力学实验及创新【讲解】【解析版】-2023年高考物理二轮复习（新教材新高考）

第七部分实验

专题18力学实验及创新【讲】

目录

讲高考真题一一感悟核心素养....................................................................1

【考情研判】...................................................................................1

【考题分析】...................................................................................1

【题后总结】...................................................................................7

讲核心问题——提炼主干必备知识...............................................................10

核心问题一纸带类实验问题....................................................................10

核心问题二弹簧、橡皮条类实验问题...........................................................14

核心问题三力学创新拓展实验问题...........................................................17

一.讲高考真题---感悟核心素养

【考情研判】

本专题主要复习力学实验的基本原理和方法，并借助基本实

解决问题

验分析拓展创新实验。

专题

主要考查长度的测量和读数；对力的研究；“纸带类”实验；

复习高考重点

验证动量守恒定律；力学拓展创新实验。

定位

通常作为第一个实验题，考查实验的基本原理和方法，难度

题型难度

一般较小。

【考题分析】

【例1】（2022年高考全国甲卷第9题）为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖

的一端放在水平桌面上，形成一倾角为。的斜面（已知sin«=0.34,COSa=0.94）,小铜块可在斜面上加速下滑，

如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔（每

个时间间隔A7H）∙20s）内小铜块沿斜面下滑的距离Si（i=l,2,3,4,5）,如下表所示。

5.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm

由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为m⅛2,小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为

―o（结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9∙8Om∕s2）

【答案】（1）.0.43⑵.0.32

【解析】［11根据逐差法有

一（S5+S4Hs2+sJ

_（2ΔT）2

代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小

a≈0.43m∕s2

⑵对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有

mgsina—Nrngcosa=ma

代入数据解得

μ≈0.32

【例2】（2022年高考全国乙卷物理第9题）某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学

使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片

如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板

与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差己经在图（b）

中标出。

图(b)

完成下列填空：（结果均保留2位有效数字）

（1）小球运动到图（b）中位置A时，其速度的水平分量大小为m/s,竖直分量大小为

m/s；

2

（2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为m∕so

【答案】（1）.1.0（2）.2.0（3）.9.7

【解析】（1）口］因小球水平方向做匀速直线运动，因此速度为

⑵竖直方向做自由落体运动，因此A点的竖直速度可由平均速度等于时间中点的瞬时速度求得

（2）［3］由竖直方向的自由落体运动可得

%+%一%一

仃2

代入数据可得

g=9.7m/s?

【例3】（新高考全国卷Il-浙江•第17题）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，

让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。。点是打下的第一个点，A、&C

和。为另外4个连续打下的点。

打点

计时器

央子

重物

木IIlIIlIlP丽甲11|皿FIjllwl申IIlliillIiIIIIIliFIlwIlFIllIIIIMIIIiIlPI叩IlFllIIllPIIlIIIllFIlMIIIlIlIIlFllIIllFiIIIlIlFIIIIIIIFIIIIMlIIlIllIll

0Icm2319202122232425262728293031323334

①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是。

②已知交流电频率为5（）Hz,重物质量为200g,当地重力加速度g=9.80m∕s2,则从。点到C点，重物的重

力势能变化量的绝对值∣AEp∣=J、C点的动能EkC=J（计算结果均保留3位有效数字）。

比较EkC与|5|的大小，出现这一结果的原因可能是。

A.工作电压偏高B.存在空气阻力和摩擦力C.接通电源前释放了纸带

【答案】⑴.阻力与重力之比更小（或其它合理解释）（2）.0.547（3）.0.588⑷.C

【解析】①⑴在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小

②[2]由图中可知OC之间的距离为光℃=27∙90cm,因此机械能的减少量为

∣ΔEpI=mgxoc=0.2X9.8X0.2790J=0.547J

[3]匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此

XBD0.330-0.233

%m/s=2.425m∕s

2T2x0.02

因此动能的增加量为

1,I

E=-mv2=-×0.2×2.425X2.425J=0.588J

krc22

[4]工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了

纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。

【例4】（新高考全国卷Il•河北•第12题）某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系,

所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块（质

量为200g,其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速度为9.80m∕s2,实验操作步骤如下:

遮光条光电门1光电门2

图1

①安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm,轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示；

②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度：

③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；

④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳

悬挂钩码）总动能的增加量ʌ瓦及系统总机械能的减少量△£,结果如下表所示:

M∕kg0.2000.25003000.3500.400

ΔEk∕J0.5820.4900.3920.2940.195

ΔE∕J0.3930.4900.6860.785

回答下列问题:

（I）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为.J（保留三位有效数字）;

（2）步骤④中的数据所缺数据为.

