實驗1力學(xué)實驗考點內(nèi)容考情分析考向一以“測速度”為核心的力學(xué)試驗力學(xué)實驗探究題是高考的必考內(nèi)容，高考對于這部分知識點的命題形式是：根據(jù)實驗原理，設(shè)計實驗，正確處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。將考查的知識點延伸到演示實驗中，擴(kuò)展到設(shè)計性、應(yīng)用性等實驗。需要學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的實驗原理和實驗方法知識遷移到情境實驗中去。考向二其他力學(xué)試驗考向三力學(xué)創(chuàng)新實驗1.思想方法1．力學(xué)創(chuàng)新型實驗的特點(1)以基本的力學(xué)模型為載體，依托運動學(xué)規(guī)律和力學(xué)定律設(shè)計實驗．(2)將實驗的基本方法——控制變量法，處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖象法、逐差法，融入到實驗的綜合分析之中．2．創(chuàng)新實驗題的解法(1)根據(jù)題目情境，提取相應(yīng)的力學(xué)模型，明確實驗的理論依據(jù)和實驗?zāi)康模O(shè)計實驗方案．(2)進(jìn)行實驗，記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)用原理公式或圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合物體實際受力情況和理論受力情況對結(jié)果進(jìn)行誤差分析．2.模型建構(gòu)一、力學(xué)基本儀器的使用與讀數(shù)游標(biāo)卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時應(yīng)注意的問題(1)10分度的游標(biāo)卡尺，以mm為單位，小數(shù)點后只有1位。20和50分度的游標(biāo)卡尺以mm為單位，小數(shù)點后有2位。(2)游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時先確定主尺的分度值（單位一般是cm,分度值為1mm),把數(shù)據(jù)讀成以毫米為單位的。先讀主尺數(shù)據(jù)，再讀游標(biāo)尺數(shù)據(jù)，最后兩數(shù)相加。游標(biāo)卡尺讀數(shù)不估讀。(3)不要把游標(biāo)尺的邊緣當(dāng)成零刻度，而把主尺的刻度讀錯。(4)螺旋測微器讀數(shù)時，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出；要準(zhǔn)確到0.01m,估讀到0.001mm,即結(jié)果若用mm做單位，則小數(shù)點后必須保留三位數(shù)字。二、紙帶類實驗綜合“長木板、小車、紙帶、打點計時器”實驗裝置中的細(xì)節(jié)及注意事項(1)打點計時器系列四個實驗力學(xué)實驗中用到打點計時器的實驗主要有4個，分別是研究勻變速直線運動，驗證牛頓運動定律，探究動能定理，驗證機(jī)械能守恒定律。(2)紙帶數(shù)據(jù)的處理方法(3)需要平衡摩擦力的兩個實驗及方法驗證牛頓運動定律和探究動能定理兩個實驗均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是墊高有打點計時器的一端，給小車一個初速度，使小車能勻速下滑。(4)四個關(guān)鍵點①區(qū)分計時點和計數(shù)點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點。要注意“每五個點取一個計數(shù)點”與“每隔四個點取一個計數(shù)點”的取點方法是一樣的。②涉及打點計時器的實驗均是先接通電源，打點穩(wěn)定后，再釋放紙帶。③實驗數(shù)據(jù)處理可借助圖像，充分利用圖像斜率、截距等的物理意義。④小車在長木板上做勻加速直線運動時，繩上的拉力并不等于懸掛物的重力，只有當(dāng)M車＞＞m掛時，繩上的力近似等于懸掛物的重力。