模板17?2力學創新實驗（一大題型）

本節導航：

題型01力學創新實驗

題型01力學創新實驗

力學創新實驗題型在高考具有重要地位，題型的特點為：

①實驗器材的等效與替換，特點：實驗裝置、器材變化，但實驗原理、方法等不變。創新形式：①

用氣墊導軌代替長木板：應調整導軌水平，不必平衡摩擦力；②用光電門、頻閃相機代替打點計時器;

③用電子秤、力傳感器或已知質量的鉤碼等代替彈簧測力計。

②實驗結論的拓展與延伸，特點:實驗的裝置、器材等不變，但實驗目的變了。利用所測數據，求另

一物理量或驗證另一個物理規律。創新形式：由測定加速度延伸為測定動摩擦因數，通過研究紙帶、頻

閃照片或光電裝置得出物體的加速度，再利用牛頓第二定律求出物體所受的阻力或小車與木板間的動摩

擦因數。

③實驗情景的設計與創新，特點：用學過的物理規律和實驗方法設計或解答新情景實驗。創新形式：

①利用鋼球擺動驗證機械能守恒定律；②利用驗證牛頓第二定律測動摩擦因數；③利用運動公式解決新

情景實驗等。

一、必備基礎知識

1、核心原理

①以基本的力學模型為載體，依托運動學規律和動力學定律設計實驗。

②將實驗的基本方法控制變量法，處理數據的基本方法圖像法、逐差法，融入到實驗的綜合分析之

中。

2、解題方法

①根據題目情境，提取相應的力學模型，明確實驗的理論依據和實驗目的，設計實驗方案.

