第16讲 力学实验(强化练)-【优化探究】2026年高考物理二轮专题复习配套课件（江苏专版）

2 3 4 5 6 7 1 1.(6分)(2025·四川卷)某学习小组利用生活中常见物品开展“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,当地重力加速度为9.8 m/s2。实验过程如下: (1)将两根细绳分别系在弹簧两端,将其平放在较光滑的水平桌面上,让其中一个系绳点与刻度尺零刻度线对齐,另一个系绳点对应的刻度如图1所示,可得弹簧原长为　　 　　cm。  13.14(±0.01均可) 解析:该刻度尺的分度值为0.1 cm,应估读到分度值的后一位,故弹簧原长为13.14 cm。 2 3 4 5 6 7 1 (2)将弹簧一端细绳系到墙上的挂钩上,另一端细绳跨过固定在桌面边缘的光滑金属杆后系一个空的小桶。使弹簧和桌面上方的细绳均与桌面平行,如图2所示。 (3)用带有刻度的杯子量取50 mL水,缓慢加到小桶里,待弹簧稳定后,测量两系绳点之间的弹簧长度并记录数据。按此步骤操作6次。 2 3 4 5 6 7 1 (4)以小桶中水的体积V为横坐标,弹簧伸长量x为纵坐标,根据实验数据拟合成如图3所示直线,其斜率为200 m-2。由此可得该弹簧的劲度系数为　　　　N/m(结果保留两位有效数字)。  49 解析:由胡克定律可知mg+ρVg=kx,化简可得x=V+,由图像可知=200 m-2,代入数据解得该弹簧的劲度系数为k=49 N/m。 2 3 4 5 6 7 1 (5)图3中直线的截距为0.005 6 m,可得所用小桶质量为　　　　kg(结果保留两位有效数字)。  0.028 解析:由题可知=0.005 6 m,代入数据可得所用小桶质量为m= 0.028 kg。 2 3 4 5 6 7 1 2.(6分)(2025·云南卷)某实验小组做了测量木质滑块与橡胶皮之间动摩擦因数μ的实验,所用器材如下:钉有橡胶皮的长木板、质量为250 g的木质滑块(含挂钩)、细线、定滑轮、弹簧测力计、慢速电机以及砝码若干。实验装置如图甲所示。 2 3 4 5 6 7 1 实验步骤如下: ①将长木板放置在水平台面上,滑块平放在橡胶面上; ②调节定滑轮高度,使细线与长木板平行(此时定滑轮高度与挂钩高度一致); ③用电机缓慢拉动长木板,当长木板相对滑块匀速运动时,记录弹簧测力计的示数F; ④在滑块上分别放置50 g、100 g和150 g的砝码,重复步骤③; ⑤处理实验数据(重力加速度g取9.80 m/s2)。 2 3 4 5 6 7 1 实验数据如下表所示: 滑块和砝码的 总质量M/g 弹簧测力计 示数F/N 动摩擦因数μ 250 1.12 0.457 300 1.35 a 350 1.57 0.458 400 1.79 0.457 2 3 4 5 6 7 1 完成下列填空: (1)表格中a处的数据为　　　　(保留三位有效数字)。  0.459 解析:根据题意可知F=μFN=μMg,则表格中a处的数据μ=≈0.459。 2 3 4 5 6 7 1 (2)其他条件不变时,在实验误差允许的范围内,滑动摩擦力的大小与接触面上压力的大小　　　　,μ与接触面上压力的大小　　　　。(以上两空均选填“成正比”“成反比”或“无关”)  成正比 解析:根据表中数据分析可知,其他条件不变时,在实验误差允许的范围内,滑动摩擦力的大小与接触面上压力的大小成正比;根据表中数据分析可知,其他条件不变时,在实验误差允许的范围内,μ与接触面上压力的大小无关。 无关 2 3 4 5 6 7 1 (3)若在实验过程中未进行步骤②,实验装置如图乙所示,挂钩高于定滑轮,则μ的测量结果将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  偏大 解析:当挂钩高于定滑轮时,细线的拉力有竖直向下的分力,实际的正压力大于测量值的正压力,即F压测<F压实,而弹簧测力计的拉力在水平方向的分力等于滑动摩擦力,即测量的F偏大,根据μ=可得μ测>μ实。 2 3 4 5 6 7 1 3.(6分)(2025·浙江卷)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。 2 3 4 5 6 7 1 (1)如图是某次实验中得到的纸带的一部分。每5个连续打出的点为一个计数点,电源频率为50 Hz,打下计数点3时小车速度为　　　　m/s(保留三位有效数字)。  0.395 解析:相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,打计数点3时的速度 v3== m/s=0.395 m/s。 2 3 4 5 6 7 1 (2)下列说法正确的是　　　　。  A.改变小车总质量,需要重新补偿阻力 B.将打点计时器接到输出电压为8 V的交流电源上 C.调节滑轮高度,使牵引小车的细线跟长木板保持平行 D.