物理大二轮高考复习第六板块物理实验

第六板块物理实验

［高考地位］

物理实验在高考中一般命制“一力+一电”两道题目，且大都是教材经典实验的创新考

查。难度上，两道题目有较明显的梯度设计，一道中档题，一道偏难。随着新高考反规律化

命题的逐步推进，振动与波、热学、光学中的一些实验的“爆冷”考查有可能出现。

［二轮定位］

本着“轻重有别、少讲多练”的二轮复习原则，一些基础实验不再重复、低端消耗有限

的备考时间，仅以训练的形式适度巩固即可，将复习的重心放在高考考查的4个超重点上。

这4个超重点分别是：（1）物体速度和加速度的测量；（2）物体动摩擦因数的测量；（3）电阻的

测量；（4）电源电动势和内阻的测量。

专题微课6」物体速度和加速度的测量

类型（一）物体速度的测量

［系统归纳］

测量物体速度常用的4种方法

方法主要器材操作相关实验

交流电源、打点计时测出计数点间距，由打出某点前后两点时测量做直线运动物体

纸带法

器、刻度尺间内的平均速度替代打出该点时的速度的瞬时速度，探究加速

度与物体受力、物体质

测出遮光条的宽度及遮光时间，由遮光时

光电门光电门、螺旋测微器量的关系，验证机械能

间内的平均速度代替物体经过光电门时

法或游标卡尺守恒定律，验证动量守

的速度

恒定律等

竖直平面内末端水平

的倾斜或弧形轨道、测出物体离开轨道末端后平抛运动的高验证动量守恒定律等

平抛法

刻度尺度与射程，由平抛运动规律计算初速度

弹簧、刻度尺、天平探究弹性势能等

竖直平面内的圆弧轨力传感器测出物体经过轨道最低点时对验证机械能守恒定律

圆周法

道、力传感器、天平轨道的压力，由牛顿运动定律计算物体经

等过最低点时的速度

反过来由机械能守恒定律或动能定理计

探究向心力等

算最低点的速度

［全悉考法］

考法1利用纸带测量物体的速度

［例1］(2021•浙江6月选考)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、以C和&为另外4个连续打下的点。

IT

图1

□^1|11|1|111111||1111|11|11111n^n...................

J呷,1邮甲1|111|111|4伊|叫1丫11|1甲1加|叫111|呷甲甲1|叫I1呷甲甲1|叫川|1叩甲牛叩1|1甲叩甲

0Km2319202122232425262728293031323334

图2

⑴为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是

(2)已知交流电频率为50Hz,重物质量为200g,当地重力加速度g=9.80m/s2,则从O

点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|A£p|=J、C点的动能

J(计算结果均保留3位有效数字)。比较Eke与|A%|的大小，出现这一结果的原因

可能是__________0

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

［解析］(1)在验证机械能守恒定律实验时阻力越小越好，因此密度大的重物阻力与重力

之比更小C

(2)由题图中可知OC之间的距离为MC=27.90cm,因此机械能的减少量为|A£p|=/叫

=0.2X9.8X0.2790J^0.547Jo匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此

工)

8/0.3300—0.23302

~2T=2X0.02m/s=2.425m/s,因此动能的增加量为Eke=fnvc=

X0.2X2.4252Jg0.588J。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。

［答案1(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释也可)(2)0.5470.588C

考法2利用光电门和平抛运动知识测量物体的速度

［例2］某实验小组想利用实验室里的弹簧弹射器(内壁光滑)等器材来测量弹簧的弹性

势能，将质量为机的弹丸，可看作质点)压缩弹簧到位置P,由静止弹射出去，忽略一切阻力,

通过弹丸的初动能从而求得弹簧的弹性势能。

(1)甲小组的同学设计的实验装置方案如图甲所示，用铁架台固定住弹射器，实验中测量

了弹丸的水平位移x和弹丸下落的高度儿则在安装弹射器时应注意;弹

簧的弹性势能表达式为岛=o

(2)乙小组的同学设计了如图乙所示装置，水平台面右侧固定弹射器，弹射器右侧的4、

B位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连，并用刻度尺测得A、B

两点间的水平距离心计时器记录下弹丸从A到b所用的时间

①弹丸被弹射出的速度大小的表达式是如=;静止释放弹丸时，弹簧的弹性势

能Ep=o(均用题中字母符号表示)