（3）若"为横轴，AE为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出图像

.∆f∕j

MZkg

图2

若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为.（保留两位有效数字）

AEJJ

0.800

0.700

⑴.0.980(2).0.588(3).°6°°

【答案】(4).0.40(0.38-0.42)

0.500

0.41

().3()()∣_

0.2000.3000.400

【【解析】（I）U］四个钩码重力势能减少量为

ΔEp=AmgL=4X0.05X9.8X0.5J=0.980J

（2）［2］对滑块和钩码构成的系统，由能量守恒定律可知

2

AmgL-Wi=-(4m+M)v；-—(4∕w+Λ∕)vl

其中系统减少的重力势能为

△Ep=AmgL

系统增加的动能为

1,19

ΔEk--(4m+M)vj--(4m+Λ∕)vl^"

系统减少的机械能为AE=Wf,则代入数据可得表格中减少的机械能为

△&=0.98-0.392=0.588J

（3）[3]根据表格数据描点得△£—M的图像为

[4]根据做功关系可知

ΔE=μMgL

则AE—M图像的斜率为

普丝^=196

0.4-0.2

解得动摩擦因数为

//=0.40(0.38-0.42)

【例5】（新高考全国卷Il•广东•第11题）某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所

示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30。，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿

管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为20Og的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑

进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数〃和弹簧上端对应的刻度尺示数4，数据如表所示。实验过程

中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。

n123456

Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09

(1)利用M=ZI+3-4(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量：ΔL,=6.03cm,ΔI2=6.08cm,ΔL,cm,

rr-Λ⅛sj≡3AA-rrLA,⅛TVΔL∣+AL,+ΔL3

压缩量的平均值ΔI=―!——7---------=cm；

(2)上述ZZ是管中增加个钢球时产生的弹簧平均压缩量；

(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.8()m∕s2,该弹簧的劲度系数为N/m。(结果保留3位有效数字)

【答案】⑴.6.04(2).6.05(3).3(4).48.6

【解析】(1)II］根据压缩量的变化量为

ΔL,=L6-Li=(18.09-12.05)cm=6.04cm

⑵压缩量的平均值为

—ΔL+ΔL,+ΔΛ6.03+6.08+6.04…

∆L=——!----------------=-----------------------cm≈6.05cm

33

(2)［3］因三个ΔL是相差3个钢球的压缩量之差,则所求平均值为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量;