②進行實驗，記錄數據，應用原理公式或圖像法處理實驗數據，結合物體實際受力情況和理論受力

情況對結果進行誤差分析

3、實驗器材及速度的測量方法的改進

改進方法如下圖所示。

電源插頭

由遮光條的寬度”和遮

光條擋光時間At求速由紙帶求速度限號

度T

4、獲得加速度方法的改進

將長木板傾斜，靠小車的重力獲得加速度（如圖甲、乙所示）來代替用重物的拉力獲得加速度，如下

圖所示。

5、計時方法的改進

采用頻閃照相法和滴水法獲得兩點間的時間間隔來代替打點計時器，如下圖所示。

6、彈簧實驗裝置的實驗創新

彈簧水平放置，重物的重力作為彈簧的拉力，消除了彈簧自重的影響，如下圖所示。

F-x圖像的可由傳感器和計算機輸入數據直接獲得，如下圖所示。

一

一

7、探究互成角度力的合成規律常見創新實驗方案

彈簧測力計的拉力可由鉤碼的重力或力傳感器獲得，如下圖所示。

8、探究加速度與無題受力、物體質量的關系實驗創新

實驗裝置使用位移傳感器，力傳感器，彈簧測力計，氣墊導軌，光電門等，這是從實驗器材角度進

行創新，如下圖所示。

合外力由彈簧測力計測出來。

位移傳感器（發射器）

位移傳感器（接收器）

-------HK小車

軌道

“鉤碼

【注意】利用位移傳感器測位移，測出兩個初速度為零的勻加速直線運動在相同時間內發生的位移

荀、四則位移之比等于加速度之比，即幺=%。

利用光電門測量加速度，利用光電門測出滑塊通過Gl、G2的速度VI、V2,根據也2_也2=2如求出加

速度，這是從實驗目的角度進行創新，如下圖所示。

【注意】本實驗可結合牛頓第二定律，由加g—念=（M+機）a得出物塊與水平桌面間的動摩擦因數。

掛上合適的托盤和磋碼，改變木板的傾角，使質量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑，這是從

實驗原理角度進行創新，如下圖所示。

打點計時器

【注意】取下托盤和祛碼，測出其總質量為m,讓小車沿木板下滑，可知小車所受合力為mg,改

變祛碼質量，多次重復實驗探究加速度與物體受力關系。

9、探究平拋運動的特點實驗創新

頻閃照相法：通過頻閃照相，獲得小球做平拋運動時的頻閃照片，如下圖所示；

以拋出點為原點，建立直角坐標系；

通過頻閃照片描出物體經過相等時間間隔所到達的位置；

測量出經過八27、37、…時間內小球做平拋運動的水平位移和豎直位移，并填入表格；

分析數據得出小球水平分運動和豎直分運動的特點。

10、探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系實驗創新

該實驗可從實驗方案及器材的角度進行創新或者從實驗目的的角度進行創新。

實驗方案及器材的創新：以拉力傳感器、速度傳感器、轉速測量儀的使用使實驗方案得以改進，有

利于物理量的測量。

實驗目的的創新：以圓周運動的形式測量其他物理量。

11、驗證機械能守恒定律實驗創新

①研究對象創新：研究對象從單個物體變為研究連接體這個系統的機械能守恒。

②速度測量方法的創新：光電門、頻閃照相、平拋運動都可以用來測量速度。

③物體運動形式創新：物體從自由落體改為沿圓弧面下滑，在斜面上運動。

④實驗器材的創新：利用氣墊導軌代替長木板，減小阻力對實驗結果的影響。

12、驗證動量守恒定律實驗創新

在驗證動量守恒定律的實驗中，物體速度的測量方式很多種，如利用平拋運動的水平位移代替速度,

利用光電門測量滑塊的速度，利用機械能守恒定律測量擺塊速度，利用動能定理和滑行位移測量硬幣速

度。

實驗命題中常用同一實驗裝置驗證不同的物理規律。驗證兩球碰撞中系統動量是否守恒的同時，探究彈

簧鎖定時具有的彈性勢能；驗證兩球碰撞中系統動量是否守恒的同時，探究兩球的彈性碰撞機械能守恒

的表達式。

13、用單擺測量重力加速度實驗創新

將單線擺改成雙線擺，如下圖所示。雙線擺也是一種單擺，它的優點是可以把擺球的運動軌跡約束

在一個確定的平面上。或者把雙線擺的其中一根懸線，換成一根很輕的硬桿，組成一個“桿線擺”，如

下圖所示。桿線擺可以繞著懸掛軸來回擺動，桿與懸掛軸垂直，其擺球的運動軌跡被約束

在一個傾斜的平面內。

鐵架臺上裝一重垂線。在鐵架臺的立柱跟重垂線平行的情況下把“桿線擺”裝在立柱上，調節擺線

的長度，使擺桿與立柱垂直，則此時擺桿是水平的。如下圖所示，把鐵架臺底座的一側墊高，立柱傾斜，

繞立柱擺動的鋼球實際上是在一傾斜平面上運動。測出靜止時擺桿與重垂線的夾角為則該傾斜平面

與水平面的夾角。=90。一小

此時周期公式為：

爵接極運用

］（2024?湖北?高考真題）某同學設計了一個測量重力加速度大小g的實驗方案，所用器材有:

2g祛碼若干、托盤1個、輕質彈簧1根、米尺1把、光電門1個、數字計時器1臺等。

具體步驟如下：

①將彈簧豎直懸掛在固定支架上，彈簧下面掛上裝有遮光片的托盤，在托盤內放入一個祛碼，如圖（a）

所示。

1//m

圖(b)

②用米尺測量平衡時彈簧的長度/，并安裝光電門。

③將彈簧在彈性限度內拉伸一定長度后釋放，使其在豎直方向振動。

④用數字計時器記錄30次全振動所用時間t。

⑤逐次增加托盤內祛碼的數量，重復②③④的操作。

該同學將振動系統理想化為彈簧振子。已知彈簧振子的振動周期T=2］忖，其中A為彈簧的勁度系數,

M為振子的質量。

（1）由步驟④，可知振動周期？=—o

（2）設彈簧的原長為4,貝心與g、%、T的關系式為/=-0

⑶由實驗數據作出的/-〃圖線如圖（口所示，可得g=m/s2（保留三位有效數字，/取9.87）。

⑷本實驗的誤差來源包括（雙選，填標號）。

A.空氣阻力

B.彈簧質量不為零

C.光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置

|（2024?遼寧?高考真題）圖（a）為一套半圓拱形七色彩虹積木示意圖，不同顏色的積木直徑

不同。某同學通過實驗探究這套積木小幅擺動時周期T與外徑。之間的關系。

⑴用刻度尺測量不同顏色積木的外徑。，其中對藍色積木的某次測量如圖（b）所示，從圖中讀出。=

cm。

（2）將一塊積木靜置于硬質水平桌面上，設置積木左端平衡位置的參考點0,將積木的右端按下后釋放,

如圖（c）所示。當積木左端某次與。點等高時記為第0次并開始計時，第20次時停止計時，這一過程

中積木擺動了個周期。

⑶換用其他積木重復上述操作，測得多組數據。為了探究7與。之間的函數關系，可用它們的自然對數

作為橫、縱坐標繪制圖像進行研究，數據如下表所示:

顏色紅橙黃綠青藍紫

InD2.93922.78812.59532.48492.197L1.792

InT-0.45-0.53-0.56-0.65-0.78-0.92-1.02

圖(d)

根據表中數據繪制出InT-InD圖像如圖（d）所示，則T與。的近似關系為

A.Toe-75B.TxD2C丁臉D.公

⑷請寫出一條提高該實驗精度的改進措施:

1.（2024?全國?模擬預測）"槍口比動能”的計算公式為槍口子彈動能/槍管橫截面積，單位為J/cn?。我國

規定槍口比動能達到或大于L8J/cn?為槍支，小強通過如圖甲所示實驗裝置測定某型號仿真槍是否超標。

在一半封閉金屬盒內塞人橡皮泥，金屬盒下方安裝一個有墨水的輕質細毛筆，將金屬盒用輕繩系于天花

板上的。點，金屬盒下方鋪設一條以懸點。為圓心的圓弧軌道，并在軌道上鋪設白紙，調節軌道高度使

得輕質毛筆筆尖輕微接觸白紙且對金屬盒的運動無明顯阻礙作用。以。為圓心豎直安裝一與金屬盒運動

平面平行的量角器。將仿真槍靠近金屬盒并對準其中心射出彈丸，隨后彈丸陷入金屬盒內部，并與金屬

盒一起擺起一定的角度。測量槍管的內直徑。，彈丸的質量優，金屬盒與橡皮泥的質量白紙痕跡

上方端點與懸點0的連線與豎直方向的夾角0以及金屬盒中心與懸點0的距離Lo重力加速度大小為go

④用游標卡尺測量槍管內直徑時需利用圖乙中游標卡尺的（選填"①""②"或"③"）部分。測

量得到槍管內直徑讀數如圖丙所示，其讀數為mm。

（2）根據所測量得到的物理量得出比動能的表達式為苓=o（用題中所給物理量的字母表示）

⑶下列因素能夠導致比動能的測量值偏小的是（填標號）。

A.彈丸與金屬盒碰撞過程中損失的動能

B.金屬盒所受的空氣阻力以及毛筆筆尖與白紙之間的阻力

C.擊中金屬盒的位置位于金屬盒中心上方

D.仿真槍沒有抵近金屬盒射擊

2.（2024?云南?模擬預測）某實驗小組欲測定當地重力加速度大小，設計實驗裝置如圖甲：將一細線上端

固定于搖柄下端。點處，另一端連接一小鋼球。轉動搖柄可控制小鋼球某段時間內在某一水平面做勻速

圓周運動，在圓周上某處裝一光電門。已知小鋼球的直徑為d,。點到鋼球球心的距離為心

25

20

15

光電門

圖乙

（1）實驗中用螺旋測微器測量小球直徑如圖乙所示，則讀數為d=mm。

（2）某次實驗中小球經過光電門時間為f,則對應圓周運動線速度大小為；該若再測量出細線與豎直

方向的夾角為a,則當地重力加速度大小為g=0（以上均用題中所給物理量符號表示）

3.（2024?全國?模擬預測）線加速度計是一種測量物體加速度的裝置，其利用驅動電流/產生的安培力

（4=町帶動其自身配重物運動，然后根據物體加速度與其所受合外力的關系，得到物體的加速度和驅

動電流/的關系。某實驗小組為了得到某線加速度計的安培力比例系數%,從而標定電流與加速度的對

應關系，使用如圖甲所示裝置進行實驗。

⑴實驗時小組成員認為無須通過傾斜木板平衡摩擦力也可以完成實驗，安裝好實驗裝置后，調整鉤碼質

量，釋放鉤碼，當—時，可認為已經平衡摩擦力。記錄此時線加速度計的驅動電流值/。。

（2）實驗中，僅調節鉤碼質量，釋放鉤碼，記錄線加速度計的驅動電流大小和對應紙帶數據，如圖乙所示

為打點計時器某次打出的紙帶，計時器打點的時間間隔為0.02s,每隔4個計時點取1個計數點，依次

得到了O、A、B、C、。幾個計數點；用刻度尺量得。4=1.20cm、OB=2.80cm>OC=4.80cm,

OD=7.20cm,則打B點時紙帶的速度大小為m/s,紙帶運動的加速度大小為m/s2o（小數點

后保留2位數字）

0ABC??D

乙

⑶實驗中所使用重物的質量為當電流為4時，測得重物的加速度為6,線加速度計安培力比例系數

%可表示為—，線加速度計的最大驅動電流為幻，其可測得的最大加速度值為—o

⑷實驗中若未滿足鉤碼質量遠小于重物質量，則會使得左值—（填"偏大""偏小"或"無影響"）。

4.（2024?廣東廣州?一模）某同學設計了一個測油漆噴槍噴射速度的實驗。裝置如圖甲所示，該油漆噴槍

能夠向外噴射四種速度大小不同的油漆霧滴，一個直徑為。=20cm的紙帶環安放在水平轉臺上，紙帶環

上刻有一條狹縫A,在狹縫A的正對面畫一條標志線。轉臺穩定轉動時，向側面同樣開有狹縫B的紙盒

中沿水平方向噴射油漆霧滴，當狹縫A、B正對平行時，霧滴通過狹縫A在紙帶的內側面留下油漆痕跡。

改變噴射速度v。（v0>—）重復實驗，在紙帶上留下四個油漆痕跡a、b、c、d,將紙帶展開平放在刻

度尺旁邊，如圖乙所示。

標志線側面開有

霧滴痕跡狹縫8的紙盒子4321cmo

h11111“J11"1111川?口』11111II“?”

