专题6 第14讲 力学实验（Word教参）-【正禾一本通】2026年高考物理二轮专题复习高效讲义

该高中物理高考复习讲义聚焦力学实验核心考点，涵盖纸带处理、动量守恒、平抛运动等高考高频实验，按实验类型分热点整合操作要点与数据处理方法，通过知识体系建构、考点梳理、真题精讲等环节，帮助学生系统掌握实验原理与解题策略。 讲义突出科学思维与科学探究素养培养，如用控制变量法分析加速度与力的关系，通过图像法处理纸带数据，结合2025年高考真题设计分层训练，助力学生高效突破实验难点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

第14讲　力学实验 建构知识体系 热点1　纸带和光电门类实验 实验 装置图 操作要点 数据处理 探究小车速度随时间变化的规律 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．槽码质量适当 1.判断物体是否做匀变速直线运动。 2．利用平均速度求瞬时速度。 3．利用逐差法求平均加速度。 4．作速度—时间图像，通过图像的斜率求加速度 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1.平衡阻力，垫高长木板使小车能匀速下滑。 2．在平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，实验过程中不用重复平衡阻力。 3．实验必须保证的条件：小车质量m≫槽码质量m′。 4．释放前小车要靠近打点计时器，应先接通电源，后释放小车 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 续表 实验 装置图 操作要点 数据处理 验证机械能守恒定律 1.竖直安装打点计时器，以减少摩擦阻力。 2．选用质量大、体积小、密度大的重物。 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 验证动量守恒定律 1.开始前调节导轨水平。 2．用天平测出两滑块的质量。 3．用光电门测量滑块碰前和碰后的速度 1.滑块速度的测量：v＝。 2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 【例1】 (2025·广西高考)在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中： (1)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器，下同)质量不变，这种实验方法是__________。 (2)实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持________。 (3)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得a ­F图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力(即平衡阻力)________。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由：________________________________________________________________ _____________________________________________________________。 (4)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比aM∶aN＝________。 解析：(1)(2)(3)略。 (4)根据初速度为零的匀加速直线运动的位移时间公式x＝at2可知，又tM∶tN＝n，解得aM∶aN＝1∶n2。 答案：(1)控制变量法　(2)平行　(3)需要　撤去细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑　(4)1∶n2 【例2】 在“研究自由下落物体的机械能”的实验中： (1)下列实验装置中，器材安装摆放使用正确的是________。 (2)已知打点计时器频率为50 Hz，g取10 m/s2，则在正确操作打出多条点迹清晰的纸带中，应选取相邻点间距离之差最接近________mm的纸带进行测量。 (3)如图所示，纸带上标记了七个连续打出的点为计数点1，2，…，7，并把刻度尺的“0刻度”对准点“7”。根据纸带算出打下点“4”时重锤的速率v4＝________m/s(结果保留三位有效数字)。 (4)把打下点“7”时重锤所在位置选为参考平面，测出纸带上各点到点“7”之间的距离h，算出打下各点时重锤的速率v，则画出的 ­h图像是下列选项中的________。 解析：(1)B中重锤离打点计时器太远，不能打出足够多的点；C中重锤没有挂在桌子外面且重锤离打点计时器太远；D中重锤没有挂在桌子外面，故选A。 (2)相邻点间距离之差Δx＝gT2 ≈ 4 mm，则应选取相邻点间距离之差最接近4 mm的纸带进行测量。 (3)由题图可知，3、5间的距离 x35＝12.00－6.85 cm＝5.15 cm 则打下点“4”时重锤的速率 v4＝ m/s≈1.29 m/s。 (4)把打下点“7”时重锤所在位置选为参考平面，则根据机械能守恒可得mv2，则有－gh，可知D正确。 答案：(1)A　(2)4　(3)1.29　(4)D 【例3】 (2025·广东高考)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，示数如图甲所示，读数为________mm。 (2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图乙所示，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________，表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)。 解析：(1)由螺旋测微器的读数规则结合题图甲可知，小球的直径为d＝8 mm＋26.0×0.01 mm＝8.260 mm。 (2)②若已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力，则小车在轨道甲上做匀速直线运动，所以小车通过光电门A和B的时间相等。 ③若两小车的碰撞为弹性碰撞，则由于两小车相同，所以发生弹性碰撞后两小车速度交换，则碰撞后小车2静止，小车1以与小车2碰撞前瞬间相同的速度做匀速直线运动，可知t2＝t1。 ④贴上吸能材料后，两小车碰撞前小车2的速度大小v0＝ m/s＝1 m/s，动能为Ek0＝碰撞后小车1的速度大小v1＝ m/s＝ m/s，小车2的速度大小v2＝ m/s＝ m/s，两小车的总动能Ek＝，联立可得≈0.56。 答案：(1)8.260　(2)②时间相等　③＝　④0.56 热点2　弹簧、橡皮条类实验 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．水平放置时测原长时，图线不过原点的原因是弹簧自身有重力 1.作出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线，斜率表示弹簧的劲度系数。 