2026步步高-高三大二轮专题复习物理习题_第一篇　专题六　第十六讲　力学实验（含解析）

这是一份2026步步高-高三大二轮专题复习物理习题_第一篇　专题六　第十六讲　力学实验（含解析），共10页。试卷主要包含了1 s，60 N、F2=2，00　80，60 cm+8，释放前小车应靠近打点计时器，30等内容，欢迎下载使用。
目标要求 1.会使用刻度尺、秒表、打点计时器、游标卡尺、螺旋测微器测量有关数据。2.熟悉教材中的力学实验原理、实验过程，会操作有关实验，进行数据处理、误差分析，并会借助基本实验分析创新实验。
考点一 纸带类和光电门类实验

例1 (2023·全国甲卷·23)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。
(1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s。以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生相应位移所用时间和平均速度分别为Δt和v，表中ΔxAD= cm，vAD= cm/s。
(2)根据表中数据得到小车平均速度v随时间Δt的变化关系，如图(c)所示。在图中补全实验点。
(3)从实验结果可知，小车运动的v-Δt图线可视为一条直线，此直线用方程v=kΔt+b表示，其中k= cm/s2，b= cm/s。(结果均保留3位有效数字)
(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA= ，小车的加速度大小a= 。(结果用字母k、b表示)
例2 (2024·海南省四校模拟)利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律，A为装有挡光片的钩码，总质量为M，轻绳一端与A相连，另一端跨过轻质定滑轮与质量为m的重物B相连。实验过程如下：用游标卡尺测出挡光片的宽度为d；先用力拉住B，保持A、B静止，测出A下端到光电门的距离为h(h≫d)；然后由静止释放B，A下落过程中挡光片经过光电门，测出挡光时间为t。已知重力加速度为g。
(1)为了能完成上述实验，M m(选填“>”“=”或“ (2)4.700
(3)(M-m)gh=12(M+m)(dt)2
(4)减小挡光片的宽度或者增大下落高度
解析 (1)为了使A下落过程中挡光片经过光电门，需满足M>m。
(2)根据螺旋测微器的读数原理可知挡光片的宽度为
d=4.5 mm+20.0×0.01 mm=4.700 mm
(3)A经过光电门时的瞬时速度为v=dt
系统重力势能的减少量为ΔEp=(M-m)gh
系统动能的增加量为ΔEk=12(M+m)(dt)2
则系统机械能守恒的表达式为
(M-m)gh=12(M+m)(dt)2
(4)某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可采取减小挡光片的宽度或者增大下落高度。
例3 (1)1.0 (2)0.20 (3)B
解析 (1)由x-t图像的斜率表示速度可知两滑块的速度都在t=1.0 s时发生突变，即这个时刻发生了碰撞；
(2)根据x-t图像斜率的绝对值表示速度大小可知滑块B碰撞前的速度大小为v=90-1101.0 cm/s=0.20 m/s
(3)由题图乙知，碰撞前A的速度大小vA=0.50 m/s，碰撞后A的速度大小为vA'≈0.36 m/s，
由题图丙可知，碰撞后B的速度大小为vB'=0.50 m/s，A和B碰撞过程动量守恒，ΔpA=-ΔpB
即mA(vA'-vA)=mB(v-vB')
代入数据解得mAmB≈2
所以质量为200.0 g的滑块是B。
例4 (1)见解析图 (2)①没有做到弹簧测力计、细线、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计
解析 (1)按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'，如图所示
(2)F和F'产生不完全重合的误差可能是因为：①没有做到弹簧测力计、细线、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计。
例5 (1)1 cm (2)见解析图 4 25 (3)无误差 (4)3.0
解析 (1)根据实验表格记录的数据可知，读数精确到cm，估读到0.1 cm，刻度尺的最小分度值为1 cm。
(2)根据实验数据，在给出的坐标系中描点，作出弹簧弹力F与伸长量Δx之间的关系图线如图所示
由图线可知，记录实验数据时第4次实验数据出现了明显的实验误差。
根据描绘的F-Δx图像可知，该弹簧的劲度系数为
k=1.87.2×10-2 N/m=25 N/m
(3)若实验中悬挂弹簧和刻度尺时，弹簧的上端未与刻度尺的0刻度线对齐，而对齐的是0.5 cm，那么弹簧末端指针刻度也会下移0.5 cm，弹簧对应的伸长量不变，则该情况不会导致实验算得的弹簧劲度系数结果改变，无误差。
