专项讲义：实验题-高二年级物理上册（人教版）

专题13实验专题

■专点预测

=======

考点01(★★)探究小车速度随时间变化的规律..................................1

考点02(★★)探究弹簧弹力与形变量的关系....................................6

考点03(★★)探究两个互成角度的力的合成规律...............................10

考点04(★★★)探究加速度与物体受力、物体质量的关系........................15

考点05(★★★)探究平抛运动的特点.........................................21

◎音点狙击

考点01(★★)探究小车速度随时间变化的规律

技巧^拨'.『

1__|C_ID—

一、实验目的

1.练习正确使用打点计时器

2.会计算纸带上各点的瞬时速度

3.会利用纸带计算加速度

4.会用图像法探究小车速度与时间的关系，并能根据图像求加速度

二、实验原理

1.打点计时器

(1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率/'=50Hz时，每隔0.02s打

一次点。

⑵结构

①电磁打点计时器(如图)

②电火花打点计时器(如图)

［电磁打点计时器：8V交流电源

⑶工作条件：［电火花打点计时器：220V交流电源

2.求小车的速度与加速度

(1)利用平均速度求瞬时速度：2=吟上="卢

(2)利用逐差法求解平均加速度

X4~X\X5—X2X6~X3

Cl\=3升，3升'03=3笠

...防+。2+。3(X4+x5+X6)—(XI+%2+x3)

则a-2=9y2

(3)利用速度一时间图像求加速度

①作出速度一时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度；

②剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。

3.匀变速直线运动的判断

(I)沿直线运动的物体在连续相等时间7内的位移分别为制、X2、X3、X4…，

若AY=X2—M=X3—X2=X4—X3=・,则说明物体在做匀变速直线运动，且­=

aTto

(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v-t图

像。若。一，图线是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做

匀变速直线运动。

三、实验器材

电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、

纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。

四、实验步骤

1.按照课本实验原理图所示安装实验装置，把打点计时器固定在长木板无

滑轮的一端，接好电源；

2.把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打

点计时器，固定在小车后面；

3.把小车停靠在打点计时器处，先接通电源—、后放开小车：

4.小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；

5.换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。

五、注意事项

1.平行：纸带、细绳要和长木板平行。

2.两先两后：实验中应先接通电源，后放开小车；实验完毕应先断开电源,

后取纸带。

3.防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小

车与滑轮相撞。

4.减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速

度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6〜7个计数点为宜。

5.靠近和远离：打点计时器应固定在远离定滑轮一端，小车应靠近打点计

时器由静止释放。

6.区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数

点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”