②弹丸被弹射出去后，由于重力作用其运动轨迹会向下有所偏转，这对实验结果

(填“有”或“没有”)影响。

(3)请任选一组实验，给出一条能减小实验误差的建议：

［解析］(1)在安装弹射器时应注意弹射器必须保持水平，以保证弹丸初速度沿水平方向；

弹丸被抛出后做平抛运动，根据机械能守恒定律，弹丸出射的动能由弹簧的弹性势能转化而

来，由平抛运动规律有水干方向X=VOtf竖直方向人=春产，联立解得弹丸水平抛出的速度

・

如=小临，由机械能守恒定律有弹簧的弹性势能为如2=嘴。

(2)①弹丸被弹射出去后做平抛运动，所以弹丸被弹射出的速度大小的表达式为如=3

弹簧的弹性势能等于弹丸被弹射后的初动能，由机械能守恒定律得静止释放弹丸时，弹簧的

2

弹性势能Ep=^mvo=^-;

②由力作用的独立性可知，重力不影响水平方向的速度，则弹丸的水平速度始终保持不

变，故重力对实险结果没有影响。

［答案］(1)弹射器必须水平嗤(2)07嚷②没有(3)甲组实验中，在不改变

高度人的情况下，进行多次实验，测量多组水平射程x,得出水平射程工的平均值，以减小

误差(或：乙组实验中，x的距离要多次测量取平均值)

考法3利用力传感器和圆周运动知识测量物体的速度

［例3］某实验小组利用如图(a)所示装置验证小铁球在竖直平面内摆动过程中机械能守

恒，将力传感器固定，不可伸长的轻绳一端系住小球，另一端连接力传感器，若某次实验记

录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b)所示，其中尸血是实验中测得的最大拉力值。

(1)现用游标卡尺测得小球直径如图(0所示，则小球的直径为cm。

(2)小球由A点静止释放到第一次回到A点的时间为(用含有To的符号表示)。

(3)若测得小球质量为直径为O,轻绳长为/,小球释放的位置A到最低点的高度差

为九重力加速度为g,小球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中，验证该过程小球

机械能守恒的表达式为(用题中给定的字母表示)。

［解析］(1)图(c)所示游标卡尺分度值为0.05mm,根据游标卡尺读数规则读数为12mm

+4X0.05mm=12.20mm=1.220cm。

(2)小球由A点静止释放到第一次回到A点的时间为一个周期，即2To。

(3)小球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中，由功能关系A£p=〃吆心小球在最

低点时，由牛顿第二定律得卫万，A£k=［〃m2—0,验证该过程小球机械能守恒

可

的表达式为岫=更号哪I啮。

［答案］(1)1.220(2)2To(3)〃3=(”叫/+?

