0，计数点1与第一个打点的距离为11.20cm，当地重力加速度g2=9.8m/s2，则在计算重物的重力势能减少量△Ep时，重力加速度应选用 （选填“g1”或“g2”）。经计算可知△Ep （选填“大于”、“小于”或“等于”）重物动能的增加量△Ek，其原因可能是 。 A．纸带与限位孔间存在摩擦阻力 B．电源的实际频率小于50Hz C．计算△Ep时重力加速度选择错误 【答案】(1)BD (2) 1.9/1.8/2.0 8.8/8.7/8.9 g2 大于 A 【详解】（1）A．图中电磁打点计时器使用的是8V低压交流电源，故A错误； B．为了尽可能减小重物和纸带受到阻力的作用，保证它们竖直自由下落，打点计时器平面须处于竖直方向，且两个限位孔在同一竖直线上，故B正确； C．为了减小实验误差，应选用纸带上点迹清晰的某一部分，不一定要选用第一个点迹清晰的纸带，故C错误； D．机械能是否守恒只与图线的斜率有关，与图线有没有过原点无关，故D正确。 故选BD。 （2）[1]打计数点4时，重物的速度 [2]重物下落的加速度 [3]在计算重物的重力势能减少量△Ep时，重力加速度应选用 [4]重物重力势能的减少量△Ep大于重物动能的增加量△Ek [5]A．纸带与限位孔间存在摩擦阻力，由于摩擦阻力做负功，重物动能的增加量△Ek偏小，所以重物重力势能的减少量△Ep大于重物动能的增加量△Ek，故A正确； B．电源的实际频率小于50Hz，实际周期大于，按计算出来的速度比实际速度大，这种情况不会使重物重力势能的减少量△Ep大于动能的增加量△Ek，故B错误； C．若计算△Ep时重力加速度误选了，会造成重物重力势能的减少量△Ep偏小，不会使重物重力势能的减少量△Ep大于动能的增加量△Ek，故C错误。 故选A。 6．（2025·云南红河·一模）某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验操作步骤如下： ①用天平测出滑块（含遮光条）的质量、钩码的质量； ②按图连接好实验装置，固定滑块； ③测量遮光条中心与光电门之间距离L及遮光条宽度d； ④将滑块由静止释放，记录遮光条挡光时间t； ⑤多次改变L重复实验并处理数据。 根据上述实验操作过程，回答下列问题： (1)下列关于该实验的说法正确的是：（　　） A．不需要保证m远小于M B．滑块所受拉力大小等于钩码重力 C．滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等 (2)使用游标卡尺测得遮光条宽度如图乙所示，则 cm； (3)某次实验测得滑块静止时遮光条中点与光电门之间距离，遮光条挡光时间，重力加速度g取，则可算得该过程滑块（含遮光条）与钩码组成的系统重力势能减少量为 J，动能增加量为 J；（均保留三位有效数字） (4)若另一个同学多次做上述实验发现系统动能增加量总是大于系统重力势能减少量，造成这种结果的原因可能是（　　） A．选取的遮光条宽度过宽 B．系统运动过程中受阻力影响 C．没有考虑动滑轮的机械能变化 D．气垫导轨未保持水平 【答案】(1)A (2)0.375 (3) 0.160 0.143 (4)CD 【详解】（1）A．本实验过程中，不需要用钩码的重力来代替拉力，所以不需要保证m远小于M，A正确； B．滑块所受拉力大小与钩码重力不相等，比重力的一半还要小些，B错误； C．滑块运动过程中速度大小等于钩码速度的二倍，C错误。 故选A。 （2）游标卡尺的主尺部分读数为0.3cm，游标尺有20小格，分度值为0.05mm，游标尺上的第15格与主尺对齐，所以游标尺的读数为 遮光条宽度 （3）[1]重力势能的减小量 [2]动能增加量， 解得 （4）A．选取的遮光条宽度过宽，会导致遮光条通过光电门的时间t变大，速度的测量值偏小，动能的测量值偏小，A错误； B．系统运动过程中受阻力影响，则会导致遮光条通过光电门的速度变小，动能的测量值偏小，B错误； C．由于滑轮在下滑过程中重力做正功，导致遮光条通过光电门的速度变大，动能的测量值偏大，C正确； D．气垫导轨未保持水平，若导轨倾斜向下，滑块的重力势能减小，导致动能增加量偏大，从而出现 “动能增加量大于重力势能减少量” 的结果，D正确。 故选CD。 考向4 验证动量守恒定律 7．（2025·河北·模拟预测）如图甲所示，某小组用气垫导轨和光电门等装置来“探究碰撞中的不变量”。实验中用到两个相同的光电门1和2及两滑块和，两滑块上分别固定有宽度相同的长方形遮光条。部分实验操作如下： （1）用天平测出两滑块（包括遮光条）的质量分别为、。 （2）用游标卡尺测量遮光条的宽度，结果如图乙所示，则 。 （3）打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨水平。 （4）将滑块静止放置在两光电门之间，滑块放置在光电门1左侧，给滑块一个合适的初速度，使其向右第一次通过光电门1，两滑块碰撞后，滑块被弹回第二次通过光电门1，滑块向右通过光电门2。光电门1先后记录的遮光时间为，，光电门2记录的遮光时间为。计算得两滑块碰撞前，滑块通过光电门1时的动量大小为 ，碰撞后两滑块的动量之和的大小为 。（结果均保留两位有效数字） （5）分析实验数据发现两滑块碰后的动量比碰前的动量略大。若上述的差别是由单一因素引起，该因素可能是 （填正确答案标号）。 A．气垫导轨对滑块有阻力 B．气垫导轨不水平，左低右高 C．气垫导轨不水平，左高右低 【答案】 0.630 0.030 0.032 C 【详解】（2）[1]由图乙可知，此为20分度游标卡尺，读数为 （4）[2][3]根据使用光电门测量速度的原理，测得碰撞前的速度大小为 碰撞后A、B的速度大小分别为， 第一次通过光电门时的动量为 碰撞后两滑块的动量之和的大小为 （5）[4]碰撞后的总动量比碰撞前的动量大，应该是系统受到外力的冲量不为零，且跟系统原来动量的方向相同，可能是气垫导轨不水平，左高右低。 故选C。 8．（2026·江苏·一模）如图1所示的实验装置可以用来验证两辆小车碰撞前后动量守恒。图中A、B两辆相同小车质量均为1kg。电磁打点计时器的打点周期，主要实验步骤有： a.把两条纸带分别安装在两辆小车上，并让两条纸带通过同一个打点计时器。打点计时器内有两层复写纸，每条纸带各放在一层复写纸下，这样，一个打点计时器能够同时打下两条纸带。 b.调整木板的倾斜角度，使小车能够匀速运动。 c.在小车A上固定一个1kg的重物，然后给小车A一个向前的速度，使它撞向静止的B车，碰后两车迅速分开，各自前进。打下的分别与A、B相连的纸带如图2所示。 (1)根据图2中给出的纸带数据，小车A碰前的动量大小为 （结果保留3位有效数字）； (2)根据图2中给出的纸带数据，小车B碰后的动量大小为 （结果保留3位有效数字）； (3)碰后系统的总动量大小为 （结果保留3位有效数字），由实验数据可得，在误差允许范围内，碰撞前后系统动量守恒。 【答案】(1)3.76(2)2.40(3)3.70 【详解】（1）根据图2中给出的纸带数据，小车A碰前的速度大小为 则小车A碰前的动量大小为 （2）根据图2中给出的纸带数据，小车B碰后的速度大小为 则小车B碰后的动量大小为 （3）根据图2中给出的纸带数据，小车A碰后的速度大小为 小车A碰后的动量大小为 则碰后系统的总动量大小为 题型二 弹簧类和橡皮条类实验 1．（2025·全国卷·高考真题）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。 命题解读 新情境：通过悬挂钩码研究橡皮筋的形变规律，结合坐标纸记录数据，引入水平拉力下的平衡问题，将胡克定律与力的合成结合。 新考法：要求根据坐标点计算距离、判断橡皮筋伸长量与钩码质量的关系，并用共点力平衡求解水平拉力，融合图像分析与受力分析。 新角度：从静态平衡拓展到动态形变分析，强调实验数据的图像化处理（如斜率求劲度系数），体现数学工具在物理实验中的应用。 2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图（a），细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线，如图（b）所示。 回答下列问题： (1)将一芒果放入此空杯，按上述操作测得，由图（b）可知，该芒果的质量 g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与相比 （填“偏大”或“偏小”）。 (2)另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是_________。 A．水杯质量过小 B．绳套长度过大 C．橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 (3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施 。 