力學(xué)實驗（二）原卷版-2025年天津高考物理復(fù)習(xí)專練

重難點20力學(xué)實驗（二）

考點2025考向預(yù)測

高考主要考查力學(xué)實驗的基本原理和方法，并借助

考點1:研究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系

基本實驗分析拓展創(chuàng)新實驗。主要考查研究加速度與

考點2：研究動量守恒定律

力質(zhì)量的關(guān)系；研究動量守恒定律；研究機械能守恒

定律；探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系；

考點3：研究機械能守恒定律

力學(xué)拓展創(chuàng)新實驗。通常作為第一個實驗題，考查實

考點4：探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系

驗的基本原理和方法，難度一般較小。

重難詮釋◎

【精費銖讀】

探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系

注意事項

【高分技巧】

1.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

①實驗原理

(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系.

(2)保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系.

(3)作出。一尸圖像和a—圖像，確定a與尸、加的關(guān)系.

m

②實驗器材

小車、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、天平、刻度尺、

坐標(biāo)紙.

③實驗過程

(1)測量：用天平測量槽碼的質(zhì)量R和小車的質(zhì)量m.

(2)安裝：按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力).

(3)補償阻力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能勻速下滑.

(4)操作：①槽碼通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，斷開電源，取下紙帶，編號碼.

②保持小車的質(zhì)量機不變，改變槽碼的質(zhì)量加，重復(fù)步驟①.

③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，計算加速度a.

④描點作圖，作a—尸的圖像.

⑤保持槽碼的質(zhì)量〃不變，改變小車質(zhì)量加，重復(fù)步驟①和③，作a—圖像.

m

④數(shù)據(jù)處理

(1)利用逐差法或v-t圖像法求a.

(2)以。為縱坐標(biāo)，尸為橫坐標(biāo)，描點、畫線，如果該線為過原點的直線，說明。與尸成正比.

(3)以。為縱坐標(biāo)，!為橫坐標(biāo)，描點、畫線，如果該線為過原點的直線，就能判定。與加成反比.

m

⑤注意事項

(1)開始實驗前首先補償阻力：適當(dāng)墊高木板不帶定滑輪的一端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好補償小

車和紙帶受到的阻力.在補償阻力時，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)┻^打點計時器的紙帶

勻速運動.

(2)實驗過程中不用重復(fù)補償阻力.

(3)實驗必須保證的條件：加》〃九

(4)一先一后一按：改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，后釋

放小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.

⑥誤差分析

(1)實驗原理不完善：本實驗用槽碼的總重力"g代替小車的拉力，而實際上小車所受的拉力要小于槽碼的總

重力.

(2)補償阻力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計數(shù)點間距離測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤

差.

2.驗證動量守恒定律

實驗方案及實驗過程

案例一：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒

1.實驗器材

氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥.

2.實驗過程

(1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊的質(zhì)量.

(2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌，如圖所示.

臼。...…C….」

妙M

(3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度.

(4)改變條件，重復(fù)實驗：

①改變滑塊的質(zhì)量；

②改變滑塊的初速度大小和方向.

(5)驗證：一維碰撞中的動量守恒.

3.數(shù)據(jù)處理

(1)滑塊速度的測量：v=生，式中盤為滑塊上擋光片的寬度(儀器說明書上給出，也可直接測量)，。為數(shù)字計

△t

時器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門的時間.

(2)驗證的表達(dá)式：m}Vi+m2V2—mivi'+m2V2.

案例二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒

1.實驗器材

斜槽、小球(兩個)、天平、復(fù)寫紙、白紙、圓規(guī)、鉛垂線等.

2.實驗過程

(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球.

(2)安裝：按照如圖甲所示安裝實驗裝置.調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平.

(3)鋪紙：白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(dāng)位置鋪放好.記下鉛垂線所指的位置O

(4)放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次.用圓規(guī)畫盡量小

的圓把所有的小球落點圈在里面.圓心尸就是小球落點的平均位置.

(5)碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度(同步驟(4)中的高度)自由滾下，使它

們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次.用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置”和被撞小球落點的平均

位置N,如圖乙所示.

(6)驗證：連接ON,測量線段。P、OM,ON的長度.將測量數(shù)據(jù)填入表中，最后代入僅「8=加「。河+也。乂

看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立.

(7)整理：將實驗器材放回原處.

3.數(shù)據(jù)處理

驗證的表達(dá)式：尸=〃7「?！?+加2，?！?/p>

注意事項

1.前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”.

2.案例提醒

(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，應(yīng)確保導(dǎo)軌水平.

(2)若利用平拋運動規(guī)律進(jìn)行驗證：

①斜槽末端的切線必須水平；

②入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；

③選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；

④實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變.

