第1编 专题7 物理实验 第16讲 力学实验（课件PPT）-【满分思维】2026年高考二轮专题复习·物理

该高中物理高考复习课件聚焦力学实验专题，依据高考评价体系覆盖验证机械能守恒、探究加速度与力和质量关系等核心考点，通过分析近五年真题明确纸带处理、仪器使用等高频考点权重，归纳出验证类、测量类等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题解析+方法提炼+素养提升”策略，以2024浙江选考“探究加速度与力关系”真题为例，详解逐差法求加速度、控制变量法等技巧，培养科学思维与科学探究素养。设“易错点警示”帮助学生掌握得分关键，教师可借此高效指导复习，助力学生冲刺。

第16讲　力学实验 贯通•知识脉络 研学•核心考点 目录索引 贯通•知识脉络 研学•核心考点 考点一　纸带类和光电门类实验 命题角度1小车和长木板情境的两个探究实验 实验装置 探究小车速度随时间变化的规律 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考点一 考点二 考点三 考点四 核心操作 相同点 1.平行:细绳与长木板平行。 2.打点:释放前小车应靠近打点计时器;先接通电源,再释放小车。 3.适当:钩码质量适当 不同点 1.不需要平衡阻力。 2.不需要满足“小车质量m远大于钩码质量m'” 1.平衡阻力:垫高长木板一端,使不挂槽码的小车能拉着纸带匀速下滑。 2.要满足“小车质量m远大于槽码质量m'” 考点一 考点二 考点三 考点四 数据处理 1.根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解各个时刻的瞬时速度。 2.利用逐差法求平均加速度,要充分利用实验数据,减小误差。 3.在探究小车速度随时间变化的规律实验中作v-t图像,通过图像的斜率求加速度a,在探究加速度与物体受力、物体质量的关系实验中,作出a-F图像和a-图像,确定a与F、m的关系 温馨提示常见的测速方法有:利用纸带打点计时器测速、光电门测速、传感器测速、动能定理计算法、平抛运动计算法等。 考点一 考点二 考点三 考点四 例1　(2024浙江1月选考)图甲是“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 甲 B B 考点一 考点二 考点三 考点四 (3)在小车质量　　　　(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时,可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为____________　　　　　　　(选填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差,下列可行的方案是　　　　。 A.用气垫导轨代替普通导轨,滑块代替小车 B.在小车上加装遮光条,用光电计时系统代替打点计时器 C.在小车与细绳之间加装力传感器,测出小车所受拉力大小 远大于 系统误差 C 考点一 考点二 考点三 考点四 (4)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　　　　。 A.a= B.a= C.a= 乙 A 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (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,故选B。 (2)平衡阻力时小车需要连接纸带,一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡,另外一方面是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,A错误;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,为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点,实验时应先接通打点计时器电源,后释放小车,B正确;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,C错误。 考点一 考点二 考点三 考点四 (3)设小车质量为m0,槽码质量为m。对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有F=m0a、mg-F=ma,联立解得F=,由上式可知在小车质量远大于槽码质量时,可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力;上述做法引起的误差是由实验方法或原理不完善造成的,属于系统误差;该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的,不是由车与木板间存在阻力(实验中已经补偿了阻力)或是速度测量精度低造成的,为减小此误差,可在小车与细绳之间加装力传感器,测出小车所受拉力大小,故选C。 (4)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v=;根据逐差法可得小车加速度的表达式是a=,故选A。