(3)［4］根据钢球的平衡条件有

3mgSine=AL

解得

,3∕?IgSine3×0.2×9.8×sin30o,.,

k=-=——=------------------7-------Nx/τm≈48o.6xNxτ∕m

ΔL6.05×W2

【题后总结】

一、误差和有效数字

⑴误差

产生原因大小特点减小方法

实验仪器不精确、实验原理更新仪器，完善实验原

系统误差总是偏大或偏小

不完善、实验方法粗略理

偶然误差测量、读数不准确忽大忽小画图象或取平均值

(2)绝对误差=|测量值一真实值

绝对误差

相对误差=’半薪IX100%O

⑶误差不可避免，但可以减小误差。

(4)有效数字：从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.0206为三位有效数字。

二、基本仪器的使用

物理量测量仪器读数方法及注意事项

长度刻度尺分度值一般为1mm(此时叫毫米刻度尺)。毫米刻度尺可精

确到毫米位、估读到十分之一毫米位(能读取十分之几毫

米)。读数若以mm为单位，则小数点后有1位有效数字，

读数时估读的“0”不能舍去

d=主尺读数(mm)+精度X游标尺上对齐刻线数值(mm),

不估读IO分度游标尺，精度0.1mm

游标卡尺

20分度游标尺,精度0.05mm

长度

50分度游标尺，精度0.02mm

测量值=固定刻度+可动刻度(估读)X0.01mmo注意要估

螺旋测微器

读至IJ0.001mm

打点计时器/=50Hz时，相邻点迹的时间间隔为0.02s

光电计时器光电计时器能自动记录挡光时间，显示在读数窗口

时间

电子停表的准确值可以达到0.01s,机械停表的准确值为

停表

0.1s

质量天平测量读数由右盘中祛码和游标共同读出

先看弹簧测力计的分度值，若精度的末位是1,需要估读到

力弹簧测力计精度的下一位，若精度的末位不是1，如0.2或0.5,只需

估读到精度这一位

三、实验要点

实验名称装置图常考要点

(1)数据处理方法

打点①公式法：Vt=V,

纸带接期计.器2

探究小车速度随

Xχ=a7i

时间变化的规律

②图象法：。一£图象

(2)摩擦力：无需平衡(木板平放或斜

放均可)

①考读数：弹簧测力计示数

探究求合

②考操作：两次拉橡皮条时需将结点

力的方法

O拉到同一位置(等效替代法)

③求合力：根据分力Q、F2的大小与

方向用作图法求合力

②控制变量法的应用

细绳小车打点计时器

IJi

探究加速度与力、③图象的处理以及实验的注意事项

物这片二

纸带

质量的关系一端有J④判成因：给定a—F图象，判断其

的定长滑木轮板口7、人赏臆哈'心

可能成因

①考操作：斜槽末端的切线必须水

平，每次小球应从斜槽上的同一位置

5O

QNIK,K,BXt

≡sWTP由静止开始滚下

研究平抛运动N4

②留迹法的应用

③考原理：平抛运动的规律，处理数

据求初速度

①考装置：平衡摩擦力的方法、判断

标准

打点计时器

研究做功与物体②求速度：小车获得的速度就是纸带

速度变化的关系上点距均匀的部分对应速度

③考图象：作W-v或W—v2图象，

得出结论

r点

计时器①考运算：下落速度的计算：减少的

V一纸带

M

验证机械能守恒T重力势能与增加的动能的计算

定律②考图象：根据苧-h或等一Ah图

[JIi物

」象的斜率判断机械能是否守恒

①考装置：斜槽末端切线应调整水

平；a球质量大于b球

b②考原理：小球落地点的判定及精准

探究碰撞中的不〃〃〃〃〃〃〃,,代'、

T\\\定位：必要的物理量的测量；碰撞前

变量卜∖\\

OABC后需验证的表达式

③考拓展：验证动量守恒定律其他实

验装置、方法及关系式

四'实验数据的处理方法

方法优点

平均值法可减小偶然误差，但对系统误差无效

数据列表可以简单而又明确地展示各物理量之间的关系，有助于找出物理量之

列表法

间的规律与联系

直观、简便，有取平均的效果。由图线的斜率、截距、所围面积等可以确定物

作图法

理量之间的变化关系，找出规律，还可剔除错误数据

二.讲核心问题…提炼主干必备知识

核心问题一纸带类实验问题

1.纸带的三大应用

(1)利用逐差法求解平均加速度(如图)

Fl23456

Xlx2X3X4xsX6

X4~X∣X5~X2X6~X30+02+43

ci1ɜʃo，。237"^，。337^*-ɜC

(2)利用平均速度求瞬时速度：为+I=T口。

(3)利用速度一时间图象求加速度。

2.光电门的应用

(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为①通过光电门的时间。内的平均速度看作遮光条经过光电门的瞬时速度，即

d

"=Z?

(2)求加速度：若两个光电门之间的距离为3则利用速度与位移的关系可求加速度，即“=笑产。

【例1】(2022•浙江温州市3月适应性测试)赵同学用如图甲所示的装置做“探究加速度与力的关系”实验。正

确补偿阻力后，挂上装有砂的砂桶，得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器所使用的交流电频率为50Hz,

则小车的加速度为m∕s2(保留2位有效数字),由此可判断砂桶质量_______(选填“满足”或“不满足”)

本实验要求。

Γ-ABCDEl

(∙t∙t∙∙∙cm∣)

i.5d∣~

:332T

:5.46"

h7^3

乙

钱同学仍用图甲装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验。重新调整实验装置后，获取了一条新的纸带，