3.驗證機械能守恒定律

實驗原理(如圖所示)

通過實驗，求出做自由落體運動物體的重力勢能的減少量和對應(yīng)過程動能的增加量，在實驗誤差允許范圍內(nèi),

若二者相等，說明機械能守恒，從而驗證機械能守恒定律.

II

數(shù)據(jù)處理

(1)求瞬時速度

由公式為=壇匚垣可以計算出重物下落歷、后、加…的高度時對應(yīng)的瞬時速度VI、V2、V3….

27

(2)驗證守恒

方案一：利用起始點和第n點計算

代入小g/b,和gm/,如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，mg//,,和fl相等，則驗證了機械能守恒定律.

注意：應(yīng)選取最初第1、2兩點間距離接近2_mm的紙帶(電源頻率為50Hz).

方案二：任取兩點計算

①任取兩點/、B,測出總小算出加g自8

②算出，)一的值.

22

③在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，若加g/uB=)W—與以，則驗證了機械能守恒定律.

22

方案三：圖像法

測量從第一點到其余各點的下落高度肌并計算對應(yīng)速度v,然后以1儼為縱軸，以為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)

2

作出$2—/圖像.若在誤差允許的范圍內(nèi)圖像是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒定律.

對本實驗的改進(jìn)創(chuàng)新的方法

1.速度測量方法的創(chuàng)新

,由光電門測速度

從測量紙帶上各點速度T,由頻閃照片測速度

由平拋運動測速度

2.研究對象的創(chuàng)新

從單個物體創(chuàng)新為兩個物體組成的系統(tǒng)，驗證系統(tǒng)在某一過程機械能守恒.

3.實驗?zāi)康牡膭?chuàng)新

由驗證機械能守恒定律創(chuàng)新為測量彈簧的彈性勢能，測重力加速度.

4.探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系

1.實驗思路

本實驗探究了向心力與多個物理量之間的關(guān)系，因而實驗方法采用了控制變量法，如圖所示，勻速轉(zhuǎn)動手柄,

可以使塔輪、長槽和短槽勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的小球也就隨之做勻速圓周運動，此時小球向外擠壓擋板，擋板對小

球有一個向內(nèi)的（指向圓周運動圓心）的彈力作為小球做勻速圓周運動的向心力，可以通過標(biāo)尺上露出的紅白相

間等分標(biāo)記，粗略計算出兩球所需向心力的比值.

在實驗過程中可以通過兩個小球同時做圓周運動對照，分別分析下列情形：

（1）在質(zhì)量、半徑一定的情況下，探究向心力大小與角速度的關(guān)系.

（2）在質(zhì)量、角速度一定的情況下，探究向心力大小與半徑的關(guān)系.

⑶在半徑、角速度一定的情況下，探究向心力大小與質(zhì)量的關(guān)系.

2.實驗器材

向心力演示器、質(zhì)量不等的小球.

3.實驗過程

（1）分別將兩個質(zhì)量相等的小球放在實驗儀器的兩個小槽中，且小球到轉(zhuǎn)軸（即圓心）距離相同即圓周運動半徑相

同.將皮帶放置在適當(dāng)位置使兩轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，記錄不同角速度下的向心力大小（格數(shù)）.

（2）分別將兩個質(zhì)量相等的小球放在實驗儀器的長槽和短槽兩個小槽中，將皮帶放置在適當(dāng)位置使兩轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動

角速度相等、小球到轉(zhuǎn)軸（即圓心）距離不同即圓周運動半徑不等，記錄不同半徑的向心力大?。ǜ駭?shù)）.

（3）分別將兩個質(zhì)量不相等的小球放在實驗儀器的兩個小槽中，且小球到轉(zhuǎn)軸（即圓心）距離相同即圓周運動半徑

相等，將皮帶放置在適當(dāng)位置使兩轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動角速度相等，記錄不同質(zhì)量下的向心力大?。ǜ駭?shù)）.

4.數(shù)據(jù)處理

分別作出凡一。2、凡一人凡一班的圖像，分析向心力大小與角速度、半徑、質(zhì)量之間的關(guān)系，并得出結(jié)論.

5.注意事項

搖動手柄時應(yīng)力求緩慢加速，注意觀察其中一個標(biāo)尺的格數(shù).達(dá)到預(yù)定格數(shù)時，即保持轉(zhuǎn)速恒定，觀察并記錄

其余讀數(shù).

