专题13 力学实验（7年汇编）（山东专用）2020-2026年高考物理真题分类汇编

**基本信息** 聚焦高中物理力学实验，整合2020-2026年山东高考真题及模拟题，以真实实验场景（如天宫课堂、智能传感器）为载体，分层考查实验操作、原理推导与误差分析。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |非选择题|真题3道+模拟16道/8分/题|测动摩擦因数、牛顿第二定律验证、动量守恒等实验|结合手机录像/传感器等热点情境，前2问基础操作（如仪器读数），后2问综合考查图像法/控制变量法等实验思想，融合运动学与动力学知识|

专题13 力学实验 7年真题1年模拟 考点分类 山东考情（2020-2026） 命题规律 考点01 测动摩擦因数 2026山东 情境：贴近真实实验场景，兼顾教材基础实验与创新改编，近年结合天宫课堂、智能设备（传感器、手机录像/录音）等热点情境，注重考查实验操作的真实逻辑。 考点：集中在三大模块：①动摩擦因数测定；②牛顿第二定律验证/加速度测量；③动量守恒、机械能守恒验证。核心考查点包括实验原理推导、仪器读数（游标卡尺/螺旋测微器）、纸带/图像数据处理、误差分析。 题型：均为非选择题，分值稳定在8分左右，设置4小问，难度梯度明显：前2问为基础操作/读数，后2问侧重原理推导和误差分析。 综合：不局限单一知识点，常融合运动学、动力学、能量/动量规律综合考查，同时注重对控制变量法、图像法、等效替代法等物理实验思想的理解应用。 考点02 与牛顿第二定律有关的实验 2025山东 2022山东 2020山东 考点03 与动量和能量有关的实验 2024山东 2021山东 考点01测动摩擦因数 1．（2026·山东·高考真题）某同学利用智能小车测量物体间动摩擦因数。如图甲所示，将橡胶板平整固定在水平桌面上，把质量为200g的物块放置在橡胶板的右端，用细线与小车连接，调整细线与橡胶板平行。 智能小车启动，缓慢拉动物块，使物块由静止逐渐变为匀速直线运动，小车每隔0.2s采集一组拉力与时间的数据，实验数据如图乙所示。回答以下问题： (1)在t < 2.6s范围内，物块处于_________________（填“静止”或“匀速直线运动”）状态。 (2)为得到物块运动过程中的滑动摩擦力，应选用时间段__________s。（填“2.8 ~ 6.0”或“4.0 ~ 6.0”）内的数据。 (3)当地重力加速度大小为9.8m/s2，此物块与橡胶板间动摩擦因数为________（保留两位有效数字）。 (4)若桌面不水平，右端略高于左端，则会导致动摩擦因数的测量值比实际值_________（填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1)静止 (2)4.0 ~ 6.0 (3)0.56 (4)偏小 【详解】（1）由于智能小车缓慢拉动物块使其由静止逐渐变为匀速直线运动，因此在初始一段时间内，物块处于静止状态。 （2）只有当物块匀速运动时，细线上拉力才与物块受到的滑动摩擦力大小相等，因此需要选用物块匀速运动阶段的数据，即题图乙中时间段4.0 ~ 6.0s内的数据。 （3）根据题图乙可知，物块受到的滑动摩擦力根据结合解得 （4）若桌面右端略高于左端，橡胶板形成一个左低右高的斜面。物块初始放在右端，被小车向左缓慢拉动，属于沿斜面向下运动。此时物块受到重力沿斜面向下的分力与拉力同向，共同克服滑动摩擦力，即得 若仍按水平面的公式计算，则 由于倾角，故，即测量值偏小。 考点02 与牛顿第二定律有关的实验 1．（2025·山东·高考真题）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： (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________（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。 (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、，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，计算小车的加速度________（结果保留2位有效数字）。 (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，根据数据拟合出图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应________（填“增大”或“减小”）轨道的倾角。 (4)图乙中直线斜率的单位为________（填“”或“”）。 【答案】(1)1.00 (2) (3)增大 (4) 【详解】（1）实验用遮光片通过光电门的平均速度代替瞬时速度，遮光片宽度越小，代替时的误差越小，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，选择宽度较小的的遮光片； （2）根据加速度的定义式可得 （3）根据图像可知当有一定大小的外力F时此时小车的加速度仍为零，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； （4）图乙中直线斜率为，根据可知直线斜率的单位为。 2．（2022·山东·高考真题）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上； ②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨； ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时； ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： （1）弹簧的劲度系数为_____N/m。 （2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________kg。 （3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________kg。 【答案】 12 0.20 0.13 【详解】（1）[1]由题知，弹簧处于原长时滑块左端位于O点，A点到O点的距离为5.00cm。拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时。结合图乙的F—t图有Δx = 5.00cm，F = 0.610N根据胡克定律计算出k ≈ 12N/m （2）[2]根据牛顿第二定律有F = ma则a—F图像的斜率为滑块与加速度传感器的总质量的倒数，根据图丙中I，则有则滑块与加速度传感器的总质量为m = 0.20kg （3）[3]滑块上增加待测物体，同理，根据图丙中II，则有则滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为m′ ≈0.33kg则待测物体的质量为Δm = m′ - m = 0.13kg 3．（2020·山东·高考真题）2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下： （i）如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53°，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺（图中未画出）。 （ii）调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。 （iii）该同学选取部分实验数据，画出了—t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2 （iv）再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。 回答以下问题： （1）当木板的倾角为37°时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为___________m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为___________m/s2。（结果均保留2位有效数字） （2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为___________ m/s2。（结果保留2位有效数字，sin37°= 0.60，cos37°=0.80） 【答案】 0.32/0.33 3.1 9.4 【详解】（1）[1][2]根据可得则由图像可知则v0=0.33m/s， （2）[3]由牛顿第二定律可知即 当θ=53°时a=5.6m/s2，即 当θ=37°时a=3.1m/s2，即联立解得g=9.4m/s2 考点03 与动量和能量有关的实验 1．