力学实验（培优讲义）-2026年高考物理二轮复习解析版

专题15力学实验

目录

第一部分考情精析锁定靶心高效备考

第二部分重难考点深解深度溯源扫清盲区

【考点01】直线运动与静力学实验

【考点02］动力学实验

【考点03】动量与能量的实验

第三部分解题思维优化典例精析+方法提炼+变式巩固

【题型01】直线运动与静力学实验

【题型02】探究牛顿第二定律

【题型03】探究向心力

【题型04】探究平抛

【题型05】验证机械能守恒定律

【题型06】验证动量守恒定律

主战场转移：测加速度；探究胡克定律、牛顿第二定律；验证机械能守恒定律、动

量守恒定律。

核心考向聚焦

核心价值：核心价值在于培养物理思维，掌握分析方法，提升解决复杂力学实验问

题的科学推理与实践能力。

关键能力：逐差法求加速度能力。探究能力。验证能力。

培优瓶颈：尖子生的主要失分点并非“不懂”，而在于：面对新情境时，无法快速、

关键能力与思维瓶颈

准确地将实际问题进行转化。不能合理利用逐差法快速求解加速度。不会分析探究

牛顿第二定律系统误差。验证性实验找不到对应的表达式。

预测：2026年高考中，力学实验情境更复杂真实，融合跨学科与科技元素，强化创

新迁移、到像信息分析考查。

命题前瞻与备考策略

策略：深援高考压轴题命题逻辑，强化高端思维训练，提升创新题型解答能力，规

范答题步骤，精准分配答题时间，注重跨模块知识综合运用。

N0.2

一、测匀变速直线运动的加速度

1.【实验原理】

判断物体是否做匀变速直线运动的方法：^=aT\

利用打点计时器打下的纸带测定匀变速直线运动的加速度。

2.【实验器材】

电火花计时器(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、电

源、复写纸片。

3.【实验步骤】

(1)校照如图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源。

(2)死一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。

(3)把小车停在靠近打点计时器处，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)奥纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。

4.【数据处理】

依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动

(1)用、足、X3…X”是相邻两计数点间的距离。

(2)AJ是两个连续相等的时间内的位移差：A,¥1=X2—X1,At2=%3—X2…。

(3)r是相邻两计数点间的时间间隔：7=0.02,2s(打点计时器的频率为50Hz,〃为两计数点间计时点的间隔

数)。

(4)At=a/,只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。

数据处理

(1)分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而

确定物体的运动性质。

(2)利用逐差法求解平均加速度

X4~X]X5~X2配一

41='42=3如，〃3=37

。1+。2+。3(X4+Xs+X6)-(X1+X2±X3)

4=3=°

(3)利用平均速度求瞬时速度：。“二有立。

(4)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物体的加速度；

②剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。

5.【注意事项】

(1)平行：纸带、细绳要和长木板平行。

(2)的先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。

(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。

(4)选纸带时应选点迹清晰的，且舍去打点密集部分。

(5)注意区别计时点和计数点，明确计数点间的时间间隔。

(6)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度测量的相对误差，计算加速度大小时以能在约50cm

的玳带上清楚地取出6~7个计数点为宜。

(7)小车从靠近打点计时器位置释放。

(8)作图像时，纵、横坐标釉单位的选取要适当，同时注意连线的原则。

6.【误差分析】

(1)木板的粗糙程度不同引起的误差。

(2)电源频率不稳引起的误差。

(3)测量纸带上的打点位移有误差。

(4)在坐标纸上描点、作图时引起误差。

二、研究自由落体运动的规律

1.【实验原理】

利用打点计时器打下的纸带研究自由落体运动的规律。

2.【实验器材】

电火花计时器(或电磁打点计时器人铁架台、重物(带夹子)、纸带、刻度尺、导线、电源、曳写纸片。

3.【实验步骤】

猜想：初速度为零的匀加速直线运动。

验证：利用打点计时器打下的纸带研究自由落体运动的规律。

得出结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

4.【数据处理】

⑴分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而

确定物体的运动性质。

(2)利用逐差法求解重力加速度

A4—X1X5-X2X6-X3

—3/9"2-3尸'的一3万

“l+s+s(处+内+北)-(即+也+冷)