限時提升練

（建議用時：60分鐘）

【考向一：研究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系】

1.(2024?天津薊州?模擬預(yù)測)在進(jìn)行力學(xué)實驗時，需要結(jié)合實驗原理來掌握實驗的有關(guān)要求，不能死記

硬背。如圖甲所示的裝置，附有滑輪的長木板平放在實驗桌面上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪,

掛上適當(dāng)?shù)牟鄞a，使小車在槽碼的牽引下運動，利用這套裝置做“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”的實驗。

(1)在進(jìn)行實驗時，需要先將長木板傾斜適當(dāng)?shù)慕嵌龋@樣做的目的是，還要求槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于

小車的質(zhì)量，這樣做的目的是=

A.使小車獲得較大的加速度B.使細(xì)線的拉力等于小車受到的合外力

C.使小車最終能勻速運動D.使槽碼重力近似等于細(xì)線的拉力

(2)在探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，需在小車上放置祛碼以改變質(zhì)量，若以小車上放置的祛碼的總質(zhì)量明為橫坐

標(biāo)，一為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上做出:-見關(guān)系圖線，圖乙為按照正確的實驗步驟所得實驗圖線的示意圖，所有

物理量均采用國際單位，已知圖中直線的斜率為左，在縱軸上的截距為6,若牛頓定律成立，則小車受到的拉

力為，小車的質(zhì)量為o

2.(2024?天津濱海新?三模)如圖1所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置。

(1)本實驗近似地認(rèn)為細(xì)繩拉力等于槽碼的重力，因此帶來系統(tǒng)誤差，為減小或改善這種誤差帶來的影響，下

列可行的方案是O

A.讓小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量

B.用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車

C.在小車上加裝遮光條，用光電計時系統(tǒng)代替打點計時器

D.在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小

(2)如圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點

間的距離”=1.88cm、S4=2.98cm如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度。=m/s2(保留三位有效數(shù)

字)。

(3)如圖為某次實驗所得實驗圖線的示意圖，其中橫軸表示在槽碼數(shù)不變的情況下,在小車中增加的硅碼質(zhì)量如

縱軸表示小車產(chǎn)生的加速度。的倒數(shù)。若該圖中直線的斜率為后，在縱軸上的截距為6,若牛頓第二定律成立,

則小車的質(zhì)量為O

3.(2024?天津和平?三模)某學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示的實驗裝置來探究加速度與力的關(guān)系。

(1)該實驗中，下列操作步驟必要的是

A.需將木板遠(yuǎn)離滑輪的一端適當(dāng)墊高

B.補償阻力時將空的沙桶和小車連接好

C.懸掛的沙和沙桶質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

D.小車運動結(jié)束后，先取下紙帶再關(guān)閉打點計時器

(2)小李同學(xué)在這次實驗中獲得一條如圖乙所示的紙帶，每5個打點間隔取一個計數(shù)點，建立以計數(shù)點0為坐

標(biāo)原點的x軸，各計數(shù)點的位置坐標(biāo)分別為0、4......％。已知打點計時器的打點周期為7,則打計數(shù)點

5時小車速度的表達(dá)式v=，小車加速度的表達(dá)式是o

(3)該小組以測力計的示數(shù)F為橫坐標(biāo)、小車的加速度大小。為縱坐標(biāo)作出尸圖像如圖丙所示，已知固定在

小車上的滑輪的質(zhì)量為加。，測得圖線的斜率為k,則小車的質(zhì)量M為(用題中已知物理量的字母表示)。

4.(2024?天津武清?模擬預(yù)測)小明同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、無線加速度傳感器、輕彈簧、天平和待測物品等

器材設(shè)計了“探究加速度與質(zhì)量關(guān)系”的實驗，如圖甲所示。主要步驟如下：

a.將無線加速度傳感器固定在滑塊上，并測量滑塊和加速度傳感器的質(zhì)量之和/1；

b.接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌;

圖甲

C.將彈簧左端連接左側(cè)支架，右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于。點。拉動滑塊使其左端處于/

點，由靜止釋放并開始計時；

d.計算機采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊加速度。隨時間f變化的圖像如圖乙所示；

e.改變滑塊及其上物體總質(zhì)量，再次拉動滑塊使其左端處于N點，多次進(jìn)行實驗。

回答以下問題（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）:

