2023高考物理冲刺十大模型：模型09 力学综合实验（学生版+解析版）

模型09:力学综合实验

一、热点真题追溯

近几年高考考察力学实验的相关内容，都是以创新实验的方式去考察

的，其中不乏包括当下的时代热点，但是其实验的根本原理还是高中阶

段的所学的几个重要实险的扩展内容，涉及到实险原理的考察，实验数

I据的分析，以及对创新实验的理解。

二、高考真题展示

1.（2021•浙江卷）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、8、C和。为另外4个

・。..（（.B.C.D

甲叫叫叩删叩删W,叩||皿||可|中午|中年叫।叩中,叩,I叩叩叩叩HI哪叩叩叩叩叩叩坤中叩V

01cm2319202122232425262728293031323334

图2

①为了减小实跄误差，对体积和形状相同的重物，实脸时选择密度大的理由是O

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卜J、C点的动能耳°=___________J（计算结果均保留3位

有效数字）。比较限与年p|的大小，出现这一结果的原因可能是o

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

2.（2021•全国卷）为测量小铜块与瓷席•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a的斜面（已知sina=0.34,cos。=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ATMUOs）内小铜块沿斜面下滑的距离的（i=l,2,3,4,5）,如下表所示。

由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为m/s2,小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数

为。（结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80m/s2）

3.（2021•全国卷）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已经在图（b）中

标出O

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）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为m/s2o

4.（2021•湖南卷）某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步

骤如下：

图(a)图(b)

(1)用游标卡尺测量垫块厚度力，示数如图(b)所示，h=cm；

(2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；

(3)在右支点下放一垫块，改变气垫导就的倾斜角度；

(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数”和滑块对应的加速度。；

(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4),记录数据如下表:

n123456

(a/mX)0.0870.1800.2600.4250.519

如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是m/s2(保留三位有效数字)。

5.(2021•河北卷)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)总动能的增加量八线及系统总机械能的减少量AE,结果如下表所示：

M/kg0.2000.2500.3000.3500.400

AEk/J0.5820.4900.3920.2940.195

AE/J0.3930.4900.6860.785

回答下列问题：

(1)实脸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)步躲④中的数据所缺数据为;

(3)若M为横轴，为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出图像

，A£4

M/kg

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)

三、抢分秘籍

游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题

(1)10分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有1位，20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位,

小数点后有2位.

(2)游标卡尺在读数时先确定主尺的分度(一般是1cm,即10mm),把数据读成以毫米为单位的，先读主尺

数据，再读游标尺数据，最后两数相加.游标卡尺读数不估读.

(3)不要把游标尺的边缘当成零刻度，而把主尺的示数读错.

(4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出，由可动刻度的0刻度线位置

判定；要准确到0.01mm,估读到0.001mm,即结果若用mm做单位，则小数点后必须保留三位数字.

利用光电门求瞬时速度和加速度的方法

有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：

(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为通过光电门的时.间△，内的平均速度看作物体经过光电门的瞬时速度，

„d

即

法一V\

(2)求加速度：若两个光，电门之间的距离为L,则利用速度与位移的关系可求加速度，万.

探究弹力和弹簧伸长量的关系

(1)实验原理

要测出每次悬挂重物的重力大小G和弹簧伸长的长度x,建立Gx坐标，描点作图探究.

⑵操作关键

①实脸中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度.

②作图像时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线的两侧.

2.险证力的平行四边形定则

(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.

电磁感应与能量问题的解题方法

(1)安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，用框图表示如下：

叫＞0

电能WS)其他形式的能

(2)明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化.如有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重

力势能必然发生变化；安培力做负功，必然有其他形式的能转化为电能；

(3)根据不同物理情景选择动能定理、能量守恒定律或功能关系，列方程求解问题.

四、精准押题

1.如图甲所示，小虎同学将气垫导轨的右支撑点调高支成斜面，用图示装置测量滑块沿气垫导轨下滑的

加速度.遮光片P固定在滑块的左端并与滑块左端平齐，光电门固定在导轨上，导光孔与导轨上的位置

A对齐.让滑块左端位于斜面上的位置B处，打开气源，将滑块由静止释放，测得AB气垫导轨的距离L.

遮光片的宽度及遮光时间，算出遮光片通过光电门的平均速度视为小车左端到达A处时的速度，从

而测出滑块下滑的加速度.