a=3=97s°

(3)利用平均速度求瞬时速度：2=三尹\

(4)利用速度一时间图像求重力加速度

①作出速度一时间图像，通过图像的斜率求解重力加速度；

②剪下相邻计数点的纸带紧排在•起求解重力加速度。

5.【注意事项】

(1)两先两后•：实验中应先接通电源，后让重物运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。

(2)防止碰撞：防止重物落地。

(3)选纸带时应选点迹清晰的，且舍去打点密集部分。

(4)注意区别计时点和计数点，明确计数点间的时间间隔。

(5)减小误差：计算重力加速度大小时以能在约50cm的纸带上清楚地取出6〜7个计数点为宜。

(6)小车从靠近打点计时器位置释放。

(7)作图像时，纵、横坐标釉单位的选取要适当，同时注意连线的原则。

三、探究胡克定律

1.【实验原理】

(1)如图所示，弹簧下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等.

(2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力卜.的伸长量-建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标

表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组a,F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实

验所得的图线，就可得出弹力大小与形变量间的关系.

2.【实验器材】

铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸等.

3.【实验步骤】

(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度/0,即原长.

⑵如图所示，在弹簧下端挂质量为孙的钩码，测出此时弹簧的长度小记录加和/),得出弹簧的伸长量

XI，将这些数据填入自己设计的表格中.

(3)改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录〃?2、m3、加4、和相应的弹簧长度/2、h、L、k，并

得出每次弹簧的伸长量12、由、必、6

钩码个数长度伸长量X钩码质量m弹力尸

0/o

1/1X\=l\—loFi

211X2=l2—h“2

3hX3=h—h凸

•♦•••••••••••••

4.【数据处理】

(1)以弹力尸(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量工为横坐标，用描点法作图.用平滑的曲

线(包括直线)连接各点，得出弹力尸随弹簧伸长量x变化的图线.

(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式.首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函

数.

(3)得出弹力和弹簧形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.

5.【注意事项】

(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度.

(2)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.

(3)观察所描点的走向：本实验是探究型实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性

的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点.

(4)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.

四、探究两个互成角度的力的合成规律

1.【实验原理】

原理装置图

互成角度的两个力与一个力产生相同的效果

(1)等效法：一个力尸的作用效果和两个力K、6的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一

点，所以一个力F'就是这两个力K和&的合力，作出力F'的图示，如图所示.

(2)平行四边形定则：根据平行四边形定则作出力Fi和B的合力户的图示.

(3)验证：比较尸和F'的大小和方向，若在误差允许的范围内相等，则验证了力的平行四边形定则.

2.【实验器材】

木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计(2只)、三足板、刻度尺等.

3.【实验步骤】

⑴用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的左板上，如图所示.

(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一点0.

(3)用铅笔描下结点。的位置和两个细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数a、F2,利用刻度尺和三角板

作平行四边形，画出对角线所代表的力E

(4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面实验中的相同位矍式，记下弹簧测力计的

读数F'和细绳的方向，以同样的标度作出F'的图示.

(5)比较尸和尸，观察它们在实验误差允许的范围内是否相等.

4.【数据处理】

(1)用铅笔和刻度尺从结点。沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的应力E和B

的图示，并以H和尸2为邻边作平行四边形，过。点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力尸的图示.

(2)用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出拉力F'的图示.

(3)比较尸与尸是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则.

5.【注意事项】

(1)弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指

针，使之指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，两个示数相同方可使用.

(2)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同.

⑶角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60。〜

12。。之间为宜.

(4)尽量减少误差：在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些；细绳套应适当长一些，便

于确定力的方向.