（1）如圖丙所示是小明同學(xué)將滑塊及其上物體總質(zhì)量改為后進(jìn)行實驗，獲得的。一圖像，由此可推測出該次

實驗中滑塊及其上物體總質(zhì)量M2Mx（填“大于”“小于”或“等于”）。

（2）小明同學(xué)通過多次實驗，記錄每次釋放瞬間的加速度并畫出如圖丁所示的I圖像，然后他將釋放位置改變到

B（圖中未標(biāo)出）重復(fù)試驗，得出n圖像。由圖像我們可以推斷，3點在/點的側(cè)。（填“左”或者“右”）。

（3）小明同學(xué)利用上述裝置測量彈簧的勁度系數(shù)。主要步驟如下：

a.將彈簧左端固定，右端連接質(zhì)量為M3的滑塊（包含加速度傳感器的質(zhì)量）。

b.彈簧處于原長時滑塊左端位于。點。拉動滑塊使其左端處于/點，記錄的距離X；

c.釋放滑塊，計算機采集獲取數(shù)據(jù)，加速度。隨時間/變化的圖像，記錄釋放瞬間的加速度

d.改變。/的距離x,進(jìn)行多次實驗，并畫出如圖戊所示的圖像。

己知戊圖的斜率為左，請寫出彈簧勁度系數(shù)的表達(dá)式（用〃3、人表示）。

5.（2024?天津?模擬預(yù)測）用如圖a所示裝置探究加速度與物體受力的關(guān)系。實驗小車在長木板上，左端與

打點計時器的紙帶相連，右端通過輕細(xì)繩跨過定滑輪和動滑輪與力傳感器相連，動滑輪下方掛祛碼盤和祛碼。

在祛碼盤中放不同數(shù)量的祛碼，小車運動，得到多條紙帶，某條紙帶的一部分及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖b所示。

單位:cm

(1)關(guān)于本實驗的部分操作或要求，下列說法正確的是

A.必須保證祛碼盤和祛碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

B.與小車相連的細(xì)線必須與長木板平行

C.不需要進(jìn)行平衡摩擦力的操作

D.不需要刻度尺也不需要天平

(2)已知圖b中相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔均為0.1s,則根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，打點4時所對應(yīng)的小車的速度匕=

m/s,打這條紙帶時小車加速度大小。=m/s2(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。

(3)對同一輛實驗小車，記錄打每條紙帶時祛碼盤和祛碼的總質(zhì)量沉、力傳感器的讀數(shù)R通過紙帶計算小車運

動對應(yīng)的加速度.。如圖甲、乙、丙丁所示的尸或。-〃7g圖線，本實驗應(yīng)該由圖線得到“加速度大小

與物體所受合力大小成正比”的結(jié)論。

質(zhì)量的關(guān)系。

a

OABCD

:9.61/________,0/------------>F

:18.0]?,1/

28.81

圖（II）圖（IH）

（1）下列做法正確的是（填正確答案標(biāo)號）。

A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行

B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有祛碼的磋碼桶通過定滑輪拴在木塊上

C.實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源

D.通過增減木塊上的磋碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度

（2）實驗得到如圖（II）所示的紙帶，已知打點計時器使用的交流電源頻率為50Hz,相鄰兩計數(shù)點之間還有四

個點未畫出，由圖中數(shù)據(jù)可知小車運動的加速度大小是m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

（3）甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放祛碼、在沒有平衡摩擦

力的情況下，研究加速度a與拉力尸的關(guān)系如圖（IU）所示，分別得到圖中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的

木塊質(zhì)量分別為加甲、m乙,甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為〃甲、〃乙，由圖可知，加甲加乙，

〃甲〃乙。（選填“大于”、“小于”或“等于”）

【考向二：研究動量守恒定律】

7.（2025?廣西?一模）如圖甲所示，某同學(xué)制作了一個彈簧彈射裝置，輕彈簧兩端各放一個金屬小球（小

球與彈簧不連接），壓縮彈簧并鎖定，該系統(tǒng)放在內(nèi)壁光滑的金屬管中（管內(nèi)徑略大于兩球直徑），金屬管水平

固定在離水平地面一定高度處，解除彈簧鎖定，兩小球向相反方向彈射，射出管時均已脫離彈簧。現(xiàn)要測定彈

射裝置鎖定時具有的彈性勢能，并探究彈射過程遵循的規(guī)律,實驗小組配有足夠的基本測量工具，重力加速度

大小為g,按以下步驟進(jìn)行實驗：

P--------------o

/HH\

M：\\,N

//////////////////////////////////

①用天平測出小球尸和。的質(zhì)量分別為加八m2；

②用刻度尺測出管口離地面的高度H；

③解除鎖定，分別記錄兩小球在水平地面上的落點M、N。

根據(jù)該同學(xué)的實驗，回答下列問題：

(1)除上述測量外，要測定彈射裝置鎖定時具有的彈性勢能，還需要測量的物理量是。

A.金屬管的長度A

B.彈簧的壓縮量Ax

C.兩小球從彈出到落地的時間。、t2

D.P、。兩小球的落地點M、N到對應(yīng)管口的水平距離x/、&

用測量的物理量表示彈簧的彈性勢能：Ep=。

(2)若滿足關(guān)系式資=,則說明彈射過程中輕彈簧和兩金屬小球組成的系統(tǒng)動量守恒。(用測得的

物理量符號表示)