类型（二）物体加速度的测量

［系统归纳］

测・物体加速度常用的2种方法

方法原理与操作相关实验

利用纸带或频闪照片，以最常见的6段位移为例，逐差法计算加速

度的公式为测量做直线运

⑺+囚+啕一但+必+人）

公式法动物体的瞬时

速度，探究加速

由物体运动轨道上的两光电门分别测出两个时刻的速度及对应位

度与物体受力、

移，根据〃一52=加"计算加速度

物体质量的关

算出选定计数点的速度，建立。“图像，由图像斜率计算加速度

系，测量重力加

图像法根据q=5+；加，建立裂，图像，由图像斜率计算加速度，但要注意，

141速度等

加速度等于图像斜率的2倍，此外纵轴截距表示初速度

［全悉考法］

考法1利用纸带测量物体的加速度

［例1］某同学用图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的关系，实验中得到一条纸

带如图乙所示，A、3、CE为选取的五个计数点，相邻两计数点之间还有4个点没有

画出，已知打点计时器使用的电源频率为50Hz,请你通过观察和测量，完成下列问题。

（1）图乙中的纸带端与小车相连（选填“左”或“右”）0

（2）打点计时器打C点时，小车的运动速度0=m/so

（3）小车运动的加速度。=m/s2o（上述计算结果均保留两位有效数字）

［解析］（1）国乙中的纸带从左到右间距逐渐增加，可知左端与小车相连；

（2）两计数点间的时间间隔T=0.ls,则打点计时器打C点时小车的运动速度。=笔学

3.62+4.55

X10-2m/s^0.41m/s；

2X0.1

,一、cmFw，工q上心上XCD~^~XDE~XAB~XBC

(3)利用逐差法求加速度a=-------疝拓--------

4.55+5.49-2.70-3.62

22

=4X0.1*2X10-2m/s=0.93m/so

［答案］⑴左(2)0.41(3)0.93

考法2利用光电传感器和。=等测量加速度

［例21(2022•辽宁高考)某同学利用如图所示的装置测量重力加

速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d

表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿

过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光

带通过光电传感器的时间间隔收。

⑴除图中所用的实验器材外，该实验还需要(填“天平”或“刻度尺”);

⑵该同学测得遮光带［透光带)的宽度为4.50cm,记录时间间隔的数据如表所示,

编号1遮光带2遮光带3遮光带

A//(X10-3s)73.0438.6730.00•••

根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为P3

m/s(结果保留两位有效数字)；

(3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为A4、A5则重力加速度g

(用d、Afi、Af?表示)；

(4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：

［解析］(1)实验中，我们不需要测质量，但需要测遮光带和透光带的宽度，故需要刻度

尺；

(2)根据平均速度定义O3=°„T=L5m/s;

(3)根据匀变速直线运动中平均速度等于中间时刻速度，分别求出相邻两个中间时刻速度

后，根据加速度定义式表示.即尸童，整理可得广A忽靠驾);

2

(4)主要可以考虑的原因有空气阻力、摩擦阻力等。

_

［答zg案］⑴刻度尺⑵1・5⑶2鬲d(A/西iA/为z)

(4)光栅板受到空气阻力的作用(其他答案言之有理即可)

考法3利用光电门和〃/图像测量物体的加速度

［例3］某物理小组利用DIS装置测定当地的重力加速度g,实验装置小铁球

如图甲所示。在铁架台上安装有两个光电门(与数据采集器和计算机的连接光电门八

均未画出)，光电门A固定，光电门4的位置可上下移动，实验前调整两光n光电门5

I

I

电门的位置，使小铁球沿图甲中虚线通过两光电门。■纸杯

甲

⑴用游标卡尺测量小铁球的直径，测量结果如图乙所示，可知其直径。=I

⑵在小铁球自由下落过程中，小组成员用计时装置测出小铁球通过光电门A时的遮光时

间为A0,并用小铁球通过光电门的平均速度表示小铁球球心通过光电门的瞬时速度，则小

铁球通过光电门A的瞬时速度为上=。(用实验中测得的物理量符号表示)

(3)光电门4的位置不变，小组成员多次改变并测出光电门B到光电门A之间的距离h,

实验时使小铁球每次从同一位置无初速度释放。根据每次小铁球通过光电门B时的遮光时

间，计算出小铁球经过光电门〃时对应的速度。8,在坐标系中作出。/与的关系图像，如

图丙所示，则当地的重力加速度g=m/s”结果保留3位有效数字)。

［解析］(1)游标卡尺的精确度为—mm=0.05mm,则小铁球直径0=9mm+10X0.05

mm=9.50mm«

(2)小铁球直径较小，经过光电门的平均速度近似等于瞬时速度，即"=2。

AM

(3)根据速度与位移之间的关系可得在2一小2=2g心变形可得在2=2g/,+办2,图像斜率

8.52-3.71,…08.52-3.711,,

k=2g=—TT7—m/s2,解得g=—TT7X-ni/s2=9.62m/s2<»

［答案1(1)9.50(2盒(3)9.62

专题微课6.2物体动摩擦因数的测量

［系统归纳］

测量动摩擦因数常见的5种方案

将研究运动的物体转化为研究静止的物体，利用尸井

方案1

=R=“N求〃

打点^让物块先做加速运动，当重物掉到地面上之后物块做

方案2匀减速直线运动。减速运动中，利用逐差法求加速度，

物

利用F=pmg=ma进一步求〃

/////77//A

打点计时器

将动摩擦因数的测量转化为角度的测量。利用a=gsin

方案3

〃一"gCOS0求"(G通过逐差法求解)