如果繩上連接著力傳感器或測力器，則可直接讀出繩上的拉力，不要求M車＞＞m掛。考向一以“測速度”為核心的力學(xué)試驗（2024?五華區(qū)校級模擬）如圖甲所示為在做“研究勻變速直線運動”的實驗中，某同學(xué)用打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有標(biāo)出，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02s，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm。（1）下表列出了打點計時器打下B、C、E、F點時小車的瞬時速度，則打點計時器打下D點時小車的瞬時速度為m/s。位置BCDEF速度（m?s﹣1）0.7370.8010.9280.994（2）請以A點為計時起點，在坐標(biāo)圖（圖乙）中畫出小車的速度—時間關(guān)系圖線。（3）根據(jù)你畫出的小車的速度—時間關(guān)系圖線計算出的小車的加速度a＝m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。（4）如果實驗時交變電源的頻率是f＝49Hz，而做實驗的同學(xué)并不知道，由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測量值比實際值偏（填“大”或“小”）（2024?中山區(qū)校級模擬）某同學(xué)用如圖（a）所示的裝置驗證機(jī)械能守恒定律。用細(xì)線把鋼制的圓柱掛在架子上，架子下部固定一個小電動機(jī)，電動機(jī)軸上裝一支軟筆。電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，軟筆尖每轉(zhuǎn)一周就在鋼柱表面畫上一條痕跡（時間間隔為T）。如圖（b），在鋼柱上從痕跡O開始選取5條連續(xù)的痕跡A、B、C、D、E，測得它們到痕跡O的距離分別為hA、hB、hC、hD、hE。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。（1）實驗操作時，應(yīng)該。（填正確答案標(biāo)號）A．先打開電源使電動機(jī)轉(zhuǎn)動，后燒斷細(xì)線使鋼柱自由下落B．先燒斷細(xì)線使鋼柱自由下落，后打開電源使電動機(jī)轉(zhuǎn)動（2）畫出痕跡D時，鋼柱下落的速度vD＝。（用題中所給物理量的字母表示）（3）設(shè)各條痕跡到O的距離為h，對應(yīng)鋼柱的下落速度為v，畫出v2﹣h圖像，發(fā)現(xiàn)圖線接近一條傾斜的直線，若該直線的斜率近似等于，則可認(rèn)為鋼柱下落過程中機(jī)械能守恒。（2024?長春一模）某實驗小組利用如圖（a）所示的實驗裝置驗證動量守恒定律。（1）安裝實驗器材，檢查氣墊導(dǎo)軌是否水平：取走滑塊B，打開充氣泵，向左輕推滑塊A，發(fā)現(xiàn)其通過光電門1的遮光時間小于通過光電門2的遮光時間，可調(diào)節(jié)（選填“①”、“②”、“③”、“④”）使氣墊導(dǎo)軌的左端適當(dāng)（填“升高”或“降低”），直至A通過兩光電門的遮光時間相等。（2）兩遮光片的寬度均為d，利用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度如圖（b）所示，d＝cm。將滑塊B靜置于兩光電門中間，向左輕推滑塊A，測得A通過光電門1的速光時間為t1＝0.01s，則碰前A的速度大小vA＝m/s。A與B相碰后A反向彈回，再次經(jīng)過光電門1的遮光時間為t2，B經(jīng)過光電門2的遮光時間為t3。（3）滑塊A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，在誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式=mBt3?mAt2（用字母m考向二其他力學(xué)試驗（2024?鄭州三模）為了探究彈簧振子振動周期與振子質(zhì)量的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計了如下實驗，實驗裝置如圖（a）所示。