2026年高考物理一轮考点复习物理实验（一）学生版+解析

第36讲物理实验（一）

丁/

学习目标

1、学握实验的原理，能利用纸带求出物体的瞬时速度和加速度，会做出必要的误差分析。

2、能够在原型实验基础上，会处埋利用了光电门等传感器的其他同类实验。

3、学握实验的原理，通过采集的数据利用图像，探究弹簧弹力与形变量的关系，并会做出必要的误

差分析。

4、学提实验的原理，学会用作图法，研究两个互成角度力的合成规律，并会做出必要的误差分析工

5、学握实验的原理，学会用作图法，研究加速度与力、质量的关系，并会做出必要的误差分析。

夯实基础

实验1研究匀变速直线运动

【实验原理】

1.打点计时器的使用

（I）电磁打点计时器：电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的仪器，它的工作电压为4〜6V。

当通过的电流频率为/=50Hz时，它每隔0.02s打一次点。

（2）电火花计时器：电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的计时仪

器。当电火花计时器接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极

的放电针、接负极的纸盘轴（墨粉纸盘），产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一列点迹，当电源

频率为50Hz时，它的脉冲放电周期也是0.02s,即每隔0.02s打一个点。

2.由纸带求物体运动加速度的方法

（方法一）逐差法：取偶数段位移

因为（X|—X3）+（》3—X2）+（l2—Xi）=X4—Xl=3a〃

同理有X5—X2=X6—X3=...=3aT2

所以，我们可以由测得的各段位移沏,X2……求出m=上三＞，畋=生苧……

2

3rz3T

再由⑺，42…算出平均值〃=:（『+。2+〃3）=♦+=+*二Xl+X2+X3就是所要测得的加

39Tl

速度。

（方法二）图象法：如图所示，以打某点为计时起点，由a求出各个计数点的瞬时速度,

作/图象，图象的斜率即为物体的加速度。

3.求物体在打下某计数点时瞬时速度的方法

片丁2（时间27内的平均速度等于该段时间中点r时刻的瞬时速度）。

实验器材

电火花计时器或电磁打点计时器，纸带，电源，小车，细绳，一端附有滑轮的长木板，刻度尺,

钩码，导线。

【实验步骤】

1.如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并把滑轮伸出桌面，把打点计时器固定

在长木板上远离.滑轮的一端，连接好电路。

i

2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂.上合适的钩码，放手后，看小车能否在木

板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。

3.把小车停在打点计时器处。先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就

在纸带上打下一系列小点，换上新纸带，重复实验三次。

【数据处理】

1.从二条纸带中选择一条比较理想的,舍掉开头一叱比较密集的点，在后边便于测量的地方找

•个开始点来确定计数点。为了计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间单位，

即r=o.iso

2.正确使用毫米刻度尺测量每相邻的两计数点间的距离，并填入表内，用逐差法求出加速度，

最后求其平均值（请读者自己设计表格）。

3.也可求出各计数点对应的瞬时速度，作出V—/图象，求直线的斜率，即物体运动的加速度。

实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系

【实验原理】

1.弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关.沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定

时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的.

2.用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等.

3.弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计

算.这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系.即寻求尸=质的关系.

【实验器材】

弹簧、亳米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸.

【实验步骤】

1.将弹簧的一端挂在铁契台上，让其自然卜.垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度H

即原长.

2.如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长度并测出钩码的重

力，填写在记录表格里.

1234567

F/N

£/cm

x/cm

3.改变所挂钩一码的质量，重复前面的实验过程多次.

【实验数据的处理】

1.以弹力产（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图.连

接各点，得出弹力/随弹簧件长量x变化的图线.

2.以弹簧的伸长量为自变量，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.

3.得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.

【实验误差的来源】

1.弹簧长度的测量误差.

2.描点画线的作图误差.

实验3验证力的平行四边形定则

【实验原理】

一个力尸的作用效果与诙个共点力R和B的共同作用效果都是把橡皮条拉伸到某点，所以F

为凡和B的合力.作出广的图示，再根据平行四边形定则作出B和B的合力厂的图示，比较广

和少是否大小相等，方向相同.如果在误差范围内，尸和尸相同，那么力的平行四边形定则就正确.

【实验步骤】

I.用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上.

2.用图钉把橡皮条的一端固定在4点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套.

3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度拉橡皮条，将结点拉到某一位置O,如图2一

5—1,记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下。点的位置及此时两条细绳套的方向.

4.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

读数Q、&的图示，并以臼司22为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过。点画平行四边形的

对角线，即为合力厂的图示.

5.只用一只弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样位置。，记下弹簧测力计的读数

和细绳的方向，用刻度尺从。点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力广的图示.