（2024·山东·高考真题）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200.0g和400.0g； 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。 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200.0g的滑块是________（填“A”或“B”）。 【答案】(1)1.0 (2)0.20 (3)B 【详解】（1）由图像的斜率表示速度可知两滑块的速度在时发生突变，即这个时候发生了碰撞； （2）根据图像斜率的绝对值表示速度大小可知碰撞前瞬间B的速度大小 （3）由题图乙知，碰撞前A的速度大小，碰撞后A的速度大小约为，由题图丙可知，碰撞后B的速度大小为，A和B碰撞过程动量守恒，则有 代入数据解得所以质量为200.0g的滑块是B。 2．（2021·山东·高考真题）某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下： ①固定好手机，打开录音功能； ②从一定高度由静止释放乒乓球； ③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间（单位：s）的变化图像如图所示。 根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。 碰撞次序 1 2 3 4 5 6 7 碰撞时刻（s） 1.12 1.58 2.00 2.40 2.78 3.14 3.47 根据实验数据，回答下列问题： （1）利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为___________m（保留2位有效数字，当地重力加速度）。 （2）设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的___________倍（用k表示），第3次碰撞过程中___________（保留2位有效数字）。 （3）由于存在空气阻力，第（1）问中计算的弹起高度___________（填“高于”或“低于”）实际弹起高度。 【答案】 0.20 0.95 高于 【详解】（1）[1]第3次碰撞到第4次碰撞用时，根据竖直上抛和自由落体运动的对称性可知第3次碰撞后乒乓球弹起的高度为 （2）[2]碰撞后弹起瞬间速度为，碰撞前瞬间速度为，根据题意可知 则每次碰撞损失的动能与碰撞前动能的比值为 [3]第2次碰后从最高点落地瞬间的速度 第3次碰撞后瞬间速度为 则第3次碰撞过程中 （3） [4]由于存在空气阻力，乒乓球在上升过程中受到向下的阻力和重力，加速度变大，上升的高度变小，所以第（1）问中计算的弹起高度高于实际弹起的高度。 1．（2026·山东青岛·一模）某小组利用图甲所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨上安装两个光电门1、2，滑块a上固定竖直遮光条，滑块b右侧有橡皮泥（图中未画出）。 实验操作步骤如下： ①接通气源，将滑块a放置在导轨上，轻推一下，使其先后通过光电门1、2，比较滑块a通过两个光电门的时间； ②用天平测出滑块a（包含遮光条）的质量、滑块b（包含橡皮泥）的质量； ③将滑块b静置于光电门1、2间合适位置，滑块a置于光电门1的右侧，轻推滑块a，碰撞后a、b共速滑行，分别记录光电门1、2的遮光时间、； ④改变滑块a的初速度，多次测量，获得多组、数据。 请回答下面问题： (1)该小组在步骤①中发现a经过光电门1的时间比经过2的长，可以调整右侧支脚，使导轨右端________（选填“升高”或“降低”），直到滑块a通过两个光电门的时间大致相等； (2)现要探究滑块a、b碰撞前后系统总动量的变化情况，在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示，纵轴表示，根据测得数据，描点后拟合出的图线为过原点的直线，如图乙所示，计算出图线的斜率k，若在实验误差允许的范围内________（用所测物理量的字母表示），说明滑块a、b碰撞前后总动量不变； (3)要进一步探究滑块a、b碰撞前后系统动能的损失情况，则还需测量的物理量是________。 【答案】(1)降低 (2) (3)遮光条宽度 【详解】（1）滑块从右向左先后经过光电门1、2，经过光电门1的时间更长，说明经过光电门1时的速度小于经过光电门2时的速度，说明导轨右端较高，应降低右端使导轨调平，保证滑块匀速运动。 （2）设遮光条宽度为d，碰撞前滑块的速度 碰撞后、共速，速度 若碰撞前后总动量不变，满足动量守恒 代入速度整理得 因此图线斜率 （3）碰撞前后动能分别为， 动能损失 因此还需要测量遮光条的宽度才能计算动能损失。 2．（2026·山东滨州·一模）某探究小组利用如图甲所示的气垫导轨和数字计时器记录物体沿光滑斜面下滑的运动过程，从而验证机械能守恒定律。气垫导轨上有很多小孔，气泵送来的压缩空气从小孔喷出，使滑块与导轨之间有一层薄薄的空气层，两者不会直接接触，这样可认为导轨光滑。计时系统的工作要借助于光电门，当滑块经过时，其上的遮光条把光遮住，与光电门相连的电子电路自动记录遮光时间，已知重力加速度为g。 (1)用螺旋测微器测出遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，则遮光条的宽度d=__________mm。 (2)调节气垫导轨水平，测量出两光电门之间的距离x和左右调平旋钮沿导轨方向的距离L。将左调平旋钮用高为h的垫片垫高，使轨道倾斜，则两光电门之间的竖直高度差=___________。 (3)保持气垫导轨倾斜状态不变，滑块沿气垫导轨下滑时依次通过两光电门1、2，为了验证滑块和遮光条系统的机械能守恒，除了d和，还需要测量下列哪些物理量 。 A．滑块和遮光条的总质量m B．滑块从开始运动分别到两光电门1、2的距离x1、x2 C．滑块经过两光电门1、2之间的时间t D．滑块通过两光电门1、2的遮光时间t1、t2 (4)要验证滑块和遮光条系统的机械能守恒，应满足的关系式为_________（用d、和第3问中测量的物理量的字母表示）。 【答案】(1)7.884（7.882~7.885） (2) (3)D (4) 【详解】（1）由图乙可知，遮光条的宽度 （2）设气垫导轨与桌面的夹角为，根据几何关系可得 解得 （3）由题知，要验证滑块和遮光条系统的机械能守恒，即验证系统动能的增加量和系统重力势能的减小量是否相等，滑块通过两个光电门的瞬时速度分别为， 系统动能的增加量为 系统重力势能的减小量为 若系统机械能守恒，则有 联立解得 可知除了需要知道d和，还需要测量滑块通过两光电门1、2的遮光时间t1、t2。 故选D。 （4）由上一问，可知要验证滑块和遮光条系统的机械能守恒，应满足的关系式为 3．（2026·山东菏泽·一模）某兴趣小组为探究小车的加速度与力、质量的关系，按如图装置进行实验。长木板水平放置，小车通过轻质细绳与钩码相连，电火花计时器固定在长木板一端，纸带穿过计时器与小车相连，可通过增减砝码改变小车的总质量，槽码悬挂于细绳下端（滑轮光滑且细绳与木板平行）。 (1)关于实验器材与操作，下列说法正确的是（　　） A．打点周期由电源频率决定 B．实验时应先释放小车，再接通电源 C．实验前需将长木板一端适当垫高，以平衡小车受到的阻力 (2)实验中若未满足小车与钩码总质量远大于槽码质量，这种误差属于_____（选填“系统误差”或“偶然误差”）。 (3)某同学研究打出纸带的一部分，已知交流电源频率为，每相邻两个计数点间有还有4个点未画出，计数点标注为O、P、Q（图未画），已知OP间距为），OQ间距4.30cm，则小车的加速度大小为_____（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)AC (2)系统误差 (3)0.70 【详解】（1）A．打点计时器通过交流电的周期实现打点计时，所以打点周期由电源频率决定，故A正确。 B．实验时，应该先打开打点计时器，让打点计时器稳定工作后，然后释放小车，故B错误。 C．探究小车的加速度与力、质量的关系实验中，需要平衡小车运动中的摩擦力，使小车受到的绳子拉力等于小车受到的合力，需要将长木板一端垫高，故C正确。 故选AC。 （2）实验中若未满足小车与钩码总质量远大于槽码质量，这是实验中系统组成所产生的误差，不能消除，只能减小这种影响，属于系统误差。 （3）根据逐差法得。 4．（2026·山东日照·一模）某物理学习小组利用图甲中的装置探究小车的加速度与小车所受拉力、小车质量之间的关系。 (1)实验用的电火花打点计时器，应选用______。 A．220V交流电源 B．8V交流电源 C．36V蓄电池 (2)某次实验得到一条点迹清晰的纸带，相邻两个计数点间的距离如图乙所示（每两个点之间还有4个点未画出），已知电源的频率为50Hz，则小车的加速度______（计算结果均保留2位有效数字）。 (3)在探究小车的加速度与受力关系时，保持小车的质量不变，将槽码的重力作为小车受到的拉力F，作出a-F图像，随着槽码的质量不断增加，可能会出现图丙中的图线______（选填①或②）。 (4)在探究小车的加速度a与小车质量M的关系时，保持槽码的质量m不变，若平衡摩擦力过度，画出的图像如图丁所示，图像斜率为k，纵截距为，根据以上信息计算出重力加速度为______（结果用m、k、表示）。 【答案】(1)A (2)2.0 (3)② (4) 【详解】（1）电火花打点计时器的工作电源为220V交流电源。 故选A。 （2）电源频率为，打点周期为，相邻计数点间有4个点未画出，因此相邻计数点的时间间隔 利用逐差法计算加速度 （3）平衡摩擦力后，槽码的重力使槽码和小车以共同的加速度运动，细线的拉力为，根据牛顿第二定律，对质量为的槽码和总质量为的小车分别有， 两式联立可得 可以看出只有当时，，可将槽码重力近似为细线的拉力。当不断增大，不再满足，会增大，会较小，则实际加速度增长会变慢，图像向下弯曲，因此对应图线②。 （4）对整体（小车槽码），根据牛顿第二定律，平衡摩擦力过度时，重力分力大于摩擦力，整理得： 代入 整理得 对比图像 可得纵截距 斜率 整理得 5．（2026·山东烟台·二模）某实验小组同学设计了如图甲所示的实验装置来测量木块和长木板间的动摩擦因数。 在水平实验台的台面上有一端附有定滑轮的长木板，细线的一端竖直悬挂一钩码，另一端绕过定滑轮拴接静止在长木板上的木块，木块另一侧与纸带相连，纸带通过打点计时器。由静止释放木块后，其在细线的拉动下，沿水平长木板开始做匀加速直线运动。已知木块的质量为500g，钩码的质量为300g，当地重力加速度。 (1)下列关于实验操作的说法正确的是___________。 A．实验时，先接通打点计时器的电源，再释放木块 B．为尽可能减小实验误差，木块的质量应远大于钩码的质量 C．调节定滑轮的高度，使牵引木块的细线与长木板上表面保持平行 D．实验前，将长木板靠近打点计时器一端略微抬高以平衡木块与长木板之间的摩擦力 (2)一次实验中获得的纸带如图乙所示，已知所用电源的频率为50 Hz，每5个点取一个计数点，A、B、C、D、E为所取计数点，由图中数据可求得加速度大小___________m/s2（结果保留两位有效数字）； (3)小组同学根据上面（2）中求出的木块加速度，可求出木块和长木板间的动摩擦因数大小___________（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)AC (2)0.79/0.77/0.78/0.80 (3)0.47/0.48 【详解】（1）A．打点计时器实验操作要求先接通电源，待打点稳定后再释放木块，故A正确； B．本实验不需要将细线拉力近似为钩码重力，对整体列牛顿第二定律时不需要木块质量远大于钩码质量，故B错误； C．调节定滑轮使细线与长木板平行，可保证木块受到的拉力恒定，加速度稳定，故C正确； D．本实验目的就是测量木块和长木板间的动摩擦因数，不能平衡摩擦力，故D错误。 故选AC。 （2）电源频率为，每5个点取一个计数点，相邻计数点时间间隔 由纸带读数可得， 根据逐差法 （3）对木块和钩码整体，由牛顿第二定律得 可得 6．（2026·山东临沂·二模）某实验小组在物理实验室开展探究动能定理的实验如图。小组先将气垫导轨放置在水平实验台上，尝试固定后，将滑块放在导轨上，发现滑块有轻微滑动，却未进一步调试便将力传感器固定在滑块上；随后将细线一端连接力传感器，另一端跨过定滑轮悬挂钩码，仔细调节滑轮高度，使细线与导轨保持平行，确保滑块由静止释放后，遮光条能顺利通过光电门，随后正式开始实验操作。请结合该实验情景完成下列问题： (1)实验中，力传感器实时显示滑块所受拉力大小。由于小组在实验前发现滑块有轻微滑动却未调整导轨水平，若导轨是右高左低，这种不规范操作会导致测量的合外力与真实合外力的偏差________（选填“偏大”“偏小”或“无法确定”）； (2)实验过程中，为计算滑块通过光电门的瞬时速度，小组用20分度游标卡尺测量遮光条宽度。测量时，一名同学先观察主尺，读出主尺读数为5mm，再观察游标，发现游标上第12条刻度线与主尺刻度线对齐，同时注意到游标零刻度线在主尺零刻度线右侧偏移了0.05mm（即游标初始有微小偏移），忽略读数时的视线误差，遮光条的实际宽度d=________cm； (3)针对上述不规范操作，小组重新调试装置，反复调整导轨高度直至滑块静止在导轨上（确保导轨水平），规范操作后再次实验。实验中，准确记录下遮光条宽度d、遮光条通过光电门的遮光时间t、滑块从静止释放到通过光电门的运动距离x、力传感器的稳定示数F，已知滑块与遮光条总质量为M、钩码质量为m，不计空气阻力、滑轮摩擦及细线质量，结合此次规范实验情景，验证动能定理的表达式为________（用上述物理量符号表示）。 【答案】(1)偏小 (2)0.555 (3) 【详解】（1）导轨右高左低时（设θ为导轨倾角），滑块与遮光条的合力为，但实验中我们直接把拉力F当作合外力，所以测量的合外力比真实值偏小。 （2）遮光条的实际宽度 （3）该过程拉力做功为，M、m整体通过光电门时的速度 根据动能定理有 验证该表达式即可。 7．（2026·山东淄博·一模）小齐设计的测定动摩擦因数的实验方案。如图甲所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，用刻度尺测出小球到地面的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差和滑块到挡板的距离。剪断细绳，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到剪断细绳、小球落地和滑块撞击挡板的声音。用手机软件测得声音振幅随时间的变化曲线如图乙所示，第一、二、三3个尖峰的横坐标分别对应剪断细绳、小球落地和滑块撞击挡板的时刻。（空气阻力对本实验的影响可以忽略） (1)由图乙可知小球下落时间与滑块沿斜面下滑时间之比为______。 (2)滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。（结果可保留根号） (3)以下可能引起实验误差的是______。 A．滑块的质量 B．当地重力加速度的大小 C．测量小球下落的时间与滑块沿斜面下滑的时间 【答案】(1)1:2 (2) (3)C 【详解】（1）由图可知，小球下落时间为 滑块沿斜面下滑时间为 所以小球下落时间与滑块沿斜面下滑时间之比为1:2。 （2）滑块沿斜面向下做匀加速直线运动，则 根据牛顿第二定律可得， 对小球，有 联立解得 （3）由以上分析可得 所以本实验的误差来源于测量小球下落的时间与滑块沿斜面下滑的时间，而与滑块质量、当地的重力加速度无关。 故选C。 8．（2026·山东日照·二模）某实验小组用图甲所示的装置测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验步骤如下： ①将长木板左端通过水平转轴O固定在水平桌面上，光电门固定在长木板的左端； ②将铁架台固定在水平桌面上，保持铁架台的竖直杆到转轴O的水平距离不变； ③将木板右端抬起，通过螺栓固定在铁架台的竖直杆上，测出固定点到水平桌面的高度h； ④将小滑块从木板上固定点由静止释放，记下遮光片的遮光时间t； ⑤改变木板倾斜程度，重复③④操作，获取多组数据； ⑥用游标卡尺测量滑块上遮光片的宽度d，如图乙所示。 请完成下列问题： (1)遮光片的宽度d＝______mm。 (2)实验小组根据实验数据描绘了图像，如图丙所示，已知图线的纵截距为b，铁架台的竖直杆到转轴O的水平距离为x，则可以得到动摩擦因数μ＝______（用b、x表示）。 (3)若更换为动摩擦因数更小的木板，重复上述实验得到图像，则图线的斜率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1)4.60 (2) (3)不变 【详解】（1）由图乙可知，游标卡尺的最小刻度为0.05mm，根据游标卡尺读数规律可得，遮光片的宽度 （2）小滑块到达底端时的速度大小为 根据动能定理有 整理可得 其中 解得 由图知，纵截距 斜率 联立解得，动摩擦因数 （3）根据图像的斜率为 可知若更换为动摩擦因数更小的木板，重复上述实验得到图像，则图线的斜率将不变。 9．（2026·山东聊城·一模）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。实验器材有：带有标尺的竖直杆、光电计时器、直径为的小球、小球释放器（可使小球无初速释放）、网兜。实验时改变光电门的位置并测量出小球挡光时间，从竖直杆上读出小球到光电门间的竖直距离，根据实验数据作出图像如图丙所示，已知当地重力加速度为。 (1)使用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，则小球直径_____； (2)丙图中直线斜率为，若_____，则可以验证小球机械能守恒； (3)由于空气阻力的影响，实验结果存在误差，本实验中小球受到的空气阻力大小为_____（用、、表示）。 【答案】(1)0.80 (2) (3) 【详解】（1）由图乙可知，小球直径。 （2）若小球机械能守恒，有 又 可得 则图像的斜率 所以，若，则可以验证小球机械能守恒。 （3）设空气阻力大小为，根据能量守恒有 又 可得 则 解得 10．（2026·山东枣庄·二模）实验小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。