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点一 考点二 考点三 考点四 命题角度2验证机械能守恒定律 实验 装置 核心 操作 1.安装:竖直安装打点计时器,纸带竖直,以减小摩擦阻力。 2.选取第1、2两点间距离接近2 mm的纸带,用mgh=mv2进行验证。 3.注意点:选质量大、体积小、密度大的重物 考点一 考点二 考点三 考点四 数据 处理 1.应用vn=计算瞬时速度。 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,应用图像斜率的意义,求g的大小 考点一 考点二 考点三 考点四 例2　(2024浙江6月选考)在“验证机械能守恒定律”的实验中 (1)下列操作正确的是　　　　。 B 考点一 考点二 考点三 考点四 (2)实验获得一条纸带,截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示,已知打点的频率为50 Hz,则打点“13”时,重锤下落的速度大小为　　　　 m/s(保留3位有效数字)。 3.34 考点一 考点二 考点三 考点四 (3)某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77 m/s2,并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m,另计算得动能增加值为5.08m(m为重锤质量),则该结果　　　　(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律,理由是　　　　。 A.在误差允许范围内 B.没有用当地的重力加速度g 不能 B 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)应手提纸带上端使纸带竖直,同时使重锤靠近打点计时器,由静止释放。故选B。 (2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度可得,打点“13”时,重锤下落的速度大小为v13= m/s=3.34 m/s。 (3)该同学求出的9.77 m/s2是重锤受到空气阻力时做匀加速运动的加速度a=9.77 m/s2,则肯定满足=2a(xB-x1),由此得出的变形式m()=ma(xB-x1)为恒等式,故不能验证机械能守恒定律。正确的方法是计算重力势能减少量时要用当地的重力加速度的数值,故选B。 考点一 考点二 考点三 考点四 命题角度3验证动量守恒定律 实验 装置 核心 操作 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.测质量:用天平测出两个小球的质量m1、m2。 2.找落点:把所有的落点圈在小圆圈里,其中圆心表示落点。 3.注意点:斜槽末端水平 考点一 考点二 考点三 考点四 数据 处理 1.滑块速度的测量:v=。 2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 1.小球水平射程的测量:连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。 2.验证的表达式: m1·lOP=m1·lOM+m2·lON 考点一 考点二 考点三 考点四 例3　(2024北京卷)如图甲所示,让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。 (1)关于本实验,下列做法正确的是　　　　(填选项前的字母)。 A.实验前,调节装置,使斜槽末端水平 B.选用两个半径不同的小球进行实验 C.用质量大的小球碰撞质量小的小球 甲 AC 考点一 考点二 考点三 考点四 (2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,首先,将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放,小球落到复写纸上,重复多次。然后,把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端,再将质量为m1的小球从S位置由静止释放,两球相碰,重复多次。分别确定平均落点,记为M、N和P(P为m1单独滑落时的平均落点)。 a.图乙为实验的落点记录,简要说明如何确定平均落点:________________ 　　　　　　　 　　　　　; b.分别测出O点到平均落点的距离,记为OP、OM和ON。在误差允许范围内,若关系式　　　　　　　　　　　　成立,即可验证碰撞前后动量守恒。 乙 用圆规画圆,尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置代表平均落点 m1OP=m1OM+m2ON 考点一 考点二 考点三 考点四 (3)受上述实验的启发,某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示,用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O'点,两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放,在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A',小球2向右摆动至最高点D。