6.比较一下.力广与用平行四边形定则求出的合力厂的大小和方向.

7.改变两个力*、B的大小和夹角，重复实验两次.

【弹簧秤的选用】

1.弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉，若两只弹簧测力计在对.

拉过程中，读数相同，则可选：若读数不同，应另换，直至相同为止.

2.弹簧测力计不能在超出它的测量范围的情况下使用.

3.使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校正零位（无法校正的要记录下零误差）.

4.被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦.

5.读数时应正对、平视刻度.

【注意事项】

1.不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小

些，以便准确地记录结点。的位置.

2.在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同.（保证作用效果相同）

3.不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条，要反及做几次，使橡皮条拉

到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化.

4.细绳套应适当长一些，便于确定力的方向.不要直接沿细绳套的方向面直线，应在细绳套末

端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与。点连直线确定力的方向.

5.在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示

稍大一些.

6.用两个弹簧测力计勾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。到100。之间为宜.

实验4探究加速度与力、质量的关系

1.实验原理（见实验原理图）

（1）保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系.

(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系.

(3)作出。一E图象和。一1图象，确定其关系.

2.实验器材

小车、诙码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两

根、纸带、天平、米尺.

3.实验步骤

(1)测量：用天平测量小盘和祛码的质量”和小车的质量m.

(2)安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上

(即不给小车牵引力).

(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上•块薄木块，使小车能匀速下滑.

(4)操作：①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码.

②保持小车的质量小不变，改变跌码和小盘的质量介，重复步骤①.

③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度。

④描点作图，作。一尸的II象.

⑤保持祛码和小盘的质量加不变，改变小车质量打，直复步骤①和③，作〃一工图象.

/W

【规律方法总结】

1.注意事项

(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受

到的阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸

带匀速运动.

(2)不重复平衡摩擦力.

(3)实验条件：，

(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，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.

2.误差分析

(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和祛码的总重力"g代替小车的拉力，而实际

上小车所受的拉力要小于小盘和祛码的总重力.

(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平

行都会引起误差.

3.数据处理

(1)利用­=〃炉及逐差法求a.

(2)以。为纵坐标，尸为横坐标，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

〃与广成正比.

（3）以。为纵坐标，1为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定“与，〃成反

m

比.

例题精析.

［例题1］某实验小组利用智能化装置验证牛顿第二定律，装置如图所示。小车后端搭载超声波测距

传感器，实时测量小车与固定反射挡板之间的距离，距离数据与时间数据相结合计算得到小车

运动的加速度，通过力传感器测得绳的拉力几

实验步骤如下:

（1）调整木板倾角使小车匀速运动，平衡摩擦力;

（2）将挂有重物的细绳与小车相连，调整滑轮高度使细绳与木板平行。释放小车，小车开始运动后,

利用车载的超声波测距模块测出小车经过两个连续相等的时间间隔7的位置1、2、3与反射挡板之

间的距离“1、%2、％3,如图所示。则小车的加速度大小为（用字母%2、和7表示）:

（3）保持小车质量不变，挂不同质量的重物，测得数据如下表：

F/N0.110.260.280.370.39

a/(m/s0.621.301.391.691.79

（4）根据实验数据描点连线，得到Q-尸图像如下图所示。结合实验原理，分析纵轴截距不为。的

原因可能为,

（5）随着"继续增大，。-尸图像的变化趋势应为o（选填①②③）

［例题2|某实验小组设计如图中所示装置来测量轻质弹簧的劲度系数九该弹簧左端固定在竖直挡板

上，右端放置一个质量为4.5g的小球（恰在力点，且与弹簧不拴接），水平轨道8处装有光电

门（未画出）。已知弹簧的弹性势能表达式为外«为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变

最），小球球心与光电门的中心在同一高度，小球与水平轨道间的摩擦力及空气阻力忽略不计。

图甲图乙

（1）用螺旋测微器测小球的直径，如图乙所示，则小球的直径mm。

（2）将小球从彳点向左压缩弹簧至某位置后由静止释放，小球被弹出，记下弹簧的形变量x和小球

通过光电门的时间3则小球弹出时速度大小〃=（用。、/表示）。

（3）改变小球释放的初始位置，多次实验，得到多组弹簧形变量x和小球通过光电门的时间人

（4）根据测量数据绘制出庐-好关系图线，如图丙所示，则弹簧劲度系数上=N/m（结

果保留两位有效数字）。

（5）若小球球心与光电门的中心没有调到同一水平高度，仍按上述方法测量，则弹簧劲度系数A的

测量值与真实值相比（选填“偏大”、"偏小’域"相等”）。

I例题3］某小组用三根规格相同的橡皮筋（遵循胡克定律）、细线、重物、刻度尺、三角板、白纸、

图钉、木板等器材探究两个互成角度力的合成规律，实验操作如下:

①用细绳拴住橡皮筋两端，确保三根橡皮筋两结点间原长相同，用刻度尺展出橡皮筋的原长；

②木板竖直固定，用图钉将白纸固定在木板上；

③将一根橡皮筋上端的细绳固定在。点，下端细绳拴接甲乙重物，如图甲所示，待重物静止后记录

接点位置，并标记为。，用刻度尺量出橡皮筋1两结点间的长度；

④将另外两根橡皮筋上端的细绳分别固定在6、c两点，下端的细绳拴接(接点为。')并悬挂同一重

物，如图乙所示，待重物静止后用刻度尺分别量出橡皮筋2和3两结点间的长度；

⑤用橡皮筋伸长量表示其受力的大小，作出橡皮筋1对。拉力的图示Fi，橡皮筋2和3对O'拉力的

图示92和「3；

⑥以出和尸3为邻边作平行四边形，比较F1与平行四边形对隹线的大小方向，寻找规律。

请回答下列问题：

(1)关于本实验下列说法正确的是；

A.图乙中b、c两点可以不在同一高度处

B,图乙中橡皮筋2和3需调整至互相垂直

C.若橡皮筋规格不相同，对实验无影响

D.重物质量适量大些，可以减小实验误差

(2)步骤④中有遗漏，请补充：；

(3)该实验中合力力和两个分力「2、%可以等效替代，其作用效果是什么？。

［例题4］兴趣小组利用如下装置验证“加速度与力和质量的关系”的实验。

第一小组：验证加速度与力的关系器材包含：导轨上有刻度尺的气垫导轨(含气泵)、光电门B、数

字计时器、带挡光片的滑块A、钩码若干、力的传感器(质量不计)和天平。

实验步骤：固定好光电门B,调整导轨水平，用刻度尺测出遮光条与光电门之间的距离L及挡光片

的宽度力并记录滑块的位置•测出滑块和挡光片的总质量为"。滑块用平行于导轨的细线跨过动

滑轮连接在传感器上。在传感器上悬挂一个钩码，由静止释放滑块，记录滑块经过光电门的时间为,

读出传感器的示数「保持小车的质量不变，改变钩码的个数且从同一位置释放，进行多次实验,

并作出图像。

根据实验步骤回答下列问题：

光电门光电门

,,

|i甲甲W,liq,|npipi(nv»il|rQi)甲WNX}|ii|ii|ifIIII^II|

图乙

(1)不挂钩码和细线，接通气泵，在任意位置轻放滑块，观察到滑块,兴趣小组判断调整

后的导轨已经水平。

(2)为了直观的由图像看出物体的加速度与合力产的正比关系，小组应该绘制图像(选填

2，,

“F_a'"'F-F-At”或.下-(△t))0

第二小组：验证加速度与质量的关系

兴趣小组与邻桌的同学一起做验证“加速度与质显关系”的实验。他们将两个气垫导轨对称地放置在

一条水平直线上，保持两个导轨上的光电门固定在相同刻度处(即保持滑块的位移相同)，测出A

和B两个滑块的质量为与，滑块上连接一条平行于桌面的细线，细线中间放置用一个悬挂钩码的滑

轮，并使细线与导轨平行且跨过气垫导轨上的滑轮。现同时从各自的气垫导轨上同一位置由静止释

放，记录A和B两个滑块上遮光片(两遮光片宽度相同)分别通过光电门的时间为和。

(3)若测量结果满足(用上述字母表示)，即可得出物体加速度与质量的关系。

题型专炼

1.某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系。图中小车A的质量为“，连接

在小车后的纸带穿过电火花计时器，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木

板上，钩码B的质量为初，C为力传感器(与计算机连接可以直接读数)。实验时改变B的质

量，记下力传感器的对应读数凡不计绳与滑轮的摩擦,

(1)下列说法正确的是()

A.绳与长木板必须保持平行

B.实验时应先释放小车后接通电源

C.实验中w应远小于M

(2)如图乙为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的4个计数点之间的距离，相邻计数点间还有

4个点没有画出，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电。由此可求得钩码B的加速度的大

小是m/s2o(结果保留两位有效数字)

2.89=3.391单位：疝

乙

(3)该同学以力传感器的示数户为横坐标，小车A的加速度。为纵坐标，画出a—尸图像是一条直线,

如图丙所示，图线与横坐标轴的夹角为仇求得图线的斜率为七则小车质量为()