(1)小虎运用该方案测得加速度的表达式为“=:

(2)为了更精确地测得小车的加速度，小芳对方案进行了改进：运用同一气垫导轨装置，仅换用不同宽度的

遮光片固定在滑块的左端并与滑块左端平齐，让滑块左端位于斜面上的同一位置B处，打开气源，将滑块

由静止释放，记录每次实验遮光片的宽度和遮光时间并算出各次遮光片通过光电门的平均速度乙

记录数据并作出v-r图象(如图乙所示).根据图象，滑块左端过A处的瞬时速度大小为m/s,

滑块的加速度大小为m/s2.(结果保留两位有效数字)

乙

(3)你认为小芳的新方案中，考虑遮光片的质量变化，在换用不同遮光片时，测得的加速度应该

(选填“一样”、“不一样”).

2.在做“脸证力的平行四边行定则”的实脸时，先将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上带有

绳套的两根细绳.实验时，需要两次拉伸橡皮条，第一次是通过两根细绳用两个弹簧程互成角度地拉橡

皮条，第二次是通过一根细绳用一个弹簧重拉橡皮条.

(1)某次实验用一个弹簧秤把橡皮条和绳的结点拉到。点时，弹簧杆的示数如图所示，其读数为

N.

(2)关于该实脸，下列说法正确的是.

A.本实验采用的科学方法是等效替代法

B.第一次实验时，两细线的夹角应越大越好

C.第二次实验时，只须记下弹簧杆的示数就行

D.两次实脸都要将橡皮条和绳的结点拉到同一位置

(3)请提一条对减小本实验误差有益的建议.

3.(1)实验小组在''探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹黄〃和仇得到弹

力与弹簧长度的图象如图所示.下列表述正确的是;

A.“的原长比〃的长

B.a的劲度系数比匕的大

C.。的劲度系数比b的小

D.测得的弹力与弹簧的长度成正比

(2)另一实验小组在同一实验的研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直悬挂于某

一深度为/i=35.0cm,且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，用测力计可以同弹簧的

下端接触)，如图甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度/,现要测出弹簧的原长/()

和弹簧的劲度系数，该同学通过改变/而测出对应的弹力凡作出F-/图象如图乙所示，则弹簧的劲度系

数为k=N/m,弹簧的原长lo=cm.

甲乙

4.探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图甲所示.小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时

器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感

器用于测小车受到拉力的大小.

(1)关于平衡摩擦力，下列说法正确的是

A.平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码

B.改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力

C.改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力

(2)实验中(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量.

(3)某同学根据实验数据作出了加速度a与力厂的关系图象如图乙所示，图线不过原点的原因是

A.钩码质量没有远小于小车质量

B.平衡摩擦力时木板倾角过大

C.平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力

5.某组同学用图甲所示装置测量重力加速度，铁架台上固定着光电门，让直径为d的小球从一定高度处由

静止开始自由下落，小球球心正好通过光电门.光电门可记录小球通过光电门的时间.

光电门t于।

（1）用游标卡尺测量小球直径时，卡尺的刻度如图（乙）所示，则小球的直径为cm.

（2）某次实验中小球的下边缘与光电门间的距离为/?,小球通过光电门的时间为△1,若小球通过光电门的速

度可表示为*,重力加速度可表示为g=（用字母表示）.

（3）严格来说会并不等于小球球心经过光电门时的速度，由此计算出的速度比真实值____________（填“偏大”

“偏小"或''不变"）.

6.某物理研究小组利用图甲装置验证机械能守恒定律，在铁架台上安装有一电磁铁（固定不动）和一光电门

（可上下移动），电磁铁通电后将钢球吸住，然后断电，钢球自由下落，并通过光电门，计时装置可测出钢球

通过光电门的时间.

光电门=

（1）用10分度的游标卡尺测量钢球的直径，示数如图乙所示，可知钢球的直径。=cm.

（2）多次改变光电门的位置，测量出光电门到电磁铁下端O的距离为/7（/?>>£>）,并计算出小球经过光电门时

的速度u,若空气阻力可以忽略不计，则下列关于人的图象正确的是.

⑶钢球通过光电门的平均速度（选填“大于”或“小于”）钢球球心通过光电门的瞬时速度.