2．超过弹簧的弹性限度时，图线会发生弯曲 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，夹角要合适，并标记力的方向 1.按力的图示作平行四边形。 2．求合力大小 【例1】 (2025·重庆高考)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)。 解析：(1)根据螺旋测微器的读数法则有 7 mm＋41.5×0.01 mm＝7.415 mm。 (2)当弹力为零时弹簧处于原长为17.6 mm 将题图3反向延长与纵坐标的交点为2.50 N，则根据胡克定律可知弹簧的劲度系数为 k＝≈184 N/m。 答案：(1)7.415　(2)184　17.6 【例2】 (2025·河南南阳检测)某同学利用如图甲所示装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。 实验步骤如下： ①将力传感器P通过一根轻质细绳提起重物保持静止，记下P的示数F； ②将力传感器P、Q分别固定在左右两侧杆上，与P、Q相连的两根轻质细绳OA、OB连接的结点O处用轻绳OC系上同一重物。系统静止后，记下O点位置，P、Q的示数F1、F2, 及三细绳的方向OA、OB、OC； ③在白纸上从O点沿OC反向延长作有向线段OC′，以OC′为对角线作平行四边形OA′C′B′，如图乙所示。用毫米刻度尺测出线段OA′、OB′、OC′的长度分别为l1、l2、l； ④调整力传感器Q的位置，重复以上步骤。 回答下列问题： (1)下列做法有利于减小实验误差的是________。 A．调整力传感器Q的位置时，必须保证结点O的位置不变 B．两侧杆必须用铅垂线调整为竖直放置，不能左右倾斜 C．记录细绳方向时，选取相距较远的两点 D．两个细绳间夹角适当大一些 (2)在误差允许的范围内，若l1、l2、l与F1、F2、F满足关系式________，则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。 (3)某次实验中，若平衡时两细绳OA、OB互相垂直，保持OB绳和结点O的位置不动，取下力传感器P，将细绳OA绕O点在纸面内顺时针转动一小角度，此过程中OB绳的拉力________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 解析：(1)因为两次在结点的下面挂同一质量的物体，则调整力传感器Q的位置时，改变结点O的位置对实验无影响，故A错误；两侧杆左右倾斜，对实验无影响，故B错误；记录绳子方向时，选用相距较远的两点，这样可减小记录力的方向时产生的误差，故C正确；为了减小误差，两细绳间的夹角可以适当大一些，故D正确。 (2)根据力的平衡，可以得到几何三角形和力的三角形相似，则有。 (3)由图可知，稳定时两绳互相垂直，现保持右侧绳和结点O的位置不动，即两个力的合力不变，F2方向不变，将细绳OA绕O点在纸面内顺时针转动一小角度，OB绳子上的拉力变小。 答案：(1)CD　(2)　(3)变小 热点3　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．每次让小球从斜槽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＝v0t和y＝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.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大小。 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Fn ­ω2、Fn ­r、Fn ­m的图像，分析向心力与角速度、半径、质量之间的关系 续表 用单摆测量重力加速度的大小 1.保证悬点固定。 2．单摆必须在同一竖直面内摆动，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 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 【例1】 (2025·海南高考)小组用如图所示单摆测量当地重力加速度。 (1)用游标卡尺测得小球直径d＝20 mm，刻度尺测得摆线长l＝79 cm，则单摆摆长L＝________cm(保留四位有效数字)。 (2)拉动小球，使摆线伸直且与竖直方向的夹角为θ(θ<5°)，无初速度的释放小球，小球经过________点(选填“最高”或“最低”)时，开始计时，记录小球做了30次全振动用时t＝54.00 s，则单摆周期T＝________ s，由此可得当地重力加速度g＝________m/s2(π2≈10)。 解析：(1)单摆的摆长为 L＝l＋＝80.00 cm。 (2)为减小实验计时误差，需小球经过最低点时开始计时； 单摆周期T＝ s＝1.8 s 根据单摆周期公式T＝2π 可得g＝ 代入数值得g≈9.88 m/s2。 答案：(1)80.00　(2)最低　1.8　9.88 【例2】 (2025·天津一模)物理兴趣小组的同学用图(a)所示的装置探究平抛运动的规律并计算平抛初速度v0的大小。 (1)关于实验注意事项，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。 A．每次小球释放的初始位置可以任意选择 B．斜槽轨道必须光滑 C．斜槽轨道末端必须保持水平 D．挡板的竖直位置必须等间距变化 (2)甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以斜槽末端端口位置作为坐标原点O，重垂线与y轴重合，建立xOy平面直角坐标系，如图(b)所示。甲同学认为仅测量图(b)中A点的坐标值，就可以求得小球做平抛运动的初速度大小。乙同学指出此方法中由于小球尺寸不可忽略，将导致小球在A点纵坐标测量值偏小，进而使初速度的测量值比真实值________(选填“偏小”或“偏大”)。 (3)乙同学提出改进方案，若准确测出图(b)中A点、B点的横坐标分别为4L、8L，A点、B点的纵坐标之差为6L，重力加速度大小为g，忽略空气阻力的影响，可准确求得平抛运动的初速度大小v0＝__________(用含字母g、L的式子表示)。 解析：(1)为了保证每次小球抛出时的初速度相同，需要使小球每次从斜槽上同一位置由静止滚下，故A错误；斜槽的作用是让小球获得一个相同速度，所以斜槽不需要光滑，故B错误；研究平抛运动，初速度必须水平，所以斜槽轨道末端必须保持水平，故C正确；挡板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化，故D错误。 (2)根据平抛运动公式h＝gt2，x＝v0t，解得v0＝小球在A点纵坐标测量值偏小，所以初速度的测量值比真实值偏大。 (3)设抛出点球心位置为O′，水平方向xO′A＝xAB＝4L，故tO′A＝tAB＝T，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，故，解得yO′A＝2L，又yAB－yO′A＝gT2，解得v0＝2。 答案：(1)C　(2)偏大　(3)2 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