丙

A.白B.JC.kD.因直线不通过坐标原点，无

tan6k

法求小车质量

2.用如图所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。

(1)为补偿小车受到的阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，下图

中能表明补偿阻力恰当的是。

(2)保持槽码质量不变，改变小车上祛码的质量，得到一系列打点纸带。通过分析纸带数据利用逐差

法求出小车的加速度以小车和祛码的总质量〃为横坐标，加速度的倒数1为纵坐标，甲、乙两组

a

同学分别得到的卜M图像如图所示。

0.2000.4000.6000.8001.000”他

由图可知，在所受外力一定的条件下，。与“成(填“正比”或“反比”)；甲组所用的

(填“小车”、“祛码”或，，槽码“)质量比乙组的更大。

3.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中

(1)本实验需要使用到下列实验器材中的。

A.B.

c.

(2)本实验的操作，下列说法正确的是

A.弹簧测力计中的弹簧应避免与其外壳接触

B.若只有一个弹簧测力计，一定无法完成实验

C.为使合力与分力产生相同效果，只要将橡皮筋拉伸相同长度

D.作力的图示时，为减小误差，不同实验组须采用相同的标度

(3)(多选)如图所示，绳子对。点的拉力分别为Fl、4，且打与尸2的夹角为锐角。现让尸2增大、方

向不变，要使结点。位置不变，则F1的大小及图中角。的变化可能是.

B.增大％,同时减小。角

C.减小尸1，同时减小0角D.减小产I，同时增大。角

4.为了探究并验证两个互成角度的力的合成规律，两位同学分别设计了如下方案。

(1)李红同学找到三条相同的椽皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，还有刻度尺、三角板、铅笔、

细绳、白纸、钉子等。

实验方案：先将三条橡皮筋的一端连接成结点。，将其中两条橡皮筋的另一端分别挂在竖直墙上的

两个钉子〃、5上，然后将第三条橡皮筋的另一端通过细绳悬挂小重物，如图甲所示。

ab

甲

①本实验中，下列说法正确的是O

A.与O/）的夹角必须为30。、60。或90。，不能为其他角

B.测量每条橡皮筋的原长

C.测量悬挂小重物后每条橡皮筋的长度

D.记录悬挂小重物后每条橡皮筋的力向

②探究结论：两个互成角度的力的合成遵循平行四边形定则。

（2）王华同学为了验证李红同学的实验结论，设计了如下实验方案：

a.用天平测得一个小物块的质量。

b.如图乙所示，两根固定的竖直杆间距为力用长为L的不可伸长的轻绳穿过光滑轻质滑轮，滑轮

下端连接小物块，轻绳两端分别固定在杆上M、N两点，在轻绳的左端连接力传感器，力传感器的

重力忽略不计。

c.改变并记录小物块的质量也记录力传感器对应的示数「，得到多组数据，己知重力加速度为g。

①力传感器的示数/与小物块的质量，〃满足尸=（用题中给出的L、4、g、m等表示），就

可以验证力的平行四边形定则。

②王华同学作出F-m图像如图丙所示，则图线的斜率k=。

5.为探究弹簧的弹力与形变量之间的关系，某同学用铁架台、弹簧、亳米刻度尺、钩码、铅笔等

器材，按照如下实验步骤完成实验：

a、如图甲，将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺:

b、记下弹簧不挂钩码时其下端指针在亳米刻度尺上的读数4

C、逐一将钩码挂在弹簧的钩子上;

d、每添加一个钩码后，待弹簧静止，记录此时指针在亳米刻度尺上的读数;

e、取下钩码、弹簧和亳米刻度尺，整理仪器。

(1)图乙为弹簧不挂钩码时其下端指针在亳米刻度尺上所对应的读数，则＜

(2)关于本实验中的实验操作及实验结果，以下说法正确的是(填标号)。

A.该实验前须先将弹簧水平放置测量其原长

B.在安装亳米刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态

C.不挂钩码时的读数均为弹簧的原长

D.每次添加钩码后，应保证钩码处于静止状态再读数

(3)图丙是Q.b两弹簧的尸-L图像，图像中的直线不过坐标原点的原因是，,.