与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1s。

7.准确作图；在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或

过疏而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点

尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，距离过

远的点舍去。

六、实验拓展

1.误差的分类

(1)根据误差来源的不同，误差可分为系统误差和偶然误差。

①偶然误差：由各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响造成的。

减小偶然误差的方法：取多次实验的平均值作为实验结果。

②系统误差：由仪器结构缺陷、实验方法不完善造成的。

减小系统误差的方法：完善实验原理，提高实验仪器的测量精度，设计更

精巧的实验方法。

(2)从分析数据看，误差分为绝对误差和相对误差。

①绝对误差：绝市误差是测量值与被测物理量真实值之差(绝对值)。

②相对误差：相XT误差等于绝对误差以与真实值xo之比，一般用百分数

表示，即，7=?又1()0%。它反映了实验结果的精确程度。

2.有效数字的读数规则

(1)有效数字的定义

带有一位不确定数字的近似数所包含的所有数字，叫作有效数字。

(2)有效数字的位数

从左向右第一个非0数字开始算起的所有数字。例如，2.70,有三位有效

数字，2.70最末一位数字0是不可靠的，但7是可靠的。因此小数最后一位的

数字0是有意义的，不能随便舍去或添加。

(3)有效数字的表示

为了正确表述有效数字，特别大或特别小的数都要用科学计数法表示，如

0.0133m改写为1.33X10-2m<>

(4)测量仪器的读数规则

测量误差出现在哪一位，读数就应读到哪一位，最小刻度为的仪器，应

估读到最小刻度的十分之几。

【答案】0.76,2.0o

【分析】根据匀变速直线运动瞬时速度和平均速度关系结合逐差法求解加速度公

式代入数据求解。

故答案为:0.76,2.0。

【典例2】(2025春♦桃城区校级期末)如图甲所示，是“探究小车速度随时间

变化规律”的实验装置，实验中，小车在槽码的牵引下由静止开始做匀加速直线

运动。

(1)下列有关本实验的说法正确的是—(填字母)；

A.先打开电源后释放纸带

及纸带上打点越稀疏的地方速度越大

C.打点计时器是一种测量点迹距离的仪器

D图甲中小车开始释放的位置是合理的

（3）若将A、B、C、。各点到O点之间的距离记为x,将小车从。点到各点间

经历的时间记为f,以二为纵轴，/为横轴建立直角坐标系，通过计算描点画出

tt

的图像，发现该图像是一条斜率为人纵轴截距为力的直线，则小车的加速度

为—，打下O点时的速度为—o（结果均用火、〃表示）

【答案】（1）AB;（2）0.6551.51；（3）2kb

【分析】（1）根据实际操作注意事项分析；

（2）根据匀变速直线迄动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度；根据逐

差法求加速度；

【解答】解：（1）A.实验中，应先打开电源，等打点稳定后释放纸带，故4正

确；

B.纸带上打点密集与扪点稀琉相比，说明在相同时间内小车的位移更小，即纸

带上打点密集的地方速度小，稀疏的地方速度大，故B正确；

C.打点计时器是一种测量时间的仪器，故C错误；

。.小车开始释放的位置应靠近打点计时器，故图甲中的位置不合理，故。错误；

故选：ABo

（3）根据匀变速直线运动位移时间公式

整理得

图像的斜率为

解得小车的加速度为

图像纵轴截距表示打下O点时的速度，为

故答案为：（1）AB；（2）0.6551.51；（3）2kb

（2）打出的纸带中，相邻两个计数点间的时间间隔为—

【答案】（1）交流；W

（2）0.1

（3）0.96；2.4

【分析】（1）电磁打点计时器接交流电源，正常工作电压是8V。

【解答】解：（1）电磁打点计时器接交流电源，正常工作电压是8V。

（3）打点计时器打下C点时小车运动的速度大小是

小车运动的加速度大小是

故答案为：（1）交流；W

（2）0.1

（3）0.96；2.4

考点02（★★）探究弹簧弹力与形变量的关系

技巧黛1拨

一、实验目的

1.探究弹簧弹力与弹簧形变量的定量关系。

2.学会利用图像研究两个物理量之间的关系的方法。

二、实验原理

1.如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与用

码总重力大小相等。

2.用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量，建立坐标系，以纵坐

标表示弹力大小凡以横坐标表示弹簧的伸长量右在坐标系中找出实验所测得

的各组用对应的点，用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线，就

可探究弹力大小与伸长量间的关系。

三、实验器材

除轻质弹簧（一根），钩码（一盒），刻度尺，铁架台外，还需重垂线，坐

标纸，三角板。

四、实验步骤

1.如图所示，将铁架台放于桌面上固定好，将弹簧的一端固定于铁架台的

横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺（分度值为1mm）固定于铁架台上，并用重垂

线—检查刻度尺是否竖直。

2.记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度Zo。

3.在弹簧下端挂上.•个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度