【答案】(1) 106 偏大 (2)C (3)减小细线与竖直方向的夹角 【详解】（1）[1]操作测得，由图（b）的图像坐标可知，该芒果的质量为106g； [2]若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，根据共点力平衡可知橡皮条的拉力变大，导致橡皮筋的长度偏大，若仍然根据图像读出芒果的质量与相比偏大。 （2）另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，可能是所测物体的质量过大，导致橡皮筋所受的弹力过大超过了弹簧的弹性限度，从而使橡皮筋弹力与其伸长量不成正比。 故选C。 （3）根据共点力平衡条件可知，当减小绳子与竖直方向的夹角时，相同的物体质量对应橡皮筋的拉力较小，故相同的橡皮筋，可减小细线与竖直方向的夹角可增大质量测量范围。 命题解读 新情境：设计“质量测量装置”，利用橡皮筋与细绳的动态平衡关系，通过改变水的质量建立橡皮筋长度与物体质量的关系，贴近生活应用。 新考法：要求根据图像反推物体质量，分析实验条件（如橡皮筋与绳垂直）对结果的影响，考查误差分析与实验设计的严谨性。 新角度：将橡皮筋弹力与力的分解结合，通过控制变量法（固定夹角）简化问题，体现实验设计中的转化思想。 知识1 探究弹簧弹力与形变量的关系 实验 装置图 操作要点 数据处理 探究弹簧弹力与形变量的关系 1.应在弹簧自然下垂时,测量弹簧原长l0 2.水平放置弹簧,测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,使图像横轴截距不为零 1.作出弹力F随弹簧伸长量x变化的图像,斜率表示弹簧的劲度系数 2.超过弹簧的弹性限度,图像会发生弯曲 知识2 探究两个互成角度的力的合成规律 实验 装置图 操作要点 数据处理 探究两个互成角度的力的合成规律 1.正确使用弹簧测力计 2.同一次实验中,橡皮条结点的位置一定要相同 3.细绳套应适当长一些,互成角度地拉橡皮条时,夹角大小应适当 1.按力的图示作平行四边形 2.求合力大小 考向1 探究弹簧弹力与形变量的关系 1．（2025·四川成都·一模）图（a）所示的彩虹圈是一种有趣的螺旋弹簧玩具。实验小组利用图（b）装置测量其劲度系数。平放于较光滑水平桌面上的彩虹圈一端用细线固定在墙上，另一端通过细线跨过较光滑的定滑轮连接一托盘。在托盘中逐次增加质量为2g的砝码，砝码总个数为n，通过彩虹圈上方水平放置的固定刻度尺读出放入砝码稳定后对应指针位置x，测得数据如下： 砝码总个数n 1 2 3 4 5 6 指针位置/cm 20.00 22.82 25.60 28.40 31.21 34.01 (1)为充分利用测量数据，实验小组用如下方法逐一求差：，，则 cm；根据上述三个差值算出托盘中每增加一个砝码时彩虹圈的平均伸长量，重力加速度取9.8，可求得彩虹圈的劲度系数 N／m； (2)实验小组将该彩虹圈竖直悬挂，彩虹圈因自身重力作用而呈现的形态如图（c）中 （填正确答案标号）。 【答案】(1) 8.41 0.7/0.70 (2)B 【详解】（1）[1]根据表格数据可得 [2] 由胡克定律得彩虹圈的劲度系数 （2）彩虹圈全部的重力大于部分的重力，而上端要承受全部重力，形变量大，彩虹圈稀疏，下端只承受下面的部分重力，形变量小，彩虹圈密集。故选B。 2．（2025·江西·模拟预测）某实验小组通过如图甲所示装置探究轻质橡皮筋弹力与长度的关系，实验步骤如下： I：将橡皮筋一端固定在长木板的左端，测出橡皮筋的原长，以橡皮筋另一端系一段细线，细线跨过长木板右端的定滑轮与小桶相连； Ⅱ：用带有刻度的杯子量取的水倒入小桶，稳定后测量橡皮筋的长度l； Ⅲ：重复上述步骤Ⅱ，获得多组对应的数值； Ⅳ：以小桶中水的体积V为横坐标，橡皮筋的伸长量x为纵坐标，根据实验数据拟合成如图乙所示的直线。 完成下列填空： (1)不挂小桶时，用刻度尺测量橡皮筋的原长，刻度尺读数如图所示，该读数为 cm。 (2)已知水的密度为，重力加速度为，图乙中图线的斜率为，截距为，则可以求得橡皮筋的劲度系数为 N/m，小桶质量为 kg。（结果均保留三位有效数字） 【答案】(1)2.04/2.05/2.06(2) 24.5 0.0138 【详解】（1）刻度尺的最小分度为1mm，则读数为 （2）[1][2]设小桶质量为m，当小桶中水的体积为V时，由平衡条件可知kx=mg+ρVg变形可得 以小桶中水的体积V为横坐标，弹簧伸长量x为纵坐标，则图线的斜率代入数据解得 由可知直线的截距代入数据解得 考向2 探究两个互成角度的力的合成规律 3．（2025·浙江杭州·一模）某学习小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。 (1)小明选用图甲方案进行实验，下列相关说法正确的是__________。 A．实验采用了等效替代法 B．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．拉橡皮筋时，弹簧秤应与木板平面平行 D．拉橡皮筋时，弹簧秤外壳不能与白纸接触 (2)小明实验时，其中一只弹簧秤的示数如图乙所示，其读数为 N。 (3)小红用图丙方案进行实验，主要器材是两根完全相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和质量未知的重物。在黑板上实验时，先用一根橡皮筋拉重物，记下橡皮筋与重物的结点位置、橡皮筋另一端点位置；再用两根橡皮筋拉重物，使橡皮筋与重物的结点仍在位置，记下橡皮筋另外两个端点的位置和。为进一步完成实验探究，橡皮筋的原长是否需要测量？ （选填“需要”或“不需要”）；重物的质量是否需要测量？ （选填“需要”或“不需要”）。 【答案】(1)AC (2)2.50 (3) 需要 不需要 【详解】（1）A．合力和分力是等效替代的关系，所以本实验采用的科学方法是等效替代法，故A正确； B．单独一根弹簧称的示数显示的是用两根弹簧秤拉力的合力，不需要确保与两绳夹角的平分线在同一直线上，故B错误； C．为了确保作图时，弹簧弹力大小的准确性，减小误差，在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行，故C正确； D．弹簧秤外壳与木板间的摩擦力不会影响实验效果，因为弹簧秤的读数与外壳是否受力无关，故D错误。 故选AC。 （2）图中弹簧秤的分度值为0.1N，由图乙可知其读数为2.50N。 （3）[1][2]做平行四边形时各边需要力的真实大小也就是用橡皮筋伸长量表示其受力的大小，所以需要测量橡皮筋的原长,不需要测量重物的质量。 4．（2025·湖北黄冈·一模）某同学用压力传感器和量角器来完成“验证力的平行四边形定则”实验，主要实验步骤如下： （1）如图甲所示，把压力传感器固定在水平地面上，将木块放在压力传感器上面，木块靠着竖直挡板，记录此时传感器的示数F1，则此时竖直挡板对木块的弹力为 ； （2）如图乙所示，把压力传感器固定在一斜面上，将木块放在压力传感器上面，用一垂直斜面的挡板挡住木块，当斜面倾角为θ时，记录传感器的示数F2。在误差允许的范围内，若F1、F2的大小满足关系式 ，即可初步验证力的平行四边形定则； （3）重复步骤（2），多次调整斜面的倾角θ，记录F1和F2的大小，多次验证； （4）若考虑木块与压力传感器之间的摩擦力，对本实验结果 （选填“有”或“无”）影响。 【答案】 0 无 【详解】（1）[1]由平衡条件可得竖直挡板对木块的弹力为0； （2）[2]木块重力垂直斜面方向的分力为而所以对斜面上的木块受力分析可得 （4）[3]摩擦力沿斜面方向，不影响垂直于斜面方向的F2。 题型三 力学其他实验和力学创新类实验 1．（2025·天津·高考真题）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 命题解读 新情境：利用“平抛运动轨迹记录”实验，结合手机视频分析软件获取水平与竖直位移图像，将传统实验与数字化技术结合。 新考法：通过图像判断水平/竖直位移随时间的变化规律（匀速与匀加速），并计算初速度，考查对运动合成与分解的理解。 新角度：从手动描点升级为数字化数据处理，强调对运动图像物理意义的解读，体现实验技术的现代化趋势。 2．（2025·浙江·高考真题）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。 命题解读 新情境：用“单摆测重力加速度”实验，引入力传感器记录拉力变化图像，或通过改变摆长绘制T2−L图像，结合重心偏移分析误差。 新考法：根据拉力图像周期计算重力加速度，或通过图像斜率/截距修正摆长（考虑重心位置），考查实验误差的系统分析。 