(填“能”或“不能”)准确测出劲度系数。

(4)图丙中，当弹簧秤示数相同时，形变量越大，灵敏度越高，则用弹簧。(选填七”或"b”)

制作的弹簧秤，灵敏度更高。

6.橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内遵循胡克定律。用图甲所示装置测量一条橡皮筋的劲度系

数。将细线卜端拴在橡皮筋的上端部位，细线.上端固定在铁架台的横梁.匕橡皮筋下端固定一

个水平的轻质小纸片，橡皮筋自然下垂处于伸直状态，在小纸片正下方的桌面上放置一个距离

传感器，可以测出水平小纸片与传感器上表面的距离爪在橡皮筋下端挂上钩码，钩码稳定后,

记录所挂钩码的个数〃和对应的〃值，逐一增加所挂钩码的个数，重复上述操作。每个钩码的

质量m=50g,重力加速度g取lOm/s?。

(1)根据实验记录的数据作出h随钩码个数〃的变化关系图线如图乙所示，可得图像的斜率为

cm/个，橡皮筋的劲度系数测量值N/m0(结果均保留2位有效数字)

(2)为防止橡皮筋从上端细线中脱落，橡皮筋在细线栓结点上方留有一小段长度(如图丙)，这会导致

实验对整条橡皮筋劲度系数的测量值____________(填“偏大”“偏小”“不变

7.下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。

(1)某个实验小组要测量小车匀加速运动的加速度，使用了打点频率为了的打点计时器获得了该运动

的一条纸带，每隔4个点取一个计数点，该小组取了连续的计数点。、力、从分别测量了和08

的距离为修、划，则相邻计数点之间的时间间隔丁=，小车的加速度大小。=。(用/、.盯、

X2表示)

(2)“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置如图所示，在实验过程中某一步骤需要拨动拨杆，是

为了______

A.调节单缝，使单缝和双缝平行B.调节双缝，使双缝和单缝平行

C.调节单缝，使单缝和双缝高度相同D.调节双缝，使双缝和单缝高度相同

(3)某实验小组用如图甲所示的装置探究“两个互成角度的力合成规律”。弹簧测力计A的一端钩在固

定的钉子P上，用手拉动弹簧测力计B的一端，使结点。静止在某位置，结点下方挂着一物体M,

根据实验要求作出两个弹力的合力/并与M的重力G比较，从而得出实验结果。在实验过程中，

下列正确的是()

A.M的质量越大，实验误差越小

B.多组实验测量时，结点。可以静止在不同位置

C.弹簧测力计外壳与纸面间的摩擦不影响实验结果

D.在确定弹力方向时，需用铅笔沿着细线画直线

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

16.29*13.43*10.59*7.72*4.88*()j*

乙

(1)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大小为

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、不断的增加底码盘中

祛码探究加速度与合外力的关系，则可能得到以下哪个图__________o

(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

速度的测量值与实际值相比.(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

第36讲物理实验（一）

1学习目标一

1、学握实验的原理，能利用纸带求出物体的瞬时速度和加速度，会做出必要的误差分析。

2、能够在原型实验基础上，会处理利用了光电门等传感器的其他同类实验。

3、学握实验的原理，通过采集的数据利用图像，探究弹簧弹力与形变量的关系，并会做出必要的误

差分析。

4、学握实验的原理，学会用作图法，研窕两个互成角度力的合成规律，并会做出必要的误差分析。

5、学握实验的原理，学会用作图法，研究加速度与力、质量的关系，并会做出必要的误差分析。

夯实基础I

实验1研究匀变速直线运动

【实验原理】

1.打点计时器的使用

（1）电磁打点计时器：电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的仪器，它的工作电压为4〜6V。

当通过的电流频率为/=50Hz时，它每隔0.02s打一次点。

（2）电火花计时器：电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的计时仪

器。当电火花计时器接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极

的放电针、接负极的纸盘轴（墨粉纸盘），产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一列点迹，当电源

频率为50Hz时，它的脉冲放电周期也是0.02s,即每隔502s打一个点。

2.由纸带求物体运动加速度的方法

（方法一）逐差法：取偶数段位移

因为（X4-X3）+（X3—X2）+（l2-X1）=X4—为=？。/12

同理有X5—X2=X6—X3=...=3aT2

所以，我们可以由测得的各段位移XI，X2……求出〃尸亨，片等

再由血…算出平均值〃*——厮/"+我+专就是所要测得的加

速度。

（方法二）图象法：如图所示，以打某点为计时起点，由"=汽罟求出各个计数点的瞬时速度,

作V—/图象，图象的斜率即为物体的加速度。

3.求物体在打下某计数点时瞬时速度的方法

片=至亲（时间27内的平均速度等于该段时间中点7时刻的瞬时速度）。

实验器材

电火花计时器或电磁打点计时器，纸带，电源，小车，细绳，一端附有滑轮的长木板，刻度尺,

钩码，导线。

【实验步骤】

1.如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并把滑轮伸出桌面，把打点计时器固定

在长木板上远离,滑轮的一端，连接好电路。

2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木

板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。

3.把小车停在打点计时器处。先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就

在纸带上打下一系列小点，换上新纸带，重复实验三次。

【数据处理】

1.从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找

一个开始点来确定计数点。为了计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间单位，

即r=o.iso

2.正确使用亳米刻度尺测量每相邻的两计数点间的距离，并填入表内，用逐差法求出加速度，

最后求其平均值（请读者自己设计表格）。

3.也可求出各计数点对应的瞬时速度，作出V—/图象，求直线的斜率，即物体运动的加速度。

实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系

【实验原理】

1.弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关.沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定

时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的.