⑸统一标度：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.

◊考点02动力学实验

一、探究加速度与力、质量的关系

1.实验目的

(I)学会用控制变量法研究物理量之间的关系.

(2)探究加速度与力、质量的关系.

(3)掌握利用图像处理数据的方法.

2.实验器材

小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度

尺、坐标纸等.

3.实验原理

(1)保持质量不变，探究加速度与合外力的关系.

⑵保持合外力不变，探究加速度与质量的关系.

1

(3)作出a-F图像和a一方图像，确定a与F、m的关系.

4.实验过程

⑴测量：用天平测量槽码的质量m'和小车的质量m.

(2)安装：按照如图所示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(即不给小车牵引力).

纸带

细绳

/_/

一端附有小车打点计时器

槽码白定滑轮

实验台

的长木板

(3)补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，使小车能匀速下滑.

(4)操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸帝，编号码.

②保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m',重复步骤①.

③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度a.

④描点作图，作a-F的图像.

1

⑤保持槽码的质量m'不变，改变小车质量m,重复步骤①和③，作a一m图像.

5.数据处理

(1)利用逐差法或v-t图像法求a.

(2)以a为纵坐标，F为横坐标，指点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比.

I

(3)以a为纵坐标，m为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比.

6.注意事项

⑴开始实验前首先补偿阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好补偿

小车和纸带受到的阻力.在补偿阻力时:不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器

的纸带匀速运动.

⑵实验过程中不用重复补偿阻力.

(3)实验必须保证的条件：.

(4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后

释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车.

7.误差分析

(1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重

力.

(2)补偿阻力不准确、质显测最不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起

误差.

二、探究平抛运动的特点

1.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.

2.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.

3.实验过程

(I)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，小球若能静止在直轨道上的任意位置，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：选定斜槽末端处小球球心在白纸_£的投影的点为坐标原点O,从坐标原点O画

出竖直向下的y轴和水平向右的x轴.

4.数据处理

(1)判断平抛运动的轨迹是不是抛物线

(2)计算平抛物体的初速度

5.注意事项

(1)固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的初速度水平，否则小球的运动就不是平抛运动

了.

(2)小球每次从槽中的同一位置由静止释放，这样可以确保每次小球抛出时的速度相等.

⑶坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在背板上的水平投影点.

三、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

1.实验思路

本实验探究向心力与多个物理最之间的关系，因而实验方法采用了控制变量法.

在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形：

(1)在质量、半径一定的情况下，探究向心力大小与角速度的关系.

⑵在质量、角速度一定的情况下，探究向心力大小与半径的关系.

(3)在半径、角速度一定的情况下，探究向心力大小与质量的关系.

2.实验器材

向心力演示器、小球.

3.注意事项

插动手柄时应缓慢加速，注意观察其中一个标尺的格数.达到预定格数时，即保持转速恒定，观察并记录

其余读数.

◊考点03

一、验证动量守恒定律

1.不变的实验原理

两个物体发生碰撞，测量出两个物体的质量以及碰撞前后两个物体的速度。

2.通用的数据处理方法

计算碰撞之前的总动量，川。|+/〃2。2和碰撞之后的总动量in\V},+〃?2s'。

3.共同的注意事项

(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。

(2)选质量较大的小球作为入射小球，即〃?入被出。

4.一致的误差分析思路

(1)主要来源于质量m\>m2的测量。

(2)小球落点的确定。

(3)小球水平位移的测量。

二、验证机械能守恒定律

1.实验原理

通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围

内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律.

2.实验器材

打点计时器、交变电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线.

3.实验过程

⑴安装器材：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与电源相连.

(2)打纸带

(3)选纸带：从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带.

(4)进行数据处理并验证.

4.数据处理

⑴求瞬时速度

⑵验证守恒

方案一：利用起始点和第〃点计算

方案二：任取两点计算

方案三：图像法

5.注意事项

(1)打点计时器要哄直：安装打点计时器时要脸直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力.