輕質(zhì)彈簧上端懸掛在鐵架臺上，下端掛一智能手機(jī)，手機(jī)中的傳感器可以測量手機(jī)到鐵架臺底端的距離，將實時變化的數(shù)據(jù)記錄并輸出圖像，實驗步驟如下：（1）測出手機(jī)的質(zhì)量m0＝0.15kg；（2）在彈簧下端掛上該智能手機(jī)，打開手機(jī)的傳感器軟件，使彈簧振子在豎直方向做簡諧運動；（3）手機(jī)到鐵架臺底端的距離x隨時間t變化的圖像如圖（b）所示，從圖中可以算出彈簧振子振動周期T＝（用“t0”表示）；（4）在手機(jī)下方掛上不同數(shù)量的鉤碼，從而改變整體振子質(zhì)量m，重復(fù)上述步驟；（5）實驗測得數(shù)據(jù)如表所示，請在坐標(biāo)紙上（圖（c））做出T2﹣m圖像；（6）分析圖表數(shù)據(jù)可知，彈簧振子振動周期的平方T2與振子質(zhì)量m的關(guān)系成（填“正比”或“反比”）。m/kgT/sT2/s20.150.2430.0590.250.3140.0990.350.3720.1380.450.4220.1780.550.4660.217（2024?浙江模擬）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中：（1）某小組設(shè)計了圖1所示的實驗裝置，以下操作正確的是。A.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼質(zhì)量B.調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力C.補(bǔ)償阻力時移去打點計時器和紙帶D.釋放小車后立即打開打點計時器（2）保持槽碼質(zhì)量不變，改變小車上砝碼的質(zhì)量，得到一系列紙帶。其中一條紙帶的計數(shù)點如圖2所示，相鄰兩點之間的距離分別為s1，s2，…，s8，時間間隔均為T。下列加速度算式中，最優(yōu)的是。A.a=B.a=C.a=D.a=（3）以小車和砝碼的總質(zhì)量M為橫坐標(biāo)，加速度的倒數(shù)1a為縱坐標(biāo)，甲、乙兩組同學(xué)分別得到的1a?M圖像如圖3所示。由圖可知，在所受外力一定的條件下，a與M成（2024?朝陽區(qū)校級模擬）某實驗小組探究單擺做簡諧運動的周期和小球的質(zhì)量、單擺擺長的關(guān)系。（1）小組內(nèi)的兩位同學(xué)各自組裝了一套實驗裝置，分別如圖甲、乙所示。為了保證小球在確定的豎直面內(nèi)擺動，應(yīng)選用圖（選填“甲”或“乙”）所示的實驗裝置。（2）關(guān)于該實驗，下列說法正確的是。A.該探究方法為控制變量法B.實驗所用小球的質(zhì)量要盡量大，體積要盡量小C.實驗時細(xì)線的最大擺角約為45°D.測量小球的擺動周期時，應(yīng)該從小球處于最高點時開始計時（3）當(dāng)小球的質(zhì)量一定，探究單擺做簡諧運動的周期和擺長的關(guān)系時，該小組同學(xué)利用正確裝置通過改變擺長進(jìn)行了多次實驗，得到了多組關(guān)于擺長l和其對應(yīng)的周期T的數(shù)值，畫出的T2﹣l圖像如圖丙所示，由圖丙可得小球的質(zhì)量一定時，周期T和擺長l的關(guān)系為T＝（用a、b、l表示）。（2024?信陽一模）實驗小組用如圖1所示實驗裝置測量小球的質(zhì)量和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取＃?）在豎直鐵架臺上固定一個力傳感器和一個光電門，在傳感器離豎直桿一定距離上系一根輕繩，輕繩另一端連一個小鋼球。用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑d如圖2所示，則小球直徑為cm；（2）小球靜止懸掛時，用毫米刻度尺測量輕繩懸點到小球球心的距離l，調(diào)節(jié)光電門，使小球球心正對光電門；（3）將輕繩拉到偏離平衡位置一定角度，由靜止釋放小球，小球擺動經(jīng)過光電門，讀出小球經(jīng)過光電門時的遮光時間Δt和傳感器的示數(shù)F；（4）多次重復(fù)實驗，讓小球從偏離平衡位置不同角度釋放，分別記錄小球通過光電門的時間Δt，并計算1Δt2。