2.用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等.

3.弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计

算.这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系.即寻求尸=质的关系.

【实验器材】

弹簧、亳米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸.

【实验步骤】

1.将弹簧的一端挂在铁契台上，让其自然卜.垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度H

即原长.

2.如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长度并测出钩码的重

力，填写在记录表格里.

1234567

F/N

£/cm

x/cm

3.改变所挂钩一码的质量，重复前面的实验过程多次.

【实验数据的处理】

1.以弹力产（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图.连

接各点，得出弹力/随弹簧件长量x变化的图线.

2.以弹簧的伸长量为自变量，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.

3.得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.

【实验误差的来源】

1.弹簧长度的测量误差.

2.描点画线的作图误差.

实验3验证力的平行四边形定则

【实验原理】

一个力尸的作用效果与诙个共点力R和B的共同作用效果都是把橡皮条拉伸到某点，所以F

为凡和B的合力.作出广的图示，再根据平行四边形定则作出B和B的合力厂的图示，比较广

和少是否大小相等，方向相同.如果在误差范围内，尸和尸相同，那么力的平行四边形定则就正确.

【实验步骤】

I.用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上.

2.用图钉把橡皮条的一端固定在4点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套.

3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度拉橡皮条，将结点拉到某一位置O,如图2一

5—1,记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下。点的位置及此时两条细绳套的方向.

4.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

读数Q、&的图示，并以臼司22为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过。点画平行四边形的

对角线，即为合力厂的图示.

5.只用一只弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样位置。，记下弹簧测力计的读数

和细绳的方向，用刻度尺从。点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力广的图示.

6.比较一下.力广与用平行四边形定则求出的合力厂的大小和方向.

7.改变两个力*、B的大小和夹角，重复实验两次.

【弹簧秤的选用】

1.弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉，若两只弹簧测力计在对.

拉过程中，读数相同，则可选：若读数不同，应另换，直至相同为止.

2.弹簧测力计不能在超出它的测量范围的情况下使用.

3.使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校正零位（无法校正的要记录下零误差）.

4.被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦.

5.读数时应正对、平视刻度.

【注意事项】

1.不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小

些，以便准确地记录结点。的位置.

2.在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同.（保证作用效果相同）

3.不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条，要反及做几次，使橡皮条拉

到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化.

4.细绳套应适当长一些，便于确定力的方向.不要直接沿细绳套的方向面直线，应在细绳套末

端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与。点连直线确定力的方向.

5.在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示

稍大一些.

6.用两个弹簧测力计勾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。到100。之间为宜.

实验4探究加速度与力、质量的关系

1.实验原理（见实验原理图）

（1）保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系.

(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系.

(3)作出。一E图象和。一1图象，确定其关系.

2.实验器材

小车、诙码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两

根、纸带、天平、米尺.

3.实验步骤

(1)测量：用天平测量小盘和祛码的质量”和小车的质量m.

(2)安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上

(即不给小车牵引力).

(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上•块薄木块，使小车能匀速下滑.

(4)操作：①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码.

②保持小车的质量小不变，改变跌码和小盘的质量介，重复步骤①.

③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度。

④描点作图，作。一尸的II象.

⑤保持祛码和小盘的质量加不变，改变小车质量打，直复步骤①和③，作〃一工图象.

/W

【规律方法总结】

1.注意事项

(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受

到的阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸

带匀速运动.

(2)不重复平衡摩擦力.

(3)实验条件：，

(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，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.

2.误差分析

(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和祛码的总重力"g代替小车的拉力，而实际

上小车所受的拉力要小于小盘和祛码的总重力.

(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平

行都会引起误差.

3.数据处理

(1)利用­=〃炉及逐差法求a.

(2)以。为纵坐标，尸为横坐标，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

〃与广成正比.

(3)以。为纵坐标，1为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定“与，〃成反

m

比.

例题精析.