测得小球1、2的质量分别为m和m',弦长AB=l1、A'B=l2、CD=l3。 推导说明,m、m'、l1、l2、l3满足关系　　 　　即可验证碰撞前后动量守恒。 丙 ml1=-ml2+m'l3 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)实验中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前、后的速度成正比,需要确保小球做平抛运动,即实验前,调节装置,使斜槽末端水平,故A正确;为使两小球发生的碰撞为对心正碰,两小球半径需相同,故B错误;为使碰后入射小球与被碰小球同时飞出,需要用质量大的小球碰撞质量小的小球,故C正确。 (2)用圆规画圆,尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置代表平均落点。碰撞前、后小球均做平抛运动,由h=gt2可知,小球的运动时间相同,所以水平位移与平抛初速度成正比,所以若m1OP=m1OM+m2ON,即可验证碰撞前、后动量守恒。 考点一 考点二 考点三 考点四 (3)设轻绳长为L,小球从偏角θ处静止摆下,摆到最低点时的速度为v,小球经过圆弧对应的弦长为l,则由动能定理有mgL(1-cos θ)=mv2,由数学知识有sin,联立两式解得v=l,若两小球碰撞过程中动量守恒,有mv1= -mv2+m'v3,又有v1=l1,v2=l2,v3=l3,整理可得ml1=-ml2+m'l3。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点二　弹簧类和橡皮条类实验 命题角度1探究弹簧弹力与形变量的关系 实验 装置 核心 操作 1.测原长:在弹簧自然下垂时,测量弹簧原长l0。 2.挂钩码:轻轻挂钩码,数目适当,防止超过弹性限度。 3.注意点:(1)选自重小的弹簧。 (2)弹簧、刻度尺竖直放置 考点一 考点二 考点三 考点四 数据 处理 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时,图像会发生弯曲;测弹簧原长,水平放置弹簧时,图像横轴截距不为零 考点一 考点二 考点三 考点四 例4　(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。 图1 13.15 考点一 考点二 考点三 考点四 (2)将弹簧一端细绳系到墙上挂钩,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。 图2 (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。 考点一 考点二 考点三 考点四 (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2位有效数字)。 (5)图3中直线的纵截距为0.005 6 m,可得所用小桶质量为　　　　 kg(结果保留2位有效数字)。 图3 49 0.028 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 本题考查探究弹簧弹力与形变量关系实验。 (1)刻度尺最小刻度为1 mm,往下估读一位,弹簧原长为13.15 cm。 (4)对桶和水受力分析,由胡克定律得kx=mg+ρVg 变形得x=V+ 斜率=200 m-2,可得k=49 N/m。 (5)由x=V+可知,当V=0时,有0.005 6 m= 可得m=0.028 kg。 考点一 考点二 考点三 考点四 命题角度2探究两个互成角度的力的合成规律 实验 装置 核心 操作 1.适当: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 2.平行:橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行 3.估读:正确估读弹簧测力计的读数 4.注意点:同一次实验中橡皮条结点O位置应保持不变 考点一 考点二 考点三 考点四 数据 处理 1.按力的图示作平行四边形 2.求合力大小 考点一 考点二 考点三 考点四 图(a) 图(b) 例5　(2025黑吉辽蒙卷)某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a)所示,细绳1、2和橡皮筋相连于一点,细绳1上端固定在A点,细绳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,使细绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与细绳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x-m关系图线,如图(b)所示。 