L1o

4.用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个……钩码时，弹簧下端

所对应的刻度心、△、LA……并将所得数据记录在表格中。

5.用x〃=L〃一〃）计算出弹赞挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量,

并根据当地重力加速度值g,计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于迹

力的大小，将所得数据填入表格。

钩码个数刻度伸长量x弹力F

0Lo=

L\=xi=L]—Lo

2L2=X2=Li—LoF2=

3Ly~X3—Ly—Lo

五、数据处理

1.根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹力尸为纵坐标,以弹簧的用

长量X为横坐标。

2.按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线）。

所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。

3.以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函

数，如果不行则考虑二次函数。

4.解释函数表达式中常数的物理意义。

六、误差分析

1.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

克定律伊="），故图像甲发生弯曲。

2.水平放置弹簧测量其原长，由于弹簧有自重，将其悬挂起来后会有一定

的伸长量，故图像乙横轴截距不为零。

3.应以弹簧的伸长量为横轴，若以弹簧的长度/为横轴，做出的图像应如

图丙所示。

七、注意事项

1.安装实验装置：要保持刻度尺蟒直并靠近弹簧。

2.不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超过弹簧

的弹性限度。

3.尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。

4.观察所描点的走向：不要画折线。

5.统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。

（2）第二小组同学在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，使用两条不

同的轻质弹簧〃和心得到弹簧弹力与弹簧长度之间关系的图像如图丙所示，下

列说法正确的是—。

Aa的原长比〃的短

4々的原长比〃的长

C.的劲度系数比〃的小

的劲度系数比匕的大

【答案】（1）25；（2）BC;（3）见解析；相同。

（3）根据实验原理和胡克定律分析实验误差。

故选：BCo

（3）由于弹簧自身重力的影响，弹簧没有悬挂重物时，弹簧的伸长量为小;

因此第三组同学利用该方案测出弹簧的劲度系数和第一组同学测出的结果相比

相同；

图像不过原点的原因可能是弹簧自身重力导致弹簧还没有悬挂祛码时就伸长了。

故答案为：（1）25：（2）BC：（3）见解析：相同。

【典例5】（2024秋•和平区期末）某同学利用如图甲所示的装置测量弹簧的劲

度系数，毫米刻度尺的冬刻度线与弹簧上端对齐，实验时通过改变弹簧下端悬挂

的钩码数量来改变弹簧的弹力F,利用刻度尺测出弹簧对应的长度Lo

（1）关于本实验，下列说法正确的是—o

A.安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态

B.测量弹簧的长度时，应用手抓住钩码静止读数

C改变弹簧弹力时，钩码数量可以任意增减

（3）弹簧自身的重量对其劲度系数的测量结果—（填“有”或“无”）影响。

甲乙

【答案】（1）A；(2)250；(3)无。

【分析】（1）安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态；测量弹簧的长度时,

不能用手抓住钩码；不能使弹簧的形变量超过弹性限度；

（2）根据图像的斜率计算；

（3）根据胡克定律结合图像分析。

【解答】解（1）A.安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态，以减小读数

误差，故A正确；

8.测量弹簧的长度时，不能用手抓住钩码，故B错误；

C.改变弹簧的弹力尸时，不能使弹簧的形变量超过弹性限度，故。错误。

故选：Ao

（3）根据胡克定律可得

可知，弹簧自身的重量对图像的斜率没有影响，所以对其劲度系数的测量结果无

影响。

故答案为：（1）A；（2）250；（3）无。

【典例6】（2024秋•黔西南州期末）某实验小组采用如图甲所示的装置探究在

弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，测得弹簧弹力/随弹簧伸长量X变化

的图像如图乙所示：

（1）由图可知该弹簧的自然长度为；

（3）另一位同学使用两条不同的轻质弹簧。和。得到弹力与弹簧长度的图像如图

丙所示，下列表述正确的是

—（选填字母）。

Aa的原长比/2的短

Ba的劲度系数比〃的大

Ca的劲度系数比〃的小

。.测得的弹力与弹簧的长度成正比

【答案】（1）10：（2）50：（3）AB.

【分析】（1）根据图像的横截距得出弹簧的原长；

（2）根据图示图象应用胡克定律得出弹簧的劲度系数；

（3）根据图像的物理意义结合选项完成分析。

（3）A、图线与横轴交点坐标表示原长，可知，。的原长比〃的短，故A正确；

BC.图线的斜率表示劲度系数，可知，a的劲度系数比/2的大，故从正确，C错

误；

。、测得的弹力与弹簧的形变量成正比，故。错误。

故选：AB.

