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1、1 力学试验目录目录一、必修实验【题型一】纸带类问题【题型二】弹簧、橡皮条类实验【题型三】平抛实验二.选修实验【题型四】单摆实验【题型五】碰撞实验三力学创新实验一、必修实验一、必修实验【题型一】纸带类问题【题型一】纸带类问题【解题指导】【解题指导】1.1.平衡摩擦力的两个实验及方法探究加速度与力、质量的关系及探究做功与速度变化的关系两个实验均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是垫高有打点计时器的一端，给小车一个初速度，小车能匀速下滑。2.2.三个关键点(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点；计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个
2、点取一个计数点”的取点方法是一样的。(2)涉及打点计时器的实验均是先接通电源。打点稳定后，再释放纸带。(3)实验数据处理可借助图象，充分利用图象斜率、截距等的物理意义。1 1(2023(2023上 四川绵阳 高三绵阳中学校考开学考试)某同学利用如图甲所示的装置研究小车的匀变速直线运动，实验时将打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带如图乙所示。(1)实验时必要的措施是。(填正确选项前的字母标号)A.细线必须与长木板平行B.先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力(2)图乙中A、B、C、D、E、F、G为依次选取的计数点(每相邻两个计数点间还有
3、四个点未画出)，已知s1=7.08cm，s2=7.70cm，s3=8.29cm，s4=8.91cm，s5=9.50cm，s6=10.11cm，则小车的加速度大小为m/s2。(结果保留两位有效数字)2 2(2023(2023 上 内蒙古赤峰 高三统考阶段练习)某同学利用下面方法间接测量物体质量 M，并利用此装置验力学实验-2024年新高考物理二轮热点题型 2证系统机械能守恒。装置如图甲所示，一根轻绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物 P、Q 相连，重物 P、Q质量均为m=200g，在重物Q的下面通过轻质挂钩悬挂待测物块 Z，重物P的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地重力加速度为g=9.8m/s
4、2。(1)某次实验中，先接通频率为50Hz的交流电源，再由静止释放系统，得到如图乙所示的纸带，其中s1=4.47cm，s2=5.34cm，s3=6.21cm，s4=7.10cm，s5=7.98cm，s6=8.86cm。则系统运动的加速度a=m/s2，5点的速度v5=m/s(保留三位有效数字)；(2)忽略各类阻力，求出物块Z质量的测量值为M=kg(保留三位有效数字)；(3)利用纸带还可以验证系统机械能守恒，测量纸带得出1点到5点的距离为h，求出1点速度为v1，5点的速度为v5，根据以上数据，可求重物由1点运动到5点时系统重力势能减少量等于，系统动能的增加量等于，通过数据可得出在误差允许的范围内系
5、统重力势能的减少量等于系统动能的增加量，则系统机械能守恒(表达式用题中M、m、v1、v5、g、h字母表示)。【方法提炼】【方法提炼】1.1.两个关键点(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的说法是等效的，T=5 0.02 s=0.10 s.(2)涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带2.2.纸带记录的信息纸带可以记录物体运动的时间和物体运动的位移(频闪照相和纸带记录的物理量相同)3.3.纸带的三大应用(1)判断物体的运动性质若x=0，则可判
6、定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动若x不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动(2)求解瞬时速度做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度如图所示，求打某一点时物体的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔 T 的两段位移 xn和 xn+1，则打 n 点时的速度 vn=xn+xn+12T.3(3)求加速度用“逐差法”求加速度如图所示因为a1=x4-x13T2，a2=x5-x23T2，a3=x6-x33T2，所以a=a1+a2+a33=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)9T2.v-t图象求加速度可以根据纸带计算出各计数点的速度，
7、画出v-t图象直线的斜率为物体运动的加速度，a=vt.【强化训练】【强化训练】1(20242024 四川内江 统考一模)某同学用如图所示的实验装置来验证动能定理。实验过程如下：(1)该同学先用图甲所示装置，测滑块与长木板间的滑动摩擦力 f，把弹簧测力计的一端固定在墙上，用力F水平向左拉放在水平面上的长木板，使长木板向左运动，此时测力计的示数稳定，则：为了测出滑块与长木板之间的滑动摩擦力的大小，下列操作中正确的是；A.长木板作匀速直线运动B.长木板作匀加速直线运动C.长木板作变加速直线运动D.以上运动均可以滑块受到长木板的滑动摩擦力 f的大小为N。(2)如图乙所示，将图甲中的长木板装上定滑轮平放
8、在水平实验台上，调节定滑轮的高度，使拉滑块的细线与长木板平行。由静止释放滑块，打点计时器打出的纸带如图丙所示，O点为刚释放钩码时打下的点，A、B、C、D是四个连续点，各点与O点间的距离在图中已标出，在打出此纸带的过程中，力传感器的示数为F，打点计时器所用交流电的周期为T，测得滑块的质量为M，钩码和力传感器的总质量为m，重力加速度为g。则：4该实验(选填“需要”或“不需要”)钩码质量远小于滑块质量；打下C点时，钩码的速度为；此时，如果表达式用(1)、(2)题中物理量字母表示成立，即可验证动能定理。2(20232023上 山西忻州 高三校联考阶段练习)某实验小组利用如图甲所示的装置探究钩码和小车组
9、成的系统机械能守恒。实验器材有一端带滑轮的长木板、轻细绳、单个质量为m的钩码、质量为3m的小车、打点计时器、刻度尺。(1)装置平衡摩擦力之后，通过验证减小的重力势能等于系统增加的动能，可以探究钩码和小车组成的系统机械能守恒；(2)已知交流电源频率为50Hz，启动打点计时器，释放小车，小车在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。从纸带数据可计算出经过4点的瞬时速度v4=m/s；(计算结果保留到小数点后两位)(3)实验小组通过绘制v2-s图线分析数据(v2=v2-v20，v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度，v0是O点对应时刻小车的瞬时速度，s是各
10、计数点到O点的距离)。若钩码和小车组成的系统机械能守恒，已知图线斜率为k，可求得当地的重力加速度g=。(用题中所给出的字母表示)3(20232023上 河北 高三校联考阶段练习)某实验小组利用图甲中的装置验证了牛顿第二定律。5(1)对该实验的理解，下列说法正确的是；A.实验时，应使小车的质量远大于砂和砂桶的总质量B.实验前，应将长木板的右端适当垫高C.实验时，应先释放小车再接通电源D.实验时，细线与长木板没有必要保持平行(2)通过多次操作得到了一条比较清晰的纸带，如图乙所示，纸带中相邻两计数点间有4个点未画出，且打点计时器所用电源频率为50Hz，则该次操作时，小车的加速度大小为m/s2；(结果
11、保留两位有效数字)(3)在完成实验验证时，通过得出的实验数据得到了如图丙所示的图线，图线与纵轴相交的的原因是；该图像中标出的坐标值均为已知量，则小车的质量应为。4(20232023上 四川内江 高三威远中学校校考阶段练习)某校物理兴趣小组的同学设计了如图甲所示的实验装置来探究“当小车质量不变时，小车加速度和合力之间的关系”。装置中质量不计的力传感器可以测出与之连接的轻绳拉力的大小，所有滑轮的质量以及与转轴间的摩擦忽略不计，实验过程中木板上方的轻绳始终保持与木板平行。(1)实验中正确的做法是(填正确答案标号)。A.垫高木板的右端平衡摩擦力B.砂和砂桶的质量m需远小于小车的质量MC.开始实验时，应
12、先接通电源，打点稳定后再释放纸带D.用天平测出砂和砂桶的质量(2)某次实验中，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测得各计数点到A点的距离如图乙所示。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小a=m/s2(结果保留2位有效数字)。(3)一同学在使用同一装置做后续实验时，发现力传感器损坏，因此改变了实验方案，利用上述装置进行了6新的探究，步骤如下：测出砂和砂桶的总质量m，并记录对应的小车运动时的加速度a；改变m，重复步骤，得到多组m、a的数据；以a为纵轴，m为横轴作出的a-m图像，发现图像为曲线，为了得到两者的
13、线性关系，同学们整理公式，发现以1a为纵轴，以为横轴，便可得到线性图像。若该线性图像的纵截距为b，则还可以求得当地的重力加速度大小为。(均用题中所给的字母表示)5(20232023 四川成都 统考一模)某同学用图(a)所示的装置测量木块与长木板间的动摩擦因数。长木板水平固定，木块通过水平轻绳绕过轻质光滑定滑轮连接重物。(1)实验时(选填“”或“”)，得到加速阶段的部分纸带如图(b)所示，A、B、C、D、E为打下的相邻的计数点，相邻计数点之间还有4个计时点未画出。先接通打点计时器电源，再由静止释放重物先由静止释放重物，再接通打点计时器电源(2)测量得x1=5.40cm，x2=14.72cm，木块
14、质量为M=0.5kg，重物质量为m=0.2kg。已知打点计时器的频率为50Hz，重力加速度g=9.80m/s2，忽略纸带与打点计时器限位孔之间的阻力。则打下B点时木块的速度vB=m/s，木块与长木板间的动摩擦因数约为=。(所有计算结果均保留2位有效数字)6(20232023上 青海西宁 高三统考期中)某同学利用如图甲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乙所示。位移区间ABACADAEAFx cm6.6014.6024.0034.9047.30vc
15、m/s66.0vAC80.087.394.6(1)已知打出图乙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x填到7表中，小车发生的对应位移和平均速度分别为x和v，表中vAC=cm/s。(2)根据表中数据得到小车平均速度v随时间t的变化关系，如图丙所示。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v-t图线可视为一条直线，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=cm/s(结果保留三位有效数字)，小车的加速度大小a=cm/s2(结果保留四位有效数字)。【题型二】弹簧、橡皮条类实验【题型二】弹簧
16、、橡皮条类实验1 1(20232023 浙江宁波 校考模拟预测)某实验小组在利用探究橡皮筋验证胡克定律时，考虑到橡皮筋被拉伸的过程中，其横截面积也有所变化，因此设计了实验，进一步探究橡皮筋的伸长量与外力的关系。(1)如图所示，橡皮筋A端固定，O点为橡皮筋的中点，B点可以在经过A点的水平直线上移动。(2)如图所示，只要在坐标纸上定下不同的B点和O点的位置，即可提供一组研究数据。用细线分别在橡皮筋两端和中点处扎一个线结，用图钉把橡皮筋左端的线结固定在竖直板的A点，竖直向下轻拉橡皮筋另一端，使橡皮筋处于松弛的竖直状态，用铅笔在背景坐标纸上标出橡皮筋中点O的位置。将钩码悬挂在橡皮筋的中点处，依次将橡皮
17、筋的一端B在通过A点的水平线上移动一段距离，每一次都在坐标纸上标出B和O的位置。当橡皮筋伸长到足够长以后，再使B端逆着原定的顺序返回，并定下相应O点的位置。然后，根据平行四边形法则进行数据处理。(3)最终获取的实验数据如图所示，可见，当拉力比较小的时候，图像()，而拉力较大时候()：8A.接近线性，遵循胡克定律B.表现为非线性，因为形变量超出了橡皮筋的弹性限度C.表现为非线性，是因为横截面积变小，其筋度系数变小D.表现为非线性，是因为横截面积变小，其筋度系数变大(4)将拉力逐渐增大，再逐渐减小，得到的实验数据如图所示：两条图像与横轴围成的面积的物理意义是()。2 2(2024四川内江统考一模)
18、某实验小组利用如图所示的实验装置来测量橡皮绳的劲度系数k。将手机悬挂在橡皮绳下，用手机软件中的位移传感器，可以测量手机在竖直方向上的位移。该实验小组进行了如下主要的实验步骤：a.将橡皮绳分别与手机和铁架台相连接，使手机重心和橡皮绳在同一竖直线上；b.用手掌托着手机，使橡皮绳处于原长状态，打开手机中的位移传感器软件；c.缓慢释放手机，当手机平衡时记录下手机下降的高度x0；d.在手机正下方悬挂不同个数的钩码，每个钩码的质量m=50g，缓慢释放，当钩码平衡时，记录下从橡皮绳原长开始下降的伸长量x；e.重复上述d步操作；f.作出悬挂钩码数量n及对应手机从橡皮绳原长开始下降的伸长量x的关系图像，如图所示
19、。9根据n-x图像，回答以下问题：(1)不挂钩码时，橡皮绳的伸长量为x0=cm；(2)钩码个数n与橡皮绳从原长开始下降的伸长量x之间的函数关系式为n=(用字母k、x、x0、m、g表示)；(3)该橡皮绳的劲度系数k=N/m(取g=10m/s2)。【方法提炼】【方法提炼】力学实验中用到弹簧或橡皮条的实验有探究求合力的方法、探究做功与物体速度变化的关系1.1.探究求合力的方法(1)实验原理使一个力的作用效果跟两个力的共同作用效果相同(2)操作关键每次拉伸时结点位置O必须保持不变；记下每次各力的大小和方向；画力的图示时应选择适当的标度2.2.探究做功与物体速度变化的关系(1)实验前，先平衡摩擦力，使橡
20、皮条的拉力等于小车受到的合外力(2)实验中必须使用完全相同的橡皮条，当用一根、两根、三根 橡皮条做实验时，拉力做的功分别为W、2W、3W.(3)测量小车速度时用间隔均匀的那段纸带(4)数据处理方法：图象法作W-v2图象，且纵坐标标度为W的倍数，若图象为一条过原点的直线，则说明Wv2.3.3.探究弹力和弹簧伸长量的关系的操作关键(1)实验中不能挂过多的钩码，防止弹簧超过弹性限度。(2)画图象时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线两侧。【变式演练】【变式演练】1(20232023 河北 校联考模拟预测)某实验小组利用如图甲所示的装置来验证力的平行四边形定则。他们首先在竖直
21、放置的木板上铺上白纸，并用图钉固定。然后在木板上等高的A、B两处固定两个光滑的小滑轮。，将三根轻绳在O点打结，并挂上适当数量的相同钩码，使系统达到平衡，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2、F3，回答下列问题。10(1)改变钩码个数，实验能完成的是。A.n1=2,n2=2,n3=4B.n1=2,n3=2,n2=5C.n1=3,n2=5,n3=6D.n1=3,n2=5,n3=10(2)实验中，必须要记录的数据有。A.结点O的位置和OA，OB，OC绳的方向B.OA，OB，OC绳的长度C.每组钩码的个数D.每个钩码的质量(3)在某次实验中，当整个装置处于平衡状态时，该小组同学记录下了细绳OA，O
22、B，OC的方向，然后从O点沿OC反向延长作一有向线段OC，从C分别作OA，OB的平行线，分别交OA、OB于A、B点，如图所示。用毫米刻度尺测得线段OA，OB、OC的长度分别为l1、l2、l3，另测得细线OA、OB，OC所挂钩码的个数分别为n1、n2、n3，则在误差允许的范围内，如果满足(用所测物理量符号表示)条件，则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。2(20232023上 天津北辰 高三校考阶段练习)小明探究弹力和弹簧伸长量的关系实验时.(1)将弹簧悬挂在铁架台上，保持弹簧轴线竖直，将刻度尺竖直固定在弹簧一侧；(2)弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，记下弹簧长度L0，弹簧下端挂上砝码盘时，弹簧长度
23、记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：代表符号L0LxL1L2L3L4数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.4035.35(3)如图是小明根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与的差值(填“L0或Lx或L1”).(4)由图可知弹簧的劲度系数为N/m；(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2)11(5)由于弹簧自身有重量，小明在测量时没有考虑弹簧的自重，这样导致劲度系数的测量值与真实值相比(填“偏大”、“偏小”、“相等”)。3某同学在做“验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则”实验，在竖直平面内，将轻质小圆环
24、挂在橡皮条的下端，橡皮条的长度为LAB。用两个弹簧测力计拉动小圆环到O点，小圆环受到作用力F1、F2和橡皮条的拉力F0，如图甲所示。(1)此时要记录下拉力F1、F2的大小，并在白纸上作出，以及O点的位置。(2)图乙中F是用一个弹簧测力计拉小圆环时，在白纸上根据实验结果画出的图示。F与F中，方向一定沿AO方向的是。(3)如图丙所示，使b弹簧测力计从图示位詈开始顺时针缓慢转动，在这个过程中保持O点位置和a弹簧测力计的拉伸方向不变，则在整个过程中关于a、b弹簧测力计的读数变化，说法正确的是。A.a的读数增大，b的读数减小B.a的读数减小，b的读数增大C.a的读数减小，b的读数先增大后减小D.a的读数
25、减小，b的读数先减小后增大【题型三】【题型三】平抛实验平抛实验1 1(20242024 贵州 统考一模)做平抛运动的物体的运动规律可以用如图甲所示的实验进行探究，小球从坐标原点O水平抛出，做平抛运动。两束光分别沿着水平方向和竖直方向照射小球，在水平方向和竖直方向分别用两台频闪相机同时记录小球的位置，如图乙、丙所示。已知当地重力加速度g=10m/s2。(1)频闪相机的曝光频率为Hz。12(2)平抛运动的水平初速度为m/s。【方法提炼】【方法提炼】研究平抛运动(1)保证斜槽末端的切线水平，以保证小球抛出的初速度水平(2)小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下，以保证小球到达斜槽末端的速度相同(3)数
26、据处理：坐标系的原点若为小球平抛的抛出点，可根据x=v0t，y=12gt2，求得初速度v0=xg2y.若坐标平面轨迹上的初始点不是抛出点，则根据x=v0t，y2-y1=gt2求解相关物理量【强化训练】【强化训练】1(20232023 全国 校联考一模)在某次探究平抛运动的实验中，描出小球平抛运动的轨迹如图所示，A、B、C是运动轨迹上的三个点，以A点为坐标原点建立坐标系，已知小球从B到C的运动时间为0.1s，回答以下问题：(1)由轨迹图来判断，A点平抛运动的起点(选填“是”或“不是”)；由图可计算得出平抛运动的初速度为v0=m/s(保留两位有效数字)；(2)小球在B点的速度大小为vB=m/s(保
27、留两位有效数字)，当地的重力加速度g=m/s2(保留三位有效数字)。2(20242024 江西景德镇 江西省乐平中学校联考一模)测平抛运动初速度的实验如图(a)所示，在小球的抛出点O处固定有一点光源，它的正前方水平距离为L=1.00m处竖直放置一块毛玻璃屏；用弹射器将小球以某一速度从O点水平向右抛出后，在毛玻璃屏上可以看到小球影子的运动，利用闪光频率为 f=20Hz的频闪相机拍摄了影子的位置照片如图(b)所示。空气阻力不计，当地的重力加速度g=9.78m s2。13(1)分析频闪照片，在误差范围内，可认为影子做匀速直线运动，则影子的速度大小为m/s。(保留三位小数)。(2)实验测得小球抛出时的
28、初速度为m/s。(保留三位小数)。二二.选修实验选修实验【题型四】【题型四】单摆实验单摆实验1 1(20232023上 云南昆明 高三昆明一中校考阶段练习)(1)在用单摆测定当地重力加速度的实验中，下列器材和操作最合理的是。A BCD(2)某同学课后想利用身边的器材再做一遍“单摆测量重力加速度”的实验。家里没有合适的摆球，于是他找到了一块外形不规则的小金属块代替小球进行实验。如图所示，实验过程中他先将金属块用细线系好，结点为M，将细线的上端固定于O点。利用刻度尺测出OM间细线的长度l作为摆长，利用手机的秒表功能测出金属块做简谐运动的周期T。在测出几组不同摆长l对应的周期T的数值后，他作出的T2
29、-l图像如图所示。根据作出的图可得重力加速度的测量值为m/s2。(取3.14。计算结果保留三位有效数字)(3)相比于实验室作出的T2-l图像，该同学在家做实验的T2-l图有明显的截距。出现这种情况主要原因是，该操作导致重力加速度的测量值(选填的“偏大”“偏小”或“不变”)。【方法提炼】【方法提炼】用单摆测量重力加速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51.利用公式g=42lT2求重力加速度2.作l-T2的图像，可利14度的大小3.摆长l=悬线长l+小球的半径r4.用T=tn计算单摆的周期用斜率求重力加速度【变式演练】【变式演练】1(20232023上 湖南 高三铁一中学校联
30、考阶段练习)某兴趣小组在实验室里找到了一小金属球做了一个如图所示的单摆，来测量当地的重力加速度。具体操作如下：(1)甲同学用某种仪器来测量摆球的直径，得到的测量值为d=2.275mm，此测量数据是选用了仪器测量得到的。(填标号)A.毫米刻度尺B.10分度游标卡尺C.20分度游标卡尺D.螺旋测微器(2)测量单摆的周期时，乙同学在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时，同时数1；当摆球第二次通过最低点时数2，依此法往下数，当他数到80时，按下停表停止计时，读出这段时间t，则该单摆的周期为(填标号)A.t39B.t39.5C.t40D.t79(3)丙同学忘记测量摆球直径，但他仍改变细线的长度先后做两次
31、实验，记录细线的长度及单摆对应的周期分别为l1、T1，和l2、T2，则重力加速度为(用l1、T1、l2、T2表示)。该同学测出的重力加速度当地重力加速度(填“”、“mB；步骤2：安装好实验装置，使斜槽末端保持水平，调整好频闪相机的位置并固定；步骤3：让入射小球从斜槽上某一位置P由静止释放，小球离开斜槽后，用频闪相机记录下小球相邻两次闪光时的位置，照片如图乙所示；步骤4：将被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从位置P由静止开始释放，使它们碰撞。两小球离开斜槽后，用频闪相机记录两小球相邻两次闪光时的位置，照片如图丙所示。经多次实验，他们猜想碰撞前后物体的质量和速度的乘积之和不变。19(1)写出该实验小
32、组猜想结果的表达式(用“mA”、“mB”、“x0”、“y0”、“x1”、“y1”、“x2”、“y2”中的量表示)。(2)他们猜想本实验的碰撞或多或少总有机械能的损失，是非弹性碰撞，支持这一猜想的表达式为(用“mA”、“mB”、“x0”、“y0”、“x1”、“y1”、“x2”、“y2”中的量表示)。2(20232023上 山东泰安 高三新泰市第一中学校考阶段练习)某学习小组采用图甲所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。(1)用天平测得滑块A、B(均包括挡光片)的质量分别为m1、m2；(2)两挡光片的宽度相同，用游标卡尺测量其宽度时的示数如图乙所示，则该读数为mm；(3)接通充气泵电源后，导轨左
33、侧放一滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.07s、0.06s，则应将导轨右端(选填“调高”或“调低”)，直至滑块通过两个光电门两个计时器显示的时间(选填“相等”或“不相等”)，说明气垫导轨已经调节水平；(4)滑块B放在两个光电门之间，滑块A向左挤压导轨架上的弹片后释放滑块A，碰后滑块A、B均一直向右运动。与光电门1相连的计时器的示数只有一个，为t1，与光电门2相连的计时器的示数有两个，先后为t2、t3；(5)在实验误差允许范围内，若表达式满足等式m1t1=(用测得的物理量表示)成立，说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒；若表达式t2=(仅用t1、
34、t2和t3表示)成立，说明滑块A、B碰撞过程中机械能和动量均守恒。3(20232023 四川南充 四川省南充高级中学校考一模)某同学为了研究半径相同的两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系，设计了如图所示的实验装置，斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。20步骤1：不放小球B，让小球A从斜槽上某固定位置由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均上位置P；步骤2：把小球B轻放在斜槽末端边缘，让小球A从相同位置由静止滚下，与小球B发生碰撞，重复多次，并使用与步骤1同样的方法标出碰撞
35、后两小球落点的平均位置M、N；步骤3：用刻度尺分别测量线段MP、ON的长度，记为x1、x2。已知小球A、B的质量分别为为m1、m2。(1)实验中必须满足的条件是。A.斜槽轨道应当尽量光滑以减小实验误差B.斜槽轨道末端的切线必须水平C.入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止释放D.两球的质量必须相等(2)为了验证碰撞前后A、B两球构成的系统动量是否守恒，需要检验表达式(用题中已知物理量表示)在实验误差范围内是否成立。(3)该同学在进行完成步骤1后即将开展步骤2前，突然发现斜槽末端稍向上倾斜，于是将它调至水平，并使调整后的斜槽末端离地面高度与原来相同，再将小球A从挡板处静止释放，完成步骤2。若调节
36、斜槽引起小球在空中运动时间的变化忽略不计，用该同学调整斜槽末端后步骤2的测量数据与调整前步骤1的测量数据进行对比，可知碰撞前A球的动量(选填“大于”“等于”或“小于”)碰后A、B两球的总动量。4(20232023上 北京东城 高三东直门中学校考阶段练习)如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是和(选填选项前的字母)A.刻度尺B.天平C.打点计时器D.秒表(2)关于本实验，下列说法中正确的是。(选填选项前的字母)A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放B.入射小
37、球的质量必须小于被碰小球的质量C.轨道倾斜部分必须光滑21D.轨道末端必须水平(3)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出水平射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有。(选填选项前的字母)A.入射小球和被碰小球的质量m1、m2B.入射小球开始的释放高度hC.小球抛出点距地面的高度HD.两球相碰后的平抛射程OM、ON(4)在某次实验中，记录的落点平均位置M、N几乎
38、与OP在同一条直线上，在实验误差允许范围内，若满足关系式，则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。【用(3)中测量的量表示】(5)某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为m1=2m2，其他条件不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图乙所示。他将刻度尺的零刻线与O点对齐，测量出O点到三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC。该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒的。由此可以判断出上图中B处是；A.未放被碰小球时入射小球的落地点B.入射小球碰撞后的落地点C.被碰小球碰撞后的落地点若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式是否成立。【
39、用(5)中的物理量字母表示】三力学创新实验三力学创新实验【解题指导】【解题指导】1.1.力学创新型实验的特点力学创新型实验的特点(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和牛顿运动定律设计实验。(2)将实验的基本方法(控制变量法)和处理数据的基本方法(图像法、逐差法)融入实验的综合分析之中。2.2.创新实验题的解法创新实验题的解法(1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案。(2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。角度角度1 1实验器材的等效与替换实验器材的等效与替换1.1.用气垫
40、导轨代替长木板：应调整导轨水平，不必补偿阻力。2.2.用光电门、频闪相机代替打点计时器。3.3.用力传感器或已知质量的钩码等代替弹簧测力计。角度角度2 2实验结论的拓展与延伸实验结论的拓展与延伸1.1.由测定加速度延伸为测定动摩擦因数。22通过研究纸带、频闪照片或光电装置得出物体的加速度，再利用牛顿第二定律求出物体所受的阻力或小车与木板间的动摩擦因数。2.2.由测定加速度延伸为测定交流电的频率。1 1(20232023上 河南安阳 高三林州一中校考阶段练习)某实验小组利用如图甲所示实验装置验证机械能守恒定律，水平桌面上固定一倾角为 的气垫导轨；导轨上 A点处有一带遮光片的滑块，其总质量为 M，
41、左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为 m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上 B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，遮光片的宽度为d，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过光电门的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。(1)用游标卡尺测出遮光片宽度d，如图乙所示，则d=mm。(2)某次实验中，测得t1=11.60ms，则遮光片通过光电门的瞬时速度大小v1=m/s(保留三位有效数字)。(3)该实验小组同学将滑块从不同位置释放，测出释放点A点到光电门B处的距离L，若作出L(为纵坐标)与(填“t”“t2”或“1t2”)的图像是过原点的一条倾斜直线，且直线的斜率为，
42、则滑块和小球组成的系统满足机械能守恒定律(用题中已知物理量的字母表示)。(4)下表为小华同学记录的实验结果整理后得出的实验数据：Ep10-2J4.999.9814.819.629.4Ek10-2J5.1410.315.120.029.7他发现表中的Ep与Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由：。2 2(20232023 上 江苏扬州 高三校考阶段练习)某同学用如图(a)所示装置验证加速度与力的关系。小车通过细绳与钩码相连，固定在小车上的挡光片宽度为d，光电门传感器固定在轨道上，为平衡摩擦力，他们将轨道调整为左高右低。实验时，将小车从某一位置由静止释放，通过
43、光电门测出挡光片的挡光时间t，实验中小车从同一位置由静止释放，记录弹簧测力计的示数F，改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，测得多组t和F。他们在1t2-F坐标系中，得到如图(b)所示的点23(1)实验中钩码的质量(填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量(2)该图像斜率与哪个量无关。A.小车的质量B.钩码的质量C.小车释放的位置D.挡光片的宽度d(3)若图像过原点，小车的位移为s，小车的质量为M，请写出1t2关于F的函数表达式.(4)按照图(b)的点迹描绘图像。(5)为使上一问的图像过坐标原点，应适当斜面左侧的高度(填写“减小”或“增大”)【方法提炼】【方法提炼】1.1.实验器材的等效与
44、替换是实验考题的主要创新设计思路之一从近几年的高考命题来看，主要有以下几个方向：(1)用气垫导轨代替长木板，用光电门或频闪相机代替打点计时器(2)用拉力传感器代替弹簧测力计或钩码(3)用钩码或已知质量的物体代替弹簧测力计2.2.对于实验器材的替换，解决问题的思维方式不变，需要注意以下几点：(1)气垫导轨代替长木板时，应调整导轨水平，不必平衡摩擦力(2)拉力传感器的示数即为细线对滑块的拉力，与钩码质量大小无关(3)用钩码或已知质量的物体代替弹簧测力计时，钩码或物体的重力不一定等于弹簧测力计的读数3.3.对于光电门要注意以下两点：(1)光电门的结构光电门是一个像门样的装置，一边安装发光装置，一边安
45、装接收装置并与计时装置连接(2)光电门的原理当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时，这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的速度计算速度：如果挡光片的宽度为d，挡光时间为t，则物体经过光电门时的瞬时速度v=dt.计算加速度：利用两光电门的距离L及a=v22-v212L计算加速度【变式演练】【变式演练】1(20232023 山东济宁统考一模)某兴趣小组利用智能手机探究滑块与一长木板间的动摩擦因数，设计如图甲所示的实验装置。将长木板固定在水平桌面上，长木板的左侧固定一定滑轮，滑块放在长木板的右端，并把手机固定在滑块上，打开智能手机测量加速度的APP，用细线通过定滑轮
46、与滑块及钩码相连。通过改变钩码的个数，改变钩码的总质量m，获得不同的加速度a，并作出a与m(g-a)的图像如乙图所示。图线24与横轴的截距为b，与纵轴的截距为-c，不计空气阻力，重力加速度为g。(1)关于该实验，下列说法正确的是。A.钩码的质量应该远小于智能手机和滑块的质量B.细绳应该始终与长木板平行C.细线的拉力等于钩码的重力(2)根据图像可得滑块与木板间的动摩擦因数为；同时该兴趣小组还测出了滑块和手机的总质量。2(20232023上 安徽 高三校联考阶段练习)某物理兴趣小组利用如图1所示的实验装置探究加速度与物体质量的关系。首先平衡摩擦力，保持砂和砂桶的质量一定。然后接通速度传感器电源，释
47、放小车，利用速度传感器测出不同时刻对应的速度v并描绘v-t图像，当地重力加速度g取10m/s2。(1)图2为某次实验描绘的v-t图像。由图像可知，此时小车的加速度a=m/s2。(2)该小组同学通过多次改变小车的质量，利用速度传感器记录并描绘的v-t图像求出加速度，根据数据作出了加速度a的倒数和小车质量M的图像1a-M如图3所示，请用所学知识分析，图3中c=s2m-1，利用题中信息求出实验中砂和砂桶的质量m=kg.3(20232023上 新疆乌鲁木齐 高三兵团二中校考阶段练习)某实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质光滑滑轮，F为光电门，C
48、为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)，另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量m0=0.5kg的砝码。25(1)在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落过程中，测得遮光条通过光电门的时间为t，下落过程中的加速度大小a=(用d、t、h表示)。(2)改变m，测得遮光条通过光电门对应的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出a-m图像如图乙所示，可得A的质量mA=kg，B的质量mB=kg。(均保留两位有效数字，重力加速度g取10m/s2)4(20232023上 山东淄博
49、 高三统考期中)某物理小组测量木块与木板间动摩擦因数的实验装置如图甲所示，位移传感器连接到计算机，实验时先打开位移传感器，再让木块从木板上端由A点静止释放，绘制出了木块相对传感器的位移随时间变化的规律如图乙中曲线所示。其中木板与水平面夹角为15(sin15=0.26，cos15=0.97，g=10m/s2)(1)根据图乙曲线中的数据，可计算出木块的加速度a=m/s2，木块与木板间动摩擦因数=；(结果均保留两位有效数字)(2)若只增大木板倾斜的角度，则木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的(选填“”或“”)；(3)为了提高木块与木板间动摩擦因数的测量精度，下列措施可行的是。A.A点与传感
50、器距离适当大些B.木板的倾角越大越好C.选择体积较大的空心木块5(20242024 河北邯郸 统考二模)某实验小组用压力传感器设计测量弹簧劲度系数的实验方案。如图所示，压力传感器放在水平地面上，一轻质弹簧下端与重物连接，上端与跨过定滑轮的轻绳连接，轻绳的另一端连着托盘。托盘中不放砝码时，传感器读数为F0，在托盘中放置n(n=0，1，2，3，4，5)个砝码，对应弹簧26长度的变化量为xn，传感器的读数为Fn，记录下相应的数据。(1)数据处理时采用画F-x图像的方法，试分析该图像(填“过”或“不过”)坐标原点，该图像的可表示弹簧的劲度系数。(2)滑轮的摩擦力对实验结果(填“产生”或“不产生”)影响