新角度：传统秒表计时拓展到传感器实时数据采集，强调实验原理的深度理解（如单摆周期公式中摆长的定义）。 知识1 力学其他实验 实验 装置图 操作要点 数据处理 探究平抛运动的特点 1.保证斜槽末端水平 2.每次让小球从倾斜轨道的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纸板上的投影点 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=v0t和y=gt2,求初速度v0= x 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1.横臂对小球的弹力大小关系可以通过标尺上刻度读出,该读数显示了向心力大小关系 2.采用了控制变量法,探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 作出F-ω2、F-r、F-m的图像,分析向心力与角速度、半径、质量之间的关系 用单摆测量重力加速度的大小 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=悬线长l'+小球的半径r 4.用T=计算单摆的周期 从单摆平衡位置开始计时,计时一个周期后开始计数“1” 1.利用公式g=求重力加速度 2.可作出l-T2的图像,利用斜率求重力加速度 知识2 创新型实验的处理策略和创新设计的形式 1.创新型实验的处理策略 对于创新型实验的处理,最根本的方法是要把实验的本质从新情境中分离出来,找出与常规实验的相同之处,然后运用熟悉的实验原理和实验数据处理方法进行处理,解决此类问题要有“以不变应万变”的策略: (1)根据题目情境,提取相应的力学模型,明确实验的理论依据和实验目的,设计实验方案。 (2)进行实验,记录数据,应用原理公式或图像法处理实验数据,结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。 2.力学实验创新设计的形式 (1)实验器材的等效与替换。常见的考查模式主要有两大类:一是不变目的,变装置;二是不变装置,变目的。 (2)实验原理的拓展与延伸。该类实验的特点是题目来源于教材,但又高于教材,实验的基本原理和思想方法是考查的核心,要解决此类实验问题,应从背诵实验向分析理解实验转变。 (3)试题情境的设计与创新。不管试题情境的设计进行了怎样的创新,其考查的实验原理和实验处理方法仍然不变。 考向1 探究平抛运动的特点 1．（2026·重庆·一模）某同学采用如图甲所示的实验装置研究平抛运动规律，实验装置放置在水平桌面上，底板上的标尺可以测得水平位移x。 (1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______。 A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 B．斜槽轨道必须光滑 C．应选择质量较大，体积较小的小球 D．每次小球应从同一高度由静止释放 (2)若某次实验时，小球抛出点距底板的高度为h，水平位移为x，重力加速度为g，则小球的平抛初速度为 （用h、x、g表示）。 (3)如图乙所示，用一张印有小方格的纸记录轨迹，当地重力加速度g取，小方格的边长。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度= m/s，小球抛出点的坐标为 。 【答案】(1)ACD (2) (3) 2 【详解】（1）A．保证斜槽轨道末端应水平，以便于小球初速度沿水平方向，故A正确； B．小球在轨道上运动时摩擦力不会影响其速度方向，不必光滑，故B错误； C．应选择质量较大，体积较小的小球，减少空气阻力影响，故C正确； D．小球应从同一高度释放，释放位置不能太高或太低，故D正确 故选ACD。 （2）竖直方向，有 水平方向有 联立解得 （3）由逐差法，有 解得 又 b点竖直方向的速度为 b点的高度为 b点的水平位移为 联立解得 故抛出点坐标为。 2．（2025·河南·模拟预测）学习小组利用不同的实验装置分别研究平抛运动。回答下列问题： (1)甲同学用频闪照相机拍到小球平抛运动的照片，如图甲所示。照片中小方格的边长，小球在平抛运动中的几个位置如图中的、、、所示，则小球平抛运动的初速度 （当地重力加速度取）。 (2)乙同学在家中进行实验。如图乙所示，在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动，移动挡板到桌子附近，使做平抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的挡板上，记录钢球的落点，测量桌边到挡板的距离，小球下落的高度。改变桌边和挡板的距离，得到多组数据。 ①关于实验过程下列说法正确的是 （填标号）。 A．每次都应该从斜面上同一位置由静止释放小球 B．斜面的摩擦会影响实验结果 C．实验过程中，可以在桌面上向前或向后移动斜面 ②乙同学通过图像研究平抛运动的水平位移与竖直位移的关系。下列图像中，符合实际的是 （填标号）。 A．    B．    C． 【答案】(1)1.4 (2) A B 【详解】（1）在竖直方向上，根据匀变速直线运动的规律有 可得 在水平方向上，小球初速度 （2）[1]A．因为要研究同一平抛运动水平位移与竖直位移的关系，每次都应该从斜面上同一位置静止释放小球，这样才能保证小球平抛运动的初速度相同，A正确； B．每次斜面摩擦都相同，小球平抛运动的初速度都相同，斜面的摩擦不会影响实验结果，故B错误； C．实验过程中，不可以在桌面上向前或向后移动斜面，以保证小球做平抛运动的初速度不变，故C错误； [2]小球做平抛运动时，水平方向有 竖直方向有 可得 可知图像为过原点的直线。 故选B。 考向2 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 3．（2026·江苏·一模）某实验小组利用如图所示的实验装置验证圆周运动的向心力与线速度之间的关系。悬点处固定一个力传感器（未画出），细绳一端系一个小球，另一端系在传感器上，悬点正下方放置一个光电门，把小球向左拉开然后从静止释放，小球经过光电门时小球中心刚好对准光电门发光管，当地重力加速度为。 （1）测得小球静止在点正下方时力传感器的读数为，小球的直径为，小球做圆周运动的半径为； （2）把小球从某点（如图中的点）由静止释放，经过光电门位置时挡光时间为，则小球经过光电门时的线速度大小为 ，小球经过光电门位置时绳子的拉力为，若等式 （用、、、、表示）成立，则向心力与线速度之间的关系得到验证。 【答案】 【详解】（1）[1]经过光电门位置时挡光时间为，根据光电门测速原理可知，小球经过光电门时的线速度大小为 （2）[2]测得小球静止在点正下方时力传感器的读数为，则有 小球经过光电门位置时绳子的拉力为，根据牛顿第二定律可得 联立可得若成立，则向心力与线速度之间的关系得到验证。 4．（2025·四川遂宁·二模）某同学设计了一种探究向心力与角速度关系的实验装置，如图甲所示，在水平圆盘上固定一个长的凹槽，在槽内固定一个力传感器，将小球放在凹槽内，在力传感器外侧安装了一个沿圆盘径向的遮光片，小球紧靠力传感器。 (1)使圆盘绕过圆盘中心的竖直轴匀速转动，与光电门连接的光强记录仪记录接收到的光强随时间变化的规律如图乙所示，根据图乙可知，圆盘转动的角速度为 ； (2)多次调整圆盘的转速进行实验，测得多组小球转动的角速度ω及对应力传感器示数F，作出图像如图丙所示，由图像得到的结论是 ；若小球的质量为0.3kg，则小球做圆周运动的半径 。 【答案】(1) (2) 在质量和半径一定的情况下，小球做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比 0.3 【详解】（1）根据图乙可知，小球做圆周运动周期为 又 联立可得圆盘转动的角速度为 （2）[1]由图丙可知，在质量和半径一定的情况下，小球做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。 [2]根据向心力公式，可知图像的斜率为 解得小球做圆周运动的半径为 考向3 用单摆测量重力加速度的大小 5．（2025·四川成都·一模）某同学在家中测量当地重力加速度。实验过程如下： （1）用细棉线穿过手机壳上的挂孔，把手机悬挂于固定点，制成一个单摆。悬挂时使手机摄像头位于上方，如图所示； （2）打开手机中的物理实验软件，使手机在竖直平面内小角度摆动（摆角小于），记录摆动周期； （3）用卷尺测量出悬线的长度和手机的长度； （4）假设手机的重心位于其几何中心，则重力加速度的测量值可表示为 （用、、表示）； （5）该同学分析发现，手机的质量分布不均匀，重心实际偏向摄像头一侧，则以上重力加速度的测量值 （填“大于”或“小于”）真实值； （6）不改变现有器材，为消除上述系统误差，请写出一条改进实验的措施： 。 