2025年高考物理二轮复习讲义：力学实验

专题六实验与探究

1g体系重构•贯通知识脉络二、

验证机械能守恒定律验证型实验

验证动量守恒定律）-----------

实

验压强传感器

测量重力加速度有关实验仪—［双缝干涉仪

器

测量动摩擦因数有关实验测量型实验

测量做直线运动物体的瞬等效法

时速度

实模型法

验控制变量法

探究弹簧弹力和形变量的关系方

法

一图像法

探究互成角度的力的合成规律

实

力累积法

验

探究加速度与物体受力、物体质域的关系学

与

实

探究平抛运动的特点探用油膜法估测分子大小

验

究

探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系_测量

实

型用双缝干涉测光的波长

验测量玻璃的折射率一实验原理:"=吗

转换法sinua

等效法探究

实

实

型探究气体压强与体积的关系

留迹法验

方验控制|变量法

累积法

法

控制变量法控制气体温度和质量不变

激

夯

发

实

创

理测量导体的电阻率

新

电压表、电流表、电阻表读数论

意

基

一观察电容器的充、放电现象

基

识

础

-本测量电源的电动势和内阻

仪

实

器

验探究影响感应电流方向的因素

、

仪探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

表

的

安安法（伏伏法）

使

用

一等效替代法

创电阻测量诉一

新

实

验电桥法

一

电流天平、霍尔元件等

传感器的应用一

【备考指南】预计2025年高考实验命题的命题思路会延续原型实验的拓展和

创新，通过选择、填空、连线、问答等形式全面考查考生的实验探究能力和创新

能力。基本仪器的工作原理及使用方法、纸带类问题、弹簧类实验、测量工具的

使用和读数问题、气垫导轨的使用、电阻的测量、电源的电动势和内阻的测量、

有关热敏电阻和光敏电阻等传感器有关的实验，仍是今后高考实验的命题重点。

备考过程中要立足教材中的基本实验，加强对实验原理的理解与实验的变式训

练，加强实践和科学探究素养的训练，同时要关注热学及光学实验。

力学实验

突破点一“纸带'光电门及频闪照相”类实验

1.应用实例

(1)探究小车速度随时间变化的规律

①根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，测出不同时刻的瞬时

速度，然后绘制。“图像，分析运动规律。

②根据纸带用逐差法直接测量加速度或由v-t图像斜率求加速度。

(2)探究加速度与物体受力、物体质量的关系

①平衡阻力，垫高长木板使不挂槽码的小车能匀速下滑，不用重复平衡阻力。

②实验必须保证的条件：小车质量机》槽码质量机，。

特别提醒一定理解实验原理，有些创新实验方案中不需要满足以上两条。

(3)验证机械能守恒定律

①竖直安装打点计时器，以减少摩擦力。

②选用质量大、体积小、密度大的材料。

③选取第1、2两点间距离接近2mm的纸带，用人进行验证。

(4)验证动量守恒定律

①利用气垫导轨和光电门测出物体碰撞前后的速度，验证的表达式：皿01+加2。2

=miVfi+m2Vr2^miVi=(mi+o

②利用等长摆球完成一维碰撞，测出摆球速度，验证的表达式：皿历=机1"1+

m2Vf2o

2.速度和加速度的测量

做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于

这段时间中间时刻的瞬时速度。如图所示，求打某一点时

测瞬物体的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔

时1

T的两段位移x〃和川+1,则打"点时的速度为=岩迫

速度

纸带、\n-1nn+1\

\______1_______1___________1_______)

频闪照片

测加①用“逐差法”求加速度，如图所示

速度q_(%4+%5+%6)—(41+冗2+%3)