故答窠为：（1）10；（2）50；（3）AB.

考点03（★★）探究两个互成角度的力的合成规律

技巧⑥!拨

一、实验目的

探究力的合成的平行四边形定则；理解等效替代思维方法在物理学中的应

用。

二、实验原理

1.一个力尸的作用效果和两个力Q、乃的作用效果都是让同一条一端固

定的橡皮筋伸长到同一点，所以力”就是这两个力Q和尺的合力。

2.作出力为、尸2和尸的图示，再根据平行匹边形定则作出力Q和五2的合

力尸的图示。

3.比较”和尸的大小和方向，若在实验误差允许范围内相等，则可说明

两个共点力的合成遵循平行四边形定则。

三、实验器材

方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、橡皮条、轻质小圆环、三角板、刻度

尺、图钉（若干）细绳，铅笔。

四、实验步骤

1.装置安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲，轻质小圆环挂在

橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的原长为GE。

2.两力拉：如图乙，在小圆环上系上两个细绳套，用手通过两个弹簧测力

计互成角度地共同拉动小圆环，小圆环处于。点，橡皮条伸长的长度为E0.

用铅笔描下。点位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的示数巧、出。

3.一力拉：如图丙，改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于。

点，记下细绳套的方向和弹簧测力计的示数几

4.重复实验：改变拉力Q和乃的大小和方向，重复做两次实验。

五、数据处理

1.用铅笔和刻度尺在。点按选定的标度画出EQ和凡三个力的图示，

如图所示。

2.比较尸是否是以和尸2为邻边所作的平行四边形的对角线。

3.对其他两次实验也做上述处理。

六、实验结论

以为、B为邻边，b为对角线所围成的四边形形状是平行四边形，所以两

个互成角度的力的合成遵循平行四边形定则。

七、误差分析

产生原因减小方法

读数不准确正视、平视弹簧测力计刻度

偶然误差(1)两分力夹角在60。〜120。之间；

作图不规范

(2)弹簌测力计读数尽量大

八、注意事项

1.实验时，弹簧测力计必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向。

弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦。

2.规范实验操作

(1)位置不变：在同一次实验中，将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。

(2)角度合适；两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小，也不宜太大。

(3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应

尽量大一些。

(4)细绳套适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳套方向画直线,

应在细绳套两端画投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向。

3.规范作图：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰

当选定标度，使力的图示稍大一些。

【典例7](2024秋•龙岗区校级期末)某同学用橡皮筋与弹簧测力计验证“力

的平行四边形定则”，实验装置如图甲所示。其中A为固定橡皮筋的图钉，08和

”为细绳。

(1)本实验中两次拉橡皮筋的过程，主要体现的科学方法是。

A理想实验法

B等效替代法

C控制变量法

(2)某次实验时，左侧弹簧:测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计的示数为

N。

(3)如果没有操作失误，图乙中的尸与尸两力中，方向一定沿AO方向的是

