新高考物理二轮复习-探究类实验

探究类实验

考情透析

命题点考频统计命题特点核心素养

探究弹簧弹20254：北京T16这类实脸的考查往往涉及四

科学探究：

力与形变量浙江1月T14山东T13个方面的内容：（1）掌握实验原理

能根据实脸

的关系山西T11安徽TU和实脸操作方法；（2）能对实验数

原理正确分

探究加速度四川TU内蒙古T12据进行处理；（3）分析和判断引起

析数据，发

与物体受2024年：甘肃T11实脸误差的因素，并提出减小误

现其中规

力、物体质江西T11河北T12差的方法；（4）能对实验原理和方

律，形成合

量的关系全国甲T9浙江1月T16法进行迁移与拓展，设计新的探

理的结论，

2023年:究实验。常规考点有：刻度尺的读

并用已有的

探究平抛运浙江1月T16T17数，打点计时器的使用，根据纸带

物理知识进

动的特点浙江6月T16湖南T11求瞬时速度或加速度，作图法处

行解释。

北京TI7全国甲卷TI0理数据，光也门的应用等。

热点突破

命题点1探究弹簧弹力与形变量的关系

考题示例1［生产生活类1

（2025・四川・历年真题）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。己知水的密度为1.0x16kg/nA当地重力加速度为9.8Hi冷。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

cnio

（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。

（3）用带有刻度的杯子量取50mL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。

（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200nr2。由此可得该弹簧的劲度系数为N/m（结果俣留2

位有效数字）。

（5）图3中直线的截距为0.0056m,可得所用小桶质量为kg（结果保留2位有

效数字）。

答案：（1）13.14/13.15（4）49（5）0.028

解析：（1）该刻度尺的分度值为0.1cm,应估读到分度值的后一位，故弹簧原长为13.14

（4）由胡克定律可知〃?g+〃咋=去，化简可得工=丝1，+巡

kk

由图像可知丝=200n<2,代入数据解得该弹簧的劲度系数为2=49N/m

k

（5）由图可知磔■=0.0056m,代入数据可得所用小桶质量为〃?=0.028kg

k

跟踪训练1［生产生活类］

（2025•内蒙古・历年真题）某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图（a）,细观1、

2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，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"？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，使绳1每次与竖直方向夹角均为30。且橡皮筋与绳I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

图(a)图(b)

回答下列问题:

（1）将一芒果放入此空杯，按上述操作测得x=l1.60cm,由图（b）可知，该芒果的质量

〃如=g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，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〃?。相比（填“偏大”或“偏小”）。

（2）另一组同学利用同样方法得到的x—根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o

答案：（1）106偏大（2）C（3）减小细线与竖直方向的夹角

解析：（1）操作测得x=11.60cm,由图（b）的图像坐标可知，该芒果的质量为106g；

若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为30。但与橡皮筋不垂直，根据共点力平衡可知橡

皮条的我力变大,导致橡皮筋的长度偏大，若仍然根据图像读出芒果的质显与如相比偏大“

（2）另一组同学利用同样方法得到的“一〃，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弹簧的弹性限度，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，当减小绳子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，故相同的橡皮筋，可减小细线与竖直方向的夹角可增大质量测量范困。