利用实验数据绘制成如图所示的。一，图象，发现其图线末端发生了弯曲，以下四个操作中，你认为最可能是

A.实验前没有补偿阻力

B.实验前补偿阻力时板垫起得太高

C.砂桶质量不满足实验要求

D.没有调节好定滑轮的高度

【答案】2.0不满足D

【解析】由于交流电频率为50Hz,且每相邻两个计数点之间还有一个计时点，则相邻两计数点之间的时间

(793_332_332)X10~~

间隔为T=0.02sX2=0.04s,由逐差法可得，小车的加速度为〃=--=—dvn∩d2--------------m∕s2=2.0m∕s2;

qʌv.∖7τ∙

本实验中要使小车受到的合力等于砂和砂桶的重力，需要满足砂和砂桶总质量远小于小车质量，根据牛顿第二

定律可得r="ig=Mα,解得α=会，由于〃7«M,则加速度较小，而实验中小车加速度较大，故可判断砂桶质

量不满足本实验要求；由图所示。一，图线可知，图线末端斜率变小，则加速度变小，可知是小车所受合力减小。

A、B、C选项所述情况中小车合力均保持不变，当滑轮高度调节中没有使细绳与木板平行时，若滑轮过低，随

着小车靠近滑轮，细绳拉力水平分力减小，同时竖直向下的分力增大，导致支持力增大，进而摩擦力增大，合

力减小，故最可能是没有调节好定滑轮的高度，故选项D正确。

【实验的技巧】

（1）要根据实验原理来判断是否需要平衡摩擦力，知道正确平衡摩擦力的方法。

（2）要清楚钩码（或砂桶）与小车之间的质量关系，并且要清楚在仪器创新或实验原理创新的情形下，该条件是否

需要调整。

（3）要知道实验数据、图象的处理方法和运用数学知识解题的技巧。

【变式训练1]（2022•北京市东城区高三期末）在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到的

一条纸带如图所示.A、B、C、D、E、F、G为计数点（相邻两计数点间均有四个点未画出），相邻两计数点间的

时间间隔为T=O.10s,Jti=1.20cm,及=1.60Cm,ɪɜ=1.98cm,xj=2.38Cm,J⅛=2.79Cm,Λ⅛=3.18Cm.

（1）根据上述数据，可求出打8点时小车的速度是m∕s,小车的加速度是m∕s2.（结果保留两位有效

数字）

（2）某同学用如下办法绘制了小车运动的v-t图象：先把纸带从各计数点处剪断，得到六段纸条，长度分别为

XI、及、口、山、七、枇；再把这些纸条并排贴在一张纸上，将这些纸条的下端对齐，作为时间轴，标出时间；

最后根据纸条上端中心位置作一条直线，于是得到v—f图象（如图所示）.

υ∕(cm∙s^,)

①八处应标为S；V1处应标为（此空用物理量字母表示）.

②利用纸条长度表示瞬时速度所依据的原理是：

【答案】（1）0.140.40（2）φ0.1γ

②匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度（言之有理即可）

l160

【解析】（1）打点计时器打下B点时的速度等于4C段的平均速度，即狈=等，则pg=⅜^=-ɪ-×10

2Xi2

^m∕s=0.14m/s;由逐差法得a=（+"；媪"+'+'）,代入数据解得6r=o.4Om∕s.

（2）①由题意可知，每段纸条对应小车的运动时间为0.1s,则题图中的人时刻应为0.1s;题图中的S=平，即为

小车0〜力时间内的平均速度.

②利用纸条长度表示瞬时速度所依据的原理是匀变速直线运动规律，即匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等

于这段时间内的平均速度.

【变式训练2】（2022•浙江6月选考）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图甲所示的装置，让重物