標

志

狹縫4[|線

（1）圖乙中，速度最大的霧滴所留的痕跡是點；

（2）已知轉臺轉動的角速度o=8rad/s,如果不計霧滴所受空氣阻力，則噴槍噴出霧滴速度的最大值為—

m/s（保留三位有效數字）。

5.（2024?湖北黃岡?一模）某同學利用手機連拍功能測量自由落體加速度，為拍出清晰的照片，他效仿伽

利略利用斜面"沖淡”重力的方法，讓物塊沿帶標尺的斜面運動。具體操作步驟如下：

①用支架固定好手機開始連拍，讓物塊從斜面底端滑上斜面直至物塊重新滑回底端；

②在物塊上滑過程和下滑過程中各選取連續拍攝的3張照片如圖所示，手機每隔時間T拍攝一張照片:

③物塊在上滑1、2、3和下滑1、2、3的位置對應的刻度值分別記為為、X?、工3、彳4、4、/；

④改變斜面傾角，重復上述步驟，獲得多組實驗數據。

⑴在步驟③中，物塊從上滑1到上滑2的位移s=。（用毛、尤2表示）

（2）若規定沿斜面向上為正方向，則物塊上滑過程加速度％=—,下滑過程加速度為=—。（用4、

尤2”.4及T表示）

（3）令〃?=（4-W）2,”=（4+%）2,多次實驗后，根據多組實驗數據，以根為縱坐標、〃為橫坐標作出加一"

圖像，得到一條直線，若圖像斜率為七縱軸截距為6,則自由落體加速度為—；若最大靜摩擦力等

于滑動摩擦力，在重復實驗中，斜面傾角正切值應大于—。（用人和6表示）

6.（2024?陜西西安?三模）利用計算機系統和光電門傳感器測量自由落體運動的加速度，實驗裝置如圖1

所示，主要器材有：①光電門；②工字型擋光片；③鐵架臺。

（1）運用該實驗裝置測量自由落體運動加速度的實驗原理（用表中的物理量符號表示）。

（2）若某次實驗使用的工字型擋光片尺寸如圖2所示，工字型擋光片的寬度d=0.02m,兩檔光片之間的距

離力為0.15m。計算機系統采集的某一組實驗數據如表所示，則測得自由落體運動的加速度為

（結果保留兩位小數）

（3）除實驗中偶然誤差外，寫出一條可能產生實驗測量誤差的原因：o

7.（2024?四川成都?三模）某同學用如圖（a）所示的裝置驗證機械能守恒定律。不可伸長的輕繩繞過輕質

定滑輪，輕繩兩端分別連接物塊P與感光細鋼柱K,兩者質鋼柱量均為m=0140kg,鋼柱K下端與質量

為V=0.200kg的物塊Q相連。鐵架電動機臺下部固定一個電動機，電動機豎直轉軸上裝一支激光筆，

電動機帶動激光筆繞轉軸在水平面內勻速轉動，每轉一周激光照射在細鋼柱表面時就會使細鋼柱感光并

留下痕跡。初始時P、K、Q系統在外力作用下保持靜止，輕繩與細鋼柱均豎直。重力加速度g取9.8m//。

⑴開啟電動機，待電動機以0=40力ad/s的角速度勻速轉動后。將P、K、Q系統由靜止釋放，Q落地前,

激光器在細鋼柱K上留下感光痕跡。取下K,用刻度尺測出感光痕跡間的距離如圖（6）所示。則細鋼柱

K上相鄰感光痕跡間的時間間隔T=s,激光束照射到￡點時，細鋼柱速度大小為"=m/s。

（此間2空的計算結果均保留1位有效數字）

OABCDEF

1???????

|||||||||||||||||||

0cm1234567891011121314151617181920

圖(b)

⑵經判斷系統由靜止釋放時激光筆光束恰好經過。點。參照圖，在0E段，系統動能的增加量

△Ek=，重力勢能的減少量△”=;比較兩者關系可判斷系統機械能是否守恒。（計算結

果均保留3位有效數字）

⑶選取相同的另一感光細鋼柱K,若初始時激光筆對準K上某點，開啟電動機的同時系統由靜止釋放,

電動機的角速度按如圖（c）所示的規律變化，圖像斜率為上記錄下如圖（4）所示的感光痕跡，其中

兩相鄰感光痕跡間距均為乩若驗證得到表達式H即可證明系統在運動過程中機械能守恒（用含

字母Af、機、d、k、g、力的表達式表示）。

圖(d)