光电门光电门将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量。利用PB2

党七笔二

方案4

一42—2^x和动力学知识得到"一Mg

将动摩擦因数转化为速度测量，并营造多过程切入水

平滑动情境。A-3过程中，机械能守恒；C-O过程

方案5(44-1、、

中，物块Q做平抛运动；过程中，只有摩擦力

对物块Q做功，利用Wf=Ekc-Ek/o进一步求"

［全悉考法］

考法1利用物体平衡条件测量动摩擦因数

［例1］某同学用图(a)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

的细线两端分别与木块和弹簧测力计相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上放置

祛码。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，

弹簧测力计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

力的值从图(b)中弹簧测力计的示数读出。

〃N

3.0MOTWWW*WW*****WWVVOTWWMOMOTW*W**VWVMMMVVVW

iH同冏运就送运即同同撕运能诋问代

藤芥芥藤藤是芥藤藤麻沅**常院醒沅某院苏

t•t•u••t•m•••:•:•n••m•••:•:•n••:•s••n••m•••m•••••••••••••n••n••n••n••:•:•n••:•:•n••:•n••:•

2.8・・・•・・•・・・・・・・・・・―・・・・・・•・・—・・•・・・•・・・・・・•・・・•・・・・・・•・・・・・

••・《••»•・・一・••《・》•・**«••*••••••••••••••••••••••••

2.6utuiuiiuirniuimimwimimiiutxuuu皿xum

2.4

•H•区••••网••••出•••用••••阳••••飞•••区••••制••••网••••即••••嬉••••即•••即••••1•1•阳•••超••••］

涿击曲国gii钮的，制■■谦四国制

1••♦*«・a♦«・・f•••f•••i••••••••••••••••••••••••■••••••••••••••••••••

22(［—M・l.••♦••,•・•・•・•・••«•••»•••••••■•••••••••••••••••••••••••••••••••••

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2.0-1臼--运--版--国--i-----------------------_,

00.050.100.150200.250.30m/kg

图((,)

祛码的质量m/kg0.050.100.150.200.25

滑动摩擦力/ZN2.152.362.55A2.93

回答下列问题:

(1加=No

(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点，并绘出「小图线。

(3»与〃八木块质量M、木板和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,户相图线(直线)的斜率的表达式为Jt=。

(4)取g=9.80m/s2,由绘出的/加图线求得〃=(结果保留两位有效数字)。

［解析］(1)从题图(b)中读出加=2.73N。

(2)根据数据描点连线，f-m图线如图所示。

［〃N

3.ok；■二：»：»：：KHH

展座出器图更溜因，

>图**•,送•・・・归・••・期•—网・♦・W・・，■E*—曰♦•溟••・

2.8

2.6

2.4nsssn;nr.

史湖田r

2°H：出HHHHHKHHHTO用—底出汨.二HH»

00.050.100.150.200.250.30m/kg

(3)木块受到的摩擦力可表示为/=〃(〃?+M)g=〃〃ig+"，Mk,所以f-m国线的斜率的表达

式为k=fig。

-Hi…2.93-2.15

(4)由图可知，斜率A=025_005N/kg="@,

解得〃心0.40。

［答案］(1)2.73(2.72〜2.75均正确)(2)见解析图(3)4(M+m)g(4)0.40

考法2利用牛顿第二定律测量动摩擦因数

［例2J某同学用如图甲的装置来测定滑块与导轨间的动摩擦因数。在气垫导轨上安装

了两个光电门1、2,滑块上固定一遮光条，滑块用细线跨过定滑轮与钩码相连。

光电门2光电门I遮光条

4磐轨》滑块

012cm

一工忑：

,连

调节调节气源I。1。2。|

钩码」旋钮「旋钮QL

甲

⑴用游标卡尺测遮光条的宽度d，图乙中游标卡尺读数为emo滑块在轨道上做

匀加速运动时，先后通过光电门1、2所用的时间分别为小田两光电门间的距离为L用

d、小打、L表示滑块运动的加速度。=o

(2)要使细线中拉力近似等于钩码重力，滑块质量M与钩码质量加应满足

关系。

(3)满足⑵的条件后，调整气垫导轨水平，断开气源时，测得滑块在轨道上运动的加速度

为不改变钩码的质量，接通气源，测得滑块在轨道上运动的加速度为。2,用m、a?、g表

示滑块与导轨间的动摩擦因数〃=o

［解析］(1)由题图所示游标卡尺可知，主尺示数为0.2cm,游标尺示数为5X0.05mm=

0.25mm=0.025cm,则游标卡尺读数为0.2cm+0.025cm=0.225cm;