反思提升

1.处理数据应注意的问题

（I）读数时，注意仪器相•确度和有效数字位数。

（2）计算时，注意单位换算。

（3）建坐标系时，注意两轴单位长度要适当。

（4）描线时，注意作出直线，不能是折线（有些情况需顺势平滑拟合各点）。

2.分析误差

(1)系统误差：主要是弹簧自身重力的影响，使得弹簧不加外力就有形变量，造成/一X图

线不过原点。

(2)偶然误差：弹簧长度的测量造成偶然误差。

3.处理数据的常用方法有列表法、图像法、函数法，其中用图像法处理实验数据可以减小

偶然误差，是物理实验中常用的方法之一，应用图像法处理问题时注意：

(I)连线时使尽可能多的点在所连的直线上，不在直线上的点要尽量分布在直线的两侧，

且到直线的距离大致相等；

(2)图线斜率是纵轴物理量的变化量与横轴物理量的变化量的比值；

(3)要灵活应用数学知识，通过数形结合理解图线斜率和截距的物理意义。

命题点2探究加速度与物体受力、物体质量的关系

考题示例2

(2025・山西・历年真题)下图为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。

(1)实验中应将木板(填“保持水平”或“一端垫高”)。

(2)为探究加速度a与质量/〃的关系，某小组依据实验数据绘制的。一〃?图像如图所示,

很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断。与机是否成反比关系，以卜选项

m/kg0.20.330.400.501.00

fl/(m-s-2)0.6180.4820.4030.3170.152

A.a——图像B.〃一加图像C.a〃?一用图像D.〃一，〃图像

in

（3）为探究加速度与力的关系，在改变作用力时，甲同学将放置在实验桌上的槽码依次放

在槽码盘上；乙同学将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上，在其他实验操作相同的

情况下，（填“甲”或“乙”）同学的方法可以更好地减小误差。

答案：（1）一端垫高（2）AC（3）乙

解析：（1）实验需补偿阻力，消除木板对小车的阻力的影响，应将木板一端垫高，使小车在

无拉力时能匀速运动。

（2）A.作出4一工图像，可以将。一/〃图像“化曲为直”，便于判断，。与机是否成反比

m

关系，故A正确；

B.作出。一〃产图像，无法体现。与〃?是否成反比关系，故B错误；

C.作出am-m图像，若。与m是成反比关系，有。机为定值，则,〃〃一〃？图像是一条平行

于横轴的直线，可间接判新。与“是否成反比关系，故C正确；

D.作出/一用图像，无法体现〃与机是否成反比关系，故D错误。

故选ACo

（3）甲同学的方法中，将槽码依次放在槽码盘上，小车质量M不变，拉力F=』一mg

M+〃？

心机g（〃?为槽码总质量），但随着增大，不满足〃?<<M条件，拉力与偏差增大，误差

变大；乙同学的方法中，将小车上的槽码移到槽码盘上，总质量”+,〃不变（A4为小车质

量，机为槽码质量），拉力尸=———（当时近似，但实际总质量不变），拉

M

力更接近理论值，系统误差更小，故乙同学方法更好。

跟踪训练2

（2024・江西・历年真题）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

合钩码

图(a)

（D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

所受摩擦力。

（2）小车的质量为M=320g。利用光电门系统测出不同钩码质量〃?时小车加速度。。钩码

所受重力记为R作出。一尸图像，如图（b）中图线甲所示。

▲“（ms2）

6.0

二

-4

3.0

2.0

1.0

F/(9.8N)

0.100.200.30

图(b)

（3）由图线甲可知，尸较小时，。与尸成正比；尸较大时，〃与尸不成正比。为了进一步探

究，将小车的质量增加至%=470g,重复步骤（2）的测量过程，作出。一尸图像，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/吆=7209重复步骤（2）的测量过程，记录钩码所受重力尸与小车加速度

如表所示（表中第9〜14组数据未列出）。

序号12345

钩码所受重力「7（9.8N）0.0200.0400.0600.0800.100

小车加速度H（m・s-2）0.260.550.821.081.36

序号6789〜1415

钩码所受重力F/（9.8N）0.1200.1400.160........0.300

小车加速度i7/（m-s-2）1.671.952.20........3.92

（5）请在图（b）中补充播出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙o

（6）根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量____________________时，〃与”成正比。

结合所学知识对上述推断进行解释：0

答案：（4）较大较小（5）见解析（6）远大于钩码质量见解析

解析：（4）由题图（b）分析可知，与图线甲相比，图线乙的线性区间较大，非线性区间较

小；

（5）在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在

线上的点均匀分布在线的两侧，如下图所示

（6）设绳子拉力为丁，对钩码根据牛顿第二定律有小一丁=加。

对小车根据牛顿第二定律有T=Ma,

联立解得尸变形得a=——!——F，

M+in

当时，可认为则。=」~•尸，即a与Z7成正比。

M

反思提升

I.当忘记平衡摩擦力或平衡摩擦力不足时，可能会出现图甲的情况；当平衡摩擦力时，木

板倾角过大，即平衡摩擦力过度时，可能会出现图乙的喷况。

2.实验中要求小车的质量M和小盘及破码的总质量加满足M>>〃？的条件，一般M是〃？的

几十倍，并且M比加大得越多误差越小。若绳子的拉力可以通过传感器测出，则不需要满

足此条件。若该实验条件不满足，可能会出现图丙、丁所示的情况。

图丙中，因为尸=〃吆，当成增大到不满足“>>/〃时，实险会出现较大误差，图像发生弯曲：

图丁中，逐渐增大，M逐渐减小，当M减小到不满足M>>/〃时，实验会出现较大误差，

M

图像会发生弯由。

图甲图乙图丙图丁

3.在研究不同的实验装签问题时，要根据实际情况列牛顿第二定律方程，理解各物理量的

物理意义，寻求符合问题需要的函数关系表达式。

命题点3探究平抛运动的特点

考题示例3

（2023・浙江・历年真题）在“探究平抛运动的特点”实验中

A.只能探究平抛运动水平分运动的特点

B.需改变小锤击打的力度，多次重及实验

C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点

（2）用图2装置进行实验，下列说法正确的是0

A.斜槽轨道M必须光滑且其末端水平

B.上下调节挡板N时必须每次等间距移动

C.小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下

（3）用图3装置进行实验，竖直挡板上附有包:写纸和白纸，可以记卜钢球撞击挡板时的点

迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点

迹0,将挡板依次水平向右移动x,重复实验，挡板上留下点迹I、2、3、4。以点迹。为坐

标原点，竖直向下建立坐标轴6各点迹坐标值分别为皿、”、山、测得钢球直径为4

则钢球平抛初速度均为。

答案：(1)B(2)C(3)D

解析：（1）AC.用如图1所示的实验装置，只能探究平抛运动竖直分运动的特点，故AC错

误；B.在实验过程中，需要改变小锤击打的力度，多次重复实验，故B正确。故选：Bo

（2）AC.为了保证小球做平抛运动，需要斜槽末端水平，为了保证小球抛出时速度相等,

每一次小球需要静止从同一位置群放，斜槽不需要光滑，故A错误，C正确;

B.上下调节挡板N时不必每次等间距移动，故B错误。

故选：Co

（3）A.竖直方向，根据》水平方向工一^二物/,联立可得w=卜一段）层，

故A错误;

B.竖直方"向，根据Ay=）2—2yi=gP,水平方向x=L，联立可得网=，故B错

误;

CD.竖直方向根据g=gg/2,水平方向44一?=印/，联立可得物=（4.1-3）痣^,故D

正确，C