8.（2024?福建泉州?模擬預測）某實驗小組用如圖甲所示裝置探究加速度與合力的關系，一細繩通過定滑

輪連接兩個小桶A和B,A桶中放有若干個質量均為根的鉤碼，打點計時器固定在鐵架臺上，已知重力

加速度為g=

⑴下列實驗操作步驟，正確的順序是。

①從A桶中取一個鉤碼放入B桶，接通電源，釋放B桶

②給B桶一豎直向下的速度，通過不斷調整B桶中細沙的質量，直到打出的紙帶點跡均勻。

③根據所得數據，作出相關圖像，得出結論。

④重復步驟①的操作，得到多組數據。

（2）打點計時器的打點周期為T,實驗打出的一段紙帶如圖乙所示，5個點為連續打出的點，1、5點間距

為X2,則桶的加速度大小為（用所給字母表示）。

（3）實驗小組測得多組數據，以B桶中鉤碼的質量為縱坐標，A桶和B桶的加速度為橫坐標，得到一條過

原點斜率為k的傾斜直線,若牛頓第二定律成立，則兩桶及所有鉤碼和桶內沙子的總質量/=（用

k、g表示）o

9.（2024?陜西榆林?模擬預測）如圖甲為桶裝水電動抽水器，某興趣小組利用平拋運動規律測量該抽水器

的流量Q（單位時間流出水的體積）。

甲乙

（1）如圖乙，為了方便測量，取下不銹鋼出水管，用游標卡尺測量其外徑。，讀數為cm。

（2）轉動出水管至出水口水平，接通電源，待水流穩定后，用米尺測出管口到落點的高度差/7=44.10cm和

管口到落點的水平距離乙=30.00cm,已知重力加速度，g=9.8m/s2,則水流速度v=m/s（保留兩

位有效數字）。

（3）己知出水管管壁的厚度為d,該抽水器的流量。的表達式為（用物理量d、v表示）。若根

據測得的流量算出裝滿一杯水需要的時間總是比實際需要的時間短，可能的原因是（寫出

一種即可）。

10.（2024?湖北武漢?二模）如圖甲所示，某實驗小組的同學用量角器和單擺設計、制作一個簡易加速度計。

將此裝置豎直懸掛于物體上，當物體在水平方向做勻變速直線運動時，通過單擺與豎直方向的偏角可

以測出加速度的大小。同學們進行了如下操作：

（2）用單擺測量當地的重力加速度，除了測出小球的直徑外，還應測量的物理量有（填選項

前的字母符號）

A.小球的質量m

B.擺線的長度L

C.單擺做簡諧運動時的周期T

D.單擺做簡諧運動時的擺角。

⑶用上述操作過程中測量出的物理量的符號表示重力加速度。g=

（4）使用該加速度計測量加速度時，單擺與豎直方向的偏角為a,則加速度?=（用g和a表

示）。

11.（2024?遼寧大連?模擬預測）某同學用如圖Q）所示的裝置驗證機械能守恒定律。用細線把鋼制的圓

柱掛在架子上，架子下部固定一個小電動機，電動機軸上裝一支軟筆。電動機轉動時，軟筆尖每轉一

周就在鋼柱表面畫上一條痕跡（時間間隔為T）。如圖（6）,在鋼柱上從痕跡。開始選取5條連續的

痕跡A、B、C、D、E,測得它們到痕跡。的距離分別為府、hB、hC、hD、hE。已知當地重力加速度

為g。

⑴實驗操作時，應該。（填正確答案標號）

A.先打開電源使電動機轉動，后燒斷細線使鋼柱自由下落

B.先燒斷細線使鋼柱自由下落，后打開電源使電動機轉動

（2）畫出痕跡。時，鋼柱下落的速度v0=o（用題中所給物理量的字母表示）

⑶設各條痕跡到。的距離為九對應鋼柱的下落速度為V,畫出丫2一/7圖像，發現圖線接近一條傾斜的

直線，若該直線的斜率近似等于,則可認為鋼柱下落過程中機械能守恒。

12.（2024?湖北?三模）同時測量A、B兩個箱子質量的實驗裝置圖如圖甲所示，（:為固定在A上、寬度為d

的細遮光條（質量不計），D為鐵架臺，E為固定在鐵架臺上的輕質滑輪（質量和摩擦可忽略不計），

⑴在鐵架臺上標記一位置O,并測得該位置與光電門尸之間的距離為九取出質量為機的祛碼放在A

箱子中，剩余祛碼全部放在B箱子中，讓A從位置。由靜止開始下降，則A下落到尸處的過程中，A

箱與A箱中祛碼的整體機械能是（填"增加"、"減少"或"守恒"）的。

（2）用游標卡尺測量遮光條的寬度d的讀數如圖丙所示，其讀數為mm,測得遮光條通過光電門的

時間為加，下落過程中的加速度大小（用以N、//表示）。

⑶改變根，測得相應遮光條通過光電門的時間，算出加速度。，得到多組相與。的數據，作出，"圖

像如圖乙所示，可得A的質量〃入=kg。（取重力加速度大小g=10m/s2,計算結果保留三位有效

數字）

13.（2024?江西景德鎮?二模）使用如圖所示的裝置探究物體沿斜面下滑的運動特點，操作步驟如下:

①讓滑塊從距離擋板s處由靜止下滑，同時打開水箱閥門，讓水流到量筒中（假設水流是均勻穩定的）

②當滑塊碰到擋板時立即關閉閥門；

③記錄量筒收集的水量V；

④改變S,重復以上操作；

⑤記錄測得的數據并填寫如下表格中。

次

s/mV/mL

數

14.5095

24.0089

33.5084

43.0077

52.5071

根據表中數據得到s與（選填"""、"上或"丫2〃）成正比，由此可得滑塊沿斜面向下做

運動。

若保持下滑的距離S不變，僅增大滑塊的質量，水量V將（選填"增大"、"不變"或"減小"）（實

驗允許有誤差）

14.（2024?山東煙臺?二模）如圖所示，在水平平臺上靜止放置一輕彈簧，彈簧左端與固定豎直擋板拴接,

彈簧處于原長時標記右端對應平臺臺面上的。點，在。點右側的A處固定一個光電門。已知水平平臺

摩擦很小可忽略不計，當地重力加速度為g。某同學利用該裝置進行"驗證動量守恒定律”實驗，具體步

驟如下：

光電門

①在小滑塊。上固定一個寬度為1的擋光片；

②用天平分別測出小滑塊。和6的質量相,、mb.