［例题5］某实验小组利用智能化装置验证牛顿第二定律，装置如图所示。小车后端搭载超声波测距

传感器，实时测量小车与固定反射挡板之间的距离，距离数据与时间数据相结合计算得到小车

运动的加速度，通过力传感器测得绳的拉力儿

实验步骤如下:

(1)调整木板倾角使小车匀速运动，平衡摩擦力:

(2)将挂有重物的细绳与小车相连，调整滑轮高度使细绳与木板平行。释放小车，小车开始运动后,

利用车载的超声波测距模块测出小车经过两个连续相等的时间间隔7的位置1、2、3与反射挡板之

间的距离与、必、心，如图所示。则小车的加速度大小为(用字母/、%3和7表示);

(3)保持小车质量不变，挂不同质量的重物，测得数据如下表：

F/N0.110.260.280.370.39

a/(in/s0.621.301.391.691.79

(4)根据实验数据描点连线，得到"图像如下图所示。结合实验原理，分析纵轴截距不为。的

原因可能为o

f47/(m-S2)

（5）随着户继续增大，a-F图像的变化趋势应为o（选填①②③）

【答案】卑产平衡摩擦力过度②

【来源】2025届山东省滨州市高三下学期二模物理试题

【详解】［1］根据匀变速直线运动规律可知（%3-％2）-。2-工1）="2

解得Q=町一2"+4

⑵由a-r图像可知，当F=0时，小车已经具有一定的加速度，所以图像不过原点的原因可能是

平衡摩擦力过度；

［3］因为用力传感器测得绳的拉力，根据尸=Ma

可知小车质量不变时，加速度与外力F成正比，故填②。

I例题6|某实验小组设计如图甲所示装置来测量轻质弹簧的劲度系数h该弹簧左端固定在竖直挡板

上，右端放置一个质量为4.5g的小球（恰在4点，且与弹簧不拴接），水平轨道8处装有光电

门（未画出）。已知弹簧的弹性势能表达式为以=：丘2（〃为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变

量），小球球心与光电门的中心在同一高度，小球与水平轨道间的摩擦力及空气阻力忽略不计。

,^/(mVs2)

（1）用螺旋测微器测小球的直径，如图乙所示，则小球的直径。二mm。

（2）将小球从4点向左压缩弹簧至某位置后由静止释放，小球被弹出，记下弹簧的形变量x和小球

通过光电门的时间/，则小球弹出时速度大小u=（用。、/表示）。

（3）改变小球释放的初始位置，多次实验，得到多组弹簧形变量x和小球通过光电门的时间人

（4）根据测量数据绘制出庐-好关系图线，如图丙所示，则弹簧劲度系数女=N/m（结

果保留两位有效数字）。

（5）若小球球心与光电门的中心没有调到同一水平高度，仍按上述方法测量，则弹簧劲度系数〃的

测量值与真实值相比（选填“偏大”、“偏小”或"相等”）。

【答案】10.294/10.295/10.296.56偏大

【来源】2025届江西省赣州市高三下学期二模物理试题

【详解】（1）［1］用螺旋测微器测小球的直径D=1Omm+O.01mmx29.5=10.295mm

（2）［2］小球弹出时速度大小i;=§

V

（3）［3］由能量关系，k/=3出疹

即

m

由图像可知5=薪K=1.25x104s-2

解得^=56N/m

（5）［4］若小球球心与光电门的中心没有调到同一水平高度，则遮光时间偏小，测得的速度v偏大，

廿-d图像斜率偏大，则仍按上述方法测量，则弹簧劲।”的测量值与真实值相比偏大。

［例题7］某小组用三根规格相同的橡皮筋（遵循胡克定律）、细线、重物、刻度尺、三角板、白纸、

图钉、木板等器材探究两个互成角度力的合成规律，实验操作如F：

①用细绳拴住橡皮筋两端，确保三根橡皮筋两结点间原长相同，用刻度尺量出橡皮筋的原长;

②木板竖直固定，用图钉将白纸固定在木板上；

③将•根橡皮筋上端的细绳固定在。点，下端细绳拴接甲乙重物，如图甲所示，待重物静止后记录

接点位置，并标记为O,用刻度尺量出橡皮筋1两结点间的长度；

④将另外两根橡皮筋上端的细绳分别固定在力、c两点，下端的细绳拴接(接点为。’)并悬挂同一重

物，如图乙所示，待重物静止后用刻度尺分别量出橡皮筋2和3两结点间的长度；

⑤用橡皮筋伸长量表示其受力的大小，作出橡皮筋I对。拉力的图示4,橡皮筋2和3对。'拉力的

图小尸2和尸3；

⑥以尸2和尸3为邻边作平行四边形，比较尸1与平行四边形对角线的大小方向，寻找规律。

请回答下列问题：

(1)关于本实验下列说法正确的是；

A.图乙中爪c两点可以不在同一高度处

B.图乙中橡皮筋2和3需调整至互相垂直

C.若橡皮筋规格不相同，对实验无影响

D.重物质量适量大些，可以减小实验误差

(2)步骤④中有遗漏，请补充：；

(3)该实验中合力储和两个分力/2、%可以等效替代，其作用效果是什么？。

【答案】⑴AD

(2)记录。位置(或两根橡皮筋的方向)