【答案】 大于 改变悬线长度，重复几次实验，利用图像的斜率求重力加速度（或其他合理方案） 【详解】[1]单摆的摆长是悬点到摆球重心的距离，所以摆长 由单摆周期公式 可得 [2]因手机质量分布不均匀，重心偏向摄像头一侧，实际重心位置比假设的几何中心更靠近悬点，故实际摆长小于测量摆长，而周期是准确测量的，因此重力加速度的测量值大于真实值。 [3]设手机实际重心与手机壳挂孔距离为，图像的函数为，未知，也可以由图像的斜率求出重力加速度，不需要考虑手机重心的实际位置。 6．（2026·四川攀枝花·一模）传统“单摆测量重力加速度”实验中，用秒表测量周期存在较大误差。某实验小组利用数字化设备改进该实验，按如图所示的实验装置进行实验。选用的器材有：摆球、不易伸长的细线、刻度尺、游标卡尺、拉力传感器、数据采集器、计算机等。实验步骤如下： （i）将拉力传感器固定在竖直木板上，并与摆球用细线相连； （ii）用刻度尺测量摆线长度l，再用游标卡尺测量摆球直径d，计算摆长； （iii）让单摆做小角度摆动，数据采集器记录拉力传感器的数据； （iv）改变摆长，重复以上步骤三次。 据此回答以下问题： (1)在测量摆长时，必须使单摆处于___________状态。 A．水平放置且拉直 B．挂上摆球后在竖直面内自然悬垂 C．竖直悬挂且用竖直外力拉紧 (2)某次测量得到的拉力传感器的示数F随时间t变化的图像如图乙所示，则该次测量中摆球摆动的周期T= s（保留两位有效数字），重力加速度可表示为 （用l、d、T表示）。 【答案】(1)B (2) 2.0 【详解】（1）测量摆长时，必须使单摆挂上摆球后在竖直面内自然悬垂状态下测量，这样测量的摆长最准确。 故选B。 （2）[1]由图可知，相邻两次拉力最小的时间间隔为1.0s，所以摆球摆动的周期为 [2]根据单摆的周期公式可得 所以 考向4 创新型实验 7．（2025·山西·模拟预测）如图（a）所示为一个高中物理常用的传感器实验装置，固定在小车上的发射器不停地发射光信号，水平轨道上放置的接收器通过接收光信号进行测距，接收器连接电脑后可以实时显示出发射器和接收器之间的距离随时间变化的关系。已知钩码的质量为，小车和发射器的总质量为，重力加速度为。 (1)静止释放钩码和小车后，小车运动的应随 （选填“”“”或“”）成线性变化； (2)关于此装置，下列说法中正确的有_______； A．用此装置“探究小车的加速度与质量的关系”并用图像法处理数据时，如果画出的关系图像是一条倾斜的直线，就可以确定加速度与质量成反比 B．用此装置“验证机械能守恒定律”，必须要平衡摩擦力 C．用此装置“验证机械能守恒定律”，每次在增加钩码的质量时，应重新平衡摩擦力 (3)某同学用此装置“探究小车的加速度与外力的关系”时，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，但保证了，可用钩码重力代替绳子的拉力。该同学测量得到的图像如图（b）所示。已知图中直线的斜率为，在纵轴上的截距为，则小车与木板间的动摩擦因数 ，钩码的质量 。 【答案】(1) (2)B (3) 【详解】（1）静止释放钩码和小车后，小车做匀变速直线运动，根据 变形得 可知应与成线性关系； （2）A．用此装置“探究小车的加速度与质量的关系”并用图像法处理数据时，如果画出的关系图像是一条倾斜的直线，才可以确定加速度与质量成反比，故A错误； BC．用此装置“验证机械能守恒定律”，必须要平衡摩擦力才能满足机械能守恒条件，而平衡之后每次在增加钩码的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B正确，C错误。 故选B。 （3）[1][2]根据牛顿第二定律 变形得 可得， 8．（2025·四川泸州·一模）某学习小组用如图甲所示的装置探究机械能守恒定律。手托住用轻绳跨过定滑轮连接的A、B两物块，某时刻静止释放。已知A的质量，B的质量为M（M未知，且）。用周期的频闪照相机拍摄B物块，获得的照片如图乙所示。取重力加速度。 (1)根据图乙信息可判断B物块在拍摄第一张频闪照片时处于 状态（选填“静止”或“运动”）； (2)根据图乙信息可求得B物块的加速度 （结果保留3位有效数字）； (3)根据图乙信息，可求得B物块质量大小 （结果保留3位有效数字）； (4)该小组同学选取一张清晰的频闪照片，取多个不同的点，算出各点速度，测量各点到起始点的距离，作出如图丙所示的图，图像斜率为。不计空气阻力及各处摩擦，则重力加速度的表达式为 （用表示）。由于空气阻力和定滑轮与轻绳间摩擦力的影响，测量出来的重力加速度与当地重力加速度比较结果 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【答案】(1)静止 (2)2.40 (3)1.22 (4) 偏小 【详解】（1）物块B做匀加速直线运动，根据图乙可知，拍第二张频闪照片后相邻相等时间间隔内的位移差在误差允许范围内均为2.40cm，表明拍第二张频闪照片后的运动满足匀加速直线运动的要求，根据图乙有 该值与2.40cm相隔太多，表明拍第一张频闪照片与拍第二张频闪照片过程中，B实际运动时间小于0.1s，可知，B物块在拍摄第一张频闪照片时处于静止状态。 （2）舍去图乙中的第一段，利用逐差法，加速度 （3）对A进行分析，根据牛顿第二定律有 对B进行分析，根据牛顿第二定律有 结合上述解得M=1.22kg （4）[1]结合上述解得B运动的加速度 根据速度与位移的关系有 则有 图像斜率为，则有 解得 [2]令空气阻力和定滑轮与轻绳间摩擦力大小为f，则有 解得 结合上述有 解得 可知，由于空气阻力和定滑轮与轻绳间摩擦力的影响，测量出来的重力加速度与当地重力加速度比较结果偏小。 9．（2025·云南昆明·模拟预测）科研人员利用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度及磁性小球的直径，长度为的细线将该磁性小球悬挂于点，小球平衡时在其正下方放置一智能手机，打开手机的测磁软件可以记录附近磁感应强度大小。将小球由平衡位置拉开一个角度（），然后由静止释放小球，手机同时描绘出附近磁感应强度随时间变化的图像，如图乙所示。 (1)根据图乙，时，小球位于运动轨迹的 （选填“最低点”或“最高点”）。 (2)根据图乙可知，单摆的周期 s。 (3)改变摆线的长度，测出多组细线的长度和对应的振动周期，作出图像如图丙所示，已知，由图丙可知，当地的重力加速度大小 （结果保留3位有效数字）。忽略空气阻力的影响，用该方法测出的重力加速度值相比真实值 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 (4)由图丙可得小球的直径 （结果保留1位有效数字）。 【答案】(1)最低点 (2)1.6 (3) 9.86 相等 (4)2 【详解】（1）当时，手机检测到的磁场最强，则磁性小球离手机最近，小球位于运动轨迹的最低点。 （2）根据单摆的运动规律一个周期内应该有两个磁感应强度的最大值，由图乙可知，单摆的周期 （3）[1][2]根据单摆周期公式 可得 可知图像的斜率为 解得当地的重力加速度大小 该方法是通过图像的斜率求解重力加速度，摆长的选取只影响图像的纵轴截距，不影响斜率，所以用该方法测出的重力加速度值相比真实值相等。 （4）结合以上分析，可知图像的纵轴截距为，根据图像比例可得 解得小球的直径为 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题18 力学实验 目录 01 析·考情精解 1 02构·知能架构 2 03 破·题型攻坚 3 题型一 纸带类和光电门类实验 4 真题动向 光电门、力传感器等数字化工具替代传统打点计时器 必备知识 知识1 探究小车速度随时间变化的规律 知识2 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 知识3 验证机械能守恒定律 知识4 纸带问题的处理方法 知识5 验证动量守恒定律 命题预测 考向1 探究小车速度随时间变化的规律 考向2 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考向3 验证机械能守恒定律 考向4 验证动量守恒定律 题型二 弹簧类和橡皮条类实验 13 真题动向 以“吸能材料测试”“质量测量装置”等真实问题为背景 必备知识 知识1 探究弹簧弹力与形变量的关系 知识2 探究两个互成角度的力的合成规律 命题预测 考向1 探究弹簧弹力与形变量的关系 考向2 探究两个互成角度的力的合成规律 题型三 力学其他实验和力学创新类实验 18 真题动向 引入手机视频分析、力传感器等技术，替代传统秒表、刻度尺 必备知识 知识1 力学其他实验 知识2 创新型实验的处理策略和创新设计的形式 命题预测 考向1 探究平抛运动的特点 考向2 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 考向3 用单摆测量重力加速度的大小 考向4 创新型实验 命题轨迹透视 从近三年高考力学实验题来看，试题以一道小题为主，难度中等偏上。