考点一 考点二 考点三 考点四 回答下列问题: (1)将一芒果放入此空水杯,按上述操作测得x=11.60 cm,由图(b)可知,该芒果的质量m0=　　　　 g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后,细绳1与竖直方向夹角为30°,但与橡皮筋不垂直,由图像读出的芒果质量与m0相比 　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。 (2)另一组同学利用同样方法得到的x-m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 　　　 　　　　　　　　　　。 106 偏大 C 减小细绳1与竖直方向的夹角 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)操作测得x=11.60 cm,由图(b)的图像坐标可知,该芒果的质量为106 g;若杯中放入芒果后,细绳1与竖直方向夹角为30°,但与橡皮筋不垂直,对细绳与橡皮筋结点受力分析,如图所示,根据共点力平衡可知橡皮筋的拉力变大,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m0相比偏大。 考点一 考点二 考点三 考点四 (2)另一组同学利用同样方法得到的x-m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其弹性限度,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,当减小细绳1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,故对于相同的橡皮筋,可减小细绳1与竖直方向的夹角来增大该装置测量质量的范围。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点三　力学其他实验 命题角度1探究平抛运动的特点 实验 装置 核心 操作 1.释放:每次让小球从倾斜轨道的同一位置由静止释放。 2.定原点:坐标原点是小球出槽口时球心在纸板上的投影点。 3.注意点:斜槽末端水平 考点一 考点二 考点三 考点四 数据 处理 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 考点一 考点二 考点三 考点四 例6　(2024河北卷)图甲为探究平抛运动特点的装置,其斜槽位置固定且末端水平,固定坐标纸的背板处于竖直面内,钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出,落在倾斜的挡板上挤压复写纸,在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球,得到了如图乙所示的印迹,坐标纸的y轴对应竖直方向,坐标原点对应平抛起点。 甲 乙 考点一 考点二 考点三 考点四 (1)每次由静止释放钢球时,钢球在斜槽上的高度　　　　　　(选填“相同”或“不同”)。 (2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。 (3)根据轨迹,求得钢球做平抛运动的初速度大小为　　　　　　 m/s。(当地重力加速度g为9.8 m/s2,保留2位有效数字) 相同 如图所示 0.71 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)为保证钢球每次做平抛运动的初速度相同,必须让钢球在斜槽上同一位置静止释放,故高度相同。 (2)描点连线用平滑曲线连接,钢球做平抛运动的轨迹如答案图所示。 考点一 考点二 考点三 考点四 (3)因为抛出点在坐标原点,为方便计算,在图线上找到较远的点,在图线上找到坐标为18.8 cm的点为研究位置,该点坐标为(14.0 cm,18.8 cm),根据平抛运动规律x=v0t,y=gt2,解得v0=0.71 m/s。 考点一 考点二 考点三 考点四 命题角度2探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 实验 装置 核心 操作 1.操作:正确放置小球,将皮带绕过两个塔轮、匀速转动手柄。 2.观察:通过标尺上刻度读出小球的向心力大小。 3.注意点:采用了控制变量法 数据 处理 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 考点一 考点二 考点三 考点四 例7　(2024海南卷)水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体,如图甲所示,图乙为俯视图,测得圆盘直径D=42.02 cm,圆柱体质量m=30.0 g,圆盘绕过盘心O的竖直轴匀速转动,转动时小圆柱体相对圆盘静止。 考点一 考点二 考点三 考点四 为了研究小圆柱体做匀速圆周运动时所需要的向心力情况,某同学设计了如下实验步骤: (1)用秒表测圆盘转动10周所用的时间t=62.8 s,则圆盘转动的角速度 ω=　　　　 rad/s(π取3.14)。 (2)用游标卡尺测量小圆柱体不同位置的直径,某次测量的示数如图丙所示,该读数d=　　　 mm,多次测量后,得到平均值恰好与d相等。 (3)写出小圆柱体所需向心力表达式F=　　　　　　　(用D、m、ω、d表示),其大小为　　　　　 N(保留2位有效数字)。 1　 16.2 6.1×10-3 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)圆盘转动10周所用的时间t=62.8 s,则圆盘转动的周期为T= s=6.28 s 根据角速度与周期的关系有ω==1 rad/s。 (2)根据游标卡尺的读数规则可知,读数为d=1.6 cm+2×0.1 mm=16.2 mm。 (3)小圆柱体做圆周运动的半径为r= 则小圆柱体所需向心力表达式F= 代入数据有F=6.1×10-3 N。 考点一 考点二 考点三 考点四 命题角度3用单摆测量重力加速度的大小 实验 装置 核心 操作 1.测摆长:摆长l=悬线长l'+小球的半径r。 2.摆动:在同一平面内振动,摆角小于5°。 3.测周期:测量n次全振动时间t,则单摆的周期为T=。 4.注意点:(1)保证悬点固定。 (2)在平衡位置处开始计时 考点一 考点二 考点三 考点四 数据 处理 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 考点一 考点二 考点三 考点四 例8　(2025福建龙岩二模)某同学用单摆测量重力加速度,装置如图甲所示。将装有磁感应强度传感器的手机固定于磁性小球正下方,测得摆线长L=80.47 cm,用20分度游标卡尺测摆球直径如图乙所示。将小球拉开一小角度释放后做简谐运动,通过手机记录如图丙所示的磁感应强度—时间曲线,图中A、B两点间时间间隔为10.80 s。回答下列问题: 丙 考点一 考点二 考点三 考点四 (1)摆球直径d=　　　　 mm。 (2)单摆周期T=　　　　 s,重力加速度g=　　　　 m/s2(取π2=9.87,结果均保留3位有效数字)。 (3)实验时若找不到磁性小球,改用不规则小磁铁作摆球,通过测量多组摆线长L与周期T,作T2-L图像,通过图线斜率求g值,则不规则小磁铁的重心位置未知对结果　　　　(选填“有”或“无”)影响。 10.60 1.80 9.87 无 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)根据游标卡尺的读数规则,游标卡尺读数10 mm+0.05×12 mm =10.60 mm。 (2)由图丙可知A、B两点间有六个单摆周期,A、B两点间时间间隔为10.80 s,所以T==1.80 s,单摆周期公式T=2π,解得g==9.87 m/s2。 (3)由公式T2=4π2,可知通过T2-L图像求加速度时,小球的重心对其无影响。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点四　力学实验的拓展与创新 力学实验创新设计的形式有以下三种: 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。 考点一 考点二 考点三 考点四 例9　(2025浙江温州三模)(1)某学习小组做“探究小车加速度与力、质量的关系”的实验,图甲是方案1,图乙是改进后的方案2,两方案中滑轮与细线间摩擦力,以及它们的质量均不计。下列说法正确的是　　　　。 A.两种方案均需要平衡阻力 B.两种方案均需要让牵引小车的细线跟轨道保持平行 C.不断增加槽码质量,两种方案中小车的加速度大小均不可能超过重力加速度 D.操作中,若有学生不小心先释放小车再接通电源,得到的纸带一定不可用 AB 考点一 考点二 考点三 考点四 (2)正确操作情况下,得到了一条纸带如图丙所示,纸带上各相邻计数点间均有四个点迹,电源频率为50 Hz。 ①根据纸带上所给数据,计时器在打下计数点C时小车的速度大小 vC=　　　　 m/s,小车的加速度大小a=　　　　 m/s2(以上结果均保留3位有效数字)。 ②可以判断,该纸带是由方案　　　 　(选填“1”“2”或“1、2均有可能”)得到。 丙 0.534 2.00 1、2均有可能 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)两种方案均需要平衡阻力,选项A正确;两种方案均需要让牵引小车的细线跟轨道保持平行,选项B正确;不断增加槽码质量,方案1中小车的加速度不会超过重力加速度;方案2中因小车的加速度等于槽码加速度的2倍,则当不断增加槽码质量时小车的加速度大小可能超过重力加速度,选项C错误;用纸带上的点来求解加速度,操作中,若有学生不小心先释放小车再接通电源,若接通电源及时,则得到的纸带可能可用,选项D错误。 (2)纸带上各相邻计数点间均有四个点迹,则T=0.1 s。①计时器在打下计数点C时小车的速度大小vC= m/s=0.534 m/s,小车的加速度大小a= m/s2=2.00 m/s2。②因a<g,则可以判断,该纸带由方案1、2均有可能得到。 考点一 考点二 考点三 考点四 例10　(2024山东卷)在第四次“天宫课堂”中,航天员演示了动量守恒实验。