(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的.

⑶应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落.

⑷测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用小=如号工，不能用小=＜旃或内=⑶来计算.

(5)此实验中不需要测量重物的质量.

◊题型01直线运动与静力学实验

典I例I精I析

(2024•河南新乡・二模)(2025•陕西省汉中市-二模)某物理小组利用图中所示的装置测量重

力加速度的大小

释放装置

甲乙

(1)用游标卡尺测量小球的直径，示数如图乙所示，小球直径d=mm：

(2)测出小球释放位置到光电门的高度为儿小球通过光电门的遮光时间为/,则小球通过光弓门的速度大

小^=_________________;改变光电门的高度，测出多组力和f,以丁为纵坐标，以“为横坐标，作出:-产

hh

的关系图线，图线的斜率为3见当地的重力加速度大小g=(用字母”和上表示)。

【答案】⑴9.30(2)①.-—

t2

【解析】

【小问1详解】

图乙可知游标卡尺精度为0.05mm,由题图乙知小球的直径d=9mm+0.05mmx6=9.30mm

【小问2详解】

川小球通过光电门时的速度大小v=-

d

[2]艰据=2gh

J

整理得,二里•/

hd~

在!-「坐标系中，图线的斜率左二冬

hd-

h/2

当地的重:力加速度人小g=^~

典例2|（2025・广西南宁市・三模）实验小组利用图（a）装置研究橡皮筋伸长量与所受拉力的关系。如图

（a）所示，橡皮筋OP用细线悬挂在铁架台上，其下端连接一个可以悬挂钩码的细绳套，并在P点固定一

个指针。一游标卡尺竖直固定在橡皮筋右侧，已知游标卡尺的主尺固定且其零刻度线低于O点，游标卡尺

的游标刻度线与指针平行。

(c)

（1）将1个钩码挂在细绳套上，待钩码时，移动游标使其零刻度线对准指针，其示数如图（b）所

示，其读数为4二mm。

（2）再依次将〃（〃=2,3,4,5）个钩码挂在细绳套上（橡皮筋始终在弹性限度内），重复步骤（1）的操作,

记录所挂钩码个数和游标卡尺的读数，实验数据如下表:

钩码个数〃12345

//mm424.628.832.536.4

根据上表的实验数据在图（c）上补齐数据点并作出/-〃图像；

（3）若用天平测得每个钩码的质量均为50.0g,已知重力加速度g=9.8m//,则该橡皮筋的劲度系数为&=

N/mo（结果保留三位有效数字）

（4）根据此实验的操作过程可知，图（c）中，/-〃图像的纵截距（选填“代表”或“不代表”）

橡皮筋的原长，理由是。

【答案】⑴①.静止©.20.6

122##120##125##⑵##124

（4）①.不代表②.因为主尺的零刻度略低于橡皮筋的上端，不挂钩码时，游标卡尺的读数小于

橡皮筋的原长。

【解析】

【分析】

【小问1详解】

⑴的码挂在细绳套上，待钩码静止时.移动游标使其零刻度线对准指针。

[2]游标卡尺读数4=20，〃，〃+0.1〃?〃?x6=20.6，〃〃?