滑块经过光电门时的速度功=手，&2=(,

由匀变速直线运动的速度位移关系式得：

22

v2—V!=2aLf解得加速度。=察得一色。

(2)当滑块质量M远大于钩码质量m时，细线拉力近似等于钩码重力。

(3)对滑块由牛顿第二定律得尸一〃Mg=Afoi,F=Mg,解得〃=也广。

【答案］(1)0.225彩⑵M远大于m⑶丝铲

考法3利用功能关系测量动摩擦因数

［例3］(2021•河北高考)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9.80血人2。

实验操作步骤如下：

遮光条光电门1光电门2

T7r

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保持绳下端悬挂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A£k及系统总机械能的减少量NE,结果如

下表所示：

Af/kg0.2000.2500.3000.3500.400

AEk/J0.5870.4900.3920.2940.195

AE/.J0.3930.4900.6860.785

回答下列问题：

⑴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);

⑵步骤④中的表格所缺数据为;

⑶以M为横轴，AE为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出图像；

(4)若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则滑块与木板之间的动摩擦因数为

(保留两位有效数字)。

［解析］(1)实验中轻绳所悬挂钩码的重力势能的减少量为AEP=4mgL=

4X0.05X9.80X0.5J=0.980J。

(2)对滑块和钩码构成的系统，由能量守恒定律有

4mgL—Wf=4m+A/)4—：(4〃?

其中系统减少的重力势能为SEp=4mgL

系统增加的动能为

AEk=+M)。2一；(4m+M)vr

系统减少的机械能为A£=Wr,则代入数据可得表格中减少的机械能为

AR=0.980J-0.392J=0.588Jo

(3)根据表格数据描点，得的图像如图所示：

(4)根据功能关系可知\E=pMgL

0785—0393

则SE-M图像的斜率为A=〃gL=；°J/kg

解得动摩擦因数〃=0.40(0.38〜0.42均可)。

［答案］(1)0.980⑵0.588⑶见解析图(4)0.40(0.38〜0.42均可)

[“力学实验”专题评价]

一、教材实验基础补偿练

1.(2022•天津实验中学三模)用如图甲所示的实验装置验证机1、/犯组成

的系统机械能守恒，，如从高处由静止开始下落，〃刀上拖着的纸带上打出一系

列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙给出的

是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4

个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示。已知叫=50g、，〃2=150甲

g,贝IJ(结果均保留两位有效数字)

38.40'21.60'26.40

乙

(1)在纸带上打下计数点5时的速度。5=m/so

(2)在打点0〜5过程中系统动能的增加量A£k=______J，系统重力势能的减少量AEp

J(取当地的重力加速度g=10m/s2),»

(3)若某同学作出的kU,图像如图丙所示，则当地的实际重力加速度g=m/s2o

解析：(1)根据在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以

知道打下计数点5时的速度为:

X460.216+0.264_

05=2/-2X01m/s=2.4m/so

(2)在打点0〜5过程中系统动能的增加量

I，〃2)。5'-0・58J;

系统重力势能的减少量

AEp=(mi—mi)gh=0.60J。

(3)根据机械能守恒定律知:

I+=(m2-

解得：9=誉谭g/-混1

所以图像的斜率大小表示

A=；g=普=4.85,

所以g=9.7m/s2o

答案：(1)2.4(2)0.580.60(3)9.7

2.(2022・湖南高考)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设

计了如图(a)所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下：

图(a)

(1)查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05g；

⑵将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度/.记录数据如

下表:

序号12345

硬币数量R枚510152025

长度〃cm10.5112.0213.5415.0516.56

⑶根据表中数据在图1b)上描点，绘制图线;