光电门安装在铁架台上，物块A与B由绕过定滑轮的细绳相连，物块A上装有宽度为的遮光条，总质量为，物块B的质量为。初始时A处于地面上，细线竖直，遮光条到光电门的高度为，现将物块A由静止释放，记录遮光条通过光电门的时间，重力加速度为。 (1)遮光条经过光电门时物块A的速度___________（用d、t表示） (2)从物块A释放至遮光条经过光电门的过程中，A、B组成的系统动能的增加量为__________，系统重力势能的减少量为___________。在误差允许的范围内，若，则系统的机械能守恒；（结果用题目所给字母表示） (3)改变光电门的位置，重复上述实验操作，得到多组v、h的值，绘制出图像，如图乙所示，若测得，则重力加速度___________（结果保留2位有效数字）。 【答案】(1) (2) (3)9.6 【详解】（1）遮光条经过光电门时物块A的速度为 （2）[1]从物块A释放至遮光条经过光电门的过程中，A、B组成的系统动能的增加量为 [2]此过程，物块A的重力势能增大，物块B的重力势能减小，所以系统重力势能的减少量为 （3）根据 可得 整理可得 则图线的斜率为 解得 11．（2026·山东济宁·一模）利用手机软件可定量探究向心加速度与半径、角速度的关系。装置如图甲所示，转盘连接在一个可调转速的电机上，在转盘上沿半径方向每隔相等距离打一个方孔，手机可固定在孔上。 (1)下列实验与本实验采用的实验方法一致的是______。 A．探究弹簧弹力与形变量的关系 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究物体加速度与力、质量的关系 (2)保持转盘的转速不变，将手机固定在不同的孔位上，读出不同半径下手机的向心加速度大小，得到如图乙所示的图像。由图可知当角速度不变时，物体的向心加速度大小与物体做圆周运动的半径成______。 (3)手机固定在某个孔位中，手机转动过程中向心加速度与角速度的平方的图像如图丙所示。此时手机所在孔位距转盘中心的距离为______。（保留两位有效数字） 【答案】(1)C (2)正比 (3)0.16 【详解】（1）A．实验探究向心加速度与半径、角速度的关系，在研究其中两个物理量的关系时，需要确保第三个物理量不变，可知，实验采用了控制变量法。探究弹簧弹力与形变量的关系时，实验中研究的物理量只有两个，没有采用控制变量法，故A错误； B．探究两个互成角度的力的合成规律时，采用了等效替代法，没有采用控制变量法，故B错误； C．探究物体加速度与力、质量的关系时，在研究其中两个物理量的关系时，需要确保第三个物理量不变，可知，实验采用了控制变量法，故C正确。 故选C。 （2）图像是一条过原点的倾斜直线，可知，当角速度不变时，物体的向心加速度大小与物体做圆周运动的半径成正比。 （3）根据 结合图丙有 12．（2026·山东临沂·一模）实验小组同学利用单摆测重力加速度。如图甲所示，他们将细线一端与一个质量均匀的金属小球相连，另一端系在固定的力传感器的挂钩上，整个装置处于竖直平面内。 (1)拉动小球使悬线偏离竖直方向一个较小的角度（小于5°），小球由静止释放后在竖直平面内往复摆动，与传感器相连的计算机记录细线的拉力F随时间t变化的图线如图乙所示，由图像可知，该单摆的振动周期_________（用图中的和表示） (2)小组同学改变摆线的长度，多次进行实验，记录每次摆线的长度L及对应的周期T。以L为纵轴，为横轴，利用所测得的数据，画出图像如图丙所示，则当地的重力加速度可表示为_________（用丙图中a、b表示），图线在纵轴截距的绝对值表示_________，由此求出的重力加速度_________（“大于”、“等于”或“小于”）真实值。 【答案】(1) (2) 摆球半径 等于 【详解】（1）由图可知单摆的周期 （2）[1]根据 解得 可得 可得 [2][3]图线在纵轴截距的绝对值表示摆球的半径；该方法不会产生误差，则由此求出的重力加速度等于真实值。 13．（2026·山东烟台·一模）某实验小组用如图甲所示的装置测量物体的质量和当地重力加速度大小。在铁架台上端横梁O处固定一力传感器，力传感器下端通过轻绳悬挂一小球，铁架台下方固定了一个光电门。小球静止时，调节光电门的位置，使其发出的红外线刚好射到小球的球心。 安装好实验器材，实验小组进行如下操作： ①测出轻绳的悬点到小球球心的距离l和小球直径d。 ②小球静止悬挂时，读出力传感器示数。 ③将轻绳拉到偏离平衡位置一定角度，由静止释放小球，小球摆动经过光电门时，读出力传感器的示数F和小球经过光电门时的遮光时间t。 ④让小球从偏离平衡位置不同角度释放，重复实验，记录多组F、t数据，并计算得到。 (1)以F为纵轴、为横轴做出的关系图像如图乙所示，已知该图像的斜率为k，则该小球的质量为____，当地重力加速度大小为_____。（均用题中给出的字母表示） (2)若实验中摆线出现松动，则小球质量的测量值与真实值相比________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”），当地重力加速度大小的测量值与真实值相比________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】(1) (2) 偏小 偏大 【详解】（1）[1][2] 小球经过光电门时的速度大小为 小球静止悬挂时，读出力传感器示数，则 根据牛顿第二定律有 整理得 结合图乙，有 解得， （2）[1][2] 若实验中摆线出现松动，则l变大，代入数据偏小，根据可知质量偏小；同理根据，可知重力加速度偏大。 14．（2026·山东泰安·一模）某研究性学习小组采用图甲装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。 (1)（单选）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有___________ A．拉开摆球，使摆线相对平衡位置偏角越大，周期测量越准确 B．单摆经过平衡位置时开始计时，一次全振动后停止计时，用此时间作为单摆周期 C．不测量摆球直径，利用周期的平方与摆线长的图像也能测定重力加速度 (2)改变摆线长度，测量出多组周期、摆长的数据后，画出图像如图乙所示，则当地重力加速度__________（取9.86，计算结果保留三位有效数字）。 (3)（单选）该学习小组测出摆线长，摆球直径，根据求得的值比实际的当地重力加速度偏大，则下列原因可能的是___________ A．摆线上端在实验过程中出现松动，使摆线长度增加了 B．实验中误将50次全振动记为49次 C．开始计时时，秒表按下过晚 【答案】(1)C (2)9.86 (3)C 【详解】（1）A．单摆的摆角不应该超过5°，否则就不是简谐振动，A错误； B．单摆经过平衡位置时开始计时，然后测量单摆至少30次全振动的时间，求得周期的平均值作为单摆周期，B错误； C．不测量摆球直径，根据 可得 利用周期的平方与摆线长的图像的斜率也能测定重力加速度，C正确。 故选C。 （2）根据 可得 由图像可知 则当地重力加速度 （3）A．摆线上端在实验过程中出现松动，使摆线长度增加了，则摆长偏大，则周期偏大，则值比实际的当地重力加速度偏小，A错误； B．实验中误将50次全振动记为49次，则周期测量值偏大，则值比实际的当地重力加速度偏小，B错误； C．开始计时时，秒表按下过晚，则周期测量值偏小，则值比实际的当地重力加速度偏大，C正确。 故选C。 15．（2026·山东德州·二模）某同学用如图甲所示的装置测量当地重力加速度的大小。用到的实验器材有：带有标尺的竖直杆、光电计时器、直径为的小球、小球释放器（可使小球无初速释放）、网兜。实验时，测出小球的直径，调节好光电门的位置并测量出小球挡光时间，从竖直杆上的标尺可读出初始位置小球的球心到光电门之间的竖直距离，根据实验数据作出图像如图乙所示。 请回答以下问题： (1)小球运动到光电门处的瞬时速度表达式为___________（用题目中给的物理量表示）； (2)某次使用游标卡尺测量小球的直径如图丙所示，则小球直径___________； (3)若图乙中直线的斜率为，空气阻力可忽略不计，则当地的重力加速度的测量值大小为___________。（用表示） 【答案】(1) (2)0.84 (3) 【详解】（1）由于小球通过光电门的时间很短，小球通过光电门过程的平均速度约等于瞬时速度，故 （2）某次使用游标卡尺测量小球的直径如图丙所示，则小球直径 （3）由于空气阻力可忽略不计，根据机械能守恒有 由图乙可得 联立解得 16．（2026·山东潍坊·二模）某同学利用如图所示的装置测量光栅板下落的加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带，其宽度均为d。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带和透光带分别通过光电传感器的时间。 (1)该同学测得某遮光带通过光电传感器的时间为，则（　　） A．该遮光带通过光电传感器的平均速度为 B．该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度大于 C．