【小问2详解】

▲//mm

36.0

32.0

28.0【小问3详解】

24.0

20.0

16.0

设橡皮筋的原长为%,由平衡条伶女（/一/。）=用咫

可得/=—令〃+/0

k

结合图像斜率为且=罕

△〃K

取点代入数据A=122N/m

【小问4详解】

⑴不代表

⑵因为主尺的零刻度略低于橡皮筋的上端，不挂钩码时,游标卡尺的读数小于橡皮筋的原长。

防I法I提I练

时间等分求加速度的方法：偶数段，想成两段；奇数段，舍去中间段后逐差法。

探究共点力合成规律要把握等效思想。

探究胡克定律要注意弹簧原长的测量。

变I式I巩I固

变式1|（2025•陕西省安康市-三模）某实验小组用如图甲所示的实验装置测最木块运动的加速度，一端

垫起的木板上有一木块，木块与穿过电火花计时器的纸带相连，电火花计时器接频率为50Hz的交流电源,

接通电源后，由静止释放木块，木块带动纸带打出如图乙所示的一条纸带，4、氏C、。、E是选取的计数

点，每相邻两计数点间还有四个点未画出。

(1)图甲中电火花计时器所接电源的电压为(填“8V”或“220V”)。

(2)根据图乙中的数据可知，电火花计时器打。点时木块的速度大小%=m/s,木块加速度大小。二

m4。(结果均保留两位有效数字)

【答案】(1)220V

(2)①.1.3②.3.0

【解析】

【小问1详解】

图甲中电火花计时器所接电源的电压为220V。

【小问2详解】

⑴好相邻两计数点间还有四个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为T=5x0.02s=0.1s

根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则电火花计时器打。点时木块的速度大小为

XCF(11.50+14.51)x10^,

v==------------------m/s«1.3m/s

0n2T2x0.1

⑵根据逐差法可得木块加速度大小为

XCE-4C_QI•50+14.51-5.47-8.48)x1()-2

m/s2a3.0m/s2

4r24x0.12

变式2|(2025•辽宁省•一模)某同学用图所示的装置.测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑

轮的细线两端分别与块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置彼码。缓慢向左拉

动水平放置的木板，当木块和祛码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑

动摩擦力的大小。某次实验所得数据在表中给出，其中力的值可从图中弹簧秤的示数读出。

三

三

三

_

三

三

_

=_

聿

三X

一

指针

三

_

祛码的质量w/kg().050.100.150.200.25

滑动摩擦力a2152.362.552.93

回答下列问题：

(1)fi=N；

(2)在图中的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线

〃〃kg

(3V■与〃h木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数"及重力加速度大小g之间的关系式为片

了一"?图线(直线)的斜率的表达式为k=；

(4)取g=9.80m/s2,

【答案】①.2.75③.(/£)〃?+*的

④."g⑤.0.40

【解析】(1)[I]弹簧测力计的指针在2.7N与2.8N之间，估读为2.75N。

(2)[2]描点画线注意让尽可能多的点分布在线上，不能分布在线上的点尽可能均匀地分布在线的两侧，作

图如图所示

y?N

（3）⑶[4]木块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力的计算式知

f=[如

整理可得

所以产，〃图线的斜率表达式

gg

（4）[5]g取9.80m/s2,取图线上相距较远的两点求斜率

2.93-2.15

k=N/kg=3.9m/s2

0.25-0.05

则

〃二人之0.40

g

变式3|（2025.吉林省长春市.二模）某同学用图（〃）所示的实验装置探究两个互成角度的力的合成规律，

量角器竖直固定，0刻度线水平。三根细绳结于。点，其中一根细绳悬挂重物c,另外两根细绳与弹簧测力

计G、b挂钩相连，互成角度同时拉两测力计，使结点。与量角器的中心点始终在同一位置。

图（6）

（1）某次测最时测力计的示数如图（〃）所示，读数为N（结果保留1位小数）。

（2）关于该实验，下列说法正确的是___________。

A.连接测力计的细绳之间夹角越大越好

氏实验前必须对测力计进行校准和调零

C.实验过程中应保持测力计与量角器所在平面平行

(3)初始时，与两测力计相连的细绳所成夹角如图6)所示，保持夹角不变，顺时针缓慢转动两测力计

直至测力计〃水平，在此过程中，测力计〃的示数C

A.一直变大B.一直变小

C.先变大后变小D.先变小后变大

【答案】(1)2.6(2)BC(3)B

【解析】

小问1详解】

如图所示，弹簧测力计读数2N+0.2x3N=2.6N

【小问2详解】

A.连接测力计的细绳之间夹角不宜过大，也不宜过小。故A错误；

B.为了保证实验的准确性，实验前必须对测力计进行校准和调零。故B正确；

C.为了减小误差，实验过程中应保持测力计与量角器所在平面平行。不然得到的只是该方向上的分力，误

差较大。故C正确。

故选BC。

【小问3详解】

如图所示，和08之间的夹角不变，由几何关系可■知

测力计”的示数变大，测力计b的示数变小.