命题趋势呈现：从基础仪器的使用与读数→经典实验原理的迁移与验证→创新设计型实验→融合实际问题情境的探究分析。倾向于以教材实验为原型，通过装置创新、数据优化和误差分析，考查科学探究能力与解决实际问题的思维。 考点频次总结 考点 2025年 2024年 2023年 纸带类和光电门类实验 2025江西卷T11， 2025广西卷T12， 2025甘肃卷T11， 2025北京卷T16， 2025广东卷T11， 2024新课标卷T22， 2024北京卷T18， 2024山东卷T13， 2024广东卷T11， 2024江西卷T11， 2023全国甲卷T23， 2023辽宁卷T11， 2023浙江卷T16， 弹簧类和橡皮条类实验 2025全国课标卷T22， 2025重庆卷T11， 2025四川卷T11， 2025黑蒙吉辽卷T12， 2024全国甲卷T22， 2024海南卷T14， 2023全国乙卷T22， 2023浙江卷T16， 力学其他实验 2025天津卷T9， 2025浙江卷T15， 2025海南卷T14， 2024湖南卷T12， 2024湖北卷T12， 2024广西卷T11, 2024河北卷T11， 2024海南卷T14， 2023北京卷T17， 2023浙江卷6月T16， 2023浙江卷1月T16， 2026命题预测 预计2026年高考力学实验命题将突出以打点计时器、光电门等核心装置为模型，以探究加速度、验证机械能等经典规律为载体，紧密结合科技或生活实际情境进行创新设计。问题将着重考查实验原理的迁移、实物图连线、数据图像处理以及误差的定量分析，以一道小题形式呈现对科学探究能力的综合检验。 力学实验 验证型实验 验证机械能守恒定律 验证动量守恒定律 测量型实验 测量重力加速度有关实验 测量动摩擦因数有关实验 测量做直线运动物体的瞬时速度 仪器的使用 游标卡尺 刻度尺 螺旋测微器 天平 秒表 弹簧测力计 打点计时器 探究型实验 探究弹力和弹簧伸长量的关系 探究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 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 题型一 纸带类和光电门类实验 1．（2025·北京·高考真题）利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律，实验装置如图1所示。 (1)按照图1安装好器材，下列实验步骤正确的操作顺序为________（填各实验步骤前的字母）。 A．释放小车 B．接通打点计时器的电源 C．调整滑轮位置，使细线与木板平行 (2)实验中打出的一条纸带如图2所示，为依次选取的三个计数点（相邻计数点间有4个点未画出），可以判断纸带的 （填“左端”或“右端”）与小车相连。 (3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T，则打B点时小车的速度 。 (4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示，将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点，另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动，选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为，圆盘半径。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为 ；打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为 。（结果均保留两位有效数字） 命题解读 新情境：以“研究匀变速直线运动规律”为基础，拓展至“圆盘圆周运动”的创新场景，将直线运动与曲线运动结合，体现实验方法的迁移应用。 新考法：通过纸带分析判断小车连接端（利用点间距变化），并结合逐差法计算加速度，同时引入圆盘转动的向心加速度计算，融合运动学与圆周运动知识。 新角度：从传统纸带处理（匀变速直线运动）延伸到非匀变速的圆周运动，考查学生对“瞬时速度”“加速度”概念在不同运动形式中的理解。 2．（2025·广东·高考真题）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）。 命题解读 新情境：以“吸能材料性能测试”为背景，通过小车碰撞实验探究能量损失，将动量守恒与能量转化结合，贴近工程应用。 新考法：利用光电门测量遮光条通过时间计算速度，验证弹性碰撞条件（质量相等时速度互换），并通过动能比值评估吸能效果，强调实验数据的定量分析。 新角度：从验证动量守恒拓展到实际材料性能测试，考查学生对实验原理在真实场景中的迁移能力，突出物理与工程实践的联系。 知识1 探究小车速度随时间变化的规律 装置图 操作要点 数据处理 1.细绳与长木板平行 2.释放前小车应靠近打点计时器 3.先接通电源,再释放小车,打点结束先切断电源,再取下纸带 4.钩码质量适当 1.判断物体是否做匀变速直线运动 2.根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,测出不同时刻的瞬时速度 3.利用逐差法求平均加速度，充分利用实验数据,减小误差 4.作速度—时间图像,通过图像的斜率求加速度 知识2 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 装置图 操作要点 数据处理 1.平衡阻力,垫高长木板一端使小车能拉着（不挂槽码）槽码纸带匀速下滑 2.实验必须保证的条件:小车质量m≫槽码质量m' 3.释放前小车要靠近打点计时器,应先接通电源,后释放小车 4.注意：解题时一定理解实验原理，在一些创新实验方案中不是必须进行操作要点中的1、2。 1.利用逐差法或v-t图像法求a 2.作出a-F图像和a-图像,确定a与F、m的关系 知识3 验证机械能守恒定律 装置图 操作要点 数据处理 1.竖直安装打点计时器,以减小摩擦阻力 2.选用质量大、体积小、密度大的材料 3.选取第1、2两点间距离接近2 mm的纸带,用mgh=mv2进行验证 1.应用vn=计算某时刻的瞬时速度 2.判断mghAB与-是否在误差允许的范围内相等 3.作出v2-h图像,求g的大小 知识4 纸带问题的处理方法 知识5 验证动量守恒定律 装置图 操作要点 数据处理 1.开始前调节导轨水平 2.用天平测出两滑块的质量 3.用光电门测量碰前和碰后的速度 1.滑块速度的测量:v= 2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 考向1 探究小车速度随时间变化的规律 1．（2025·湖北武汉·模拟预测）某实验小组利用图中的装置测量滑块的瞬时速度和当地的重力加速度。将装有光电门的气垫导轨放置在水平桌面上并调至水平，在导轨上放置一个固定有遮光条的滑块，细线的一端固定在滑块上，另一端连接小球，使细线与导轨平行。 (1)如图所示，用螺旋测微器测遮光条的宽度 mm。 (2)测得滑块含遮光条的质量为M，小球的质量为 m，遮光条中心到光电门中心的距离 s。接通气泵，将滑块由静止释放，记录遮光条的遮光时间滑块在经过光电门时小球没有落地。则遮光条通过光电门时的速度大小为 用题中所给的字母和测量量表示，速度大小的测量值 真实值选填“大于”、“等于”或“小于”。 (3)改变s，重复上述实验，画出图像如图所示，图像斜率为k，则当地的重力加速度大小 。用题中所给的字母和测量量表示 2．（2025·河南信阳·三模）测速在生活中很常见，不同的情境中往往采用不同的测速方法。 情境1：如图，滑块上安装了宽度的遮光条，滑块在牵引力作用下通过光电门的时间，则可估算出滑块经过光电门的速度大小 。 情境2：某高速公路自动测速装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射脉冲电磁波，相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射电磁波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现出第二个尖形波。