(4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示,

此时橡皮筋的长度为cm；

(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为g(计算结果保留3位有效数字)。

解析：(3)根据表格中数据描点连线，如图所示。

(4)由题图可知刻度尺的分度值为1mm,故读数，=15.35cm。

(5)设橡皮筋的劲度系数为上原长为xo,则

n।nig=k(h-xo)t712mg=Aa2-xo)

设冰墩墩的质量为mi,则有m\g=k(l—x())

联立各式代入数据可得mi^l27go

答案：⑶见解析图(4)15.35(5)127

3.利用频闪照片研究平抛运动规律，得到的照片经1：1还原后

如图所示，连续曝光过程中小球依次出现在A、5、C三个位置，图

中每个正方形的边长为20cm,重力加速度犬取10m/s2,空气阻力

不计。

(1)频闪照相机的曝光频率为Hz；

y/cm

(2)平抛运动的水平初速度为m/s;

(3)以A点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为)，轴正方向，则平抛运动抛

出点的坐标为O(以cm为单位)

解析：(1)由题图可得，43、8C间的水平和竖直距离分别为XI=M=60cm=0.6m,yi

=0.6m,j2=1.0m

由于^y=yi—y\=gT1

可得频闪照相机的曝光周期为T=

频闪照相机的曝光频率为片/=5Hz。

⑵水平方向上x=oof

可得平抛运动的水平初速度研=3ni/so

(3)设抛出点坐标为(xo,刖)，小球落在B点时的竖直速度为孙8="*2=4m/s

由于Jfl-Jo=~^_=O.Sm

可得yo=-0.2m=—20cm

由于XH-x»=vnt==1.2m

可得x()=-0.6m=-60cm

抛出点坐标为(-60,—20)。

答案：(1)5(2)3⑶(-60,-20)

4.(2022・福州调研)如图甲所示是某同学验证牛顿第二定律的实验装置。其步骤如下:

①小桶内盛上适量细沙，用轻绳绕过滑轮连接在小车上，合理调整木板倾角，轻推小车,

让小车沿木板匀速下滑;

②取下轻绳和小桶，测出小桶和细沙的质量m及小车质量

③取下轻绳和小桶后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙所示，。为

打下的第一个点，相邻两点间还有四个点未画出。已知打点计时器的打点频率为/,重力加

速度为小纸带上〃、C两点间距离和C、O两点间距离的测量值分别为勺和心。

(1)关于该实验，以下说法正确的是________;

A.该实验不需要满足

B.该实验需要调整连接小车的轻绳与木板平行

C.步骤①中，在平衡摩擦力操作时，应取下小桶

(2)步骤③中小车所受的合外力为;