③使小滑塊a向左壓縮輕彈簧到某一位置。口標記該位置后，由靜止釋放小滑塊a,a瞬間被彈開后沿

平臺向右運動，經過光電門后與另一小滑塊b發生正碰，碰后兩滑塊先后從平臺邊緣飛出，分別落在

水平地面的5、。點；

④記錄小滑塊。通過光電門時擋光片的遮光時間介

⑤用刻度尺測出。、。1之間的距離/、平臺距水平地面的高度//及平臺邊緣鉛垂線分別與8、C點之間

的水平距離母、%

⑥改變彈簧壓縮量，進行多次測量。

⑴若滿足表達式（用題目中給定的字母表示），則說明小滑塊。、6正碰過程動量守恒；

（2）該同學利用圖像分析O、。1之間的距離/與小滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間f之間的數值關

系，利用描點法做出如圖乙所示的圖像是■條過原點的直線，該圖像縱軸表示/,則橫軸表示（選

填什，、/，，或"乙〃）。若該圖像的斜率為的則由圖乙可求得該輕彈簧的勁度系數左=。（彈簧的

tt

彈性勢能可表示為4=g乙，其中人為彈簧的勁度系數，尤為彈簧的形變量）

乙

15.（2024?福建廈門?三模）利用手機內置加速度傳感器可實時顯示手機加速度的數值。小明通過智能手機

探究加速度與合外力的關系，實驗裝置如圖甲所示，已知當地重力加速度為g。

r，機—

（1）輕彈簧上端固定，下端與手機相連接，手機下端通過細繩懸掛小桶;

（2）開始時，小桶裝有祛碼，整個實驗裝置處于靜止狀態；

（3）突然剪斷細繩，通過手機軟件記錄豎直方向加速度。隨時間變化的圖像如圖乙所示，剪斷細繩瞬

間手機的加速度對應圖中的—（選填或"C"）點；

（4）剪斷細繩瞬間手機受到的合力大小廠等于—；

A.祛碼的重力大小B.小桶和祛碼的重力大小

C.手機的重力大小D.彈簧對手機的拉力大小

（5）改變小桶中祛碼質量，重復步驟（3）,獲得多組實驗數據并繪制圖像如圖丙所示，由圖可

得結論：在誤差允許的范圍內，―；

（6）如圖丁所示，某同學在處理數據時，以手機豎直方向的加速度a為縱坐標，祛碼質量機為橫坐標，

繪制a一機圖像，獲得一條斜率為左，截距為6的直線，則可推算出手機的質量為—（選用晨b、g表

示）。

16.（2024?福建寧德?三模）某學習小組設計了圖甲所示裝置來探究物體質量一定時加速度與合外力關系。

主要實驗步驟如下：

（1）如圖甲所示，裝置中光電門1、2之間的距離為限開始時，左右兩側掛有兩個質量都等于50g

的小桶，兩小桶內都裝有5個質量都等于10g的鐵片；左側小桶A上固定著一質量不計的擋光片，用

游標卡尺測量擋光片的寬度，如圖乙所示，擋光片寬度”=mm；

甲乙

（2）從左側小桶取出1個鐵片放入右桶中，接著釋放小桶，小桶A上的擋光片依次經過光電門1和2,

記錄擋光片遮光時間。重復上述過程，將左側小桶放入右側小桶中的鐵片總數量記為"；

（3）某次實驗時，測得擋光片遮光時間分別為A。、A%則可求得小桶A的加速度。=（用d、

Afj、At?、h表示）；

（4）利用所得數據作出圖像，如圖丙所示。從圖像可以得出：當物體質量一定時，物體加速度與

其所受合外力成正比;

（5）利用圖像可求得當地重力加速度g=1m/s2（結果保留3位有效數字）。

丙

17.（2024?遼寧?模擬預測）某同學家住20樓，使用手機傳感器軟件時發現上樓時大氣壓強會發生變化,

于是想到用此規律測量當地的重力加速度g。查閱資料發現當地面附近高度變化不大時，可以將大氣視

為溫度和密度不變的氣體。該同學用手機記錄了大氣壓強p隨高度〃的變化關系，如下表所示:

fi/m16.028.039.051.063.074.0

P/Pa101805101661101523101373101234101098

（1）實驗時大氣密度約為0=L24kg/n?,利用表中數據在坐標紙中做出p-/7關系圖像,根據圖像

得到當地重力加速度g為m/s?（計算結果保留3位有效數字）。

⑵若上升的高度較大，考慮到大氣密度隨高度的變化，則關系圖像應為（填"直線”、

"曲線曲。

18.（2024?河北?模擬預測）李華同學設計圖甲所示裝置探究"動滑輪、沙和沙桶的總質量機一定時，加速

度與合力的關系”。彈簧測力計豎直懸掛在天花板上，掛鉤與輕繩的一端相連，輕繩繞過動滑輪（懸掛

裝有沙的沙桶）、固定在長木板右端的定滑輪與帶有遮光片的木塊相連。釋放后木塊會沿長木板運動，

經過光電門時數字計時器會記錄落光片的擋光時間。先用刻度尺測出木塊初始位置A點與光電門位置B

點間的距離x,用游標卡尺測量遮光片的寬度4

0123(cm)

llllllllllllllllllllllllllllllllll

G-動滑輪

01020游標尺

，沙和沙桶

Im

甲乙

請回答下列問題:

⑴用游標卡尺測量遮光片的寬度d時，示數如圖乙所示，則4=mm。

⑵下列做法正確的是o

A.實驗中，需要測量木塊（包括放在上面的祛碼）的總質量M

B.動滑輪兩側的輕繩要調整為豎直

C.實驗前，需要平衡木塊的摩擦力

D.釋放木塊時，應將木塊的左邊緣與A點重合

⑶按正確操作，將木塊從A點由靜止釋放，記錄彈簧測力計的示數R遮光片通過光電門的遮光時間

在木塊上增加祛碼，進行多次反復實驗，并記錄只f的多組數據，為了直觀判斷出加速度與合力的關

系，應以（選填7"產域"""）為縱軸，以尸為橫軸作出圖像。

19.（2024?遼寧朝陽?二模）為了測量汽車沿水平方向做直線運動時加速度大小，小張和小李兩同學分別設

計了不同的裝置。已知重力加速度為g。

甲乙

（1）小張將一量角器如圖甲所示放置在架子上，用細線一端拴一小球，另一端固定在量角器的中心，在

車加速直線運動時測量細線與豎直方向的夾角為e,則車的水平加速度大小為；

（2）小李將一等腰直角三角板如圖乙所示放在架子上，用細線一端拴一小球，另一端固定在三角板的頂

點處，三角板頂點到底邊的距離為加在車加速直線運動時測量細線與三角板底邊交點偏離豎直中線的

距離為X,則車的水平加速度大小為；

⑶如果要在量角器的半圓形底邊和三角板的底邊上直接標注加速度的數值，你認為甲乙哪種方案標注

的刻度值是均勻的：0這種方案在實際測量中用起來更方便。

20.（2024?吉林白城,一模）某興趣小組利用輕彈簧與刻度尺設計了一款加速度測量儀，如圖甲所示。輕彈

簧的右端固定，左端與一小車固定，小車與測量儀底板之間的摩擦阻力可忽略不計。在小車上固定一

指針，裝置靜止時，小車的指針恰好指在刻度尺正中間，圖中刻度尺是按■定比例的縮小圖，其中每

一小格代表的長度為1cm。測定彈簧彈力與形變量的關系圖線如圖乙所示：用彈簧測力計測定小車的

重力，讀數如圖丙所示。重力加速度g取：10m/s2。

（1）根據彈簧彈力與形變量的關系圖線可知，彈簧的勁度系數上N/m。（保留兩位有效數字）

⑵某次測量小車所在位置如圖丁所示，則小車的加速度方向為水平向（填"左"或"右"）、大小

為m/s2?

⑶若將小車換為一個質量更小的小車，其他條件均不變，那么該加速度測量儀的量程將。（選

填"不變""增大"或"減小"）

⑷加速度測量儀制作完成后，將刻度尺不同刻度對應的加速度大小標在尺上。測量某次運動過程中，

觀察到指針由讀數較大的位置逐漸變小到讀數幾乎為0。則在這段時間內該運動可能為一。

A.勻減速直線運動B.加速度增加的減速直線運動C.加速度減小的加速直線運動

21.（2024?江西九江?二模）冰墩墩小巧玲瓏可愛，某同學用如圖所示裝置確定冰墩墩重心位置，實驗如下：

將冰墩墩用不可伸長的長長的細線固定在豎直平面內的。點，。點有拉力傳感器，將拉力傳感器與計

算機相連接。（重力加速度為g）

（1）先讓冰墩墩做小角度擺動，計算機顯示曲線如圖甲所示，冰墩墩的周期為

（2）將寬度為d的遮光條固定在冰墩墩的下方，當冰墩墩靜止時，在冰墩墩下方的遮光條處安裝有光

電門（圖中未畫出），將冰墩墩拉起到不同位置由靜止釋放，測出遮光條經過光電門的擋光時間4。

（3）改變冰墩墩釋放的位置，測得多組力傳感器的示數F和擋光時間加，畫出產-圖像，如圖

乙所示。己知該圖線的斜率為心縱截距為c,則冰墩墩的質量為,冰墩墩的重心位置到懸掛點。

的距離為o

22.（2024?廣東?二模）某同學利用現有的實驗器材想要測量當地的重力加速度。一光滑桌面傾斜放置，其

與水平面間的夾角為在桌面上固定一懸掛點O,輕繩通過拉力傳感器拴接在。點，另一端連接一

個質量為m的物塊。

①現給物塊足夠大的初速度，使其在桌面內做圓周運動，分別記錄物塊在最低點時繩子的拉力（和最

高點時繩子的拉力心，改變不同的初速度，記錄多組刀和心;