小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车 CD 解析:平衡摩擦力时满足 mgsin θ=μmgcos θ,两边质量消掉,故改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力,选项A错误;电火花计时器需要接220 V交流电源,选项B错误;调节滑轮高度,使牵引小车的细线跟长木板保持平行,选项C正确;小车应尽量接近打点计时器,并应该先接通电源后释放小车,以充分利用纸带,选项D正确。 2 3 4 5 6 7 1 (3)改用如图1所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平,滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1、Δt2,测得两个光电门间的距离为x,用游标卡尺测量遮光条的宽度d,结果如图2所示,其读数d=　　　　mm,则滑块加速度a=　　　　 (用题中所给物理量符号表示)。  10.00 (-) 2 3 4 5 6 7 1 解析:遮光条宽度d=10 mm+0.05 mm×0=10.00 mm;滑块经过两光电门时的速度分别为v1=,v2=,根据-=2ax,解得a=(-)。 2 3 4 5 6 7 1 4.(8分)(2025·山东卷)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律,部分实验步骤如下: 2 3 4 5 6 7 1 (1)将两光电门安装在长直轨道上,选择宽度为d的遮光片固定在小车上,调整轨道倾角,用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d= 　　　　cm(选填“5.00”或“1.00”)的遮光片,可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。  1.00 解析:实验用遮光片通过光电门的平均速度代替小车的瞬时速度,遮光片宽度越小,代替时误差越小,故为较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度,选择宽度较小的d=1.00 cm的遮光片。 2 3 4 5 6 7 1 (2)将小车自轨道右端由静止释放,从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度v1=0.40 m/s、v2=0.81 m/s,以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t=1.00 s,计算小车的加速度a=　　　　m/s2(结果保留两位有效数字)。  0.41 解析:根据加速度的定义式可得a==0.41 m/s2。 2 3 4 5 6 7 1 (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F,改变砝码质量,重复上述步骤,根据数据拟合出a-F图像,如图乙所示。若要得到一条过原点的直线,实验中应　　　　(选填“增大”或“减小”)轨道的倾角。  增大 解析:根据图像可知,当有一定大小的外力F时小车的加速度仍为零,由此可知平衡摩擦力不足,若要得到一条过原点的直线,需要平衡摩擦力,故实验中应增大轨道的倾角。 2 3 4 5 6 7 1 (4)图乙中直线斜率的单位为　　　　(选填“kg”或“kg-1”)。  kg-1 解析:题图乙中直线斜率为k=,根据F=ma可知直线斜率的单位为 kg-1。 2 3 4 5 6 7 1 5.(6分)(2025·江苏扬州二模)某小组用图(a)装置探究“向心力大小与半径、周期的关系”。通过紧固螺钉(图中未画出)可在竖直方向调整水平横梁位置,位移传感器、力传感器均固定在横梁上,两传感器和光电门都与计算机相连;小球放在一端有挡光片的水平横槽上,细绳一端p连接小球,另一端q绕过转向轮后连接力传感器,力传感器可测量细绳拉力,位移传感器可测量横梁与底座之间的距离。小球 和细绳所受摩擦力可忽略,细绳q端与直流电机 转轴在同一竖直线上。光电门未被挡光时输出 低电压,被挡光时输出高电压。实验步骤如下: 2 3 4 5 6 7 1 (1)如图(b),用螺旋测微器测量小球直径d=　　 　　mm,若测得直流电机转轴到小球之间绳长为L,则小球做圆周运动的半径r= 　　　　(用d、L表示)。  7.883(±0.001均可) L+ 解析:螺旋测微器的精确度为0.01 mm,读数为7.5 mm+0.01 mm ×38.3=7.883 mm;小球做圆周运动的半径r=L+。 2 3 4 5 6 7 1 (2)探究向心力大小与半径的关系:启动直流电机,横槽带动小球做匀速圆周运动,保持　　　　　不变,记录力传感器读数F0、位移传感器读数H0和小球做圆周运动的半径r0。降低横梁高度,当位移传感器读数为H1时,小球做圆周运动半径r1=　　　 　　(用 r0、H0、H1表示),待电机转动稳定后再次记录力传感器读数F1,重复多次实验得到多组数据,通过计算机拟合F-r图线,可得线性图像。  周期 r0+H0-H1 解析:探究向心力大小与半径的关系,应控制周期相同;实验过程中连接小球的绳长不变,根据几何关系可得H0+r0=H1+r1,整理得r1=r0+H0-H1。 