(3)若在金屬管口安裝光電門，則可以通過測量小球的直徑得到小球離開金屬管口的速度大小。若用螺旋測微

器測得小球的直徑的示數(shù)如圖乙所示，則小球的直徑d=mmo

8.(2025?安徽黃山?一模)我國天宮實驗室中曾進(jìn)行過“應(yīng)用動力學(xué)方法測質(zhì)量”的實驗。某興趣小組受到啟

發(fā)，設(shè)計了在太空完全失重環(huán)境下(忽略空氣阻力)測小球質(zhì)量并驗證彈性碰撞的實驗方案：

(1)裝置如圖，在環(huán)繞地球運轉(zhuǎn)的空間站中的桌面上固定一個支架，支架上端通過力傳感器。連接一根輕繩,

輕繩末端系一個直徑為d的小球a；

(2)保持輕繩拉直，給小球。一個初速度，小球。在與桌面垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運動，支架上端。與小

球球心的距離為L當(dāng)小球。運動至最高點時，該處的光電門〃可記錄下小球。通過該位置的遮光時間，記

為%,并同時記下力傳感器顯示的讀數(shù)尸。根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)，可得小球a的質(zhì)量加.=(用乜，F(xiàn),ta,

表示）;

（3）更換大小相同的小球％,重復(fù)以上操作，可測得小球6的質(zhì)量?；

（4）在小球。勻速圓周運動的過程中，將小球6放置在桌面右側(cè)的固定支架上，支架在小球。運動的平面內(nèi)。

當(dāng)小球。運動至最低點時剪斷輕繩，為保證小球a與小球b能發(fā)生正碰，小球b放置的高度與小球a運動至最

低點的高度相比，應(yīng)______（選填“等高”“稍高一些”或“稍低一些”）；

（5）小球。與6碰后，依次通過右側(cè)的光電門N,光電門記錄下小球。的遮光時間為:、小球6的遮光時間

mt

為%若測得口=2,則當(dāng)測出；L=時，即可驗證小球0、6的碰撞為彈性碰撞。

t2

9.（2024?重慶?模擬預(yù)測）小張同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗裝置來驗證“動量守恒定律”。主要實驗步驟如下:

①用天平測出半徑相等的A、B兩球的質(zhì)量，分別記為用人、機B；

②將兩球懸掛在豎直放置的實驗裝置上，懸掛點a、Q等高且間距為小球直徑，兩球靜止時球心處于同一水

平面上；

③將A球平行于豎直板拉開，讀出其懸線與豎直方向的夾角4：

④然后將A球由靜止釋放，使其與B球發(fā)生正碰，記錄碰撞后兩球懸線偏離豎直方向的最大角度“、%。

（1）要完成該實驗，（選填“需要”或“不需要”）測量懸掛點到兩球球心的距離。

（2）某次實驗時，若為>"%,則需滿足關(guān)系式（用刃A、機B、4、或、%表示），才可以認(rèn)為兩球組成

的系統(tǒng)在碰撞前、后動量守恒。

⑶某次實驗時，若以〈機B，則A球碰撞前、后速度方向（選填“一定相反”或“不一定相反

10.（2025?全國?模擬預(yù)測）利用如圖1所示的實驗裝置驗證動量守恒定律時，通過讀取拉力傳感器的示數(shù),

可以進(jìn)行相關(guān)的計算與驗證。已知重力加速度為g,實驗步驟如下：

（1）選擇大小相同、質(zhì)量相等的小鋼球A、B,測出小球質(zhì)量為加，使用游標(biāo)卡尺測量小球直徑，如圖2,則

小球直徑。=cm。

（2）將小鋼球A、B用長度均為工的不可伸長輕質(zhì)細(xì)線懸掛在同一高度處，懸掛點。、O,間距1=。。

（3）保持A球、B球與。在同一豎直面內(nèi)，將A球拉開一定角度且細(xì)線繃緊。由靜止釋放A球。A球與B

球碰撞后，A球靜止不動，B球繼續(xù)擺動。讀取拉力傳感器數(shù)據(jù)，記錄球A擺動過程最大拉力片，球B擺動

過程最大拉力巴。

（4）碰撞前瞬間，A球的動量大小為（用題中所給物理量字母表示）；若滿足關(guān)系式（用片、月表

示），則驗證碰撞中動量守恒。

11.（2024?廣西柳州?一模）某實驗小組用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌完成驗證動量守恒定律的實驗，兩滑塊的上

