新高考物理二轮复习易错重难点讲与练易错15 力学实验（5易错点错因剖析）（2份，原卷版+解析版）

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目录
第一部分 易错点剖析
易错典题 避错攻略 举一反三
易错点1 错误运用实验原理
易错点2 不尊重实验事实，用理论代理实验
易错点3 没有掌握实验操作，处理实验数据错误
易错点4 创新实验，不会利用教材原型实验的原理求解，而是糊乱列式
易错点5 不能从源头上分析实验误差
第二部分 易错题闯关
易错点1 错误运用实验原理
易错典题
【例1】（2025·北京朝阳·一模）某实验小组利用打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)以下三种测量速度的方案中，合理的是 。
A．测量下落高度h，通过算出瞬时速度v
B．测量下落时间t，通过v=gt算出瞬时速度v
C．根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得到该点瞬时速度v
(2)按照正确的操作得到图1所示的一条纸带，在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC，已知重物的质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。从打O点到打B点的过程中，重物重力势能的减少量为 ，动能的增加量为 。
(3)完成上述实验后，某同学采用传感器设计了新的实验方案验证机械能守恒，装置如图2所示。他将宽度均为d的挡光片依次固定在圆弧轨道上，并测出挡光片距离最低点的高度h，摆锤上内置了光电传感器，可测出摆锤经过挡光片的时间Δt。某次实验中记录数据并绘制图像，以h为横坐标，若要得到线性图像，应以 为纵坐标，并分析说明如何通过该图像验证机械能守恒。
避错攻略
【知识链接】
探究小车速度随时间变化的规律
实验器材及原理图
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、槽码、刻度尺、导线、交变电源．
2 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
实验器材及原理图
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．
补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．
3 验证机械能守恒定律
实验器材及原理图
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．
4 验证动量守恒定律
实验器材及原理图
气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．
举一反三
【变式1-1】（2025·江西新余·一模）如图甲所示，学生将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验（已知当地的重力加速度为g）。
(1)实验室提供的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还需要的器材是______。
A．天平及砝码B．毫米刻度尺C．直流电源D．交流电源
(2)实验中得到如图乙所示的一条纸带（部分）。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为，已知打点计时器打点的周期为T，设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，动能增加量＝ 。
(3)该同学在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，得到如图丙所示的图像，由图像可求得当地的重力加速度g＝ m/s（保留两位小数）。
【变式1-2】（2025·广西柳州·一模）某实验小组用如图所示的气垫导轨完成验证动量守恒定律的实验，两滑块的上端装有相同的挡光片。
某次实验中将质量为m1的滑块1从图示位置以某一初速度撞向质量为m2的静止滑块2，碰撞后滑块1被弹回。实验数据记录如下表，其中t1为碰前滑块1的挡光片经过光电门1的挡光时间，t2为碰后滑块2的挡光片经过光电门2的挡光时间，t1′为碰后滑块1的挡光片经过光电门1的挡光时间。
(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度d如图所示，则d= cm；
(2)碰撞前滑块1和滑块2的总动量为 kg·m/s，碰撞后滑块1和滑块2的总动量为 kg·m/s。（以上两空均保留3位有效数字）
【变式1-3】（2023·浙江·高考真题）如图所示，某同学把A、B两根不同的弹簧串接竖直悬挂，探究A、B弹簧弹力与伸长量的关系。在B弹簧下端依次挂上质量为m的钩码，静止时指针所指刻度、的数据如表。
钩码个数为1时，弹簧A的伸长量= cm，弹簧B的伸长量= cm，两根弹簧弹性势能的增加量 mg(+)（选填“=”、“”）。
易错点2 不尊重实验事实，用理论代理实验
易错典题
【例2】（2025·安徽合肥·模拟预测）某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。如图甲所示为某次实验中用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环的示意图，其中A为固定橡皮条的图钉，O为标记出的小圆环的位置，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据该次实验结果画出的图。
(1)本实验主要采用的科学方法是（ ）
A．控制变量法B．等效替代法C．理想实验法D．建立物理模型法
(2)图甲中OC方向的拉力大小为 N；
(3)图乙中的力F和力，一定沿橡皮条AO方向的是 （选填“F”或“”）
(4)在另一次实验中，该同学用两个弹簧测力计，通过细绳对小圆环施加平行木板平面的拉力作用，两个拉力的方向如图丙所示。如果小圆环可视为质点，且小圆环、橡皮条和细绳的重力可忽略不计，小圆环平衡时，橡皮条AO、细绳OB和OC对小圆环的拉力的分别为、和，关于这三个力的大小关系，正确的是__________。
A．B．C．D．
避错攻略
【知识链接】
1．操作要领
2.注意事项
举一反三
【变式2-1】（2024年海南高考）为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验：

（Ⅰ）用图钉将白纸固定在水平木板上；
（Ⅱ）如图（d）（e）所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻质小圆环，将两细线系在小圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心位置为O点，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，大小分别为F1 = 3.60N、F2 = 2.90N；拉力F1和F2，改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上标记P3点，拉力的大小为F = 5.60N请完成下列问题：
(1)在图（e）中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′。
(2)比较F和F′，写出可能产生误差的两点原因
【变式2-2】（2025·吉林省长春市高三二模）某同学用图（a）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，另外两根细绳与弹簧测力计a、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。
（1）某次测量时测力计的示数如图（b）所示，读数为___________（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
B. 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（a）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___________。
A. 一直变大B. 一直变小
C. 先变大后变小D. 先变小后变大
【变式2-3】（2025·湖北省百校大联考）某物理兴趣小组用图示器材探究两个互成角度的力的合成规律。在水平圆形桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，其中滑轮固定在桌子边，滑轮可沿桌边移动。在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点（不与桌面接触）静止。
（1）实验中，结点_____________（填“必须”或“不必”）与桌面的圆心重合;若一根绳挂的钩码质量为3m，另一根绳挂的钩码质量为4m，则第三根绳挂的钩码质量一定不大于___________。
（2）若滑轮下所挂的钩码质量为5m、滑轮下所挂的钩码质量分别为3m、4m，则结点静止时，之间轻绳的夹角___________（填“一定”或“不一定”）为，实验中若桌面不水平，实验的结论___________（填“受”或“不受”）影响。
易错点3 没有掌握实验操作，处理实验数据错误
易错典题
【例3】（2023·全国·统考高考真题）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0.1s．以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移填到表中，小车发生对应位移和平均速度分别为和，表中________cm，________。