（填“尸”或“尸”）0

【答案】⑴B；（2）3.6；（3）广；（4）减小；减小。

【分析】（1）根据实验原理，分析采用的物理方法；

（3）根据合力理论值和实际值的含义分析作答；

（4）根据动态平衡的图解法分析作答。

【解答】解：（1）根据实验原理可知，本实验采用了等效替代法，故AC错误,

3正确。

故选：Bo

（3）图乙中，力/是合力的理论值，由于实验误差的存在，方向不一定沿橡皮

筋方向；力「是合力的实际值，根据二力平衡条件，合力方向一定沿橡皮筋方

向，因此图乙中的尸与尸两力中，方向一定沿月。方向的是广；

（4）若保证O点位置不变，即巴和用合力不变，且拉力匕的大小不变，现将角a

减少少许，根据平行四边形定则，如图所示：

由图可知，角力应减小，工的大小应减小。

故答案为：（1）3；（2）3.6；（3）广；（4）减小；减小。

【典例8]（2025春•长沙校级期末）某同学做“探究两个互成角度的力的合成

规律”的实验情况如图中所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳

的结点，08和OC为细绳。请回答下列问题：

（1）根据实验数据在白纸上作图如图乙所示，乙图中6、尸2、F、尸四个力,

其中力—不是由弹簧测力计直接测得的，方向一定在AO延长线上的力

是O

（2）实验中，要求前后两次力的作用效果相同，指的是。

A细绳沿同一方向伸长同一长度

让橡皮条沿同一方向伸长同一长度

C让F与尸两个力完全重合

。.两个弹簧测力计拉力K和F?的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小

（3）丙图是测量中某一弹簧测力计的示数，读出该力大小为—N。

【答案】（1）F,F（2）B;（3）4.47o

【分析】（1）尸在以耳与巴为邻边作平行四边形得到的；尸是用一个弹簧测力

计将节点拉到O位置的力；

（2）等效的含义是前后两次要求橡皮条沿同一方向伸长同一长度；

（3）根据弹簧测力计的读数规则读数。

【解答】解：（1）图乙中的尸在以£与K为邻边作平行四边形得到的，不是由

弹簧测力计直接测出的；尸是用一个弹簧测力计将节点拉到O位置，所以方向

在AO延长线上，尸在以K与工为邻边作平行四边形得到的，由于误差原因，方

向不一定在AO延长线上。

故选：Bo

故答案为：（1）F,F'；（2）B；（3）4.47o

【典例9】（2024春•鞍山期末）某同学探究求合力的方法，如图甲，其中A为

固定橡皮筋的图钉，。为橡皮筋与细绳的结点，（用与X为细绳，如图所示。

（1）下列说法正确的是;

A记录拉力方向时用铅笔贴着细线画直线表示

及测量时，弹簧秤外壳与木板之间的摩擦对实验没有影响

C测量时，橡皮筋应与两细线夹角的平分线在同一直线上

D拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应靠近木板且与木板面平行

（2）在（1）实验中，”、尸2表示两个互成角度的力，F表示平行四边形作出的

月与工的合力；尸表示用一个弹簧秤拉橡皮筋时的力，则乙图中符合实验事实

的是—;

（3）在另一小组研究两个共点力合成的实验中，两个分力的夹角为6,合力为P,

产与。的关系图像如图丙所示。已知这两分力大小不变，则任意改变这两个分力

的夹角，能得到的合力大小的最大值为一0

【答案】（1）BD;（2）C；（3）7N

【分析1（1）根据实验原理掌握正确的实验操作；

（2）根据实验理论值与实际值的区别分析；

（3）根据图像结合力的矢量合成分析解答。

【解答】解：（1）A,记录拉力方向时，在细线上离O点适当远处找一点，该

点与O点的连线就是拉力的方向，故A错误；

“.测量时，弹簧秤外壳与木板之间可以存在摩擦，不影响测量，故“正确；

C.测量时，橡皮筋不一定与两细线夹角的平分线在同一直线上，故C错误；

。.拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应靠近木板且与木板面平行，保证力的

四边形在同一平面内，可以减小误差，故。正确.

故选：BDO

（2）AD.根据二力平衡条件，尸一定与橡皮筋在同一条直线上。故AD错误;