从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图乙所示。。点是打下的第一个点，A、8、C和。为

另外4个连续打下的点。

甲

.B.CD

⑴为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的重物的理由是

（2）已知交流电频率为50Hz,重物质量为200g,当地重力加速度g=9.80m∕s2,则从。点到C点，重物的重力

势能变化量的绝对值IAEpI=J、C点的动能EkC=J（计算结果均保留3位有效数字）。

（3）比较EkC与IAEPl的大小，出现这一结果的原因可能是。

A.工作电压偏高B.存在空气阻力和摩擦力

C.接通电源前释放了纸带

【答案】（1）阻力与重力之比更小（或其他合理解释）

（2）0.547（0.542〜0.550都对）0.588（0.570-0.590都对）（3）C

【解析】（1）在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的重物，阻力与重力之比更小。

（2）由图中可知OC之间的距离为XoC=27.90cm,因此重力势能变化量的绝对值为IAEPI=Egxoc=0∙2×9.8×0.279

OJ=0.547J；匀变速直线运动的时间中点的速度等于这段时间的平均速度，则¢=霁」WW产（）向$

=2.425m∕s,因此C点的动能为EkC=%n⅛=gx0.2X2.425?J=0.588J。

（3）工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了

纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。

【变式训练31[2022•吉林长春市质量监测（二）]某同学利用如图甲所示的装置测量弹簧弹力做功，在水平桌面

上固定好弹簧和光电门，将光电门与数字计时器（图中未画出）连接。

实验过程如下：

(1)用游标卡尺测出固定于滑块上的遮光条的宽度为出

(2)用滑块把弹簧压缩到遮光条距离光电门为X0位置，并由静止释放，数字计时器记下遮光条通过光电门所用的

时间“则此时滑块的速度P=(用题中所给符号表示)；

(3)多次改变滑块的质量〃3重复(2)的操作，得到多组机与。的值。根据这些数值作出的人一5图象，如图乙。

根据图象，可求出滑块每次运动XO的过程中弹簧对其所做的功为；还可求出滑块与桌面之间的动摩擦

因数为(用题中所给符号表示，重力加速度为g)。

【答案】(2)f(3⅛ɪ

【解析】(2)遮光条通过光电门的平均速度近似等于滑块通过光电门的瞬时速度，即V=(

(3)在滑块运动Xo过程中，应用动能定理

1ʌ

W0-μmgxo=2mv~

根据或一,图象，构建函数p2=2W也2〃gxo

则图象的斜率S=2%,所以%=右

则图象与纵轴的截距一4=-24gxo,则〃=端7。

核心问题二弹簧、橡皮条类实验问题

1.模型介绍

力学实验中用到弹簧或橡皮条的实验有探究求合力的方法、探究做功与小车速度变化的关系。

2.探究求合力的方法

(1)实验原理

使一个力的作用效果跟两个力的共同作用效果相同。

(2)操作关键

①每次拉伸时结点位置。必须保持不变；

②记下每次各力的大小和方向；

③画力的图示时应选择适当的标度。

【例2】(2022•浙江丽水、湖州、衢州4月质检)(1)图中，“探究求合力的方法”“研究平抛运动”两实验均需

使用的器材是（填写器材名称）。

（2）在“探究求合力的方法”实验中，通过对拉的方法来选择两个弹簧测力计，方案一：两弹簧测力计竖直悬挂

在铁架台上对拉（图甲），方案二：两弹簧测力计置于水平桌面对拉（如图乙），下列说法正确的是（多选）。

A.弹簧测力计使用前必须进行调零

B.实验时，两个弹簧测力计的量程需一致

C.若方案一的两弹簧测力计读数相等，则可正常使用

D.若方案二的两弹簧测力计读数相等，则可正常使用

3.10N

A

*

C

•4.80N

B

2.1()N

丙

（3）在“探究求合力的方法”的实验中，某实验小组使用的弹簧测力计量程为5.00N,将橡皮条一端固定，先用

两只弹簧测力计将橡皮条另一端拉到某一位置，标记为。点，紧靠细绳标记A、8两点，并记录弹簧测力计读

数：然后用一只弹簧测力计将其拉至。点，标记紧靠细绳的C点，并记录弹簧测力计读数，该小组完成的部分

实验数据记录在图丙中。

①按实验要求完成作图；

②结合图丙，分析实验过程与结果，下列措施对减小实验误差有益的是（多选）。

A.适当增加橡皮筋的原长

B.适当增大两细绳的夹角

C.增大A、B两点到。点的距离

D.增大弹簧测力计的拉力

【答案】⑴刻度尺（2）AD（3）①见解析②BC

【解析】（1）“探究求合力的方法”中，需要使用刻度尺作力的图示，“研究平抛运动”的实验中，需要使用

刻度尺测量物体的位移，即两个实验中都要使用刻度尺。

（2）弹簧测力计在使用前必须进行调零，实验中使用的两个弹簧测力计，其量程可以不同；方案一中竖直悬挂时，

上面的弹簧测力计由于自身重力作用而弹力偏大，下面的弹簧测力计由于自身重力作用而弹力偏小，若两弹簧

测力计读数相等，则不能使用，若方案二的两弹簧测力计读数相等，则可正常使用，故选A、Do

⑶①作图如下：

1.()0N

②增加橡皮筋的原长对实验没有影响；图中两分力的夹角较小，根据平行四边形的特点，适当增大两细绳的夹