②建立坐標系，以拉力4為縱軸、拉力T?為橫軸，得到了一條線性圖像，測得圖線斜率為鼠縱軸截

距為6

（1）根據以上數據，可得重力加速度的表達式為g=（用小b、。表示）；

⑵在本次實驗中，斜率及=,若改變斜面的傾角6,斜率上的值_____（選填"會"或者"不會"）發生

變化；

⑶若僅考慮物塊運動過程中的受到桌面的滑動摩擦力，不計其他阻力，此時的斜率左'將（選填"大

于""小于"或者"等于"）該值。

23.（23-24高一下?安徽蕪湖?開學考試）某同學利用如圖所示裝置測量小球在空中下落過程所受阻力大小

及小球的直徑（假設小球下落過程中阻力不變）。

磁鐵

“我;…小鐵球

I

接

數…光電口A

字

計

時

器

…光電門B

實驗步驟如下：

（i）用電磁鐵吸住一個小鐵球，將吸住小鐵球的電磁鐵、光電門A及B固定在鐵架臺的豎直立柱上，

調整它們的位置使小鐵球、光電門A及B在同一豎直線上；

（ii）切斷電磁鐵電源，小鐵球開始下落，測出小鐵球通過光電門A的時間4,并測出小鐵球由光電門

A運動到光電門B的時間t、光電門A與B中心之間的距離h-

（iii）保持光電門A的位置不變，改變光電門B的位置，多次重復實驗步驟（ii）,記錄多組實驗數據

r及力。

根據以上實驗步驟，回答以下問題：

h

（1）根據上述實驗數據做出圖線，若該圖線的斜率為匕縱軸截距為機則小鐵球經過光電門A

t

時的瞬時速度為;下落的加速度大小。=（用題中所給物理量的字母人或b表示）。

（2）小鐵球的直徑約為（用題中所給物理量的字母從At表示）。

（3）若當地重力加速度為g,小鐵球受到的空氣阻力與小鐵球的重力之比為（用題中所給物

理量的字母左、g表示）。

24.（2024?黑龍江,一模）某興趣小組利用輕彈簧與刻度尺設計了一款加速度測量儀，如圖甲所示。輕彈簧

的右端固定，左端與一小車固定，小車與測量儀底板之間的摩擦阻力可忽略不計。在小車上固定一指

針，裝置靜止時，小車的指針恰好指在刻度尺正中間，圖中刻度尺是按一定比例的縮小圖，其中每一

小格代表的長度為1cm。測定彈簧彈力與形變量的關系圖線如圖乙所示：用彈簧測力計測定小車的重

力,讀數如圖丙所示。重力加速度8取10m/s2。

（1）根據彈簧彈力與形變量的關系圖線可知，彈簧的勁度系數上N/m。（保留兩位有效數字）

（2）某次測量小車所在位置如圖丁所示，則小車的加速度方向為水平向（填"左"或"右"）、

大小為m/s2o

（3）若將小車換為一個質量更小的小車，其他條件均不變，那么該加速度測量儀的量程將o

（選填"不變""增大"或"減小"）

（4）加速度測量儀制作完成后，將刻度尺不同刻度對應的加速度大小標在尺上。在測量某次運動的過

程中，該同學觀察到指針由讀數較大的位置逐漸變小到讀數幾乎為0。則在這段時間內該運動可能

為o

A.勻加速直線運動B.勻減速直線運動

C.加速度減小的減速運動D.加速度減小的加速運動

25.（2024?全國?模擬預測）某實驗小組利用如圖甲所示的裝置研究“小球做圓周運動過程中機械能是否守

恒”，己知當地的重力加速度大小為g。

（1）用10分度的游標卡尺測出鋼球的直徑如圖乙所示，則其直徑“=cm。

（2）不可伸長的輕質細線上端固定在力傳感器上，它的下端懸掛一小鋼球，初始時刻鋼球靜止在光電

門的中央，此時力傳感器的示數為耳。

（3）拉到適當角度0后由靜止釋放鋼球，測出鋼球的遮光時間為并記錄下鋼球經過光電門時力傳

感器的示數為F?，則鋼球做圓周運動的半徑R=。（用題中所給物理量的符號表示）

（4）鋼球由靜止釋放到經過光電門的過程中，鋼球動能的增加量△"=,重力勢能的減少量

△Ep=。（用題中所給物理量的符號表示）

26.（2024?吉林?模擬預測）某同學用如圖所示裝置做"探究向心力與速度的關系"的實驗。半徑均為R的半

圓軌道A8和四分之一圓弧軌道固定在豎直面內，過CD部分最高點。的切線水平，A、C、B在同

一水平面上，在。點固定一個力傳感器，。點在地面的投影為。，從A點正上方尸點處由靜止釋放一

個質量為根的小球，小球沿軌道運動到。點并從。點水平拋出，落地點在。點（圖中未標出）。

%

（1）對實驗的要求，下列說法正確的是