(4)若截取实验中所用弹簧长度的一半制成一个弹簧测力计，则两段弹簧的劲度系数相同，把截下来的两段弹簧串接起来的劲度系数与原来那根弹簧的劲度系数相同，可知用一半制成一个弹簧测力计弹簧的劲度系数变为2k=50 N/m
并挂上1.5 N的钩码，当钩码处于静止状态时，根据胡克定律可知，弹簧的形变量为Δx'=1.550 m=3.0 cm。
例6 (1)n1ω主n2 (2)amg (3)增大
解析 (1)从动齿轮和主动齿轮传动时，线速度大小相同，即从动齿轮和主动齿轮的角速度关系为
n1ω主=n2ω从，解得ω从=n1ω主n2，平台与从动齿轮同轴传动，即具有相同的角速度，故ω=ω从=n1ω主n2
(2)当力传感器有示数时，拉力和摩擦力的合力提供向心力，设滑块做圆周运动的半径为r，则F+μmg=mω2r，解得F=mrn12n22ω主2-μmg，则F-ω主2图线的纵截距的绝对值为a=μmg，解得μ=amg
(3)由F=mrn12n22ω主2-μmg，
可得F-ω主2图线的斜率为k=mrn12n22，
仅换用相同材料的质量更大的滑块再次做该实验，其斜率增大。
实验
装置图
实验操作
数据处理
探究小车速度随时间变化的规律
1.细绳与长木板平行
2.释放前小车应靠近打点计时器
3.先接通电源，再释放小车，打点结束先切断电源，再取下纸带
4.钩码质量适当
1.判断物体是否做匀变速直线运动
2.利用一段时间内的平均速度求中间时刻的瞬时速度
3.利用逐差法求平均加速度
4.作速度—时间图像，通过图像的斜率求加速度
探究加速度与物体受力、物体质量的关系
1.平衡阻力，垫高长木板一端使小车能匀速下滑
2.在平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，实验过程中不用重复平衡阻力
3.实验必须保证的条件：小车质量m≫槽码质量m'
4.释放前小车要靠近打点计时器，应先接通电源，后释放小车
1.利用逐差法或v-t图像求a
2.作出a-F图像和a-1m图像，确定a与F、m的关系
验证机械能守恒定律
1.竖直安装打点计时器，以减小摩擦阻力
2.选用质量大、体积小、密度大的材料
3.选取第1、2两点间距离接近2 mm的纸带，用mgh=12mv2进行验证
1.应用vn=hn+1-hn-12T计算某时刻的瞬时速度
2.判断mghAB与12mvB2-12mvA2是否在误差允许的范围内相等
3.作出12v2-h图像，求g的大小
验证动量守恒定律
1.开始前调节导轨水平
2.用天平测出两滑块的质量
3.用光电门测量碰前和碰后的速度
1.滑块速度的测量：v=ΔxΔt
2.验证的表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
常见的测速方法：纸带打点计时器测速，光电门测速，传感器测速，动能定理计算法，平抛运动计算法等。
位移区间
AB
AC
AD
AE
AF
Δx(cm)
6.60
14.60
ΔxAD
34.90
47.30
v(cm/s)
66.0
73.0
vAD
87.3
94.6
实验
装置图
实验操作
数据处理
探究弹簧弹力与形变量的关系
1.应在弹簧自然下垂时，测量弹簧原长l0
2.水平放置时测原长，根据实验数据画出的图线不过原点的原因是弹簧自身有重力
1.作出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线，斜率表示弹簧的劲度系数
2.超过弹簧的弹性限度，图线会发生弯曲
探究两个互成角度的力的合成规律
1.正确使用弹簧测力计
2.同一次实验中，橡皮条结点的位置一定要相同
3.细绳套应适当长一些，互成角度地拉橡皮条时，夹角大小应适当
1.按力的图示作平行四边形
2.求合力大小
探究平抛运动的特点
1.保证斜槽末端水平
2.每次让小球从倾斜轨道的同一位置由静止释放
3.坐标原点应是小球出槽口时球心在纸板上的投影点
1.用代入法或图像法判断运动轨迹是不是抛物线
2.由公式x=v0t和y=12gt2，求初速度v0=xg2y
探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
1.弹力大小关系可以通过标尺上刻度读出，该读数显示了向心力大小关系
2.采用了控制变量法，探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系
用单摆测量重力加速度的大小
1.保证悬点固定
2.单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于5°
3.摆长l=悬线长l'+小球的半径r
4.用T=tn计算单摆的周期
1.利用公式g=4π2lT2求重力加速度
2.可作出l-T2的图像，利用斜率求重力加速度
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
钩码质量m/g
0
30
60
90
120
150
180
弹力F/N
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
指针刻度x/cm
6.0
7.2
8.6
10.6
10.9
11.8
13.2
弹簧伸长量Δx/cm
0
1.2
2.6
4.6
4.9
5.8
7.2