以力傳感器示數(shù)F為縱軸、1Δt2為橫軸做出F?1Δt（5）若在第（2）步測量的是從輕繩懸點到小球底端的長度，則小球質(zhì)量的測量值（選填“偏大”、“不變”、“偏小”），重力加速度測量值（選填“偏大”、“不變”、“偏小”）。考向三力學(xué)創(chuàng)新實驗（2024?福建一模）某同學(xué)用如圖所示裝置探究物體做圓周運動時向心力與角速度的關(guān)系。力傳感器固定在豎直桿上的A點，質(zhì)量為m的磁性小球用細(xì)線a、b連接，細(xì)線a的另一端連接在豎直桿上的O點，細(xì)線b的另一端連接在力傳感器上。拉動小球，當(dāng)a、b兩細(xì)線都伸直時，細(xì)線b水平，測得OA間的距離為L1，小球到A點距離為L2，磁傳感器可以記錄接收到多次最強(qiáng)磁場信號的時間間隔，重力加速度為g。（1）實驗時，保持桿豎直，使小球在細(xì)線b伸直且水平的條件下繞桿做勻速圓周運動，磁傳感器接收到第一個最強(qiáng)磁場信號時記為1，并開始計時，記錄接收到第n個最強(qiáng)磁場信號的時間間隔t，則小球做圓周運動的角速度ω＝，測得力傳感器的示數(shù)為F，則小球做圓周運動的向心力Fn＝（此空用含F(xiàn)的式子表示）；（2）多次改變小球做圓周運動的角速度（每次細(xì)線b均伸直且水平），重復(fù)步驟（1），得到多組F及對應(yīng)t的數(shù)據(jù)，作出F?1t2圖像，可得圖像是一條傾斜直線，直線與縱軸的截距為，斜率為（3）由實驗結(jié)果可知，小球做勻速圓周運動時，在質(zhì)量、半徑一定的條件下，向心力大小與（填“角速度”或“角速度的平方”）成正比。（2024?沙坪壩區(qū)校級模擬）某同學(xué)用如圖（a）所示的裝置驗證機(jī)械能守恒定律。不可伸長的輕繩繞過輕質(zhì)定滑輪，輕繩兩端分別連接物塊P與感光細(xì)鋼柱K，兩者質(zhì)量均為m＝100g。鋼柱K下端與質(zhì)量為M＝200g的物塊Q相連。鐵架臺下部固定一個電動機(jī)，電動機(jī)豎直轉(zhuǎn)軸上裝一支激光筆，電動機(jī)帶動激光筆繞轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)一周激光照射在細(xì)鋼柱表面時就會使細(xì)鋼柱感光并留下痕跡。初始時P、K、Q系統(tǒng)在外力作用下保持靜止，輕繩與細(xì)鋼柱均豎直（重力加速度g取9.8m/s2）。（1）開啟電動機(jī)，待電動機(jī)以角速度ω＝20πrad/s勻速轉(zhuǎn)動后，將P、K、Q系統(tǒng)由靜止釋放，Q落地前，激光在細(xì)鋼柱K上留下感光痕跡，取下K，測出感光痕跡間的距離如圖（b）所示：hA＝38.40cm，hB＝60.00cm，hC＝86.40cm。感光痕跡間的時間間隔T＝s，激光束照射到B點時，細(xì)鋼柱速度大小為vB＝m/s。經(jīng)判斷系統(tǒng)由靜止釋放時激光筆光束恰好經(jīng)過O點，在OB段，系統(tǒng)動能的增加量ΔEk＝J，重力勢能的減少量ΔEp＝J，比較兩者關(guān)系可判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。（該小問除第一空外，其余計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（2）選取相同的另一感光細(xì)鋼柱K，若初始時激光筆對準(zhǔn)K上某點，開啟電動機(jī)的同時系統(tǒng)由靜止釋放，電動機(jī)的角速度按如圖（c）所示的規(guī)律變化，圖像斜率為k，記錄下如圖（d）所示的感光痕跡，其中兩相鄰感光痕跡間距均為d。當(dāng)mM滿足即可證明系統(tǒng)在運動過程中機(jī)械能守恒（用含字母d、k、g、π（2024?龍鳳區(qū)校級模擬）某同學(xué)用三根完全相同的彈簧設(shè)計了如下實驗，以探究彈簧的勁度系數(shù)。（1）將彈簧上端均固定在鐵架臺上相同高度的橫桿上，甲裝置用一根彈簧掛物塊m1，乙裝置用另外兩根彈簧掛大小相同但質(zhì)量不同的物塊m2，在物塊正下方的距離傳感器可以測出物塊到傳感器的距離，此時剛好均為x1，如圖所示，則m1是m2的倍。