9r2

②作出v-t图像，通过图像的斜率求物体运动的加速度，

Av

a=—

At

e0123456$

工今

U1%11X21X3.1%4.1.1%61

Xs

光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为d,

测

挡板遮住光电门光线的时间为A/,则小车通过光电门的速

速度

光电门度k展

测加若已知两个光电门之间的距离为X,小车通过两个光电门

速度时的速度分别为。1、。2,则。=铲

2x

[典例1](利用“光电门”探究F、帆'a的关系)(2024•江西卷)某小组探究物

体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图(a)所示，水平轨道上安装两个

光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩

码。

遮光片小车光电门

滑轮

钩码

(a)

(1)实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以

平衡小车所受阻力。

(2)小车的质量为Ml=320go利用光电门系统测出不同钩码质量m所对应小车

的加速度钩码所受重力记为b，作出如F图像，如图(b)中图线甲所示。

a/(m-s-2)

6.0

5.0

_乙

4.0-丙

3.0

2.0

1.0

00.100.200.30F1(x9.8N)

(3)由图线甲可知，F较小时，a与歹成正比；F较大时，a与F不成正比。为了

进一步探究，将小车的质量增加至M2=470g,重复步骤⑵的测量过程，作出如

/图像，如图(b)中图线乙所示。

(4)与图线甲相比，图线乙的线性区间,非线性区间o再将小车

的质量增加至M3=720g,重复步骤⑵的测量过程，记录钩码所受重力F与小

车加速度如表所示(表中第9〜14组数据未列出)。

序号12345

钩码所受重力F/(X9.8N)0.0200.0400.0600.0800.100

小车加速度«/(m•s-2)0.260.550.821.081.36

序号6789-1415

钩码所受重力f7(X9.8N)0.1200.1400.160・・・0.300

小车加速度a/(m•s-2)1.671.952.20・・・3.92

(5)请在图(b)中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙。

(6)根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量_______________时，。与F成

正比。结合所学知识对上述推断进行解释:。

［听课记录］.....................................................

［典例2］(利用“纸带”探究F、用'a的关系X2024•广东六校联考)一同学设

计了一个实验探究木块与木板间的动摩擦因数"。如图甲所示，在水平放置的带

滑轮的长木板上静置一个带有祛码的木块，最初木块与祛码总质量为M,木块

的左端通过细绳连接一小托盘，木块右端连接纸带。该同学的实验方案如下：

乙

⑴将木块中放置的祛码取出一个并轻放在小托盘上，接通打点计时器电源，释

放木块，木块开始加速运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点；

（2）继续将木块中放置的祛码取出并放在小托盘中，测量木块运动的加速度；

⑶重复以上操作，记录下每次托盘中祛码的重力用g,通过纸带计算每次木块的

加速度小数据表格如下；

实验次数12345

托盘中祛码的总重力mg1.5N2N2.5N3.0N3.5N

木块的加速度（单位m/s2）0.001.952.974.06as

第5次实验中得到的一条纸带如图乙所示，已知打点计时器工作频率为50Hz,

纸带上相邻两计数点间还有四个点未画出，由此可计算得出恁=m/s2（结

果保留两位小数）；

（4）如果以加g为横轴，以加速度a为纵轴，将表格中的数据描点并在图丙中画出

a-mg图像；

⑸若小托盘的质量忽略不计，且本实验中小托盘内质量为m的祛码取自于木块,

故系统的总质量始终为M不变，于是可得系统加速度木块与木板间的动摩

擦因数〃应满足的方程为：=Ma；

（6）若根据数据画出图像为直线，其斜率为左，纵截距为一"则〃可表示

为，总质量M可表示为（用鼠8和g表示），并可得到测量值〃

=（g取9.8m/s2,结果保留两位小数）。

a/(m-s-2)