故选Be

◊题型02探究牛顿第二定律

典I例I精I析

典例1(2025•安徽省临泉第二中学•三模)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置可用于“探

究物体所受合力做功与动能变化的关系”，物理小组同学们采月如图所示实验装置进行探究。实验要求小

车受到的合外力为绳的拉力的合力。实验中同学们研究了砂和砂桶的运动过程所受合力做功是否等于其动

能增量。忽略细线与滑轮间的摩擦阻力。

（1）本实验（填“需要”或者“不需要”）满足小远小于M的条件。

（2）实验前测出砂和砂桶的总质量加，己知重力加速度为外接通打点计时器的电源，静止释放砂和砂桶，

带着小车开始做加速运动，读出运动过程中力传感器的读数。通过纸带得出起始点。（初速度为零的点）

到某点4的位移乙并通过纸带算出A点的速度V。实验过程中（填“需要”或者“不需要”）

平衡小车M所受的摩擦力。

（3）对机研究，所需验证的动能定理的表达式为。

A.(mg-T)L=mv2B.2(mg-T)L=/nS

C.-T)L=2mv2D.(mg-2T)L=2mv2

（4）通过纸带测出了起始点。到不同点A、B、C、。…的位移及A、B、C、D…的速度，并做出了声―心

图中所示的实线。那么在保证小车质量不变的情况下增加砂的质量，重复实验，将会得到如F-L图中虚

线（填“甲”或者“乙”）所示的图线。

【答案】（1）不需要（2）需要(3)A

（4）甲

【解析】

【小问1详解】

实验中，根据力传感器的读数可以直接求出小车受到的拉力，不需要满足小车的质量”远大于砂和砂桶的

总质量〃，这一条件。

【小问2详解】

尽管实验装置采用了力传感器，也需要平衡摩擦力，否则小车受到的合外力不为绳的拉力的合力。

【小问3详解】

对加研究，根据动能定理

121

(mg-T)x2L=耳〃7吨(2寸

整理，可得

(mg-T)L=mv2

故选Ao

【小问4详解】

对小车，根据动能定理有

2TL=-M』

2

联立，解得

ni

逐渐增加砂的质量〃?，F—L图像的斜率越大，故在让小车质量不变的情况下逐渐增加砂的质量多次做实

验，得到F—乙图中虚线“甲”所示的图线。

典例2|(2025•福建省漳州市-高三下学期第三次检测)某学习小组设计如图甲所示装置探究合外力一定

时加速度与质量的关系，其主要实验步骤如下：

?[,(cm)