（2）只交換兩物塊的位置，此時甲裝置的距離傳感器顯示為x2，彈簧相對原長的形變量為Δx1；乙裝置中的每根彈簧相對原長的形變量為Δx2，則Δx1是Δx2的倍。（3）已知物塊質(zhì)量m1＝0.50kg，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2，該同學(xué)測得x1＝10cm、x2＝8cm，則每根彈簧的勁度系數(shù)k＝N/m。（2024?北京一模）某實驗小組用如圖1所示的裝置驗證機(jī)械能守恒定律。（1）在實驗操作過程中，下列做法正確的是A．實驗中打點計時器可以使用直流電源B．實驗時應(yīng)先接通打點計時器的電源再釋放紙帶C．實驗時紙帶與打點計時器的兩個限位孔應(yīng)在同一豎直線上D．打點計時器、天平和刻度尺都是本實驗必須使用的測量儀器（2）如圖2所示為某次實驗打出的紙帶，取紙帶上連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，通過測量并計算出點A距起始點O的距離為s0，AC間的距離為s1，CE間的距離為s2，若相鄰兩點的時間間隔為T，重錘質(zhì)量為m，重力加速度為g。根據(jù)這些條件計算從O點到C點的過程中重錘重力勢能的減少量ΔEP＝，動能的增加量ΔEk＝。（3）利用該裝置還可以測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋耗惩瑢W(xué)的做法是以各點到起始點的距離h為橫坐標(biāo)，以各點速度的平方v2為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，用實驗測得的數(shù)據(jù)繪制出v2﹣h圖像，如圖3所示。請畫出v2﹣h圖線并求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝m/s2。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（4）小剛利用氣墊導(dǎo)軌和光電門等器材驗證機(jī)械能守恒定律，圖4是實驗裝置的示意圖。實驗時開啟氣泵，先將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，然后滑塊通過細(xì)線與托盤和砝碼相連。將滑塊從圖示位置由靜止釋放，讀出擋光條通過光電門的擋光時間為t。已知剛釋放時擋光條到光電門的距離為l，擋光條的寬度為d，且d?l，托盤和砝碼的總質(zhì)量為m，滑塊和擋光條的總質(zhì)量為M，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。在滑塊從靜止釋放到運動到光電門的過程中，系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEP＝mgl；系統(tǒng)動能的增加量ΔEk＝。在誤差允許的范圍內(nèi)，如果ΔEP＝ΔEk，則可驗證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。（2024?浙江二模）阿特伍德機(jī)是著名的力學(xué)實驗裝置，根據(jù)該裝置可測量重力加速度，也可驗證牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律或動量定理等力學(xué)規(guī)律。圖甲是阿特伍德機(jī)的其中一種簡化模型，鐵架臺上固定一輕質(zhì)滑輪，跨過滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩懸吊質(zhì)量均為M＝0.440kg的兩個物塊P、Q，物塊P側(cè)面粘貼小遮光片，其寬度為d、質(zhì)量忽略不計。在物塊P、Q下各掛5個相同的小鉤碼，質(zhì)量均為m＝0.010kg。光電門1、2通過連桿固定于鐵架臺上，并處于同一豎直線上，且光電門1，2之間的距離為h。兩光電門與數(shù)字計時器相連記錄遮光片通過光電門的時間。整個裝置現(xiàn)處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。實驗步驟如下：n12345a/m?s﹣20.2