丙

［听课记录1

突破点二"弹簧'橡皮筋”类实验

1.探究弹簧弹力与形变量的关系

(1)安装：按照原理装置图安装实验仪器。

(2)操作：弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度。

(3)作图：坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要通过尽可能多的数据点，不

能通过的数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去。

(4)两种非常规图像分析

①图像发生弯曲：悬挂钩码数量过多，导致弹簧的形变量超出了其弹性限度，不

再符合胡克定律(F=fcc),故图像发生弯曲，如图所示。

②截距不为0：测量弹簧原长时弹簧是水平放置的，由于弹簧有自重，将其悬挂

起来后会有一定的伸长量，故图像横轴截距不为0,如图所示。

0x

2.探究两个互成角度的力的合成规律

⑴等效：同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点。位置必须保持不变。

（2）拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉（与板面平行），橡皮条、弹簧测力计和细绳套

与纸面平行；两分力用、F2的夹角不要太大或太小。

⑶记录：记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点适当远些。

（4）作图：选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力。

3.根据Ep=*7测量弹簧劲度系数

⑴安装：按照实验原理固定实验器材。

⑵操作：让小球从弹簧正上方由静止释放。

（3）记录：记录小球经过弹簧上端光电门的挡光时间，测出弹簧的最大压缩量。

（4）数据处理：作系图像。

［典例3］（探究互成角度的力的合成规律）某同学做“验证力的平行四边形定则”

的实验，他用两根自由长度为L）的完全相同的轻弹簧（弹簧始终处于弹性限度内）

和重物进行了如下操作：

甲

⑴如图甲所示，把重物通过细绳连接在弹簧下端，稳定后测出弹簧的长度心。

⑵如图乙所示,用两根弹簧挂起重物,稳定时两弹簧与水平方向的夹角均为53°,

测出两弹簧的长度分别为心2、L3,若力的平行四边形定则成立，则及、七、七2、

心需满足的条件为。（用题目所给字母表示，sin53°=0.8,cos

53°=0.6）

（3）本实验设计的误差来源可能是________________________________________

_____________________________________________________（至少写出两条）O

［听课记录］

［典例4］(测量弹簧的劲度系数)某物理小组的同学查阅资料得知，弹簧弹性势

能表达式为EP=3W,左为弹簧的劲度系数，”为弹簧形变量。他们设计了图甲

所示装置来测量弹簧劲度系数k和重力加速度g,操作步骤如下：

⑴将弹簧竖直固定在水平桌面上，弹簧上端有一光电门(小球通过光电门后恰好

落在弹簧上端)，左侧有一竖直固定的刻度尺。

(2)用游标卡尺测量小球的直径d,示数如图乙所示，则〃=mm。

⑶用天平测得小球的质量为ma

(4)将小球从弹簧正上方由静止释放，记录小球经过光电门的挡光时间测出弹

簧的最大压缩量X。

⑸多次改变小球的释放位置，重复步骤(4),记录多组x及对应的挡光时间几

(6)作出七-2图像如图丙所示，可得弹簧的劲度系数k=，重力加速

度g=o(用加、d、a>b表示)

［听课记录］.....................................................

突破点三“碰撞”“平抛”类实验

1.“碰撞”类实验主要是验证动量守恒定律，关注以下两点

⑴可以直接测速度求动量。

(2)可以用其他物理量代替，如平抛运动以水平位移代替速度表示动量。

2.探究平抛运动的特点

利用运动的分解，化曲为直，分别研究两个方向的分运动。

［典例5］（验证动量守恒定律X2024•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匹8两个位移传感器，a测量滑块A与它的距离打，b

测量滑块B与它的距离冲。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；

⑵滑块B碰撞前的速度大小v=m/s（保留两位有效数字）；

⑶通过分析，得出质量为200.0g的滑块是（选填"A”或"B”）。

［听课记录］..........................................................

［典例6］（验证动量守恒定律）物理探究小组用如图甲所示装置研究小钢球的平

抛运动。回答下列问题：

⑴下列实验条件必须满足的是O

A.斜槽轨道光滑

B.保证小钢球每次从斜槽轨道上同一位置无初速度释放

C.必须调节斜槽轨道末端水平

D.每次调节水平挡板的高度相同

斜槽轨道1020304050

0%/cm

10

20

30

40

水平50

挡板

y/cm

乙

⑵小组同学在坐标纸上建立了坐标轴，记录了小钢球运动通过的三个位置A、

5、C,如图乙所示，重力加速度取g=10m/s2,则小钢球做平抛运动的初速度大

小为m/s(保留两位有效数字)。

(3)根据图乙可知，小钢球做平抛运动抛出点。，的坐标是o

［听课记录］..........................................................