(3)将重物提起且保持静止

【来源】2025届山东省潍坊市高三下学期二模物理试题

【详解】(1)A.实验中，氏c两点的高度并不影响力的合成，只要保证结点在同一位置即可，A

正确；

B.橡皮筋2和3不需要互相垂直，它们可以以任意角度互成角度，实验的目的是探究任意角度的力

的合成规律，B错误；

C.橡皮筋规格不同会导致伸长量与力的关系不一致，影响实验结果，C错误；

D.重物质量较大时，橡皮筋的伸长量更明显，测量误差相对较小，D正确。

故选AD。

(2)将两根橡皮筋分别固定在氏c两点，并悬挂同一重物，但未明确记录接点。'的位置。为了后

续作图和分析，需要记录。’点的位置或者记录两橡皮筋的方向。

(3)合力尸I和两个分力尸2、尸3的等效替代作用效果是提起重物并使物体保持静止，即达到力的平衡

状态。

[例题8|兴趣小组利用如下装置验证“加速度与力和质量的关系”的实验。

第一小组：验证加速度与力的关系器材包含：导轨上有刻度尺的气垫导轨（含气泵）、光电门B、数

字计时器、带挡光片的滑块A、钩码若干、力的传感器（质量不计）和天平。

实验步骤：固定好光电门B,调整导轨水平，用刻度尺测出遮光条与光电门之间的距离L及挡光片

的宽度d，并记录滑块的位置：测出滑块和挡光片的总质量为滑块用平行于导轨的细线跨过动

滑轮连接在传感器上。在传感器上悬挂一个钩码，由静止释放滑块，记录滑块经过光电门的时间为,

读出传感器的示数E，保持小车的质量不变，改变钩码的个数目从同一位置释放，进行多次实验，

并作出图像。

根据实验步骤回答卜列问题：

光电门光电门

||||||||||||||||||r/<QZN）八AI']nfTTfT^iiii|ii|

图乙

（1）不挂钩码和细线，接通气泵，在任意位置轻放滑块，观察到滑块,兴趣小组判断调整

后的导轨已经水平。

（2）为了直观的由图像看出物体的加速度与合力厂的正比关系，小组应该绘制图像（选填

“F-F-言广F-At”或下-（At）2，,）o

第二小组：验证加速度与质量的关系

兴趣小组与邻桌的同学一起做验证“加速度与质量关系”的实险。他们将两个气垫导轨对称地放置在

一条水平直线上，保持两个导轨上的光电门固定在相同刻度处（即保持滑块的位移相同），测出A

和B两个滑块的质量为与，滑块上连接一条平行于桌面的细线，细线中间放置用一个悬挂钩码的滑

轮，并使细线与导轨平行且跨过气垫导轨上的滑轮。现同时从各自的气垫导轨上同一位置由静止释

放，记录A和B两个滑块上遮光片（两遮光片宽度相同）分别通过光电门的时间为和。

（3）若测量结果满足（用上述字母表示），即可得出物体加速度与质量的关系。

【答案】（1）静止

⑵"一而

【来源】2025届湖南省长沙市雅礼中学高三下学期一模考试物理试题

【详解】（1）本实验调节气垫导轨水平，由于滑块与气垫导轨间的摩擦可以忽略不计，故只需要使

滑块不挂重物，打开气泵，释放滑块后静止即可。

（2）根据题目的数据，可得小车的加速度由牛顿第二定律得出a=5

再根据运动学公式可得2aL=⑥2

解出小车的加速度a=分与

/（At）D

联立可得「=卷总

即可蛤证牛顿第二定律，若多次测显只需要绘制出产-｛图像即可，其他物理最为常数，由图像可

知斜率为第，

（3）第二组实验只需要定量探究物体的加速度与质量的关系，即。=£=与

由于两个滑块的运动情况只有时间不同，即Mac只需要验证物块的质量与时间的平方成正比即

t2

知

可

切可1

M1-=--

t2

M22

题型专炼

9.某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系。图中小车A的质量为例，连接

在小车后的纸带穿过电火花计时器，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木

板上，钩码B的质量为“，C为力传感器（与计算机连接可以直接读数）。实验时改变B的质

量，记下力传感器的对应读数R不计绳与滑轮的摩擦,

(1)下列说法正确的是()

A.绳与长木板必须保持平行

B.实验时应先释放小车后接通电源

C.实验中〃?应远小于M

(2)如图乙为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的4个计数点之间的距离，相邻计数点间还有

4个点没有画出，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电。由此可求得钩码B