根据两个波在显示屏上的距离，可以计算出汽车至雷达的距离。显示屏如图乙所示（图乙中标的数据、、t为已知量），已知光速为c。则： a．当第一个脉冲电磁波遇到汽车时，汽车距雷达的距离为 。 b．从第一个脉冲遇到汽车的瞬间到第二个脉冲遇到汽车的瞬间，所经历的时间为 。 c．若考虑到，，则可写出汽车的速度为 。 考向2 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 3．（2026·贵州·一模）如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是　　　　。 A．放大法 B．控制变量法 C．补偿法 (2)该实验过程中操作正确的是　　　　。 A．平衡阻力时小车未连接纸带 B．先接通打点计时器电源，后释放小车 C．调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行 (3)经正确操作后获得一条如图乙所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v＝ ；小车加速度的表达式是 （选填正确选项前的字母）。 A、a＝    B、a＝  C、a＝ 4．（2025·河北·一模）某实验小组用如图丙所示的实验装置验证牛顿第二定律。滑块上有两个宽度均为d 的遮光片，滑块与遮光片的总质量为M，两遮光片中心间的距离为L。 (1)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上，打开气泵电源，轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和，仔细调整支脚A，直至遮光片1、2通过光电门的挡光时间 （选填“>”“=”或“<”）。 (2)气垫导轨调至水平后，将细线一端拴在滑块上，另一端跨过气垫导轨左端的光滑定滑轮悬挂沙桶，调节定滑轮，使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行。将滑块在光电门右侧释放，记录遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t₁和t₂，则滑块的加速度大小a= （用题目中的物理量符号表示）。 (3)保持气垫导轨水平，多次改变沙桶和桶内细沙的总质量m（mM），并记录遮光片1、2的挡光时间，计算相应的加速度a，根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力 mg 之间的关系图像如图丁所示，则图线的斜率k= （用题目中的物理量符号表示）。 考向3 验证机械能守恒定律 5．（2025·浙江·一模）如图1为“验证机械能守恒定律”实验装置。 (1)下列说法正确的是 A．图中打点计时器直接使用220V交流电源 B．打点计时器的限位孔须处于同一竖直线上 C．一定要选用第一个点迹清晰的纸带 D．实验绘出v2—h图像，图线有没有过原点与机械能是否守恒无关 (2)如图2所示，实验中得到一条点迹清晰的纸带。在纸带的后端选择连续的打点作为计数点，并且标上1、2、3、4、5。电源频率为50Hz。 ①在打计数点4时，重物的速度为 m/s，重物下落的加速度g1= m/s2（结果均保留2位有效数字）。 ②选取第一个打点和计数点4来验证机械能守恒。已知重物质量为0.2kg，第一个打点对应的速度为0，计数点1与第一个打点的距离为11.20cm，当地重力加速度g2=9.8m/s2，则在计算重物的重力势能减少量△Ep时，重力加速度应选用 （选填“g1”或“g2”）。经计算可知△Ep （选填“大于”、“小于”或“等于”）重物动能的增加量△Ek，其原因可能是 。 A．纸带与限位孔间存在摩擦阻力 B．电源的实际频率小于50Hz C．计算△Ep时重力加速度选择错误 6．（2025·云南红河·一模）某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验操作步骤如下： ①用天平测出滑块（含遮光条）的质量、钩码的质量； ②按图连接好实验装置，固定滑块； ③测量遮光条中心与光电门之间距离L及遮光条宽度d； ④将滑块由静止释放，记录遮光条挡光时间t； ⑤多次改变L重复实验并处理数据。 根据上述实验操作过程，回答下列问题： (1)下列关于该实验的说法正确的是：（　　） A．不需要保证m远小于M B．滑块所受拉力大小等于钩码重力 C．滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等 (2)使用游标卡尺测得遮光条宽度如图乙所示，则 cm； (3)某次实验测得滑块静止时遮光条中点与光电门之间距离，遮光条挡光时间，重力加速度g取，则可算得该过程滑块（含遮光条）与钩码组成的系统重力势能减少量为 J，动能增加量为 J；（均保留三位有效数字） (4)若另一个同学多次做上述实验发现系统动能增加量总是大于系统重力势能减少量，造成这种结果的原因可能是（　　） A．选取的遮光条宽度过宽 B．系统运动过程中受阻力影响 C．没有考虑动滑轮的机械能变化 D．气垫导轨未保持水平 考向4 验证动量守恒定律 7．（2025·河北·模拟预测）如图甲所示，某小组用气垫导轨和光电门等装置来“探究碰撞中的不变量”。实验中用到两个相同的光电门1和2及两滑块和，两滑块上分别固定有宽度相同的长方形遮光条。部分实验操作如下： （1）用天平测出两滑块（包括遮光条）的质量分别为、。 （2）用游标卡尺测量遮光条的宽度，结果如图乙所示，则 。 （3）打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨水平。 （4）将滑块静止放置在两光电门之间，滑块放置在光电门1左侧，给滑块一个合适的初速度，使其向右第一次通过光电门1，两滑块碰撞后，滑块被弹回第二次通过光电门1，滑块向右通过光电门2。光电门1先后记录的遮光时间为，，光电门2记录的遮光时间为。计算得两滑块碰撞前，滑块通过光电门1时的动量大小为 ，碰撞后两滑块的动量之和的大小为 。（结果均保留两位有效数字） （5）分析实验数据发现两滑块碰后的动量比碰前的动量略大。若上述的差别是由单一因素引起，该因素可能是 （填正确答案标号）。 A．气垫导轨对滑块有阻力 B．气垫导轨不水平，左低右高 C．气垫导轨不水平，左高右低 8．（2026·江苏·一模）如图1所示的实验装置可以用来验证两辆小车碰撞前后动量守恒。图中A、B两辆相同小车质量均为1kg。电磁打点计时器的打点周期，主要实验步骤有： a.把两条纸带分别安装在两辆小车上，并让两条纸带通过同一个打点计时器。打点计时器内有两层复写纸，每条纸带各放在一层复写纸下，这样，一个打点计时器能够同时打下两条纸带。 b.调整木板的倾斜角度，使小车能够匀速运动。 c.在小车A上固定一个1kg的重物，然后给小车A一个向前的速度，使它撞向静止的B车，碰后两车迅速分开，各自前进。打下的分别与A、B相连的纸带如图2所示。 (1)根据图2中给出的纸带数据，小车A碰前的动量大小为 （结果保留3位有效数字）； (2)根据图2中给出的纸带数据，小车B碰后的动量大小为 （结果保留3位有效数字）； (3)碰后系统的总动量大小为 （结果保留3位有效数字），由实验数据可得，在误差允许范围内，碰撞前后系统动量守恒。 题型二 弹簧类和橡皮条类实验 1．（2025·全国卷·高考真题）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”）。 命题解读 新情境：通过悬挂钩码研究橡皮筋的形变规律，结合坐标纸记录数据，引入水平拉力下的平衡问题，将胡克定律与力的合成结合。 新考法：要求根据坐标点计算距离、判断橡皮筋伸长量与钩码质量的关系，并用共点力平衡求解水平拉力，融合图像分析与受力分析。 新角度：从静态平衡拓展到动态形变分析，强调实验数据的图像化处理（如斜率求劲度系数），体现数学工具在物理实验中的应用。 2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图（a），细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线，如图（b）所示。 回答下列问题： (1)将一芒果放入此空杯，按上述操作测得，由图（b）可知，该芒果的质量 g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与相比 （填“偏大”或“偏小”）。 (2)另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是_________。 