该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度小于 (2)实验中测得某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间为、，甲、乙两位同学提出两种加速度计算方案：甲：加速度，乙：加速度；其中合理的是________（选填“甲”或“乙”）同学的方案； (3)若测量遮光带（透光带）宽度d时，刻度尺与光栅板边缘不平行，导致d的值偏大，则加速度测量值________（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 【答案】(1)B (2)甲 (3)偏大 【详解】（1）A．该遮光带通过光电传感器的平均速度为，故A错误； BC．该遮光带通过光电传感器的平均速度近似等于中间时刻的瞬时速度，则 设遮光带上下端通过光电传感器的速度分别为、，则 该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度为 因为 所以 故该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度大于，故B正确，C错误。 故选B。 （2）我们用平均速度近似等于遮光带通过光电传感器中间时刻的瞬时速度，​近似等于相邻透光带通过光电传感器中间时刻的瞬时速度；两个中间时刻的时间间隔为 根据加速度定义 代入得 和甲同学方案一致； 乙同学方案中，​是中间时刻的速度，不是两个遮光（透光）带中点位置的瞬时速度，不符合匀变速的速度—位移关系的条件，因此不合理，故合理的是甲同学的方案。 （3）测量时偏大，即代入公式计算的大于真实值，由加速度表达式可知，与成正比，时间测量值准确，因此偏大时，加速度测量值偏大。 17．（2026·山东聊城·二模）某校举办科技月活动，一位同学设计了名为“多功能加速度测量仪”的简易装置，如图甲所示。将下端系有小球的细线上端悬于小车内O点，细线和小球后面固定一个处于竖直面内的半圆形刻度盘，细线和小球在与刻度盘平行的竖直面内摆动且与刻度盘均不接触。 (1)图乙中用游标卡尺测量小球的直径，读数为___________mm。 (2)若保持小车静止，可用该装置测量当地的重力加速度，拉动小球使细线指向“5°”处，由静止释放小球，小球在竖直平面内发生n次全振动的时间为T，已知从O点到小球上端的细线长度为l，小球的直径为d。则当地重力加速度的表达式为（　　） A． B． C． (3)当用该装置测量小车在水平方向的加速度时，将图甲中的角度值改为加速度值，则可以根据细线所在位置直接读出小车的加速度值。那么“45°”处对应的加速度值应为_________m/s2（g取9.8m/s2，结果保留2位有效数字）。 【答案】(1)18.55 (2)A (3)9.8 【详解】（1）游标卡尺是20分度，精确度为0.05mm，由题图可知，其读数为 （2）由题意可知，细线和小球共同构成单摆模型。其单摆的周期为 其摆长为 由于 整理有 故选A。 （3）由题意可知，小车与小球相对静止时，偏角为45°，对小球受力分析有， 解得 18．（2026·山东枣庄·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)若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，弹簧秤外壳不能与白纸接触 (2)实验时，其中一只弹簧秤的示数如图乙所示，其读数为______N； (3)若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）和重物。在黑板上实验时，先用一根橡皮筋悬挂重物，记下结点位置O、橡皮筋另一端点位置A；再用两根橡皮筋悬挂重物，使结点仍在位置O，记下两橡皮筋各自另一端点的位置B和C。为进一步完成实验探究，橡皮筋的原长______（填“需要”或“不需要”）测量。 【答案】(1)A (2)2.50 (3)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．单独一根弹簧秤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，橡皮筋弹力大小的准确性，减小误差，在使用弹簧秤时要注意使橡皮筋与木板平面平行，弹簧秤外壳是否与白纸接触无关，故C错误。 故选A。 （2）图中弹簧秤的分度值为0.1N，需要估读，由图乙可知其读数为2.50N。 （3）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,但不需要测量重物的质量。 19．（2026·山东淄博·二模）小齐测量某弹簧的劲度系数时，设计的实验步骤如下： ①如图甲所示，将弹簧上端固定在铁架台的横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺，让弹簧上端点与刻度尺零刻度线对齐，测出弹簧竖直放置时的自然长度。 ②如图乙所示，在弹簧下端挂上空量筒，缓慢将水加到量筒里，待弹簧稳定后，读出量筒内水的体积和弹簧的长度。重复该步骤，测得多组和对应的。 ③以量筒中水的体积为横坐标，弹簧长度为纵坐标，根据实验数据拟合成如图丙所示直线。图中、和均为已知量。 已知水的密度为，当地重力加速度大小为，回答下列问题： (1)如图甲所示，可得弹簧原长为________cm； (2)由此可得该弹簧的劲度系数为________（用、、、、表示）； (3)根据图丙，可得所用量筒质量为________（用、、、、表示）； (4)若弹簧上端与刻度尺的零刻线未对齐，则用图丙求弹簧劲度系数的测量值________真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】(1) (2) (3) (4)等于 【详解】（1）刻度尺分度值为 需估读到分度值下一位，图甲所示可得，弹簧原长 （2）根据胡克定律，拉力变化量等于水的重力变化量 弹簧伸长量变化量 由 可得劲度系数 （3）当时，只有空量筒，弹簧长度为，对量筒受力平衡有 代入 解得量筒质量 （4）图像的斜率为 结合弹簧劲度系数 可得 劲度系数由图像的斜率计算得到，弹簧上端未对齐零刻度线，只会改变所有的测量值的起点偏移，不会改变图像的斜率（的差值不变），因此劲度系数的测量值等于真实值。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题13 力学实验 7年真题1年模拟 考点01测动摩擦因数 1．【答案】(1)静止 (2)4.0 ~ 6.0 (3)0.56 (4)偏小 考点02 与牛顿第二定律有关的实验 1．【答案】(1)1.00 (2) (3)增大 (4) 2．【答案】 12 0.20 0.13 3．【答案】 0.32/0.33 3.1 9.4 考点03 与动量和能量有关的实验 1．【答案】(1)1.0 (2)0.20 (3)B 2．【答案】 0.20 0.95 高于 1．【答案】(1)降低 (2) (3)遮光条宽度 2．【答案】(1)7.884（7.882~7.885） (2) (3)D (4) 3．【答案】(1)AC (2)系统误差 (3)0.70 4．【答案】(1)A (2)2.0 (3)② (4) 5．【答案】(1)AC (2)0.79/0.77/0.78/0.80 (3)0.47/0.48 6．【答案】(1)偏小 (2)0.555 (3) 7．【答案】(1)1:2 (2) (3)C 8．【答案】(1)4.60 (2) (3)不变 9．【答案】(1)0.80 (2) (3) 10．【答案】(1) (2) (3)9.6 11．【答案】(1)C (2)正比 (3)0.16 12．【答案】(1) (2) 摆球半径 等于 13．【答案】(1) (2) 偏小 偏大 14．【答案】(1)C (2)9.86 (3)C 15．【答案】(1) (2)0.84 (3) 16．【答案】(1)B (2)甲 (3)偏大 17．【答案】(1)18.55 (2)A (3)9.8 18．【答案】(1)A (2)2.50 (3)需要 19．【答案】(1) (2) (3) (4)等于 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题13 力学实验 7年真题1年模拟 考点分类 山东考情（2020-2026） 命题规律 考点01 测动摩擦因数 2026山东 情境：贴近真实实验场景，兼顾教材基础实验与创新改编，近年结合天宫课堂、智能设备（传感器、手机录像/录音）等热点情境，注重考查实验操作的真实逻辑。 考点：集中在三大模块：①动摩擦因数测定；②牛顿第二定律验证/加速度测量；③动量守恒、机械能守恒验证。核心考查点包括实验原理推导、仪器读数（游标卡尺/螺旋测微器）、纸带/图像数据处理、误差分析。 题型：均为非选择题，分值稳定在8分左右，设置4小问，难度梯度明显：前2问为基础操作/读数，后2问侧重原理推导和误差分析。 综合：不局限单一知识点，常融合运动学、动力学、能量/动量规律综合考查，同时注重对控制变量法、图像法、等效替代法等物理实验思想的理解应用。 