BC.尸是根据平行四边形得到的合力，尸一定是平行四边形的对角线。故。正

确,4错误。

故选：C。

（3）根据图像得

解得

合力的最大值为

故答案为：（1）BD;（2）C;（3）7N

考点04（★★★）探究加速度与物体受力、物体质量的关系

技巧盗拨

实验方案I探究加速度与力、质量的关系

1.实验目的

⑴学会用控制变量法研究物理规律。

(2)学会灵活运用图像法处理物理问题。

(3)探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律。

2.实验原理

(1)保持小车质量不变，探究小车加速度跟上^的关系。

(2)保持合外力不变，探究小车加速度与鼠的关系。

(3)作出。一尸图像和。一古图像，确定。与尸、〃的关系。

3.实验器材

小车、槽码、钩偃、细绳、一端附有定滑轮的长木板、薄木块、电磁打点

计时器、低压交流电源、导线、纸带、复写纸、托盘天平(含有一套祛码)、

米尺。

4.实验步骤

(1)称量质量

用托盘天平测小车的质量Mo。

(2)安装器材

按如图所示的装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车

上(即小车无牵引力)。

(3)平衡阻力

在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动薄木块的位置,

直至小车在不挂槽码的情况下能沿木板做匀速直线运动为止。

(4)测量加速度

①保持小车的质量不变，让小车靠近打点计时器，挂上槽码，先接通电源,

再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。计算槽码的重力，由

纸带计算出小车的加速度，并记录数据。改变槽码的个数，并多做儿次。

②保持槽码的个数不变,在小车上放上钩码改变小车的质量，让小车在

木板上滑动打出纸带。计算钩码和小车的总质量M,并由纸带计算出小车对应

的加速度，记录数据。改变小车上钩码的个数，多做几次。

5.数据处理

⑴利用即逐差法求加速度。

(2)以。为纵坐标，”为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过

原点的直线上，说明〃与尸成正比。

(3)以。为纵坐标，上为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，

就能判定。与M成反比。

特别提醒：a-F.。一古图像的可能情形及对应原因：

(1)若平衡阻力时，木板垫起的倾角过小，则a~F.。一古图像如图甲、乙

中①、②所示。

(2)若平衡阻力时，木板垫起的倾角过大，则a-F、。一古图像如图甲、乙

中③、④所示。

(3)若实验中没有满足M远大于小，则。一尸、。一看图像如图丙、丁所示。

6.注意事项

(1)平衡阻力：在平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，即不要

给小车加任何牵引力，且要让小车拖着纸带匀速运动。

(2)不重复平衡阻力：平衡阻力后，不管以后是改变槽码的质量还是改变小

车和小车上钩码的总质量，都不需要重新平衡阻力。

(3)实验条件：每条纸带都必须在满足小车和小车上钩码的总质量远大于槽

码总质量的条件下打出。只有如此，槽码总重力才可视为小车受到的拉力。

(4)一先一后一按住：改变拉力或小车质量后，每次实验开始时小车应尽量

靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达定滑轮前按

住小车。

(5)作图：作图时,两坐标轴单位长度的比例要适当，要使尽可能多的点落

在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布.在所作直线两侧。

7.误差分析

(1)系统误差：用槽码的总重力代替小车受到的拉力，实际上小车受到的拉

力小于槽码的总重力。

(2)偶然误差：阻力平衡不准确，质量测量不准确，细绳不严格与木板平行

等都会引起误差。

实验方案2通过位移之比测量加速度之比

将两辆相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细线，线的另一端跨过

定滑轮各挂一个小盘，盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高，参考方案1

的方法平衡阻力的影响。