7.某实验小组采用图甲所示的装置“探究动能定理”即探究小车所受合外力做功与小车动能的变化之间的

关系.该小组将细绳一端固定在小车上，另一端绕过定滑轮与力传感器、重物相连.实脸中，小车在细绳

拉力的作用下从静止开始加速运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况，力传感器记录细绳对小车

的拉力大小.

(1)实验中为了把细绳对小车的拉力视为小车的合外力，要完成的一个重要步骤是;

(2)若实验中小车的质量没有远大于重物的质量，对本实验影响(填“有”或“没有”)；

(3)实验时，下列物理量中必须测量的是.

A.长木板的长度Z,B.重物的质量机

C.小车的总质量M

(4)实验中，力传感器的示数为尸，打出的纸带如图乙所示.将打下的第一个点标为。，在纸带上依次取A、

B、C三个计数点.已知相邻计数点间的时间间隔为T,测得A、B、C三点到。点的距离分别为xi、及、制.

则从打0点到打B点过程中，探究结果的表达式是：(用题中所给字母表

示).

模型09:力学综合实验

一、热点真题追溯

二、高考真题展示

1.（2021•浙江卷）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、8、C和。为另外4个

.。..（＜/.C,D

」叫叩删up删1皿网仙|卜|||皿?甲甲叫II甲叫“叫叩明|,叫皿职1叫,|||叩叫皿『中|甲叩叫叫M皿叫।

01cm2319202122232425262728293031323334

图2

①为了减小实跄误差，对体积和形状相同的重物，实脸时选择密度大的理由是O

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卜J、C点的动能耳°=____________J（计算结果均保留3位

有效数字）。比较限与年p|的大小，出现这一结果的原因可能是o

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】阻力与重力之比更小（或其它合理解释）0.5470.588C

【解析】

①[1]在险证机械能守恒实脸时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小

②⑵由图中可知。C之间的距离为xoc=27.90cm,因此机械能的减少量为

|AEp|=//7gxec=02x9.8x0.2790J=0.547J

[3]句变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此

xRr>0.33。-0.233,

=-------------m/s=

因此动能的增加量为

⑷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。

2.（2021•全国卷）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a的斜面（已知sina=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ATMUOs）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m/s2,小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数

为.（结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80m/s2）

【答案】0.430.32

【解析】

[1]根据逐差法有

(邑+54)一(52+再)_(12.74+11.02)x10-2—(7.58+5.87)x10-2

m/s2«0.43m/s2

6"6x0.202

[2]对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有

mgsina-pimgcosa=ma

代入数据解得

〃«0.32

3.（2021•全国卷）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已经在图（b）中

标出。

图0))

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/s«

【答案】1.02.09.7

【解析】

（1）[1]因小球水平方向做匀速直线运动，因此速度为

x0.05,

讳=一=---m/s=1.0m/s

°t0.05

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

8x5x10-2

v,m/s=2.0m/s

0.05x4

（2）[3]由竖直方向的自由落体运动可得

_4T2

代入数据可得

g=9.7m/s2

4.（2021•湖南卷）某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步

骤如下：

（1）用游标卡尺测量垫块厚度力，示数如图（b）所示，h—cm；

（2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；

（3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；

（4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数〃和滑块对应的加速度。；

（5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4）,记录数据如下表:

n123456

(a/nrs")0.0870.1800.2600.4250.519

根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线.

如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是m/s2（保留三位有效数字）。

【答案】1.020.342

【解析】

（1）[1]垫块的厚度为

h-\cm+2X0」mm=1.02cm

（5）⑵绘制图线如图；

[3]根据

nh

mg■—=ma

可知a与”成正比关系，则根据图像可知，斜率

,0.6a

K=——=—

74

解得

a=0.342m/s2

5.（2021•河北卷）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,实脸操作步骤如下：

遮光条光电门1光电门2

rsi

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，计算出每次实脸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）总动能的增加量公线及系统总机械能的减少量△£,结果如下表所示:

M/kg0.2000.2500.3000.3500.400

&EJJ0.5820.4900.3920.2940.195

AE/J0.3930.4900.6860.785

回答下列问题：

(1)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M为横轴，△£为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出〃图像

♦AF/J

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)

【答案】0.9800.5880.40(0.38-0.42)

【解析】

(1)[1]四个钩码重力势能的减少量为

A£p=4mgL=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

1,1,

4mgL-W(=-(4m+M)v^--(4m+M)v^

其中系统减少的重力势能为

△Ep=4mgL

系统增加的动能为

AEk=g(4，〃+-g(4，〃+Af)u：

系统减少的机械能为AE=吗，则代入数据可得表格中减少的机械能为

A£4=0.98-0.392=0.588J

(3)[3]根据表格数据描点得AE-A/的图像为

[4]根据做功关系可知

AE=jjMgL

则AE-M图像的斜率为

0.785-0.393

k=4gL==1.96

0.4-0.2

解得动摩擦因数为

〃=0.40(0.38-0.42)

三、抢分秘籍

游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题

(1)10分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有1位，20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位,

小数点后有2位.