角，可以使作图更精确，从而减小实验误差；绳子的作用是显示出力的方向，增大A、B两点到。点的距离，

可以提高分力方向的精确度，从而减小实验误差；弹簧测力计的量程为5.00N,图中合力已经达到了4.80N,

所以不能再增大弹簧测力计的拉力，故选B、Co

【变式训练1]（2022•广西梧州市3月联考）某同学在“探究二力合成规律”的实验中，将一木板竖直平行放

在铁架台和轻弹簧所在平面的后面，组装成如图甲所示的装置，其部分实验操作或分析如下，请完成下列相关

内容：

IIE

O

2-二1乡

（单位:N）

甲乙

（1）在图甲中的木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O；

（2）卸下钩码，然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计按如图乙所示，将轻弹簧末端拉到同一位置0,

记录细绳套AO、BO的及两弹簧测力计相应的读数。其中右侧弹簧测力计的读数为No

（3）本实验采用的科学方法是。

A.逻辑推理法B.等效替代法

C.控制变量法D.建立物理模型法

【答案】（2）方向11.40（3）B

【解析】（2）根据验证平行四边形定则的实验原理要记录细绳套AO、80的方向和拉力大小；右侧弹簧测力计

分度值为0.1N,估读一位，读数为11.40N。

（3）若把两细绳套对弹簧的拉力定义为分力，则与两分力可等效的合力是指钩码对弹簧下端的拉力，即本实验采

用的科学方法是等效替代法。

【针对训练2】（2022•广东省普通高中学业水平选择性考试,11）某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。

缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30。，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验

过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从

管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数〃和弹簧上端对应的刻度尺示数却,数据如表

1所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。

有机玻璃管

7777777777777777777777777777777777)

(1)利用AZ√=Li+3-^z√(i=l,2,3)计算弹簧的压缩量：AL∣=6.03cm,ΔZ,2=6.08cm,ΔL3=cm,压缩

(2)上述XL是管中增加个钢球时产生的弹簧平均压缩量；

(3)忽略摩擦，重力加速度g取9∙80m∕s2,该弹簧的劲度系数为N∕m(结果保留3位有效数字)。

【答案】(1)6.046.05(2)3(3)48.6

【解析】(1)Δ∆3=L6-L3=18.09cm—12.05cm=6.04cm,压缩量的平均值

ΔZ,I+∆Z,2∏~ΔZ<3

△L=ɜ=6.05CmO

(2)根据(1)问可知，为增加3个钢球时产生的平均压缩量。

(3)根据胡克定律的推论可知，3/ngsinθ=k∖L,代入数值解得A=48.6N/m。

核心问题三力学创新拓展实验问题

L创新型实验的特点

(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验。

(2)将实验的基本方法——控制变量法，处理数据的基本方法——图象法、逐差法，融入到实验的

综合分析之中。

2.创新型实验的处理

(1)根据题目情景，抽象出相应的力学模型、运动过程，根据相应规律列出关系式，从而明确实验

的理论依据。

⑵应用原理公式或图象法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行分析。

【例3][2022•浙江绍兴(新昌、浦江、富阳)三校联考]某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定

律。将一钢球用细线系住悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。在钢球底部竖直地粘住一片宽度为"的遮光条。

在4的正下方固定一光电门。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间，可由计时器测

出，取。=/作为钢球经过A点时的瞬时速度。记录钢球每次下落的高度力和计时器示数f,计算并比较钢球在

释放点和A点之间重力势能的变化量大小AEP与动能的变化量大小就能验证机械能是否守恒。

(1)用AEk=%加计算钢球动能变化量的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图乙所示,其读数为cm。

某次测量中，计时器的示数为0.0100s,则钢球经过A时的速度O=m∕s(保留3位有效数字)。

(2)下表为该实验小组的实验结果：

2

ΔEp(×10J)4.8929.78614.6919.5929.38

2

ΔEk(×10^J)5.0410.115.120.029.8

从表中发现AEP与ΔEk之间存在差异，可能造成该差异的原因是。

A.用AE