A．水杯质量过小 B．绳套长度过大 C．橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 (3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施 。 命题解读 新情境：设计“质量测量装置”，利用橡皮筋与细绳的动态平衡关系，通过改变水的质量建立橡皮筋长度与物体质量的关系，贴近生活应用。 新考法：要求根据图像反推物体质量，分析实验条件（如橡皮筋与绳垂直）对结果的影响，考查误差分析与实验设计的严谨性。 新角度：将橡皮筋弹力与力的分解结合，通过控制变量法（固定夹角）简化问题，体现实验设计中的转化思想。 知识1 探究弹簧弹力与形变量的关系 实验 装置图 操作要点 数据处理 探究弹簧弹力与形变量的关系 1.应在弹簧自然下垂时,测量弹簧原长l0 2.水平放置弹簧,测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,使图像横轴截距不为零 1.作出弹力F随弹簧伸长量x变化的图像,斜率表示弹簧的劲度系数 2.超过弹簧的弹性限度,图像会发生弯曲 知识2 探究两个互成角度的力的合成规律 实验 装置图 操作要点 数据处理 探究两个互成角度的力的合成规律 1.正确使用弹簧测力计 2.同一次实验中,橡皮条结点的位置一定要相同 3.细绳套应适当长一些,互成角度地拉橡皮条时,夹角大小应适当 1.按力的图示作平行四边形 2.求合力大小 考向1 探究弹簧弹力与形变量的关系 1．（2025·四川成都·一模）图（a）所示的彩虹圈是一种有趣的螺旋弹簧玩具。实验小组利用图（b）装置测量其劲度系数。平放于较光滑水平桌面上的彩虹圈一端用细线固定在墙上，另一端通过细线跨过较光滑的定滑轮连接一托盘。在托盘中逐次增加质量为2g的砝码，砝码总个数为n，通过彩虹圈上方水平放置的固定刻度尺读出放入砝码稳定后对应指针位置x，测得数据如下： 砝码总个数n 1 2 3 4 5 6 指针位置/cm 20.00 22.82 25.60 28.40 31.21 34.01 (1)为充分利用测量数据，实验小组用如下方法逐一求差：，，则 cm；根据上述三个差值算出托盘中每增加一个砝码时彩虹圈的平均伸长量，重力加速度取9.8，可求得彩虹圈的劲度系数 N／m； (2)实验小组将该彩虹圈竖直悬挂，彩虹圈因自身重力作用而呈现的形态如图（c）中 （填正确答案标号）。 2．（2025·江西·模拟预测）某实验小组通过如图甲所示装置探究轻质橡皮筋弹力与长度的关系，实验步骤如下： I：将橡皮筋一端固定在长木板的左端，测出橡皮筋的原长，以橡皮筋另一端系一段细线，细线跨过长木板右端的定滑轮与小桶相连； Ⅱ：用带有刻度的杯子量取的水倒入小桶，稳定后测量橡皮筋的长度l； Ⅲ：重复上述步骤Ⅱ，获得多组对应的数值； Ⅳ：以小桶中水的体积V为横坐标，橡皮筋的伸长量x为纵坐标，根据实验数据拟合成如图乙所示的直线。 完成下列填空： (1)不挂小桶时，用刻度尺测量橡皮筋的原长，刻度尺读数如图所示，该读数为 cm。 (2)已知水的密度为，重力加速度为，图乙中图线的斜率为，截距为，则可以求得橡皮筋的劲度系数为 N/m，小桶质量为 kg。（结果均保留三位有效数字） 考向2 探究两个互成角度的力的合成规律 3．（2025·浙江杭州·一模）某学习小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。 (1)小明选用图甲方案进行实验，下列相关说法正确的是__________。 A．实验采用了等效替代法 B．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．拉橡皮筋时，弹簧秤应与木板平面平行 D．拉橡皮筋时，弹簧秤外壳不能与白纸接触 (2)小明实验时，其中一只弹簧秤的示数如图乙所示，其读数为 N。 (3)小红用图丙方案进行实验，主要器材是两根完全相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和质量未知的重物。在黑板上实验时，先用一根橡皮筋拉重物，记下橡皮筋与重物的结点位置、橡皮筋另一端点位置；再用两根橡皮筋拉重物，使橡皮筋与重物的结点仍在位置，记下橡皮筋另外两个端点的位置和。为进一步完成实验探究，橡皮筋的原长是否需要测量？ （选填“需要”或“不需要”）；重物的质量是否需要测量？ （选填“需要”或“不需要”）。 4．（2025·湖北黄冈·一模）某同学用压力传感器和量角器来完成“验证力的平行四边形定则”实验，主要实验步骤如下： （1）如图甲所示，把压力传感器固定在水平地面上，将木块放在压力传感器上面，木块靠着竖直挡板，记录此时传感器的示数F1，则此时竖直挡板对木块的弹力为 ； （2）如图乙所示，把压力传感器固定在一斜面上，将木块放在压力传感器上面，用一垂直斜面的挡板挡住木块，当斜面倾角为θ时，记录传感器的示数F2。在误差允许的范围内，若F1、F2的大小满足关系式 ，即可初步验证力的平行四边形定则； （3）重复步骤（2），多次调整斜面的倾角θ，记录F1和F2的大小，多次验证； （4）若考虑木块与压力传感器之间的摩擦力，对本实验结果 （选填“有”或“无”）影响。 题型三 力学其他实验和力学创新类实验 1．（2025·天津·高考真题）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。 命题解读 新情境：利用“平抛运动轨迹记录”实验，结合手机视频分析软件获取水平与竖直位移图像，将传统实验与数字化技术结合。 新考法：通过图像判断水平/竖直位移随时间的变化规律（匀速与匀加速），并计算初速度，考查对运动合成与分解的理解。 新角度：从手动描点升级为数字化数据处理，强调对运动图像物理意义的解读，体现实验技术的现代化趋势。 2．（2025·浙江·高考真题）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 。 命题解读 新情境：用“单摆测重力加速度”实验，引入力传感器记录拉力变化图像，或通过改变摆长绘制T2−L图像，结合重心偏移分析误差。 新考法：根据拉力图像周期计算重力加速度，或通过图像斜率/截距修正摆长（考虑重心位置），考查实验误差的系统分析。 新角度：传统秒表计时拓展到传感器实时数据采集，强调实验原理的深度理解（如单摆周期公式中摆长的定义）。 知识1 力学其他实验 实验 装置图 操作要点 数据处理 探究平抛运动的特点 1.保证斜槽末端水平 2.每次让小球从倾斜轨道的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纸板上的投影点 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=v0t和y=gt2,求初速度v0= x 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1.横臂对小球的弹力大小关系可以通过标尺上刻度读出,该读数显示了向心力大小关系 2.采用了控制变量法,探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 作出F-ω2、F-r、F-m的图像,分析向心力与角速度、半径、质量之间的关系 用单摆测量重力加速度的大小 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=悬线长l'+小球的半径r 4.用T=计算单摆的周期 从单摆平衡位置开始计时,计时一个周期后开始计数“1” 1.利用公式g=求重力加速度 2.可作出l-T2的图像,利用斜率求重力加速度 知识2 创新型实验的处理策略和创新设计的形式 1.创新型实验的处理策略 对于创新型实验的处理,最根本的方法是要把实验的本质从新情境中分离出来,找出与常规实验的相同之处,然后运用熟悉的实验原理和实验数据处理方法进行处理,解决此类问题要有“以不变应万变”的策略: (1)根据题目情境,提取相应的力学模型,明确实验的理论依据和实验目的,设计实验方案。 (2)进行实验,记录数据,应用原理公式或图像法处理实验数据,结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。 2.力学实验创新设计的形式 (1)实验器材的等效与替换。常见的考查模式主要有两大类:一是不变目的,变装置;二是不变装置,变目的。 (2)实验原理的拓展与延伸。该类实验的特点是题目来源于教材,但又高于教材,实验的基本原理和思想方法是考查的核心,要解决此类实验问题,应从背诵实验向分析理解实验转变。 (3)试题情境的设计与创新。