某次實驗中將質(zhì)量為孫的滑塊1從圖示位置以某一初速度撞向質(zhì)量為臉的靜止滑塊2,碰撞后滑塊1被彈回。

實驗數(shù)據(jù)記錄如下表，其中〃為碰前滑塊1的擋光片經(jīng)過光電門1的擋光時間，打為碰后滑塊2的擋光片經(jīng)過

光電門2的擋光時間，力為碰后滑塊1的擋光片經(jīng)過光電門1的擋光時間。

m；/gmj/gd/cmti/msZ2/ms力7ms

2003004.505.7022.50

（1）用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度d如圖所示，則d=cm；

（2）碰撞前滑塊1和滑塊2的總動量為kg-m/s,碰撞后滑塊1和滑塊2的總動量為kg-m/so（以

上兩空均保留3位有效數(shù)字）

12.（2024?廣西?模擬預(yù)測）某實驗小組組裝了如圖甲所示的實驗裝置來完成“探究碰撞中的不變量”的實驗。

在小車P的后端連接通過打點計時器的紙帶，前端粘有橡皮泥。給小車P一向前的瞬時沖量，然后與原來靜

止在前方的小車Q相碰并粘合成一體后，繼續(xù)向前運動。

甲乙

（1）下列操作正確的是（）

A.實驗時給小車向前的瞬時沖量越大越好

B.兩小車粘上橡皮泥是為了改變兩車的質(zhì)量

C.先接通打點計時器的電源，再給小車向前的瞬時沖量

D.實驗前，需要在長木板靠近打點計時器一端墊上適量小木塊以補償阻力

（2）實驗獲得的一條紙帶如圖乙所示，根據(jù)點跡的不同特征把紙帶上的點進(jìn)行了區(qū)域劃分，用刻度尺測得各點

到起點力的距離分別為S/、S2、S3、S4。根據(jù)碰撞前后小車的運動情況，應(yīng)選紙帶上___________段來計算小車

P的碰前速度。（選填“AS”、"CD”或“DE”）

（3）測得小車P（含橡皮泥）的質(zhì)量為機/，小車Q（含橡皮泥）的質(zhì)量為加2,如果實驗數(shù)據(jù)滿足關(guān)系式

（用題目中的已知量和測量量表示），則可探知：在誤差允許的范圍內(nèi)，小車P、Q碰撞過程中動量守恒。

【考向三：研究機械能守恒定律】

13.（2024?浙江?模擬預(yù)測）圖甲和圖乙分別是用打點計時器和用氣墊導(dǎo)軌跟光電計時器來完成“驗證機械能

守恒定律實驗”的兩種方案。

（1）關(guān)于兩種實驗方案，下列說法正確的是=

A.甲方案中，在紙帶上選取計數(shù)點時應(yīng)間隔若干個點取一個計數(shù)點

B.甲方案中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時要用到多條打上點的紙帶進(jìn)行測量

C.乙方案中，擋光條的寬度對實驗誤差會產(chǎn)生影響

D.乙方案中，拉動滑塊的細(xì)繩與導(dǎo)軌是否平行不影響機械能守恒，細(xì)繩與導(dǎo)軌可不平行

（2）用甲方案進(jìn)行實驗時，打出的紙帶可能是下列0、6兩圖中的圖。

￡

。45C2F

..?

?

?

4679O345678

345126

*

?

?

?

24568O2345678

（3）乙方案中，擋光條寬度為d,祛碼和祛碼盤的總質(zhì)量為〃z,滑塊的質(zhì)量為兩光電門間距為X。導(dǎo)軌調(diào)成

水平，滑塊在細(xì)繩拉動下經(jīng)過1、2兩光電門時，擋光條的擋光時間分別為。、/2。為驗證機械能守恒，需要

滿足的關(guān)系式為（用題中字母表示）。

14.（2024■新疆喀什■模擬預(yù)測）某同學(xué)利用重物自由下落來做“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖甲所

不O

（1）請指出實驗裝置甲中存在的一處明顯錯誤：;

（2）進(jìn)行實驗時，為保證測量的重物下落時初速度為零，應(yīng)（）

A.先接通電源，再釋放紙帶

B.先釋放紙帶，再接通電源

（3）根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)打出的1、2、3、4四個點如圖乙所示。已測出點1、2、3、4到打出的

第一個點O的距離分別為4、%、卜3、%,打點計時器的打點周期為7。理論上，若代入所測數(shù)據(jù)能滿足表達(dá)

式g%=，則可驗證重物下落過程機械能守恒（用題目中已測出的物理量表示）；

（4）實際數(shù)據(jù)分析，重物動能的增加量__________（選填“稍小于”、“等于”或“稍大于”）重力勢能的減少量；

⑸某同學(xué)作出了U一〃圖像（圖丙），則由圖線得到的重力加速度8=m/s2（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