考点02 与牛顿第二定律有关的实验 2025山东 2022山东 2020山东 考点03 与动量和能量有关的实验 2024山东 2021山东 考点01测动摩擦因数 1．（2026·山东·高考真题）某同学利用智能小车测量物体间动摩擦因数。如图甲所示，将橡胶板平整固定在水平桌面上，把质量为200g的物块放置在橡胶板的右端，用细线与小车连接，调整细线与橡胶板平行。 智能小车启动，缓慢拉动物块，使物块由静止逐渐变为匀速直线运动，小车每隔0.2s采集一组拉力与时间的数据，实验数据如图乙所示。回答以下问题： (1)在t < 2.6s范围内，物块处于_________________（填“静止”或“匀速直线运动”）状态。 (2)为得到物块运动过程中的滑动摩擦力，应选用时间段__________s。（填“2.8 ~ 6.0”或“4.0 ~ 6.0”）内的数据。 (3)当地重力加速度大小为9.8m/s2，此物块与橡胶板间动摩擦因数为________（保留两位有效数字）。 (4)若桌面不水平，右端略高于左端，则会导致动摩擦因数的测量值比实际值_________（填“偏大”或“偏小”）。 考点02 与牛顿第二定律有关的实验 1．（2025·山东·高考真题）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： (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________（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。 (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、，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，计算小车的加速度________（结果保留2位有效数字）。 (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，根据数据拟合出图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应________（填“增大”或“减小”）轨道的倾角。 (4)图乙中直线斜率的单位为________（填“”或“”）。 2．（2022·山东·高考真题）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上； ②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨； ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时； ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： （1）弹簧的劲度系数为_____N/m。 （2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________kg。 （3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________kg。 3．（2020·山东·高考真题）2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下： （i）如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53°，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺（图中未画出）。 （ii）调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。 （iii）该同学选取部分实验数据，画出了—t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2 （iv）再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。 回答以下问题： （1）当木板的倾角为37°时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为___________m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为___________m/s2。（结果均保留2位有效数字） （2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为___________ m/s2。（结果保留2位有效数字，sin37°= 0.60，cos37°=0.80） 考点03 与动量和能量有关的实验 1．（2024·山东·高考真题）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200.0g和400.0g； 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。 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200.0g的滑块是________（填“A”或“B”）。 2．（2021·山东·高考真题）某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下： ①固定好手机，打开录音功能； ②从一定高度由静止释放乒乓球； ③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间（单位：s）的变化图像如图所示。 根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。 碰撞次序 1 2 3 4 5 6 7 碰撞时刻（s） 1.12 1.58 2.00 2.40 2.78 3.14 3.47 根据实验数据，回答下列问题： （1）利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为___________m（保留2位有效数字，当地重力加速度）。 （2）设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的___________倍（用k表示），第3次碰撞过程中___________（保留2位有效数字）。 （3）由于存在空气阻力，第（1）问中计算的弹起高度___________（填“高于”或“低于”）实际弹起高度。 1．（2026·山东青岛·一模）某小组利用图甲所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨上安装两个光电门1、2，滑块a上固定竖直遮光条，滑块b右侧有橡皮泥（图中未画出）。 实验操作步骤如下： ①接通气源，将滑块a放置在导轨上，轻推一下，使其先后通过光电门1、2，比较滑块a通过两个光电门的时间； ②用天平测出滑块a（包含遮光条）的质量、滑块b（包含橡皮泥）的质量； ③将滑块b静置于光电门1、2间合适位置，滑块a置于光电门1的右侧，轻推滑块a，碰撞后a、b共速滑行，分别记录光电门1、2的遮光时间、； ④改变滑块a的初速度，多次测量，获得多组、数据。 请回答下面问题： (1)该小组在步骤①中发现a经过光电门1的时间比经过2的长，可以调整右侧支脚，使导轨右端________（选填“升高”或“降低”），直到滑块a通过两个光电门的时间大致相等； (2)现要探究滑块a、b碰撞前后系统总动量的变化情况，在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示，纵轴表示，根据测得数据，描点后拟合出的图线为过原点的直线，如图乙所示，计算出图线的斜率k，若在实验误差允许的范围内________（用所测物理量的字母表示），说明滑块a、b碰撞前后总动量不变； (3)要进一步探究滑块a、b碰撞前后系统动能的损失情况，则还需测量的物理量是________。 2．（2026·山东滨州·一模）某探究小组利用如图甲所示的气垫导轨和数字计时器记录物体沿光滑斜面下滑的运动过程，从而验证机械能守恒定律。气垫导轨上有很多小孔，气泵送来的压缩空气从小孔喷出，使滑块与导轨之间有一层薄薄的空气层，两者不会直接接触，这样可认为导轨光滑。计时系统的工作要借助于光电门，当滑块经过时，其上的遮光条把光遮住，与光电门相连的电子电路自动记录遮光时间，已知重力加速度为g。 (1)用螺旋测微器测出遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，则遮光条的宽度d=__________mm。 (2)调节气垫导轨水平，测量出两光电门之间的距离x和左右调平旋钮沿导轨方向的距离L。将左调平旋钮用高为h的垫片垫高，使轨道倾斜，则两光电门之间的竖直高度差=___________。 (3)保持气垫导轨倾斜状态不变，滑块沿气垫导轨下滑时依次通过两光电门1、2，为了验证滑块和遮光条系统的机械能守恒，除了d和，还需要测量下列哪些物理量 。 A．