两小车后端各系一条细线，用一个物体，例如黑板擦，把两条细线同时按

压在木板上（如图所示）。抬起黑板擦，两小车同时开始运动，按下黑板擦，两

小车同时停下来。用刻度尺测出两小车移动的位移.、X2o由于两小车运动时

间，相同，从它们的位移之比就可以得出加速度之比。

在盘中重物相同的情况下，通过增减小车中的重物改变小车的质量。

【典例10]（2024秋•龙岗区校级期末）某班第1学习小组用图1实验装置“探

究加速度与力、质量的关系”。

（1）关于本实验，下列说法正确的是。

A实验时，应先接通打点计时器的电源再释放小车

实验时，应先释放小车再接通打点计时器的电源

（2）如图是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是（选填字母）。

A.测小车的加速度时，利用速度传感器代替纸带和打点计时器

及在增加桶内砂子质量的同时，在小车上增加祛码，确保砂和小桶的总质量始终

远小于小车和祛码的总质量

C.将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代

替砂和小桶的重力

。.实验次数不变，每次增加桶内砂子的质量时，增幅小一点

【答案】（1）A;（2）B;（3）1.20；（4）Co

【分析】（1）从充分利用纸带的角度分析作答；

（2）根据平衡摩擦力的正确方法分析作答；

（3）根据逐差法求加速度；

（4）根据实验原理、正确操作和注意事项分析作答。

【解答】解：（1）A实验时，为了充分利用纸帝，应先接通打点计时器的电源

再释放小车，故A正确，3错误。

故选：A。

（2）平衡摩擦力时•，小车前端不挂砂桶，小车后端需要连接打点计时器，因此

故AC错误，3正确。

故选：Bo

B.在增加桶内砂子质量的同时，在小车上增加祛码，不能保证小车质量M一定

这一条件，故8错误；

C.将无线力传感器捆纸在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代

替砂和小桶的重力，不需要满足砂和小桶的总质量始终远小于小车和祛码的总质

量这一条件，故C正确；

。.实验次数不变，每次增加桶内砂子的质量时，即使每次的增幅小一点，也不

能确保始终满足砂和小桶的总质量始终远小于小车和硬码的总质量这一条件，故

。错误。

故选：C。

故答案为：（1）A；（2）B；（3）1.20；（4）Co

【典例11］（2024秋•龙岗区校级期末）某同学在实验室用如图甲所示的装置来

研究牛顿第二定律。

（1）为了尽可能减少摩擦力的影响，计时器最好选用电火花式打点计时器，如

图所示，同时需要将长木板的（填“左”或“右”）端适当垫高，直到小

车在不挂沙桶且连接纸带穿过打点计时器的情况下能做—（选填“加速”、

“匀速”或“减速”）直线运动。

【答案】（1）右，匀速；（2）小车质量M；（3）（）.1,0.95o

【分析】（1）根据平衡摩擦力的方法分析判断；

（2）根据控制变量法分析判断；

（3）根据周期和频率关系计算，根据逐差法计算小车的加速度；

【解答】解：（1）要平衡摩擦力，需要将长木板的右端垫高，在没有沙桶拖动

下，轻推一下小车，使小车能拖动穿过打点计时器的纸带做匀速直线运动。

（2）在控制小车质量仞不变的情况下，可以探究加速度与合力的关系。

故答案为：（1）右，匀速：（2）小车质量（3）0.1,0.95o

【典例12］（2021秋•郊区校级期末）（1）甲、乙、丙三个实验小组分别采用

如图（甲）、（乙）、〔丙）所示的实验装置，验证”当质量一定时，物体运动的

加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。三知他们使用的小车完全相同，

小车的质量为重物的质量为加，试回答下列问题：

①甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是—O

A.甲、乙、丙

B.甲、乙

C.甲、丙

②实验时，必须满足JW远大于〃?”的实验小组是—（填“甲”、“乙”或

“丙”）0

A.b

B.c

C.d

D.无法确定

【答案】（1）①A②甲③C4B（2）B（3）-

k

（2）根据匀变速直线运动的特点：相邻的时间间隔位移之差相等，判断哪段是

从A上撕下的；

（3）根据牛顿第二定律结合图像可解得。

【解答】解：（1）①甲、乙、丙实验中，小车和长木板之间都有摩擦力，为使

小车所受的力就是所受的合力，所以都需要平衡摩擦力，故A正确，8C错误。

故选A;

