第1部分 第17讲 力学实验-【金版教程】2026年高考物理大二轮专题复习冲刺方案全书word

本专题主要讲解教材中的21个物理实验，并在此基础上，掌握创新实验的原理和操作。教材中的21个实验可以大体分为两类：一类是力学、光学、热学等实验，理清实验原理和操作，即可有效掌握整个实验；另一类是电学实验，掌握此部分实验的基础是理解实验电路。

　第17讲　力学实验

考点1　以测速度为核心的力学基础实验

1．概述

常见测速度的器材有打点计时器、频闪照相、光电门。以这些器材为基础可以完成的基础实验如下：

(1)探究小车速度随时间变化的规律；

(2)探究加速度与力、质量的关系；

(3)验证机械能守恒定律；

(4)验证动量守恒定律。

2．使用打点计时器和频闪照相的要点

(1)使用打点计时器时，应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；频闪照相的操作顺序与此类似。

(2)计算某计数点瞬时速度的方法：vi＝。

(3)计算加速度时，均可根据公式a＝，并利用逐差法以减小偶然误差。

(4)计算加速度时，均可以作v­t图像以减小偶然误差。

(5)与打点计时器相比，频闪照相的优点是无机械干扰，精度更高。

3．光电门的优点

(1)光电门不需要与运动物体直接接触，避免了摩擦干扰。

(2)根据v＝测瞬时速度时，由于d很小，所以测量值非常接近真实值。

4．其他注意事项

用图像探究或验证物理关系式时，尽量不要作曲线图像，而是利用数学知识对函数关系式进行变换，化曲为直，简化数据分析过程。

例1　(2025·河南卷，12)实验小组利用图1所示装置验证机械能守恒定律。可选用的器材有：交流电源(频率50 Hz)、铁架台、电子天平、重锤、打点计时器、纸带、刻度尺等。

(1)下列所给实验步骤中，有4个是完成实验必需且正确的，把它们选择出来并按实验顺序排列：________(填步骤前面的序号)

①先接通电源，打点计时器开始打点，然后再释放纸带

②先释放纸带，然后再接通电源，打点计时器开始打点

③用电子天平称量重锤的质量

④将纸带下端固定在重锤上，穿过打点计时器的限位孔，用手捏住纸带上端

⑤在纸带上选取一段，用刻度尺测量该段内各点到起点的距离，记录分析数据

⑥关闭电源，取下纸带

(2)图2所示是纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E到起点的距离。则打出B点时重锤下落的速度大小为________ m/s(保留3位有效数字)。

(3)纸带上各点与起点间的距离即为重锤下落高度h，计算相应的重锤下落速度v，并绘制图3所示的v2­h关系图像。理论上，若机械能守恒，图中直线应________(填“通过”或“不通过”)原点且斜率为________(用重力加速度大小g表示)。由图3得直线的斜率k＝________(保留3位有效数字)。

(4)定义单次测量的相对误差η＝×100%，其中Ep是重锤重力势能的减小量，Ek是其动能增加量，则实验相对误差为η＝________×100%(用字母k和g表示)；当地重力加速度大小取g＝9.80 m/s2，则η＝________%(保留2位有效数字)，若η<5%，可认为在实验误差允许的范围内机械能守恒。

[解析]　(1)根据题图1可知，本实验的实验原理是通过比较重锤重力势能的减少量与动能的