15.（2025?全國?模擬預(yù)測）某實驗小組同學(xué)用如圖甲所示的阿特伍德機驗證機械能守恒定律。己知物塊A

（含遮光片）的總質(zhì)量為加，物塊B的質(zhì)量為當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間,光電門1、2中心間的高度差為

鼠請回答下列問題：

-

yhO

二

二45

二

二

圖乙

(1)用螺旋測微器測量遮光片的寬度d,示數(shù)如圖乙所示，則其讀數(shù)為mm。

(2)用手托住B,使滑輪兩側(cè)輕繩處于伸直狀態(tài)。將B由靜止釋放后，分別記錄遮光片通過光電門1、2的遮光

時間4、，2,則遮光片通過光電門1、2時的速度大小分別為、o(結(jié)果均用題中所給物理量

字母表示)

(3)若表達(dá)式成立，則可驗證A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒。(結(jié)果用題中所給物理量字母表示)

(4)試提出一條減小實驗誤差的措施：o

16.(2024?山東?模擬預(yù)測)某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌和光電門驗證機械能守恒，實驗裝置如圖甲所示。取重力

加速度g=9.8m/s?。

光電門

滑塊遮光條

刻度尺

甲

(1)如圖乙所示，利用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度"=cm；用天平測得滑塊和遮光條的總質(zhì)量M=920g,

鉤碼的質(zhì)量"7=50g；用刻度尺測得釋放前滑塊上遮光條到光電門的距離/=35cm。

23cm

01020

乙

(2)接通氣源，釋放滑塊，數(shù)字計時器上顯示遮光時間加=Llxl(r2s；滑塊從釋放到遮光條經(jīng)過光電門這一過

程中，系統(tǒng)重力勢能減少量為J,動能增加量為J-(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)①改變遮光條到光電門的距離/,多次重復(fù)實驗，得到幾組不同的/和對應(yīng)的遮光時間加，在坐標(biāo)紙作出

圖像如圖丙中。所不；

②在保證鉤碼的質(zhì)量機和遮光條的寬度d不變的情況下，該同學(xué)換用質(zhì)量不同的滑塊再次進(jìn)行實驗，重復(fù)步驟

①，得到的圖像如圖丙中6所示。

分析可知。圖線對應(yīng)的滑塊和遮光條的總質(zhì)量_______（選填"大于"或"小于"）b圖線對應(yīng)的滑塊和遮光條的總

17.（2025?全國?模擬預(yù)測）實驗小組的同學(xué)用如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律，細(xì)繩一端固定在。點

處的拉力傳感器上，另一端拴接一小球，。點與球心間的距離為"刻度尺豎直放置，當(dāng)輕繩沿豎直方向時小

球球心與刻度尺的“0”刻線平齊。實驗操作步驟如下：

①讓小球靜止在最低點，從與拉力傳感器相連的顯示器讀出拉力大小為片；

②將小球拉到某位置，保持細(xì)繩伸直，讀出小球球心所對的刻線人由靜止釋放小球，從與拉力傳感器相連的

顯示器讀出最大拉力鳥；

③重復(fù)步驟②，測得多組片和〃，作出冬一力圖像。

一人1

請回答下列問題:

（1）用天平測得小球的質(zhì)量為相，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮椋ㄓ妙}給物理量的字母表示）。

（2）若所作圖像的縱截距為、斜率為（均用已知量符號表示），即可驗證在誤差允許范圍內(nèi)小球運

動過程機械能守恒。

（3）不改變細(xì)繩長度的情況下，換用半徑相同、質(zhì)量不同的小球進(jìn)行實驗，作出的*一力圖線（填“相同”

或“不同

18.（2025?陜西寶雞?一模）某實驗小組的同學(xué)利用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律，實驗時，該

小組的同學(xué)完成了如下操作：

a.測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量M以及所掛鉤碼的質(zhì)量m；

b.用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d；

c.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，將光電門固定在氣墊導(dǎo)軌的左端，并組裝實驗裝置;

d.在細(xì)繩的左端掛上鉤碼，將滑塊從氣墊導(dǎo)軌的右端合適的位置由靜止釋放，測量釋放點到光電門的距離

e.記錄滑塊經(jīng)過光電門時遮光條的擋光時間加；

f改變釋放點到光電門的距離3重復(fù)步驟d、e、f,記錄多組實驗數(shù)據(jù)L和加。

甲乙

⑴操作b中，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖乙所示，則遮光條的寬度3=cm；

（2）通過以上操作可測得滑塊經(jīng)過光電門時的瞬間速度，此測量值___________（填“大于”“小于”或“等于“）滑

塊此時速度的真實值；實驗時，應(yīng)選用（選填“較寬”或“較窄”）的遮光條。

（3）利用記錄的多組實驗數(shù)據(jù)，當(dāng)滿足￡=（《A時，則系統(tǒng)的機械能守恒。（用題目中所給字母

表示）

【考向四：探究向心力大小與半徑、角速度'質(zhì)量的關(guān)系】

19.（2024?天津北辰?三模）某實驗小組用如圖甲所示裝置探究向心力大小與線速度大小和運動半徑的關(guān)系。

光滑的水平直桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸上，水平直桿的左側(cè)固定寬度為d的遮光條，遮光條到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為2%