②甲图是用重物的重力代替绳上的合力，所以必须满足“历远大于州”；乙、

丙两图绳上的合力由弹簧测力计和力的传感器直接测出，所以不需要满足远

大于。

故填甲。

（2）由匀变速直线运动的特点，即相邻的时间间隔位移差相等，得出

则有

力不可能是从A上撕下的；

所以C可能是从A上撕下的；

故选8。

(3)小明同学采用(乙)图实验装置探究质量一定时加速度与力的关系的实验时,

以弹簧测力计的示数「为横坐标，加速度”为纵坐标，对小车由牛顿第二定律可

得

故答案为：3)①A②甲③C4B(2)B(3)-

考点05(★★★)探究平抛运动的特点

技巧⑥拨

一、实验思路

用描迹法逐点画出小钢球做平抛运动的轨迹，判断轨迹是否为抛物线，并

求出小钢球的初速度。

二、实验器材

末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、刻度尺、铅垂线、

三角板、铅笔等。

三、实验过程

1.安装、调整背板：将白纸放在复写纸下面，然后固定在装置背板上，并

用铅垂线检查背板是否竖直。

2.安装、调整斜槽：将固定有斜槽的木板放在实验桌上，用平衡法检查斜

槽末端是否水平，也就是将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能静止在

轨道上的任意位置，则表明斜槽末端已调水平，如图。

3.描绘运动轨迹：让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下，并从斜槽末

端飞出开始做平抛运动，小球落到倾斜的挡板上，会挤压复写纸，在白纸上留

下印迹。取下白纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛运动

的轨迹。

4.确定坐标原点及坐标轴：选定一斜槽末端处小球球心在臼纸上的投影的

点为坐标原点0,从坐标原点。画出竖直向下的)，轴和水平向右的X轴。

四、数据处理

1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线

(1)原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则应以抛出点为坐标原点建立直角

坐标系，且轨迹上各点的坐标满足)，=加的关系，且同一运动轨迹.匕。是•个

特定的值。

(2)验证方法

方法一：代入法

用刻度尺测量几个点的工、)，坐标，分别代入＞=加中求出常数m判断。

值在误差允许的范围内是否为一常数。

方法二：图像法

建立〉，一”坐标系，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y

值的『值，在y-x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该

直线的斜率即为。的值。

2.计算平抛运动物体的初速度

(1)类型1：若原点。为抛出点，利用公式工=次)，和产即可求出多个

初速度。。=八氏最后求出初速度的平均值，就是做平抛运动的物体的初

速度。

(2)类型2：若原点。不是抛出点

J^sT~!~~•

.'力人\：.

①在轨迹曲线上取三点A、B、C,使XAB=XBC=X,如图所示。A到B与B

到C的时间相等，设为兀

②用刻度尺分别测出.、加、yc,则有％8=泗一州，ync=yc—yno

③)石。一"8=g7S且voT=xf由以上两式得yBc'y/

五、注意事项

1.固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度沿水平方

向。

2.固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平

面平行，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。

3.为保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，可在斜槽上某一位置

固定一个挡板。

4.要在斜槽上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹

由木板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差。

5.坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。

6.计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜，以便于测量和

计算。

【典例13］（2024秋喃山区校级期末）用如图甲所示装置研究平抛运动。将白

纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞

出，落在水平挡板MN上，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，

从同一位置重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点，即可描出钢

球做平抛运动的轨迹，进而研究平抛运动的规律。根据实验原理，回答以下问题：

（1）实验前，应调节支脚螺丝，使得斜槽末端o

（2）研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是—o

A尽量减小钢球与斜槽间的摩擦

及挡板高度等间距变化

C实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下

。.尽可能记录多个痕迹点

（3）在取下白纸前，应确定坐标原点O的位置并建立直角坐标系，图乙的坐标

系正确的是—o

【分析】（1）从保证小球离开斜槽后做平抛运动的角度分析作答；

（2）根据实验原理，实验的正确操作分析作答；

（3）小球在白纸上留下的痕迹是小球在不同位置小球圆心的位置，据此分析作

答；

（4）根据匀变速直线哲动推论求解时间间隔，根据平抛运动规律求解水平初速

度；根据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求解4

点的竖直速度，根据自由落体运动规律求解从抛出点运动到4点的时间，根据平

抛运动规律求解抛出点的坐标；

【解答】解