(2)游标卡尺在读数时先确定主尺的分度(一般是1cm,即10mm),把数据读成以毫米为单位的，先读主尺

数据，再读游标尺数据，最后两数相加.游标卡尺读数不估读.

(3)不要把游标尺的边缘当成零刻度，而把主尺的示数读错.

(4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出，由可动刻度的0刻度线位置

判定；要准确到0.01mm,估读到0.001mm,即结果若用mm做单位，则小数点后必须保留三位数字.

利用光电门求瞬时速度和加"速度的方法

有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：

(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为功通过光电门的时一间内的平均速度看作物体经过光电门的瞬时速度，

即片告

近一V\

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

探究弹力和弹簧伸长量的关系

(1)实验原理

要测出每次悬挂重物的重力大小G和弹簧伸长的长度x,建立Gx坐标，描点作图探究.

⑵操作关键

①实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度.

②作图像时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线的两侧.

2.验证力的平行四边形定则

(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.

⑵操作关键

①每次拉伸结点位置。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.

电磁感应与能量问题的解题方法

(1)安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，用框图表示如下：

W*>0

电能WS)其他形式的能

(2)明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化.如有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重

力势能必然发生变化；安培力做负功，必然有其他形式的能转化为电能；

(3)根据不同物理情景选择动能定理、能量守恒定律或功能关系，列方程求解问题.

四、精准押题

1.如图甲所示，小虎同学将气垫导轨的右支撑点调高支成斜面，用图示装置测量滑块沿气垫导轨下滑的

加速度.遮光片P固定在滑块的左端并与滑块左端平齐，光电门固定在导轨上，导光孔与导轨上的位置

A对齐.让滑块左端位于斜面上的位置B处，打开气源，将滑块由静止释放，测得AB气垫导轨的距离L.

遮光片的宽度及遮光时间，算出遮光片通过光电门的平均速度，视为小车左端到达A处时的速度，从而

测出滑块下滑的加速度.

(1)小虎运用该方案测得加速度的表达式为。=

(2)为了更精确地测得小车的加速度，小芳对方案进行了改进：运用同一气垫导轨装置，仅换用不同宽度的

遮光片固定在滑块的左端并与滑块左端平齐，让滑块左端位于斜面上的同一位置B处，打开气源，将滑块

由静止释放，记录每次实验遮光片的宽度△_¥和遮光时间f,并算出各次遮光片通过光电门的平均速度，记

录数据并作出f图象(如图乙所示).根据图象，滑块左端过4处的瞬时速度大小为m/s,滑块

的加速度大小为.mH」结果保留两位有效数字)

乙

(3)你认为小芳的新方案中，考虑遮光片的质量变化，在换用不同遮光片时，测得的加速度应该

(选填“一样"、“不一样”).

【答案】(1)(2)3.0±0.023.2±0.2(3)—祥

【解析】(1)根据速度与时间的关系得：2=2aL,解得：。=;

(2)滑块通过光电门的过程为初速度为W的匀加速直线运动，户，则=今=01+夕"，所以

r的斜率纵轴的截距表示的大小，则VA=0.30m/s,加速度〃=2Z=2X号m/s=3.0

N1UUA1U

m/s2.

(3)根据牛顿第二定律，滑块下滑过程中，，“gsin6—ma,a=gsin9,加速度与质量无关，故在只更

换不同遮光片时，测得的加速度是一样的.

2.在做''验证力的平行四边行定则”的实验时，先将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上带有

绳套的两根细绳.实脸时，需要两次拉伸橡皮条，第一次是通过两根细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡

皮条，第二次是通过一根细绳用一个弹簧重拉橡皮条.

(1)某次实验用一个弹簧科把橡皮条和绳的结点拉到。点时，弹簧秤的示数如图所示，其读数为

N.