水平直桿的右側(cè)套上質(zhì)量為優(yōu)的滑塊，用細(xì)線將滑塊與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器連接，物塊到轉(zhuǎn)軸的距

離為心細(xì)線處于水平伸直狀態(tài)，細(xì)線拉力的大小可以通過力傳感器測得。安裝在鐵架臺上的光電門可測遮光

條通過光電門的時間。

)主尺cm

M|I1”「

0游標(biāo)卡尺10

乙

(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度如圖乙所示，則"=cm；

(2)當(dāng)滑塊隨水平直桿一起勻速轉(zhuǎn)動時，光電門顯示遮光條通過光電門的時間為加，則此時滑塊線速度大小v=

(用字母d,加表示)；若保持滑塊到豎直轉(zhuǎn)軸的距離不變，讓轉(zhuǎn)軸以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動，測得多組力傳

1

感器的示數(shù)/和對應(yīng)的擋光時間加。為了畫出的圖像是一條直線，應(yīng)做力歹與(選填“A產(chǎn)或“”)

的函數(shù)圖像。

20.(2024?天津河西?三模)如圖所示為研學(xué)小組的同學(xué)們用圓錐擺驗證向心力表達(dá)式的實驗情景。將一輕

細(xì)線上端固定在鐵架臺上，下端懸掛一個質(zhì)量為加的小球，將畫有幾個同心圓周的白紙置于懸點下方的水平

平臺上，調(diào)節(jié)細(xì)線的長度使小球自然下垂靜止時恰好位于圓心處。用手帶動小球運動使它在放手后恰能在紙面

上方沿某個畫好的圓周做勻速圓周運動。調(diào)節(jié)平臺的高度，使紙面貼近小球但不接觸。

(1)忽略小球運動中受到的阻力，在具體的計算中可將小球視為質(zhì)點，重力加速度為g。小球做圓周運動所需的

向心力大小可能等于—(選填選項前的字母)。

A.繩子對球拉力B.小球自身重力

C.拉力和重力的合力D.拉力在水平方向的分力

(2)考慮到實驗的環(huán)境、測量條件等實際因素，對于這個驗證性實驗的操作，下列說法中正確的是—(選填

選項前的字母)。

A.小球質(zhì)量的測量誤差不影響本實驗驗證

B.小球勻速圓周運動半徑的測量影響本實驗驗證

C.在其他因素不變的情況下，實驗中細(xì)繩與豎直方向的夾角越大，小球做圓周運動的線速度越大

D.在細(xì)繩與豎直方向的夾角保持不變的情況下，實驗中細(xì)繩越長，小球做圓周運動的線速度越大

（3）在考慮到有空氣阻力的影響下，上述實驗中小球運動起來后，經(jīng)過比較長的時間，會發(fā)現(xiàn)其半徑越來越小，

足夠長時間后，小球會停止在懸點正下方。這與無動力人造地球衛(wèi)星在微薄阻力下的運動有很多類似。若小球

和衛(wèi)星在每轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi)半徑變化均可忽略，即每一周都可視為勻速圓周運動，請對小球和衛(wèi)星運動的周

期變化情況進(jìn)行比較，并寫出結(jié)論

21.（2025?廣東珠海?一模）下列是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中列出的三個必做實驗的部分步驟，請完成

實驗操作和計算。

（1）圖甲是“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置圖。在平衡摩擦力時，要調(diào)整長木板的傾斜角

度，使小車在不受細(xì)繩拉力的情況下，能夠在長木板上向下做運動。圖乙是實驗得到紙帶的一部分,

相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出。打點計時器電源頻率為50Hz,則小車的加速度大小為m/s2（結(jié)

果保留2位有效數(shù)字）。

（2）圖丙是“測量玻璃的折射率”實驗裝置圖，在直線NO上插了兩枚大頭針4和巴，在附'側(cè)調(diào)整觀察視線，另

兩枚大頭針片和E可能插在直線__________上（選填“1”“2”“3”或"4”）。如果有幾塊寬度（圖中成的長度）不

同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度（選填“大”或“小”）的玻璃磚來測量。

（3）圖丁為“探究向心力大小與半徑、角速