IlliIIIIIIIIIIIIIIIIIII

IIIII11I(II

6io

乙

(1)用天平测量小车和挡光片的总质量Mo,用刻度尺测量木板顶端小车释放点处挡光片与光电门间的距

离L,用游标卡尺测量挡光片的宽度山某次测量时游标卡尺的示数如图乙所示，则“=mm：

(2)在细线下端挂上钩码P,反复调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；

(3)取下细线和钩码P,让小车从木板顶端由静止释放，记录挡光片经过光电门的挡光时间/,则可知小车

在木板上运动的加速度。=(用4、八L表示)：

(4)在小车上依次添加质量相同的硅码，记录小车、挡光片和车上祛码的总质量重复步骤(2)(3),

获得多组实验数据；

(5)以小车的加速度。为纵轴，为横轴，描点作图，得到-图像如图丙所示，图线是一条通过坐

MM

标原点的射线，则表明

2

八a/ms

【答案】①.4.7②.£③.小车所受合外力一定时，加速度与质量成反比

2Lr

【解析】(1)[1]游标卡尺为10分度，精度为Qlmm,所以d=(4+7xO.Dmm=4.7mmo

(3)[2]小车经过光电门的速度大小为u=4

t

从糕放点运动至光电门的过程中有/=2aL

解得小车的加速度大小。£

2Lr

(5)[3]由七=G=MQ

解得。二G—

M

则。•定，即与一定时，。与1成正比，即a与M成反比。

M

方I法I提I则

注意是否需要平衡阻力？气垫导轨不需要。

注意是否需要满足质量关系？有力传感器是不需要。

系统误差会导致图像发生什么变化？平衡阻力出问题会导致图像不过坐标原点，质量关系出问题会导致

图像发生弯曲。

变i式T巩i固

薪(2025•湖南省怀化市•二模)一位同学做“探究质量一定时，加速度与力的关系”实验，实验装置

如图所示。

单位:cm

16.2913.43*10.59i7.72)4.8时」

2.01

乙

(I)某同学在实验中用打点计时器记录了小车拖动纸带的运动情况。在纸带上，每五个点取一个计数点,

如图所示。交流电源的频率为50Hz。根据纸带上的数据，可以求出小车的加速度人小为m/s2o

(结果保留三位有效数字)

(2)若一同学平衡摩擦力时长木板倾角偏大，在这个情况下保持小车质量不变、不断的增加磋码盘中彼码

(3)若某次实验中实验使用的交流电频率变为51Hz,但该同学仍按照50Hz进行数据处理，那么加逑度

的测量值与实际值相比(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

【答案】(1)2.86(2)C

(3)偏小

【解析】

【小问1详解】

交流电源的频率为50Hzo每五个点取一个计数点，则两个计数点的时间间隔为7=0.1s

根据逐差法Ar=aT-

代人数据可得小车的加速度大小为

(16.29+13.43+10.59)-(7.72+4.88+2.01)