(2)关于该实验，下列说法正确的是.

A.本实验采用的科学方法是等效替代法

B.第一次实验时，两细线的夹角应越大越好

C.第二次实验时，只须记下弹簧秤的示数就行

D.两次实验都要将橡皮条和绳的结点拉到同一位置

(3)请提一条对减小本实验误差有益的建议.

【答案】(1)400(或4.0)(2)AD(3)拉细线,时，细线要平行于桌面；两细线的夹角不宜太大，也不宜太小

【解析】(1)弹簧秤的读数为：F=4.00N.

(2)本实验用一个弹簧杆把橡皮条和绳的结点拉到O点和两个弹簧杆把橡皮条和绳的结点拉到。点的效果相

同，即为等效替代，故A正确；第一次实验时，两细线的夹角应当适当，不要太大，故B错误；实脸时要

记下力的大小和方向，故C错误；要两次实验达到相同的效果，则要橡皮条和绳的结点拉到同一位置，故

D正确.

(3)拉细线时，细线要平行于桌面，两细线的夹角不宜太大，也不宜太小.

3.(1)实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧“和b,得到弹

力与弹簧长度的图象如图所示.下列表述正确的是;

A.4的原长比〃的长

B.4的劲度系数比的大

C.。的劲度系数比b的小

D.测得的弹力与弹簧的长度成正比

(2)另一实验小组在同一实验的研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直悬挂于某

一深度为〃=35.0cm,且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，用测力计可以同弹簧的

下端接触)，如图甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度/,现要测出弹簧的原长/()

和弹簧的劲度系数，该同学通过改变/而测出对应的弹力尸，作出刊图象如图乙所示，则弹簧的劲度系数

为k=N/m,弹簧的原长Zo=cm.

【答案】⑴B(2)20025

【解析】(1)在图象中横截距表示弹簧的原长，故a的原长比b的短，故A错误；在图象中斜率表示弹簧

的劲度系数4,故”的劲度系数比人的大，故B正确，C错误；弹簧的弹力满足胡克定律，弹力与弹簧的形

变量成正比，故D错误.

(2)根据胡克定律F与/的关系式为：F=k(l+h-lo)=kl+k(h-lo'),从图象中可得直线的斜率为2N/cm,截

距为20N,故弹簧的劲度系数为：k=2N/cm=200N/m.i±Jk(h-lo)=2ON,于是：/O=25cm.

4.探究“加速度与力、质量关系”的实脸装置如图甲所示.小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时

器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感

器用于测小车受到拉力的大小.

(1)关于平衡摩擦力，下列说法正确的是.

A.平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码

B.改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力

C.改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力

(2)实脸中(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量.

(3)某同学根据实险数据作出了加速度〃与力尸的关系图象如图乙所示，图线不过原点的原因是

A.钩码质量没有远小于小车质量

B.平衡摩擦力时木板倾角过大

C.平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力

【答案】(1)C(2)不需要(3)B

【解析】(1)平衡摩擦力时，小车不受外力作用下做匀速直线运动，所以不能在动滑轮上挂上钩码，故A错

'V

7天；

平衡摩擦时有：,“gsina=〃"?gcosa,即有gsina=〃gcosa,所以以质量无关，故B错误，C正确.

(2)由于本实验中的力传感器可以读出绳的拉力，所以不需要满足所挂钩码质量远小于小车质量；

(3)由图象可知，当没有挂钩码时小车具有加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大，故B正确.

5.某组同学用图甲所示装置测量重力加速度，铁架台上固定着光电门，让直径为d的小球从一定高度处由

静止开始自由下落，小球球心正好通过光电门.光电门可记录小球通过光电门的时间.

(1)用游标卡尺测量小球直径时，卡尺的刻度如图(乙)所示，则小球的直径为cm.

(2)某次实验中小球的下边缘与光电门间的距离为/2,小球通过光电门的时间为△1,若小球通过光电门的速

度可表示为*,重力加速度可表示为g=(用字母表示).

(3)严格来说*并不等于小球球心经过光电门时的速度，由此计算出的速度比真实值(填“偏大”

“偏小”或“不变”).

【答案】(1)2.54。⑵。/£/)生⑶偏小

【解析】(1)由20刻度的游标卡尺的读数规则知小球的直径4=(2.5+8X0.005)cm=2.540cm.

(2)由运动学公式y2=