不管试题情境的设计进行了怎样的创新,其考查的实验原理和实验处理方法仍然不变。 考向1 探究平抛运动的特点 1．（2026·重庆·一模）某同学采用如图甲所示的实验装置研究平抛运动规律，实验装置放置在水平桌面上，底板上的标尺可以测得水平位移x。 (1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______。 A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 B．斜槽轨道必须光滑 C．应选择质量较大，体积较小的小球 D．每次小球应从同一高度由静止释放 (2)若某次实验时，小球抛出点距底板的高度为h，水平位移为x，重力加速度为g，则小球的平抛初速度为 （用h、x、g表示）。 (3)如图乙所示，用一张印有小方格的纸记录轨迹，当地重力加速度g取，小方格的边长。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度= m/s，小球抛出点的坐标为 。 2．（2025·河南·模拟预测）学习小组利用不同的实验装置分别研究平抛运动。回答下列问题： (1)甲同学用频闪照相机拍到小球平抛运动的照片，如图甲所示。照片中小方格的边长，小球在平抛运动中的几个位置如图中的、、、所示，则小球平抛运动的初速度 （当地重力加速度取）。 (2)乙同学在家中进行实验。如图乙所示，在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动，移动挡板到桌子附近，使做平抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的挡板上，记录钢球的落点，测量桌边到挡板的距离，小球下落的高度。改变桌边和挡板的距离，得到多组数据。 ①关于实验过程下列说法正确的是 （填标号）。 A．每次都应该从斜面上同一位置由静止释放小球 B．斜面的摩擦会影响实验结果 C．实验过程中，可以在桌面上向前或向后移动斜面 ②乙同学通过图像研究平抛运动的水平位移与竖直位移的关系。下列图像中，符合实际的是 （填标号）。 A．    B．    C． 考向2 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 3．（2026·江苏·一模）某实验小组利用如图所示的实验装置验证圆周运动的向心力与线速度之间的关系。悬点处固定一个力传感器（未画出），细绳一端系一个小球，另一端系在传感器上，悬点正下方放置一个光电门，把小球向左拉开然后从静止释放，小球经过光电门时小球中心刚好对准光电门发光管，当地重力加速度为。 （1）测得小球静止在点正下方时力传感器的读数为，小球的直径为，小球做圆周运动的半径为； （2）把小球从某点（如图中的点）由静止释放，经过光电门位置时挡光时间为，则小球经过光电门时的线速度大小为 ，小球经过光电门位置时绳子的拉力为，若等式 （用、、、、表示）成立，则向心力与线速度之间的关系得到验证。 4．（2025·四川遂宁·二模）某同学设计了一种探究向心力与角速度关系的实验装置，如图甲所示，在水平圆盘上固定一个长的凹槽，在槽内固定一个力传感器，将小球放在凹槽内，在力传感器外侧安装了一个沿圆盘径向的遮光片，小球紧靠力传感器。 (1)使圆盘绕过圆盘中心的竖直轴匀速转动，与光电门连接的光强记录仪记录接收到的光强随时间变化的规律如图乙所示，根据图乙可知，圆盘转动的角速度为 ； (2)多次调整圆盘的转速进行实验，测得多组小球转动的角速度ω及对应力传感器示数F，作出图像如图丙所示，由图像得到的结论是 ；若小球的质量为0.3kg，则小球做圆周运动的半径 。 考向3 用单摆测量重力加速度的大小 5．（2025·四川成都·一模）某同学在家中测量当地重力加速度。实验过程如下： （1）用细棉线穿过手机壳上的挂孔，把手机悬挂于固定点，制成一个单摆。悬挂时使手机摄像头位于上方，如图所示； （2）打开手机中的物理实验软件，使手机在竖直平面内小角度摆动（摆角小于），记录摆动周期； （3）用卷尺测量出悬线的长度和手机的长度； （4）假设手机的重心位于其几何中心，则重力加速度的测量值可表示为 （用、、表示）； （5）该同学分析发现，手机的质量分布不均匀，重心实际偏向摄像头一侧，则以上重力加速度的测量值 （填“大于”或“小于”）真实值； （6）不改变现有器材，为消除上述系统误差，请写出一条改进实验的措施： 。 6．（2026·四川攀枝花·一模）传统“单摆测量重力加速度”实验中，用秒表测量周期存在较大误差。某实验小组利用数字化设备改进该实验，按如图所示的实验装置进行实验。选用的器材有：摆球、不易伸长的细线、刻度尺、游标卡尺、拉力传感器、数据采集器、计算机等。实验步骤如下： （i）将拉力传感器固定在竖直木板上，并与摆球用细线相连； （ii）用刻度尺测量摆线长度l，再用游标卡尺测量摆球直径d，计算摆长； （iii）让单摆做小角度摆动，数据采集器记录拉力传感器的数据； （iv）改变摆长，重复以上步骤三次。 据此回答以下问题： (1)在测量摆长时，必须使单摆处于___________状态。 A．水平放置且拉直 B．挂上摆球后在竖直面内自然悬垂 C．竖直悬挂且用竖直外力拉紧 (2)某次测量得到的拉力传感器的示数F随时间t变化的图像如图乙所示，则该次测量中摆球摆动的周期T= s（保留两位有效数字），重力加速度可表示为 （用l、d、T表示）。 考向4 创新型实验 7．（2025·山西·模拟预测）如图（a）所示为一个高中物理常用的传感器实验装置，固定在小车上的发射器不停地发射光信号，水平轨道上放置的接收器通过接收光信号进行测距，接收器连接电脑后可以实时显示出发射器和接收器之间的距离随时间变化的关系。已知钩码的质量为，小车和发射器的总质量为，重力加速度为。 (1)静止释放钩码和小车后，小车运动的应随 （选填“”“”或“”）成线性变化； (2)关于此装置，下列说法中正确的有_______； A．用此装置“探究小车的加速度与质量的关系”并用图像法处理数据时，如果画出的关系图像是一条倾斜的直线，就可以确定加速度与质量成反比 B．用此装置“验证机械能守恒定律”，必须要平衡摩擦力 C．用此装置“验证机械能守恒定律”，每次在增加钩码的质量时，应重新平衡摩擦力 (3)某同学用此装置“探究小车的加速度与外力的关系”时，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，但保证了，可用钩码重力代替绳子的拉力。该同学测量得到的图像如图（b）所示。已知图中直线的斜率为，在纵轴上的截距为，则小车与木板间的动摩擦因数 ，钩码的质量 。 8．（2025·四川泸州·一模）某学习小组用如图甲所示的装置探究机械能守恒定律。手托住用轻绳跨过定滑轮连接的A、B两物块，某时刻静止释放。已知A的质量，B的质量为M（M未知，且）。用周期的频闪照相机拍摄B物块，获得的照片如图乙所示。取重力加速度。 (1)根据图乙信息可判断B物块在拍摄第一张频闪照片时处于 状态（选填“静止”或“运动”）； (2)根据图乙信息可求得B物块的加速度 （结果保留3位有效数字）； (3)根据图乙信息，可求得B物块质量大小 （结果保留3位有效数字）； (4)该小组同学选取一张清晰的频闪照片，取多个不同的点，算出各点速度，测量各点到起始点的距离，作出如图丙所示的图，图像斜率为。不计空气阻力及各处摩擦，则重力加速度的表达式为 （用表示）。由于空气阻力和定滑轮与轻绳间摩擦力的影响，测量出来的重力加速度与当地重力加速度比较结果 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 9．（2025·云南昆明·模拟预测）科研人员利用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度及磁性小球的直径，长度为的细线将该磁性小球悬挂于点，小球平衡时在其正下方放置一智能手机，打开手机的测磁软件可以记录附近磁感应强度大小。将小球由平衡位置拉开一个角度（），然后由静止释放小球，手机同时描绘出附近磁感应强度随时间变化的图像，如图乙所示。 (1)根据图乙，时，小球位于运动轨迹的 （选填“最低点”或“最高点”）。 (2)根据图乙可知，单摆的周期 s。 (3)改变摆线的长度，测出多组细线的长度和对应的振动周期，作出图像如图丙所示，已知，由图丙可知，当地的重力加速度大小 （结果保留3位有效数字）。忽略空气阻力的影响，用该方法测出的重力加速度值相比真实值 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 (4)由图丙可得小球的直径 （结果保留1位有效数字）。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $