專題25力學實驗

考點愿型歸納

一、探究小車速度隨時間變化規律的實驗..............2

二、探究彈力和彈簧伸長量的關系....................5

三、驗證力的平行四邊形定則的......................8

四、驗證加速度與力成正比的實驗...................13

五、研究物體平拋運動實驗.........................17

六、探究功與物體速度變化的實驗...................23

七、探究動能定理的實驗...........................27

八、驗證機械能守恒定律的實驗.....................31

九、驗證動量守恒定律的實驗.......................33

十、用單擺測重力加速度的實驗.....................38

1

專題一探究小車速度隨時間變化規律的實驗

1.（2023?全國?高考真題）某同學利用如圖（a）所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平

均速度與時間的關系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下

落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關數據如圖（b）所示。

打點計時器紙帶小車

（1）已知打出圖（b）中相鄰兩個計數點的時間間隔均為0.1s.以打出/點時小車位置為初

始位置，將打出5、C、E、尸各點時小車的位移Ax填到表中，小車發生對應位移和平

均速度分別為Ax和7，表中％°=cm,VAD=cm/so

IIIIII

麗.60T《8.009.40小10.90小12.40—

\??????（

0ABef）EF、

單位:cm

圖（b）

圖(c)

2

（3）從實驗結果可知，小車運動的。圖線可視為一條直線，此直線用方程;;=左4+6表

示，其中左=cm/s2,b=cm/So（結果均保留3位有效數字）

（4）根據（3）中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出/點時小車速度

大小吟=，小車的加速度大小4==（結果用字母左、6表示）

58.7b2k

【詳解】（1）[1]根據紙帶的數據可得

\xAD=xAB+xBC+xCD=6.60cm+8.00cm+9.40cm=24.00cm

⑵平均速度為

v=—=80.0cm/s

ADn3T

（2）[3]根據第（1）小題結果補充表格和補全實驗點圖像得

（3）[4][5]從實驗結果可知，小車運動的】一加圖線可視為一條直線，圖像為

3

此直線用方程工=上4+6表示，由圖像可知其中

22

k=2^^._^i2.cm/s=71.5cm/s,b=58.7cm/s

0.4

（4）[6][7]小球做勻變速直線運動，由位移公式、=m2,整理得

x1

一=%H—at

即

-1

v=v+—at

A2

故根據圖像斜率和截距可得

vA=b,a=2k

2.（2023?浙江?高考真題）在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，實驗裝置如圖1

所示。

圖1

①需要的實驗操作有（多選）;

A.調節滑輪使細線與軌道平行

B.傾斜軌道以補償阻力

C.小車靠近打點計時器靜止釋放

D.先接通電源再釋放小車

②經正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續打出的點0、1、2、3、

4為計數點，則計數點1的讀數為cm。已知打點計時器所用交流電源的頻率為

50Hz,則打計數點2時小車的速度大小為：m/s（結果保留3位有效數字）。

4

?0?12?3?4?

Illllllllplllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllplllllllllllllllllllllllllllll

23456789101112

圖2

【答案】ACD2.751.48

【詳解】①[1]A.實驗需要調節滑輪使細線與軌道平行，選項A正確；

B.該實驗只要使得小車加速運動即可，不需要傾斜軌道補償阻力，選項B錯誤；

C.為了充分利用紙帶，則小車靠近打點計時器靜止釋放，選項C正確；

D.先接通電源再釋放小車，選項D正確。

故選ACDo

②[2][3]計數點l的讀數為2.75cm。已知打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz,則打點

周期T=0.02s,則打計數點2時小車的速度大小為

x13(8.65-2.75)x10-2

匕=-=----------------m/s=1.48m/s

22T0.04

專題二探究彈力和彈簧伸長量的關系

3.(2023?浙江?高考真題)如圖所示，某同學把A、B兩根不同的彈簧串接豎直懸掛，探究

A、B彈簧彈力與伸長量的關系。在B彈簧下端依次掛上質量為m的鉤碼，靜止時指針所指

刻度4、/的數據如表。

鉤碼個數012

xj/cm7.758.539.30

x5/cm16.4518.5220.60

5

鉤碼個數為1時，彈簧A的伸長量Ax』cm,彈簧B的伸長量?B=cm,

兩根彈簧彈性勢能的增加量歿（選填或“>”）。

【答案】0.781.29<

【詳解】［1］鉤碼個數為1時，彈簧A的伸長量

A%A=8-53cm-7.75cm=0.78cm

［2］彈簧B的伸長量

A%B=18.52cm-16.45cm?0.78cm=1.29cm

［3］在B彈簧下端掛上鉤碼到系統在無外力作用而處于靜止狀態的過程，需要有外力迫使系

統最終處于靜止狀態，外力對系統做負功，系統機械能是減少的，所以兩根彈簧彈性勢能的

增加量小于鉤碼減小的重力勢能，即

第<mg（AxA+AxB）

4.（2022?湖南?高考真題）小圓同學用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，

設計了如圖（a）所示的實驗裝置，測量冰墩墩玩具的質量。主要實驗步驟如下：

橡

支

皮

架

筋

^

^

3

為"

圖

（1）查找資料，得知每枚硬幣的質量為6.05g；

（2）將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩定后橡皮筋的長度/,記錄數據如

下表:

序號12345

硬幣數量”/枚510152025

長度1/cm10.5112.0213.5415.0516.56

（3）根據表中數據在圖（b）上描點，繪制圖線；

6

17

16

15

14

13

12

11

10

圖(b)

（4）取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩定后橡皮筋長度的示數如圖（c）所示,

此時橡皮筋的長度為cm；

（5）由上述數據計算得冰墩墩玩具的質量為g（計算結果保留3位有效數字）。

【答案】見解析15.35127

【詳解】（3）[1]根據表格標點連線如圖

（4）⑵由圖可知刻度尺的分度值為1mm,故讀數/=15.35cm；

（5）[3]設橡皮筋的勁度系數為左，原長為x。，則

nxmg=左（再一玉））

n2mg=kyx2-x0)

則橡皮筋的勁度系數為左

7

k=(n「%)mg

x2-x1

從作的l-n圖線讀取數據則可得

,(?2-n^!mg10n2xx-nxx2

k=---------=—mg,x0=———=9.05cm

x2~xl3n2-n}

設冰墩墩的質量為加/,則有

mig=k(l-x0)

可得

mt=^x6.05x(15.35-9.05)g?127g

專題三驗證力的平行四邊形定則的

5.(2024?海南?高考真題)為驗證兩個互成角度的力的合成規律，某組同學用兩個彈簧測力

計、橡皮條、輕質小圓環、木板、刻度尺、白紙、鉛筆、細線和圖釘等器材，按照如下實驗

步驟完成實驗：

(I)用圖釘將白紙固定在水平木板上;

(II)如圖(d)(e)所示，橡皮條的一端固定在木板上的G點，另一端連接輕質小圓環，

將兩細線系在小圓環上，細線另一端系在彈簧測力計上，用兩個彈簧測力計共同拉動小圓環

到某位置，并標記圓環的圓心位置為。點，拉力E和乃的方向分別過尸/和P點，大小分

別為B=3.60N、F2=2.90N；拉力B和仍，改用一個彈簧測力計拉動小圓環，使其圓心到

。點，在拉力廠的方向上標記8點，拉力的大小為尸=5.60N請完成下列問題：

(1)在圖(e)中按照給定的標度畫出B、仍和尸的圖示，然后按平行四邊形定則畫出B、

入的合力尸。

(2)比較尸和尸，寫出可能產生誤差的兩點原因_____

8

（2）①沒有做到彈簧秤、細繩、橡皮條都與木板平行；②讀數時沒有正視彈簧測力計

【詳解】（1）按照給定的標度畫出￡、凡和尸的圖示，然后按平行四邊形定則畫出尸/、F2

的合力尸，如下圖所示

（2）尸和尸不完全重合的誤差可能是：①沒有做到彈簧秤、細繩、橡皮條都與木板平行；

②讀數時沒有正視彈簧測力計。

6.（2023?全國?高考真題）在“驗證力的平行四邊形定貝爐的實驗中使用的器材有：木板、白

紙、兩個標準彈簧測力計、橡皮條、輕質小圓環、刻度尺、鉛筆、細線和圖釘若干。完成下

列實驗步驟：

①用圖釘將白紙固定在水平木板上。

②將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質小圓環上。將兩細線也系在小圓環上，它

們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當的力拉動兩個測力

計，小圓環停止時由兩個測力計的示數得到兩拉力片和用的大小，并=（多選,

填正確答案標號）

A.用刻度尺量出橡皮條的長度

B.用刻度尺量出兩細線的長度

C.用鉛筆在白紙上標記出小圓環的位置

D.用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向

9

③撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環拉到，由測力計的示數得到拉力下

的大小，沿細線標記此時尸的方向。

④選擇合適標度，由步驟②的結果在白紙上根據力的平行四邊形定則作片和F2的合成圖，

得出合力尸'的大小和方向；按同一標度在白紙上畫出力廠的圖示。

⑤比較F和尸的,從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。

【答案】CD/DC相同位置大小和方向

【詳解】②[1]將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質小圓環上。將兩細線也系在

小圓環上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當的力

拉動兩個測力計，小圓環停止時由兩個測力計的示數得到兩拉力片和耳的大小，還需要用

鉛筆在白紙上標記出小圓環的位置以及用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向。

故選CD-

③⑵撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環拉到相同位置，由測力計的示數得到拉力廠

的大小，沿細線標記此時廠的方向；

⑤[3]比較一和尸的大小和方向，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。

7.（2022?浙江?高考真題）（1）①“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗裝置如圖1所示,

長木板水平放置，細繩與長木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計數點。為位移測量

起點和計時起點，則打計數點8時小車位移大小為cm。由圖3中小車運動的數據點,

求得加速度為m/s2（保留兩位有效數字）。

1111111111111111111111111111111111111111111111111111

)cn17>Z

②利用圖1裝置做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗，需調整的是

A.換成質量更小的小車B.調整長木板的傾斜程度

C.把鉤碼更換成磋碼盤和祛碼D.改變連接小車的細繩與長木板的夾角

10

Av/(m*s-1)

圖3圖4

（2）“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖4所示，在該實驗中，

①下列說法正確的是；

A.拉著細繩套的兩只彈簧秤，穩定后讀數應相同

B.在已記錄結點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的兩點

C.測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦

D.測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并平行于木板

②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要（選填“2”、“3”或“4”）次把橡皮條

結點拉到。點。

【答案】6.15-6.251.7~2.1BC/CBD3

【詳解】（1）[1]依題意，打計數點5時小車位移大小為6.20cm,考慮到偶然誤差,

6.15cm~6.25cm也可；

[2]由圖3中小車運動的數據點，有

考慮到偶然誤差，1.7m/s2?2.1m/s2也可；

[3]A.利用圖1裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，需要滿足小車質量遠遠大于

鉤碼質量，所以不需要換質量更小的車，故A錯誤；

B.利用圖1裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，需要利用小車斜向下的分力以

平衡其摩擦阻力，所以需要將長木板安打點計時器一端較滑輪一端適當的高一些，故B正

確；

C.以系統為研究對象，依題意“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗時有

11

M+m

考慮到實際情況，即/?mg,有

M+m

則可知

M?4m

而利用圖1裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時要保證所懸掛質量遠小于小車質量,

即用可知目前實驗條件不滿足，所以利用當前裝置在“探究加速度與力、質量的關系”

時，需將鉤碼更換成祛碼盤和祛碼，以滿足小車質量遠遠大于所懸掛物體的質量，故C正

確；

D.實驗過程中，需將連接祛碼盤和小車的細繩應跟長木板始終保持平行，與之前的相同，

故D錯誤。

故選BCo

(2)[4]A.在不超出彈簧測力計的量程和橡皮條形變限度的條件下，使拉力適當大些，不

必使兩只測力計的示數相同，故A錯誤；

B.在已記錄結點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的一個點就可以

了，故B錯誤；

C.實驗中拉彈簧秤時，只需讓彈簧與外殼間沒有摩擦，此時彈簧測力計的示數即為彈簧對

細繩的拉力相等，與彈簧秤外殼與木板之間是否存在摩擦無關，故C錯誤；

D.為了減小實驗中摩擦對測量結果的影響，拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并

平行于木板，故D正確。

故選D。

[5]若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗，用手拉住一條細繩，用彈簧稱拉住另一條細繩，

互成角度的拉橡皮條，使其結點達到某一點。，記下位置O和彈簧稱示數B和兩個拉力的

方向；交換彈簧稱和手所拉細繩的位置，再次將結點拉至。點，使兩力的方向與原來兩力

方向相同，并記下此時彈簧稱的示數尸2；只有一個彈簧稱將結點拉至。點，并記下此時彈

簧稱的示數廠的大小及方向；所以若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要3次把橡

皮條結點拉到O。

12

專題四驗證加速度與力成正比的實驗

8.（2024?天津?高考真題）某同學用圖示裝置探究加速度與力的關系。

（1）為補償打點計時器對小車的阻力及其他阻力，調節木板傾角，使小車在不掛槽碼時運動,

并打出紙帶進行檢驗，下圖中能表明補償阻力恰當的是;

（2）某次實驗得到一條紙帶，部分計數點如下圖所示（每相鄰兩個計數點間還有4個點，圖

中未畫出），測得斗=6.20cm,$2=6.70cm,S3=7.21cm,S4=7.73cm。已知打點計時器所接交流

電源頻率為50Hz,則小車的加速度。=m/s2（要求充分利用測量數據，結果保

留兩位有效數字）；

）BCDE?

—?!<--~~——------?!<------------?]

1511s21s3!S4

（3）該同學將一個可以直接測出繩子拉力的傳感器安裝在小車上，小車和傳感器總質量為

210go按要求補償阻力后，該同學共進行了四次實驗，懸掛的槽碼質量依次為

5g、10g、20g、40g處理數據時，用兩種方式得到小車（含傳感器）受到的合力，一種將槽碼所

受重力當作合力、另一種將傳感器示數當作合力，則這兩種方式得到的合力差異最大時，槽

碼質量為go

【答案】（1）B

（2）0.51

（3）40

【詳解】（1）若補償摩擦力恰當，則小車應該勻速運動，打出的紙帶應該點跡均勻分布，故

選B。

13

（2）每相鄰兩個計數點間還有4個點未畫出，可知7=O.ls；小車的加速度

a=…丁=<7.73^.21-6.70-6.20）x1^^力$1mzs?

4Tz4x0.12

（3）根據牛頓第二定律，對祛碼

mg-T=ma

對小車

T=Ma

可得

T=Mm^=_^mg

M+m]?m

M

則當加較小時傳感器的示數越接近與祛碼的重力加g;加越大，則傳感器的示數與祛碼重力

的差異越大，即這兩種方式得到的合力差異最大時，槽碼質量為40g。

9.（2024?甘肅?高考真題）用圖1所示實驗裝置探究外力一定時加速度與質量的關系。

（1）以下操作正確的是（單選，填正確答案標號）。

A.使小車質量遠小于槽碼質量B.調整墊塊位置以補償阻力

C.補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）保持槽碼質量不變，改變小車上祛碼的質量，得到一系列打點紙帶。其中一條紙帶的計

數點如圖2所示，相鄰兩點之間的距離分別為S”邑,…,以，時間間隔均為T。下列加速度算

式中，最優的是（單選，填正確答案標號）。

必盧＞?s5A?Ss、?S7.?S3

圖2

1S「S]S-6S6—S51一邑S「S3邑—/冷—工

A.ci=—

7丁2丁27272727272

RS6S7—S5S6—S4S5—S384—82S3—

?6^2T22T22T22T22722T2)

14

AY?S「S&|4-邑?Sfs—q

c.

3T23T23T23T°3T2J

V5/I跖-星I、-邑Iaw

D.4T24T242”2

（3）以小車和祛碼的總質量M為橫坐標，加速度的倒數:為縱坐標，甲、乙兩組同學分別得

由圖可知，在所受外力一定的條件下，。與M成（填“正比”或“反比”）；甲組所用的.

（填“小車”、“祛碼”或“槽碼”）質量比乙組的更大。

【答案】（1）B

⑵D

⑶反比槽碼

【詳解】（1）A.為了使小車所受的合外力大小近似等于槽碼的總重力，故應使小車質量遠

大于槽碼質量，故A錯誤；

B.為了保證小車所受細線拉力等于小車所受合力，則需要調整墊塊位置以補償阻力，也要

保持細線和長木板平行，故B正確；

C.補償阻力時不能移去打點計時器和紙帶，需要通過紙帶上點跡是否均勻來判斷小車是否

做勻速運動，故c錯誤；

D.根據操作要求，應先打開打點計時器再釋放小車，故D錯誤。

故選Bo

（2）根據逐差法可知

2

S5-Sl=4atT

2

S6-S2=4a2T

15

跖-邑=4%"

聯立可得小車加速度表達式為

」(口+。+寸

44724712472

故選D。

(3)[1]根據圖像可知：與河成正比，故在所受外力一定的條件下，。與M成反比;

[2]設槽碼的質量為%,則由牛頓第二定律

mg=(jn+M}a

化簡可得

11〃1

amgg

故斜率越小，槽碼的質量加越大，由圖可知甲組所用的槽碼質量比乙組的更大。

10.(2024?廣東?高考真題)下列是《普通高中物理課程標準》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、物體質量的關系”實驗裝置示意圖。圖中木板右端墊高的

目的是0圖乙是實驗得到紙帶的一部分，每相鄰兩計數點間有四個點未畫出。相鄰計

數點的間距已在圖中給出。打點計時器電源頻率為50Hz,則小車的加速度大小為m/s2

(2)在“長度的測量及其測量工具的選用”實驗中，某同學用50分度的游標卡尺測量一例柱體

的長度，示數如圖丙所示，圖丁為局部放大圖，讀數為<

丙T

16

(3)在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗調節過程中,在光具座上安裝光源、遮光筒和光屏。

遮光筒不可調節。打開并調節0使光束沿遮光筒的軸線把光屏照亮。取下光屏，裝上

單縫、雙縫和測量頭。調節測量頭，并緩慢調節單縫的角度直到目鏡中觀察到。

【答案】(1)平衡摩擦力2.86

(2)4.108

(3)光源干涉條紋

【詳解】(1)[1]木板右端抬高的目的是平衡摩擦力；

[2]小車的加速度大小

義-22-2

a_(16.29+13.43+10.59—7.72—4.88-2.01)10mzs286m/s

”9x0.12s-?$

(2)游標卡尺讀數為

41mm+4x0.02mm=41.08mm=4.108cm

(3)[1]⑵在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗調節過程中，在光具座上安裝光源、遮光

筒和光屏，遮光筒不可調節，打開并調節光源，使光束沿遮光筒的軸線把光屏照亮，取下光

屏，裝上、雙縫和測量頭，調節測量頭，并緩慢調節單縫的角度直到目鏡中觀察到干涉條紋。

專題五研究物體平拋運動實驗

11.(2024?河北?高考真題)圖1為探究平拋運動特點的裝置，其斜槽位置固定且末端水平,

固定坐標紙的背板處于豎直面內，鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出，落在傾斜的

擋板上擠壓復寫紙，在坐標紙上留下印跡.某同學利用此裝置通過多次釋放鋼球，得到了如

圖2所示的印跡，坐標紙的y軸對應豎直方向，坐標原點對應平拋起點.

圖1

①每次由靜止釋放鋼球時，鋼球在斜槽上的高度(填“相同”或“不同”)。

②在坐標紙中描繪出鋼球做平拋運動的軌跡。

17

③根據軌跡，求得鋼球做平拋運動的初速度大小為m/s(當地重力加速度g為

9.8m/s2,保留2位有效數字)。

【詳解】［1］為保證鋼球每次平拋運動的初速度相同，必須讓鋼球在斜槽上同一位置靜止釋

放，故高度相同；

⑵描點連線用平滑曲線連接，鋼球做平拋運動的軌跡如圖所示

［3］因為拋出點在坐標原點，為方便計算，在圖線上找到較遠的點，在圖線上找到坐標為

19.6cm的點為研究位置，該點坐標為(14.1cm,19.6cm),根據平拋運動規律

,1，

x=vot,y=-gt-

解得

18

v0=0.71m/s

12.（2023?北京?高考真題）用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，探究平拋運動的

特點。

（1）關于實驗，下列做法正確的是（填選項前的字母）。

A.選擇體積小、質量大的小球B.借助重垂線確定豎直方向

C.先拋出小球，再打開頻閃儀D.水平拋出小球

（2）圖1所示的實驗中，A球沿水平方向拋出，同時B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述

運動過程。圖2為某次實驗的頻閃照片，在誤差允許范圍內，根據任意時刻A、B兩球的豎

直高度相同，可判斷A球豎直方向做運動；根據,可判斷A球水

平方向做勻速直線運動。

8OOO

0O

0O

0O

0O

0O

O

o

OO

（3）某同學使小球從高度為0.8m的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運動（每秒

頻閃25次），最多可以得到小球在空中運動的個位置。

（4）某同學實驗時忘了標記重垂線方向，為解決此問題，他在頻閃照片中，以某位置為坐

標原點，沿任意兩個相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向，建立直角坐標系xOy,并測量

出另外兩個位置的坐標值（為，乙）、（巧，乙），如圖3所示。根據平拋運動規律，利用運動的

合成與分解的方法，可得重垂線方向與y軸間夾角的正切值為

圖3

19

【答案】ABD自由落體運動A球相鄰兩位置水平距離相等10

力-2”

【詳解】用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，選擇體積小質量大的小球

可以減小空氣阻力的影響，A正確；

B.本實驗需要借助重垂線確定豎直方向，B正確；

CD.實驗過程先打開頻閃儀，再水平拋出小球，C錯誤，D正確。

故選ABDo

(2)⑵[3]根據任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可以判斷出A球豎直方向做自由落體

運動；根據A球相鄰兩位置水平距離相等，可以判斷A球水平方向做勻速直線運動。

(3)[4]小球從高度為0.8m的桌面水平拋出，根據運動學公式〃=gg〃，解得

頻閃儀每秒頻閃25次，頻閃周期

T=—s=0.04s

25

故最多可以得到小球在空中運動個數為

(4)[5]如圖/、外分別表示水平和豎直方向，設重垂線方向為與歹軸間的夾角為建立

坐標系存在兩種情況，如圖所示

sy7'''K\

y2I必

當建立的坐標系為a、必時，則X軸方向做勻減速運動，根據逐差法計算加速度有

2

x2-2%1=-gsin0(2T)j軸方向在

=gcos8（2T）

聯立解得

20

tan”

%-2%

當建立的坐標系為乙、為時，則x軸方向做勻加速運動，根據逐差法計算加速度有

x2-2X1=gsin8（2T）［y軸方向在

%-2乃=gcos8（2T）2

聯立解得

tan8=士生

%-2%

綜上所述，重垂線方向與y軸間夾角的正切值為

x-2x

tan。=2l

了2-2%

13.（2023?浙江?高考真題）在“探究平拋運動的特點”實驗中

（1）用圖1裝置進行探究，下列說法正確的是=

A.只能探究平拋運動水平分運動的特點

B.需改變小錘擊打的力度，多次重復實驗

C.能同時探究平拋運動水平、豎直分運動的特點

（2）用圖2裝置進行實驗，下列說法正確的是o

A.斜槽軌道M必須光滑且其末端水平

B.上下調節擋板N時必須每次等間距移動

C.小鋼球從斜槽M上同一位置靜止滾下

（3）用圖3裝置進行實驗，豎直擋板上附有復寫紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時的點

跡。實驗時豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上尸點靜止滾下，撞擊擋板留下

點跡0,將擋板依次水平向右移動x,重復實驗，擋板上留下點跡1、2、3、4o以點跡0為

坐標原點，豎直向下建立坐標軸片各點跡坐標值分別為勿、”、口、以。測得鋼球直徑為力

21

則鋼球平拋初速度V0為，

/d、,a(1、

B.(x+~)D.(4%-y)

【答案】BCD

【詳解】(1)[1]AC.用如圖1所示的實驗裝置，只能探究平拋運動豎直分運動的特點，不

能研究水平分運動的特點，故AC錯誤；

B.在實驗過程中，需要改變小錘擊打的力度，多次重復實驗，最后得出結論，故B正確。

故選B。

(2)[2]AC.為了保證小球做平拋運動，需要斜槽末端水平，為了保證小球拋出時速度相等,

每一次小球需要靜止從同一位置釋放，斜槽不需要光滑，故A錯誤，C正確；

B.上下調節擋板N時不必每次等間距移動，故B錯誤。

故選C。

(3)[3]A.豎直方向，根據

12

%=]g廣

水平方向

d

尤一§=引

聯立可得

故A錯誤；

B.豎直方向，根據

=g/

水平方向

x=vGt

聯立可得

故B錯誤;

22

CD.豎直方向根據

12

居=融

水平方向

聯立可得

故D正確，C錯誤。

故選D。

【點睛】

專題六探究功與物體速度變化的實驗

14.（2021?浙江?高考真題）用如圖所示裝置進行“探究功與速度變化的關系”實驗。裝有祛碼

的盤用繞過滑輪的細線牽引小車，盤和祛碼的重力可當作牽引力。小車運動的位移和速度可

以由打點紙帶測出，以小車為研究對象，改變祛碼質量，便可探究牽引力所做的功與小車速

度變化的關系。

盤和誄碼

①關于這個實驗，下列說法正確的是；

A.需要補償小車受到阻力的影響

B.該實驗裝置可以“驗證機械能守恒定律”

C.需要通過調節定滑輪使細線與長木板平行

D.需要滿足盤和祛碼的總質量遠小于小車的質量

②如圖2所示是兩條紙帶，實驗時打出的應是第條（填寫“I”或“n”）紙帶;

23

0lcm23456789101112131415161718192021222324

I

123456789101112131415

???????????????

01cm23456789101112131415161718192021222324

II

③根據實驗數據,在坐標紙上畫出的W-v2圖象是一條過原點的直線，據此圖象（填“能”

或“不能”）求出小車的質量。

【答案】ACDII能

【詳解】①[1]A.題中需要將盤和祛碼的重力可當作牽引力，所以首先需要補償小車受到阻

力的影響，即抬高長木板右端，小車在不接盤和祛碼的情況下，輕推小車，使小車做勻速直

線運動，說明小車重力沿斜面的分力與小車所受阻力等大反向，A正確；

D.然后掛上盤與祛碼加，根據牛頓第二定律

mg-T=ma

對小車根據牛頓第二定律

T=Ma

兩式相比解得繩子拉力

M1

M+m。]+a

當滿足盤和祛碼的總質量遠小于小車的質量，^T=mg,盤和祛碼的重力可當作牽引力，D

正確；

B.實驗過程中摩擦阻力無法消除，本實驗裝置無法驗證“機械能守恒定律”故B錯誤。

C.細線與長木板平行需要平行，保證繩子的拉力與小車運動方向一致，這樣盤和祛碼的重

力可完全當作牽引力，C正確。

故選ACDo

②⑵小車做勻加速直線運動，位移逐漸增大，所以實驗打出的紙帶是第II條。

③[3]根據動能定理可知少=4歷2,圖像的斜率為:"，據沙能求出小車的質量。

15.（2024?四川瀘州?二模）某學習小組利用如圖所示的裝置，探究滑塊所受合外力做的功

與其動能變化量間的關系。細繩的一端連接上力傳感器后系在天花板上，另一端通過滑輪系

24

上帶有遮光條的重物，重物正下方有A、B兩個光電門。

①測量滑塊(帶滑輪)的總質量加，遮光條的寬度力光電門A、B之間的高度肌

②墊高木板一端，使得滑塊恰能在傾斜木板上做勻速直線運動；

③按圖正確連接器材，使兩細繩與傾斜木板平行；

④由靜止釋放重物，滑塊將在細繩拉動下運動，記錄力傳感器的示數廠及遮光條經過光電

門A、B的擋光時間A。、加2。

(1)關于該實驗，要達到實驗目的，下列說法正確的是0

A.該實驗不需要重物質量遠小于滑塊質量

B.重復多次實驗時每次需要從同一位置靜止釋放重物

C.該實驗需要測量重物(含遮光條)的質量

(2)通過光電門A、B時，重物(含遮光條)的速度大小v4=,vB=o

(3)重物從N點運動到8點過程中，合外力對滑塊做功的表達式為沙=。滑塊動

能變化量的表達式為常=，發現在誤差范圍內二者相等，即可得到滑塊所受

合外力做的功與其動能變化量之間的關系。［(2)(3)問中均用題中所給已知量表示］。

【答案】⑴A

dd

⑵A"Af2

md2.11.

⑶Fh丁忘了一國7)

【詳解】(1)A.該實驗中力傳感器測量細繩中拉力，不需要重物質量遠小于滑塊質量。故

A正確；

B.實驗中，滑塊的位移由兩光電門的距離決定，滑塊經過光電門的速度可以直接計算，所

25

以重復多次實驗時每次沒有必要從同一位置靜止釋放重物。也不需要測量重物(含遮光條)

的質量。故BC錯誤。

故選Ao

(2)通過光電門A、B時，重物(含遮光條)的速度大小

(3)口］重物從4點運動到8點過程中，合外力對滑塊做功的表達式為

h

W=2F—=Fh

2

⑵滑塊動能變化量的表達式為

AE.=-m——m■

2包丫(MP

16.(2024?廣西?二模)如圖甲是“探究功與速度變化的關系”的實驗裝置，其中打點計時器所

用交流電的頻率為50Hz。當質量為0.10kg的小車，在1條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對

小車做的功記為Wo

1.60A1.6231.64*1.64

DCD

(1)關于該實驗，(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。

(2)當用2條、3條……完全相同的橡皮筋進行第2次、第3次……實驗時，由于每次實驗中

橡皮筋的拉伸長度相同，因此第2次、第3次……實驗中，橡皮筋對小車做的功分別

,每次實驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出

的紙帶求出。

(3)圖乙為某次用1條橡皮筋實驗打出的紙帶，測得4B、C、D、￡相鄰兩點間的距離分別

為4B=1.60cm,SC=1.62cm,CD=1.64cm,DE=1.64cm,則小車獲得的最大速度為—

m/so(結果保留兩位有效數字)

26

【答案】（1）需要

（2）2W3W

(3)0.82

【詳解】（1）為了保證小車的動能都是橡皮筋做功的結果，必須平衡摩擦力。

（2）由于每次實驗中橡皮筋的拉伸長度相同，故每根橡皮筋對小車做功大小相等，因此第

2次、第3次實驗中，橡皮筋對小車做的功分別為2M3Wo

（3）速度越大，相同時間內通過的位移越大，由圖可知，紙帶的CD、間距最大，且相

等,即速度達到最大值，兩點間的時間間隔為0.02s,則最大速度為

x0.0164

=-C^D-=---------m/s=0.82m/s

t0.02

專題七探究動能定理的實驗

17.（2021?河北?高考真題）某同學利用圖1中的實驗裝置探究機械能變化量與力做功的關

系，所用器材有：一端帶滑輪的長木板、輕細繩、50g的鉤碼若干、光電門2個、數字計時

器、帶遮光條的滑塊（質量為200g,其上可放鉤碼）、刻度尺，當地重力加速度為9.80m/s2,

實驗操作步驟如下：

遮光條光電門I光電門2

圖1

①安裝器材，調整兩個光電門距離為50.00cm,輕細繩下端懸掛4個鉤碼，如圖1所示；

②接通電源，釋放滑塊，分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并計算出滑塊通過兩個光

電門的速度；

③保持最下端懸掛4個鉤碼不變,在滑塊上依次增加一個鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質量,

重復上述步驟；

④完成5次測量后，計算出每次實驗中滑塊及所載鉤碼的總質量”、系統（包含滑塊、滑

塊所載鉤碼和輕細繩懸掛鉤碼）總動能的增加量陽及系統總機械能的減少量相，結果如

27

下表所示:

M/kg0.2000.2500.3000.3500.400

A^k/J0.5820.4900.3920.2940.195

AE/J0.3930.4900.6860.785

回答下列問題：

(1)實驗中輕細繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為J(保留三位有效數字)；

(2)步驟④中的數據所缺數據為；

(3)若M為橫軸，△￡為縱軸，選擇合適的標度，在圖2中