（2）根据表中数据得到小车平均速度随时间的变化关系，如图（c）所示。在答题卡上的图中补全实验点_____。

（3）从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，其中________，________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________，小车的加速度大小________。（结果用字母k、b表示）
避错攻略
【知识链接】
举一反三
【变式3-1】（2025·河南省湘豫名校2024-2025学年高三上学期11月联考某实验小组用手机录制了一小汽车减速运动的视频，为了便于记录小汽车在水平地面各时刻的位置，如图将视频中间隔时间为T的连续几幅画面合成到一张图片中，依次标记为0、1、2、3、4、5号位置，突然发现3号位置照片模糊不清，拖着较长的影子，依次测得各位置的距离为.x1、x2、x3、x4，已知整个过程中小汽车一直在向右做匀减速直线运动。
（1）小汽车在位置4和5之间的平均速度大小为______（用题中所给字母符号表示，下同）。
（2）小汽车在位置1的瞬时速度大小为______。
（3）小汽车刹车过程中的加速度表达式为a=______。
（4）3号位置照片模糊不清，拖着较长的影子，其原因可能是______。
【变式3-2】（2025·1月云南省普通高校招生适应性测试）某实验小组在完成“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验后，为提高测量精度，重新设计实验方案来测量弹簧的劲度系数k。实验装置如图甲所示，实验步骤如下：
①用卡钳将游标卡尺的游标尺竖直固定在一定高度；
②弹簧的一端固定在游标卡尺尺身的外测量爪上，另一端勾住钢球上的挂绳；
③将钢球放在水平放置的电子天平上，实验中始终保持弹簧竖直且处于拉伸状态（在弹性限度内）；
④初始时，调节游标卡尺使其读数为0.00，此时电子天平示数为；
⑤缓慢向下拉动尺身，改变电子天平的示数m，m每增加，拧紧游标尺紧固螺钉，读出对应的游标卡尺读数L，在表格中记录实验数据。
完成下列填空：
（1）缓慢向下拉动尺身，弹簧伸长量将____________（填“增大”或“减小”）；
（2）部分实验数据如下表，其中6号数据所对应的游标卡尺读数如图乙所示，其读数为：____________；
（3）根据上表，用“×”在图丙坐标纸中至少描出5个数据点，并绘制图像；
（4）写出m随L的变化关系：____________（用、L、k和重力加速度g表示）；
（5）根据图像可得弹簧的劲度系数____________（g取，结果保留3位有效数字）。
【变式3-3】（2025·湖北省新八校协作体联考）某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、光电门、轻质弹簧和滑块等器材设计了测量物体质量和验证动量守恒的实验，组装摆放好的装置如图甲所示。
主要步骤如下：
a．测得A、B滑块上固定的挡光片的宽度均为d，并根据挡光片调节光电门到合适的高度；
b．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A上；
c．接通气源，放上滑块，调节气垫导轨，使滑块能在导轨上保持静止状态；
d．弹簧处于原长时右端位于O点，将滑块A向左水平推动，使弹簧右端压至P点，稳定后由静止释放滑块A，并开始计时；
e．计算机采集获取数据，得到滑块A所受弹力大小F、加速度大小a随时间t变化的图像，如图乙所示；
f．滑块A与弹簧分开后，经过光电门1，记录遮光时间，然后滑块A、B发生碰撞，碰撞时间极短，B、A分开后依次通过光电门2的时间分别为和；
g．用滑块B重复实验步骤（d）（e），并得到滑块B的和图象，分别提取滑块A、B某些时刻F与a对应的数据，画出图像如图丙所示。
回答以下问题（结果均保留两位有效数字）
（1）滑块A与加速度传感器以及挡光片的总质量________kg；
（2）滑块B与挡光片的总质量的质量________kg；
（3）利用上述测量的数据，验证动量守恒定律的表达式是________________（用题中字母表示）；
（4）能否利用上述实验步骤验证动量定理？若能，请说出验证方法。_____________
易错点4 创新实验，不会利用教材原型实验的原理求解，而是糊乱列式
易错典题
【例4】(2025·山西省晋中市高三二模）实验小组要验证两滑块在碰撞过程中的动量守恒。方案设计如图1所示，固定在水平面上的长木板左侧带有挡板，挡板固定一个轻质弹簧，在长木板上弹簧原长O处依次并排放置质量分别为、底面粗糙程度相同的铁块A、B（此时弹簧无压缩）。
操作过程如下：
①保持B不动手，拿铁块A将弹簧压缩，至某位置P由静止释放；
②弹簧恢复原长时铁块A与B发生碰撞，碰后两铁块分别向右运动一段距离停下，如图2所示，测得A、B静止时与O点的距离分别为、；
③拿走铁块B，重复步骤①，测得铁块A停下时到O点的距离为，如图3所示，又测得A、B沿运动方向的宽度分别为、。
（1）为保证实现上述实验目标，应使_________（填“>”“=”或“