a=x10-2m/s2=2.86m/s2

(3x().I)2

【小问2详解】

平衡摩擦力过大，没有外力时就有加速度，会有纵截距，即尸图像不过原点，；不断增加钩码时，由

于不能满足跌码和祛码盘的总质量远小于小车的总质量，所以小车受到的合外力不再等于祛码和祛码盘的

总质量，因此最后的图像不再是直线，而是曲线。

故选C。

【小问3详解】

如果在某次实验中，交流电的频率51Hz,大于50Hz,那么实际打点周期变小，根据运动学公式八七=。〃

可得真实的加速度值就会偏大，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小。

变式2|（2025-河南省名校联盟・三模）用图示的装置来探究合外力与加速度的关系，光电匚在铁架台上

的位置可竖直上下调节，滑轮和细绳的质量及各处摩擦均忽略不计，物块八、B（含遮光条）的质量相等,

均为重力加速度为月。

（1）若遮光条的宽度为d,遮光条的挡光时间为△，，则物块B通过光电门的速率v=°

（2）在物块B上放置一个小跌码并改变遮光条与光电门之间的高度“（满足〃远大于d）,实验时将物块B

由静止释放，多次实验，测出各次的挡光时间△/，在以工为纵轴、△产为横轴的平面直角坐标系口作出图像，

h

该图像的斜率为心，则物块B的加速度eo

（3）依次增加放置在物块B上小祛码的个数，重复上述测审速度和计算加速度的操作，记录多组（忆a）

数据，在以力传感镭的示数F为横轴、加速度。为纵轴的平面宜角坐标系中作出图像。若得到图线的斜率

为女2，贝I22=o

【答案】（1）—

2

【解析】

【小问1详解】

由题可知，物块B通过光电门的速率为u=一

Ar

【小问2详解】

由运动学公式有F=2a〃，v=—

解得!=

ha

所以〃=叱

2

【小问3详解】

对A,由牛顿第二定律有斤—=

F

整理得以二-----g

M

故图线的斜率公=」-

M

变式3|（2025・黑龙江省齐齐哈尔市-二模）某同学设计了如图所示的实验装置，既可以验证牛顿第二定

律，也可以测量小车的质量与当地的重力加速度，实验器材有带加速度传感器的小车（传感器的质量忽略

不计），质量已知的钩码、水平玻璃桌面（右端带定滑轮）、动滑轮（轻质）、轻质细线。

A.调节定滑轮使细线水平，动滑轮跨在细线上，钩码挂在动滑轮上，调节桌面与悬点间的距离，使动滑轮

两侧细线竖直，小车与钩码由静止开始做匀加速直线运动，记录加速度传感器的示数以及相应的钩码质量；

B.改变悬挂钩码的个数，重复步骤A,得到多组加速度。与相应悬挂的钩码总质量M；

C.画出1-'-函数关系图像。

aM

回答下列问题：

（1）设当地的重力加速度为g,小车的质量为，小写出的函数关系图像的表达式1=（用g、

aMa

/〃、A/来表示）。

（2）若L--L图像纵轴的截距为从斜率为七可得g=______（用b来表示），m=______（用氏k

aM

来表示）。

2m11

【答案】（1）---■---+---

gM2g

⑵®-i②・士

【解析】

【小问1详解】

小车放在水平玻璃桌面上，小车与桌面的摩擦力忽略不计。由题意可得，钩码的加速度为

a

对钩码，设细线对小车的拉力为兀根据牛顿第二定律

Mg—2T=Ma、

对小车

T—ma

联立，解得

12m11

一=----•----1---

agM2g

【小问2详解】

⑴⑵根据

12m11

-=---•--+---

agM2g

则

.2m

k=——

g

r

解得

1

2b

k

m=

4b

◊题型03探究向心力

典I例I精I析

典雨（2025•福建省•二模）小明同学用如图甲所示的向心力演示仪来探究向心力的大小与质量、角速

度和半径之间的关系，装置中长槽的8处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1：2：1,变速塔

轮自上而下有三种组合方式，每层中左右塔轮的半径之比不同。

甲乙丙

（I）下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是___________

A.探究两个互成角度的力的合成规律

B.探究加速度与物体受力、物体质量的关系

C.探究弹簧弹力与形变量的关系

D.验证机械能守恒定律

（2）小明同学将皮带套在第二层塔轮上，调整长槽、短槽共线，位置如图乙所示，缓慢转动手柄使短槽转

动一圈，此时长槽和短槽再次共线且位置如图丙所示，则第二层左右塔轮的半径之比为（填选

项标号）

A.4:1B.3:2C.2:1D.1：2

（3）在探究向心力的大小与角速度关系之前，小明同学选择两个相同的小球，将装置调整为如图丁所示，

请指出其中的至少两处错误:

①___________：

②____________

【答案】（1）B（2）C

（3）①.实验开始前，标尺没有调零②.皮带没有套在同一层塔轮上

【解析】

【小问1详解】

探究向心力的大小与小球质量〃，、角速度。和半径，•之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。

A.探究两个互成角度的力的合成规律，采用的实验方法是等效替代法，故A错误；

B.探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变策法，故B正确；

CD.探究弹簧弹力与形变量的关系、验证机械能守恒定律没有用到控制变量法，故CD错误。

故选B。

【小问2详解】

皮带传动中，两塔轮的线速度相同.即x2乃〃]=弓x

当短槽转一圈时，此时长槽转过的圈数为4=2

4

题目要求短槽转一圈后，长槽与短槽再次共线，即长槽转过半圈。

r>1

因此/===7

42

选项中满足整数比的为2：1。

故选C。

【小问3详解】

⑴⑵实验开始前，标尺没有调零；皮带没有套在同一层塔轮上。

典例力（2025•安徽省-一模）某实验小组想验