滑块和遮光条的总质量m B．滑块从开始运动分别到两光电门1、2的距离x1、x2 C．滑块经过两光电门1、2之间的时间t D．滑块通过两光电门1、2的遮光时间t1、t2 (4)要验证滑块和遮光条系统的机械能守恒，应满足的关系式为_________（用d、和第3问中测量的物理量的字母表示）。 3．（2026·山东菏泽·一模）某兴趣小组为探究小车的加速度与力、质量的关系，按如图装置进行实验。长木板水平放置，小车通过轻质细绳与钩码相连，电火花计时器固定在长木板一端，纸带穿过计时器与小车相连，可通过增减砝码改变小车的总质量，槽码悬挂于细绳下端（滑轮光滑且细绳与木板平行）。 (1)关于实验器材与操作，下列说法正确的是（　　） A．打点周期由电源频率决定 B．实验时应先释放小车，再接通电源 C．实验前需将长木板一端适当垫高，以平衡小车受到的阻力 (2)实验中若未满足小车与钩码总质量远大于槽码质量，这种误差属于_____（选填“系统误差”或“偶然误差”）。 (3)某同学研究打出纸带的一部分，已知交流电源频率为，每相邻两个计数点间有还有4个点未画出，计数点标注为O、P、Q（图未画），已知OP间距为），OQ间距4.30cm，则小车的加速度大小为_____（结果保留两位有效数字）。 4．（2026·山东日照·一模）某物理学习小组利用图甲中的装置探究小车的加速度与小车所受拉力、小车质量之间的关系。 (1)实验用的电火花打点计时器，应选用______。 A．220V交流电源 B．8V交流电源 C．36V蓄电池 (2)某次实验得到一条点迹清晰的纸带，相邻两个计数点间的距离如图乙所示（每两个点之间还有4个点未画出），已知电源的频率为50Hz，则小车的加速度______（计算结果均保留2位有效数字）。 (3)在探究小车的加速度与受力关系时，保持小车的质量不变，将槽码的重力作为小车受到的拉力F，作出a-F图像，随着槽码的质量不断增加，可能会出现图丙中的图线______（选填①或②）。 (4)在探究小车的加速度a与小车质量M的关系时，保持槽码的质量m不变，若平衡摩擦力过度，画出的图像如图丁所示，图像斜率为k，纵截距为，根据以上信息计算出重力加速度为______（结果用m、k、表示）。 5．（2026·山东烟台·二模）某实验小组同学设计了如图甲所示的实验装置来测量木块和长木板间的动摩擦因数。 在水平实验台的台面上有一端附有定滑轮的长木板，细线的一端竖直悬挂一钩码，另一端绕过定滑轮拴接静止在长木板上的木块，木块另一侧与纸带相连，纸带通过打点计时器。由静止释放木块后，其在细线的拉动下，沿水平长木板开始做匀加速直线运动。已知木块的质量为500g，钩码的质量为300g，当地重力加速度。 (1)下列关于实验操作的说法正确的是___________。 A．实验时，先接通打点计时器的电源，再释放木块 B．为尽可能减小实验误差，木块的质量应远大于钩码的质量 C．调节定滑轮的高度，使牵引木块的细线与长木板上表面保持平行 D．实验前，将长木板靠近打点计时器一端略微抬高以平衡木块与长木板之间的摩擦力 (2)一次实验中获得的纸带如图乙所示，已知所用电源的频率为50 Hz，每5个点取一个计数点，A、B、C、D、E为所取计数点，由图中数据可求得加速度大小___________m/s2（结果保留两位有效数字）； (3)小组同学根据上面（2）中求出的木块加速度，可求出木块和长木板间的动摩擦因数大小___________（结果保留两位有效数字）。 6．（2026·山东临沂·二模）某实验小组在物理实验室开展探究动能定理的实验如图。小组先将气垫导轨放置在水平实验台上，尝试固定后，将滑块放在导轨上，发现滑块有轻微滑动，却未进一步调试便将力传感器固定在滑块上；随后将细线一端连接力传感器，另一端跨过定滑轮悬挂钩码，仔细调节滑轮高度，使细线与导轨保持平行，确保滑块由静止释放后，遮光条能顺利通过光电门，随后正式开始实验操作。请结合该实验情景完成下列问题： (1)实验中，力传感器实时显示滑块所受拉力大小。由于小组在实验前发现滑块有轻微滑动却未调整导轨水平，若导轨是右高左低，这种不规范操作会导致测量的合外力与真实合外力的偏差________（选填“偏大”“偏小”或“无法确定”）； (2)实验过程中，为计算滑块通过光电门的瞬时速度，小组用20分度游标卡尺测量遮光条宽度。测量时，一名同学先观察主尺，读出主尺读数为5mm，再观察游标，发现游标上第12条刻度线与主尺刻度线对齐，同时注意到游标零刻度线在主尺零刻度线右侧偏移了0.05mm（即游标初始有微小偏移），忽略读数时的视线误差，遮光条的实际宽度d=________cm； (3)针对上述不规范操作，小组重新调试装置，反复调整导轨高度直至滑块静止在导轨上（确保导轨水平），规范操作后再次实验。实验中，准确记录下遮光条宽度d、遮光条通过光电门的遮光时间t、滑块从静止释放到通过光电门的运动距离x、力传感器的稳定示数F，已知滑块与遮光条总质量为M、钩码质量为m，不计空气阻力、滑轮摩擦及细线质量，结合此次规范实验情景，验证动能定理的表达式为________（用上述物理量符号表示）。 7．（2026·山东淄博·一模）小齐设计的测定动摩擦因数的实验方案。如图甲所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，用刻度尺测出小球到地面的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差和滑块到挡板的距离。剪断细绳，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到剪断细绳、小球落地和滑块撞击挡板的声音。用手机软件测得声音振幅随时间的变化曲线如图乙所示，第一、二、三3个尖峰的横坐标分别对应剪断细绳、小球落地和滑块撞击挡板的时刻。（空气阻力对本实验的影响可以忽略） (1)由图乙可知小球下落时间与滑块沿斜面下滑时间之比为______。 (2)滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。（结果可保留根号） (3)以下可能引起实验误差的是______。 A．滑块的质量 B．当地重力加速度的大小 C．测量小球下落的时间与滑块沿斜面下滑的时间 8．（2026·山东日照·二模）某实验小组用图甲所示的装置测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验步骤如下： ①将长木板左端通过水平转轴O固定在水平桌面上，光电门固定在长木板的左端； ②将铁架台固定在水平桌面上，保持铁架台的竖直杆到转轴O的水平距离不变； ③将木板右端抬起，通过螺栓固定在铁架台的竖直杆上，测出固定点到水平桌面的高度h； ④将小滑块从木板上固定点由静止释放，记下遮光片的遮光时间t； ⑤改变木板倾斜程度，重复③④操作，获取多组数据； ⑥用游标卡尺测量滑块上遮光片的宽度d，如图乙所示。 请完成下列问题： (1)遮光片的宽度d＝______mm。 (2)实验小组根据实验数据描绘了图像，如图丙所示，已知图线的纵截距为b，铁架台的竖直杆到转轴O的水平距离为x，则可以得到动摩擦因数μ＝______（用b、x表示）。 (3)若更换为动摩擦因数更小的木板，重复上述实验得到图像，则图线的斜率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 9．（2026·山东聊城·一模）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。实验器材有：带有标尺的竖直杆、光电计时器、直径为的小球、小球释放器（可使小球无初速释放）、网兜。实验时改变光电门的位置并测量出小球挡光时间，从竖直杆上读出小球到光电门间的竖直距离，根据实验数据作出图像如图丙所示，已知当地重力加速度为。 (1)使用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，则小球直径_____； (2)丙图中直线斜率为，若_____，则可以验证小球机械能守恒； (3)由于空气阻力的影响，实验结果存在误差，本实验中小球受到的空气阻力大小为_____（用、、表示）。 10．（2026·山东枣庄·二模）实验小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。光电门安装在铁架台上，物块A与B由绕过定滑轮的细绳相连，物块A上装有宽度为的遮光条，总质量为，物块B的质量为。初始时A处于地面上，细线竖直，遮光条到光电门的高度为，现将物块A由静止释放，记录遮光条通过光电门的时间，重力加速度为。 (1)遮光条经过光电门时物块A的速度___________（用d、t表示） (2)从物块A释放至遮光条经过光电门的过程中，A、B组成的系统动能的增加量为__________，系统重力势能的减少量为___________。在误差允许的范围内，若，则系统的机械能守恒；（结果用题目所给字母表示） (3)改变光电门的位置，重复上述实验操作，得到多组v、h的值，绘制出图像，如图乙所示，若测得，则重力加速度___________（结果保留2位有效数字）。 11．（2026·山东济宁·一模）利用手机软件可定量探究向心加速度与半径、角速度的关系。