突破点四“单摆”“圆周”类实验

1.利用“类单摆”测周期

(1)教材原型实验：用单摆测定重力加速度

①摆线选择细而不易伸长的，长度大于1m,摆球选择密度和质量较大的，直径

小于2cm。

②摆角偏离平衡位置不超过5%

③摆长是悬点到球心的距离，即

④摆球通过平衡位置时开始计时，测量摆球多次通过平衡位置所用总时间，求得

周期。

(2)创新拓展

以原型实验为基础，注重考查实验仪器的等效与替换、实验原理的拓展与延伸、

实验方法的求新等。解决这类试题的方法是把实验的本质从新情境中分离出来,

找出与常规实验的相同之处，运用类似的方法进行处理。

2.探究向心力与半径'质量'角速度的关系

(1)实验方法：控制变量法。

(2)实验原理：F„=mrco2.

(3)数据处理：作出曷如2,Fa.r,FnM的图像，分析向心力与角速度、半径、质

量之间的关系。

[典例7](利用“类单摆”测周期)(2024•吉林卷)图(a)为一套半圆拱形七色彩

虹积木示意图，不同颜色的积木直径不同。某同学通过实验探究这套积木小幅摆

动时周期T与外径D之间的关系。

⑴用刻度尺测量不同颜色积木的外径。，其中对蓝色积木的某次测量如图(b)所

示，从图中读出。=cm0

(2)将一块积木静置于硬质水平桌面上，设置积木左端平衡位置的参考点O,将

积木的右端按下后释放，如图(c)所示。当积木左端某次与。点等高时记为第0

次并开始计时，第20次时停止计时，这一过程中积木摆动了个周期。

(3)换用其他积木重复上述操作，测得多组数据。为了探究T与。之间的函数关

系，可用它们的自然对数作为横、纵坐标绘制图像进行研究，数据如下表所示：

颜色红橙黄绿青蓝紫

In。2.93922.78812.59532.48492.197・・・1.792

InT-0.45—0.53-0.56—0.65-0.78-0.92-1.02

InT

根据表中数据绘制出加T-\nD图像如图(d)所示，则T与。的近似关系为

A.B.T°^D2

C.T8卷1D.T°啧1

(4)请写出一条提高该实验精度的改进措施：

...................................................................C

［听课记录］..........................................___________

［典例8］(探究影响向心力的因素)如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做

圆周运动所需向心力的大小户与质量加、角速度。和半径r之间的关系。长槽

的A、5处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为2：1：lo变速塔轮自

上而下有三种组合方式,左右每层半径之比由上至下分别为1：1、2：1和3：1,

如图乙所示。

甲

⑴本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量相、角速度w和半径r之间的

关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是o

A.用油膜法估测油酸分子的大小

B.用单摆测量重力加速度的大小

C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系

（2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，探究向心力的大小与

半径的关系，则需要将传动皮带调至第（选填“一”“二”或“三”）层

塔轮。

（3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在5、C位置，传动皮带位于第二

层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比为o

A.1：2B.1：4C.2：1D.4：1

［听课记录］..........................................................

随堂练

•临考预测，名师押题•

1.（数据处理方法的创新——。与F、加图像）某课外研究性学习小组的同学设计

了如图甲所示装置来研究物体的加速度a与力歹和质量m的关系。水平桌面上

固定一带有刻度尺的倾斜轨道，导轨上A点处有一带遮光片的小车，用天平测

得小车及遮光片总质量为帆，另外可以在车上增加质量为孙）的祛码，定滑轮与

弹簧测力计间的细绳是竖直的，定滑轮与小车之间的细绳平行于倾斜轨道，在轨

道下端固定有光电门。实验步骤如下：

定滑轮

甲

主尺cm