受此启发,某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验,气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器,a测量滑块A与它的距离xA,b测量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下: ①测量两个滑块的质量,分别为200.0 g和400.0 g; ②接通气源,调整气垫导轨水平; ③拨动两滑块,使A、B均向右运动; ④导出传感器记录的数据,绘制xA、xB随时间变化的图像,分别如图乙、图丙所示。 考点一 考点二 考点三 考点四 甲 乙 丙 考点一 考点二 考点三 考点四 回答以下问题: (1)从图像可知两滑块在t=　　　　 s时发生碰撞; (2)滑块B碰撞前的速度大小v=　　　　 m/s(保留2位有效数字); (3)通过分析,得出质量为200.0 g的滑块是　　　　(选填“A”或“B”)。 1 0.20 B 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)从图上可以看出1 s时速度改变,即这时碰撞。 (2)碰撞前B的速度vB=v==0.20 m/s。 (3)碰前A的速度vA= cm/s=0.50 m/s 碰后A的速度vA'= cm/s=0.36 m/s 碰后B的速度vB'= cm/s=0.50 m/s 根据动量守恒,则有mAvA+mBvB=mAvA'+mBvB',代入数据解得=2,说明B的质量是200 g。 考点一 考点二 考点三 考点四 例11　(2025河南豫西名校联盟一模)利用如图甲所示的实验装置可以测量滑块与长木板之间的动摩擦因数,一块表面平整的长木板放在水平桌面上,然后把一根弹簧固定在木板左端O点。A与O的距离刚好等于弹簧的自然长度。滑块放在长木板上不与弹簧连接。 甲 (1)利用手机端秒表功能,可以简易测量滑块与木板之间的动摩擦因数,让滑块压缩弹簧,然后释放滑块,运动到B点停下,测得由A到B的时间为t,用直尺测出A、B之间的距离为l,则动摩擦因数测量结果的表达式为 μ=　　　　(用t、l、g表示)。 考点一 考点二 考点三 考点四 (2)由于滑块滑行时间较短,导致时间t测量误差较大,为了更精确测量动摩擦因数,在A位置放置一个光电门,同时在滑块上安装上遮光片,用20分度的游标卡尺测量遮光片宽度d,测量结果如图乙所示,则d=　　　　 mm。 乙 5.25 考点一 考点二 考点三 考点四 (3)手推滑块压缩弹簧,然后释放滑块,记录下滑块通过光电门时挡光时间为Δt,测量出滑块停下的位置到A的距离l;改变弹簧的压缩量,记录下多组Δt、l数据,然后用图像法处理数据,作出l-图像,如图丙所示,发现图像是一条直线,在直线上取两点P、Q,测出两点坐标P(x1,y1)、Q(x2,y2),则滑块与长木 板之间的动摩擦因数为μ=　　 　　(用d、g、x1、y1、x2、y2表示)。 丙 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)滑块由A到B,由牛顿第二定律得a==μg,根据匀变速直线运动公式l=at2,解得μ=。 (2)游标卡尺为20分度,精度为0.05 mm,根据游标卡尺的读数规则,可得游标卡尺读数为5 mm+5×0.05 mm=5.25 mm。 (3)滑块从光电门到停止运动,由牛顿第二定律得μmg=ma,由匀变速直线运动速度和位移的关系得v2=2al,v=,解得l=,则l-图像斜率k=,因为k=,解得μ=。 考点一 考点二 考点三 考点四 例12　(2025湖南卷)某同学通过观察小球在黏性液体中的运动,探究其动力学规律,步骤如下: (1)用螺旋测微器测量小球直径D如图1所示,D=　　　　 mm。 (2)在液面处由静止释放小球,同时使用频闪摄影仪记录小球下落过程中不同时刻的位置,频闪摄影仪每隔0.5 s闪光一次。装置及所拍照片示意图如图2所示(图中的数字是小球到液面的测量距离,单位是cm)。 图1 图2 2.206 考点一 考点二 考点三 考点四 (3)根据照片分析,小球在A、E两点间近似做匀速运动,速度大小 v=　　　　 m/s(保留2位有效数字)。 (4)小球在液体中运动时受到液体的黏滞阻力f=kDv(k为与液体有关的常量),已知小球密度为ρ,液体密度为ρ0,重力加速度大小为g,则k的表达式为 k=　　 　　　(用题中给出的物理量表示)。 (5)为了进一步探究动力学规律,换成直径更小的同种材质小球,进行上述实验,匀速运动时的速度将　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。 0.010 减小 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 (1)根据图1可知小球直径D=2 mm+20.6×0.01 mm=2.206 mm。 (3)由图2可知A、E两点间的距离为x=(7.02-5.00)×10-2 m=2.02×10-2 m,小球从A运动到E的时间为t=4t0=4×0.5 s=2 s,所以速度为v=≈0.010 m/s。 (4)小球匀速运动,根据受力平衡有ρgV=ρ0gV+f,由体积公式可知,小球的体积V=πR3=,整理可得k=。 (5)根据(4)可知匀速运动的速度与小球直径的二次方成正比,所以换成直径更小的同种材质小球,匀速运动时的速度将减小。 考点一 考点二 考点三 考点四 $