装置如图甲所示，转盘连接在一个可调转速的电机上，在转盘上沿半径方向每隔相等距离打一个方孔，手机可固定在孔上。 (1)下列实验与本实验采用的实验方法一致的是______。 A．探究弹簧弹力与形变量的关系 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究物体加速度与力、质量的关系 (2)保持转盘的转速不变，将手机固定在不同的孔位上，读出不同半径下手机的向心加速度大小，得到如图乙所示的图像。由图可知当角速度不变时，物体的向心加速度大小与物体做圆周运动的半径成______。 (3)手机固定在某个孔位中，手机转动过程中向心加速度与角速度的平方的图像如图丙所示。此时手机所在孔位距转盘中心的距离为______。（保留两位有效数字） 12．（2026·山东临沂·一模）实验小组同学利用单摆测重力加速度。如图甲所示，他们将细线一端与一个质量均匀的金属小球相连，另一端系在固定的力传感器的挂钩上，整个装置处于竖直平面内。 (1)拉动小球使悬线偏离竖直方向一个较小的角度（小于5°），小球由静止释放后在竖直平面内往复摆动，与传感器相连的计算机记录细线的拉力F随时间t变化的图线如图乙所示，由图像可知，该单摆的振动周期_________（用图中的和表示） (2)小组同学改变摆线的长度，多次进行实验，记录每次摆线的长度L及对应的周期T。以L为纵轴，为横轴，利用所测得的数据，画出图像如图丙所示，则当地的重力加速度可表示为_________（用丙图中a、b表示），图线在纵轴截距的绝对值表示_________，由此求出的重力加速度_________（“大于”、“等于”或“小于”）真实值。 13．（2026·山东烟台·一模）某实验小组用如图甲所示的装置测量物体的质量和当地重力加速度大小。在铁架台上端横梁O处固定一力传感器，力传感器下端通过轻绳悬挂一小球，铁架台下方固定了一个光电门。小球静止时，调节光电门的位置，使其发出的红外线刚好射到小球的球心。 安装好实验器材，实验小组进行如下操作： ①测出轻绳的悬点到小球球心的距离l和小球直径d。 ②小球静止悬挂时，读出力传感器示数。 ③将轻绳拉到偏离平衡位置一定角度，由静止释放小球，小球摆动经过光电门时，读出力传感器的示数F和小球经过光电门时的遮光时间t。 ④让小球从偏离平衡位置不同角度释放，重复实验，记录多组F、t数据，并计算得到。 (1)以F为纵轴、为横轴做出的关系图像如图乙所示，已知该图像的斜率为k，则该小球的质量为____，当地重力加速度大小为_____。（均用题中给出的字母表示） (2)若实验中摆线出现松动，则小球质量的测量值与真实值相比________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”），当地重力加速度大小的测量值与真实值相比________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 14．（2026·山东泰安·一模）某研究性学习小组采用图甲装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。 (1)（单选）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有___________ A．拉开摆球，使摆线相对平衡位置偏角越大，周期测量越准确 B．单摆经过平衡位置时开始计时，一次全振动后停止计时，用此时间作为单摆周期 C．不测量摆球直径，利用周期的平方与摆线长的图像也能测定重力加速度 (2)改变摆线长度，测量出多组周期、摆长的数据后，画出图像如图乙所示，则当地重力加速度__________（取9.86，计算结果保留三位有效数字）。 (3)（单选）该学习小组测出摆线长，摆球直径，根据求得的值比实际的当地重力加速度偏大，则下列原因可能的是___________ A．摆线上端在实验过程中出现松动，使摆线长度增加了 B．实验中误将50次全振动记为49次 C．开始计时时，秒表按下过晚 15．（2026·山东德州·二模）某同学用如图甲所示的装置测量当地重力加速度的大小。用到的实验器材有：带有标尺的竖直杆、光电计时器、直径为的小球、小球释放器（可使小球无初速释放）、网兜。实验时，测出小球的直径，调节好光电门的位置并测量出小球挡光时间，从竖直杆上的标尺可读出初始位置小球的球心到光电门之间的竖直距离，根据实验数据作出图像如图乙所示。 请回答以下问题： (1)小球运动到光电门处的瞬时速度表达式为___________（用题目中给的物理量表示）； (2)某次使用游标卡尺测量小球的直径如图丙所示，则小球直径___________； (3)若图乙中直线的斜率为，空气阻力可忽略不计，则当地的重力加速度的测量值大小为___________。（用表示） 16．（2026·山东潍坊·二模）某同学利用如图所示的装置测量光栅板下落的加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带，其宽度均为d。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带和透光带分别通过光电传感器的时间。 (1)该同学测得某遮光带通过光电传感器的时间为，则（　　） A．该遮光带通过光电传感器的平均速度为 B．该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度大于 C．该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度小于 (2)实验中测得某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间为、，甲、乙两位同学提出两种加速度计算方案：甲：加速度，乙：加速度；其中合理的是________（选填“甲”或“乙”）同学的方案； (3)若测量遮光带（透光带）宽度d时，刻度尺与光栅板边缘不平行，导致d的值偏大，则加速度测量值________（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 17．（2026·山东聊城·二模）某校举办科技月活动，一位同学设计了名为“多功能加速度测量仪”的简易装置，如图甲所示。将下端系有小球的细线上端悬于小车内O点，细线和小球后面固定一个处于竖直面内的半圆形刻度盘，细线和小球在与刻度盘平行的竖直面内摆动且与刻度盘均不接触。 (1)图乙中用游标卡尺测量小球的直径，读数为___________mm。 (2)若保持小车静止，可用该装置测量当地的重力加速度，拉动小球使细线指向“5°”处，由静止释放小球，小球在竖直平面内发生n次全振动的时间为T，已知从O点到小球上端的细线长度为l，小球的直径为d。则当地重力加速度的表达式为（　　） A． B． C． (3)当用该装置测量小车在水平方向的加速度时，将图甲中的角度值改为加速度值，则可以根据细线所在位置直接读出小车的加速度值。那么“45°”处对应的加速度值应为_________m/s2（g取9.8m/s2，结果保留2位有效数字）。 18．（2026·山东枣庄·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)若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，弹簧秤外壳不能与白纸接触 (2)实验时，其中一只弹簧秤的示数如图乙所示，其读数为______N； (3)若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）和重物。在黑板上实验时，先用一根橡皮筋悬挂重物，记下结点位置O、橡皮筋另一端点位置A；再用两根橡皮筋悬挂重物，使结点仍在位置O，记下两橡皮筋各自另一端点的位置B和C。为进一步完成实验探究，橡皮筋的原长______（填“需要”或“不需要”）测量。 19．（2026·山东淄博·二模）小齐测量某弹簧的劲度系数时，设计的实验步骤如下： ①如图甲所示，将弹簧上端固定在铁架台的横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺，让弹簧上端点与刻度尺零刻度线对齐，测出弹簧竖直放置时的自然长度。 ②如图乙所示，在弹簧下端挂上空量筒，缓慢将水加到量筒里，待弹簧稳定后，读出量筒内水的体积和弹簧的长度。重复该步骤，测得多组和对应的。 ③以量筒中水的体积为横坐标，弹簧长度为纵坐标，根据实验数据拟合成如图丙所示直线。图中、和均为已知量。 已知水的密度为，当地重力加速度大小为，回答下列问题： (1)如图甲所示，可得弹簧原长为________cm； (2)由此可得该弹簧的劲度系数为________（用、、、、表示）； (3)根据图丙，可得所用量筒质量为________（用、、、、表示）； (4)若弹簧上端与刻度尺的零刻线未对齐，则用图丙求弹簧劲度系数的测量值________真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 试卷第1页，共3页 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