2 3 4 5 6 7 1 (3)探究向心力大小与周期的关系:保持小球做圆周运动的半径不变,调节直流电机转速,待电机转动稳定后,计算机采集到光电门输出电压u与时间t的关系如图(c),则小球圆周运动周期T=　　　　　(选用 t0、t1、t2表示)。记录力传感器读数F和周期T,重复多次得到多组数据,通过计算机拟合　　　　(选填下列选项字母代号)图线,可得线性图像。  A.F-T　　　B.F-T2　　　C.F- t2- t0 C 解析: t0时刻遮光条开始挡住光电门,t2时刻遮光条再次开始挡住光电门,则T=t2-t0,由向心力公式F=mr知,应拟合 F-图像,故选C。 2 3 4 5 6 7 1 6.(10分)用如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打下一系列的点。挑出点迹清晰的一条纸带,从点迹清晰处依次标出计数点0、1、2、…、6,纸带如图2所示。 2 3 4 5 6 7 1 (1)观察纸带,连接重锤的夹子夹在纸带的　　　　(选填“左端”或“右端”)。  左端 解析:重锤释放后运动得越来越快,相同的时间,运动的位移越来越大,故纸带上的点迹越来越稀疏,所以纸带的左端连接着重锤。 2 3 4 5 6 7 1 (2)为验证机械能是否守恒,需要比较重锤下落过程中任意两点间的　　　　　　。  A.速度变化量和高度变化量 B.速度变化量和势能变化量 C.动能变化量与势能变化量 C 解析:为了验证机械能守恒,需要比较重锤运动过程中,任意两点间的重力势能变化量和动能变化量之间的关系,故选C。 2 3 4 5 6 7 1 (3)打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上,打下5点时重锤的瞬时速度大小是　　　　m/s(保留两位有效数字)。  0.85 解析:利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得v5===0.85 m/s。 2 3 4 5 6 7 1 (4)某同学用两个形状相同、质量不同的重锤a和b进行实验,记录几组数据,画出-h图像,并求出图线的斜率k,如图3所示,由图像知,a的质量 　　　　(选填“大于”或“小于”)b的质量。  大于 解析:-h图像的斜率表示加速度,由题图可知重锤a的加速度大于重锤b,所以重锤a受空气阻力等影响较小,故重锤a的质量大一些。 2 3 4 5 6 7 1 (5)实验中,大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,但某同学提交的结论显示,重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,出现这一问题的原因可能是　　　　。  A.该同学修改了实验数据 B.重锤的质量测量错误 C.交流电的频率不等于50 Hz D.重锤下落受到的阻力较小 AC 解析:绝大多数结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,其原因可能是重锤下落过程中受到了阻力,而某同学测量结果为重锤的动能增加量大于重锤的重力势能减少量,其原因可能是该同学修改了实验数据,或者交流电的频率不等于50 Hz,但质量的测量不影响结论,故A、C选项符合题意。 2 3 4 5 6 7 1 7.(6分)(2025·江苏盐城二模)用如图甲所示装置研究平抛运动。 2 3 4 5 6 7 1 (1)关于该实验,下列说法中正确的是　　　　。  A.实验中应保持硬板竖直 B.建立坐标轴时应以槽口的端点作为坐标原点 C.用实心铁球完成实验比用空心木球完成实验效果好 D.绘制平抛运动轨迹时应该用直线连接小球经过的所有位置 AC 解析:实验中应保持硬板竖直,保证小球与硬板间不发生摩擦,不影响小球的运动,故A正确;建立坐标轴时,应以小球在槽口末端静止时球心在硬板上的投影为坐标原点,故B错误;应该选用质量大、体积小的小球做实验,以减小空气阻力的影响,所以用实心铁球完成实验比用空心木球完成实验效果好,故C正确;绘制平抛运动轨迹时应该用平滑的曲线连接小球经过的所有位置,故D错误。 2 3 4 5 6 7 1 (2)某位同学通过实验得到了平抛小球的运动轨迹。为了进一步探究平抛运动的特点,他建立了以抛出点O为原点的xOy坐标系,并在轨迹上取一些点,测量这些点的水平坐标x和竖直坐标y。若坐标x、y满足关系 　　　　　　(填写正确答案标号),就能够说明小球的运动轨迹为抛物线。  A.y∝　　B.y∝x　　C.y∝x2　　D.y∝x3 C 解析:根据平抛运动规律,水平方向有x=v0t,竖直方向有y=gt2,联立解得y=x2,故选C。 2 3 4 5 6 7 1 (3)另一位同学在进行这个实验时,忘记了记录平抛的抛出点,并得到如图乙所示的平抛小球运动轨迹,则图中的　　　　　(选填“>” “<”或“=”)。  > 解析:小球在水平方向上做的是匀速直线运动,因为A到B和B到C的水平距离相等,所以小球从A到B的时间等于小球从B到C的时间。小球在竖直方向上做匀变速直线运动,因为坐标原点不是小球的抛出点,所以小球在竖直方向上的初速度不为零,因此y1=vyt+gt2,y1+y2=vy(2t)+g(2t)2,可以看出>,因此>。 $