(3)为验证牛顿第二定律，需要成立的关系式为(用所测物理量

的符号表示)。

解析：(1)由细沙和桶的重力可以求出小车重力沿斜面的分力与摩擦力的差值，小车匀速

下滑时，有Mgsin0-Ff-mg=O,故不需要满足故A选项正确；调整连接小车的

轻绳与木板平行，才能正篇求解绳上的拉力，故B选项正确；步骤①中，在平衡摩擦力操作

时，不应取下小桶，故C选项错误。

(2)小车匀速下滑时受到重力、支持力、摩擦力和拉力，合力为零，即MgsinO-Ft-T

=0,绳的拉力T=mg,撤去拉力后，其余力不变，则合力大小等于撤去的拉力大小，即F

合=T=/〃g。

(3)打点计时器的打点频率为/,相邻两点间还有四个点未画出，则相邻两点间的时间间

隔为T=?由匀变速直线运动中连续相等时间的位移差=可得X2一力=。©)2,解得。

=超运当2,小车受到的合外力产合逑逅4=〃⑤。

答案：(1)AB(3)Af“运斗=mg

5.(2022・*岛模拟)某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹

簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计"的一端用细线系于。点，

手持另一端水平向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计4和B的示数，并

在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细线的方向。

⑴本实验用的弹簧测力计的示数单位为N,图中4的示数为

(2)下列不必要的实验要求是(填选项前的字母)。

A.应测量重物M所受的重力

B.弹簧测力计应在使用前校零

C.细线方向应与木板平面平行

D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置

(3)从03水平开始，保持与弹簧测力计A和3相连的两细线的夹角不变，使弹簧测力

计A和B顺时针缓慢转动至弹簧测力计B竖直，则在整个过程中关于弹簧测力计A和B的

读数变化是(填选项前的字母)。

A.A增大，3减小

B.4减小，8增大

C.4减小，月先增大后减小

D.A减小，8先减小后增大

解析：(1)使用弹簧测力计时需要估读，题图弹簧测力计每个小格代表0.2N,示数为2.6

No

(2)实验中要脸证的是弹簧测力计A、5对0点的拉力用平行四边形定则合成后，与重物

M对O点的拉力等大反向，而"对。点的拉力大小与M的重力相同，所以应测量重物M

所受的重力，A选项是必要的；要使弹簧测力计测出的力的大小准确，应在使用前校零，B

选项是必要的；细线方向应与木板平面平行，以减小作图误差，C选项是必要的；改变拉力，

进行多次实验，而M对。点的作用效果与。点的位置无关，所以不要求使O点静止在同一

位置，D错误。

(3)在弹簧测力计4和3转动过程中，0A柱力FOA、0B柱力FOB与

重物M对。点拉力户aw的合力始终为零，尸OM大小与M的重力相同，保

持不变，三个力的矢量三南形如图所示，RM逐渐减小，尸os先增大后减》

小，故C正确。

答案：(1)2.6(2)D(3)C

6.(2022・武汉质检)如图所示是用来“验证机械能守恒定律”的实验装〜令

置，弹性球1用长为L的细线悬挂于。点，O点下方桌子的边沿处有一竖

直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止在最低点时恰好与立柱上的一，片

弹性球2接触且两球等高。将球1拉到水平位置并由静止释放，在最低点%—H

与球2发生正碰，随后球2落至水平地面上，球1静止，已知两小球完全相同。实验过程中

测得立柱高力=0.2m,桌面高"=0.8m,绳长L=0.5m,球2的落地点距。点正下方的水

平距离x=lAnio

(1)关于本实验，下列说法正确的是。

A.实验过程中需要测量小球的质量

B.本实验中，应使两小球发生弹性碰撞

C.实验过程中需要知道当地重力加速度

(2)本实验中验证机械能守恒定律的表达式为o

(3)根据实验数据可得出的结论是________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

解析：(1)本实验中，只有便两小球发生弹性碰撞，才能保证两小球在碰撞前后动能不变，

B正确；若小球1下落过程中机械能守恒，则有，"四=4，〃刃2,解得小球1下落到数低点时

・

的速度大小小=痛1,两小球的质量相等且发生弹性碰撞，碰后小球1的速度为0,则碰后

两小球交换速度，小球2做平抛运动的初速度大小也=扬1,小球2做平抛运动时，竖直

方向有”+人=%产，水平方向有x=O2f,整理得2yL(//+〃)=*故实验中不需要测量小球

的质量，也不需要知道当地的重力加速度，A、C错误。

(2)由(1)可知，本实验中验证机械能守恒定律的表达式为2也有为=“

(3)分析实验测得的数据，可知2yLm,与x在误差允许的范围内近似相等，

则可得到的结论是在误差允许范围内，弹性球1下落过程中机械能守恒。

答案：(1)B(2)2、L(H+h)=x(3)在误差允许范围内，弹性球1下落过程中机械能守

恒

二、高考创新考法强化练

7.(2022•山东等级者)在天宫课堂中，我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质

量的实验。受此启发，某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测

物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：

①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；

②接通气源，放上滑块，调平气垫导轨；

甲

③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于。点。A点

到。点的距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；

④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力尸、加速度。随时间，变化的图像，部分图

像如图乙所示。

丙

回答以下问题(结果均保留两位有效数字)：

(1)弹簧的劲度系数为N/m。

(2)该同学从图乙中提取某些时刻尸与。的数据，画出。•尸图像如图丙中I所示，由此

可得滑块与加速度传感器的总质量为kg。

(3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的。・尸图像H,

则待测物体的质量为kgo

解析：(1)由题知，弹黄处于原长时滑块左端位于。点，A点到。点的距离为5.00cm。

拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时。结合题图乙的尸・£图有&r=5.00cm,

产=0.610N

根据胡克定律文=书，计算出々比12N/m。

(2)根据牛顿第二