專題41 力學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)- 三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國通）含答案

專題41力學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)-三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國通用）專題41力學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)三年考情（2022-2024）命題趨勢(shì)考點(diǎn)1探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（5年3考）2023高考全國甲卷第23題:利用木板小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。2023年1月浙江選考第16I題：“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。2022年高考江蘇卷：小明利用手機(jī)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?022·全國理綜乙卷第22題：用雷達(dá)探測(cè)一高速飛行器的位置。2022高考北京卷：某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量重力加速度1.研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)包括：“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)；測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度；測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的重力加速度等。實(shí)驗(yàn)裝置主要有：木板小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；鐵架臺(tái)和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；木板光電門等。2.探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)一般采用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3平拋運(yùn)動(dòng)是高中物理中主要的運(yùn)動(dòng)模型，探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)同一高度平拋和自由落體運(yùn)動(dòng)的小球同時(shí)落地說明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)；依據(jù)軌跡上幾個(gè)點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。4.通過探究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，得到與向心力相關(guān)的因素。考點(diǎn)2探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)（5年2考）2023年6月高考浙江選考科目：某同學(xué)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(guān)系。2022年高考湖南卷：小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量冰墩墩玩具的質(zhì)量。考點(diǎn)3探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律（5年4考）2024年高考河北卷：探究平拋運(yùn)動(dòng)，描繪出鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，根據(jù)根據(jù)求初速度。2023年6月高考浙江選考科目：利用三種裝置“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”2022高考福建卷：實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。考點(diǎn)4探究向心力（5年4考）2024年高考海南卷：水平圓盤上緊貼邊緣放置一密度均勻的小圓柱體，探究向心力。2023年1月浙江選考第16I題：利用向心力演示器探究向心力大小的表達(dá)式。考點(diǎn)01研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律1（2023高考全國甲卷）（10分）某同學(xué)利用如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細(xì)繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖（b）所示。（1）已知打出圖（b）中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為0.1s，以打出A點(diǎn)時(shí)小車位置為初始位置，將打出BCDEF各點(diǎn)時(shí)小車的位移△x填到表中。小車發(fā)生位移所用時(shí)間和平均速度分別為△t和，表中△xAD=cm，=cm/s。。位移區(qū)間ABACADAEAF66014.6034.9047.3066.073.087.394.6（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度隨時(shí)間的變化關(guān)系，如圖（c）所示。題卡上的圖中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)_____。（3）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，小車運(yùn)動(dòng)的——△t圖線可以視為一條直線，此直線方程用表示，其中k=cm/s2，b=cm/s。（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（4）根據(jù)（3）中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，得到打出A點(diǎn)時(shí)小車速度大小vA=，小車的加速度大小a=。（結(jié)果用字母k、b表示）【參考答案】（1）24.0080.00（2）(3)=b+k△t68.059.0（4）b2k?！久}意圖】本題考查探究平均速度與時(shí)間關(guān)系實(shí)驗(yàn)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】（1）表中△xAD=6.60cm+8.00cm+9.40cm=24.00cm；小車從A運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間為△t=3×0.1s=0.3s，==80.00cm/s。（2）將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)（0.3s，80cm/s）畫在小車平均速度隨時(shí)間的變化關(guān)系圖像中。（3）過盡可能多的點(diǎn)作出直線，如圖，此直線方程為=b+k△t，其圖像斜率k=68.0cm/s2，在縱軸上的截距b=59.0cm/s。（4）由x=vA△t+，可得=vA+△t，即=vA+△t，所以打出A點(diǎn)時(shí)速度大小vA=b，由=k可得小車的加速度a=2k。【方法總結(jié)】根據(jù)物理規(guī)律，得出與實(shí)驗(yàn)圖像相符的函數(shù)關(guān)系式，已經(jīng)圖像的斜率、截距物理意義得出要求的物理量。2.（2023年1月浙江選考·16I）（7分）（1）在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．①需要的實(shí)驗(yàn)操作有__________（多選）；A．調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行B．傾斜軌道以補(bǔ)償阻力C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放D．先接通電源再釋放小車②經(jīng)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(xù)打出的點(diǎn)0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為__________。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為：__________（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）?！緟⒖即鸢浮竣?ACD②.2.751.48【名師解析】①實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行，選項(xiàng)A正確；該實(shí)驗(yàn)只要使得小車加速運(yùn)動(dòng)即可，不需要傾斜軌道補(bǔ)償阻力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；為了充分利用紙帶，則小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放，選項(xiàng)C正確；先接通電源再釋放小車，選項(xiàng)D正確。②根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則，計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為2.75。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則打點(diǎn)周期T=0.02s，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為3.（2022年高考江蘇卷）小明利用手機(jī)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)場(chǎng)景如圖1所示，他將一根木條平放在樓梯臺(tái)階邊緣，小球放置在木條上，打開手機(jī)的“聲學(xué)秒表”軟件，用鋼尺水平擊打木條使其轉(zhuǎn)開后，小球下落撞擊地面，手機(jī)接收到鋼尺的擊打聲開始計(jì)時(shí)，接收到小球落地的撞擊聲停止計(jì)時(shí)，記錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時(shí)間間隔t，多次測(cè)量不同臺(tái)階距離地面的高度h及對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔t。

（1）現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)選用______。A．鋼球B.乒乓球C.橡膠球（2）用分度值為的刻度尺測(cè)量某級(jí)臺(tái)階高度h的示數(shù)如圖2所示，則______。

（3）作出圖線，如圖3所示，則可得到重力加速度______。

（4）在圖1中，將手機(jī)放在木條與地面間的中點(diǎn)附近進(jìn)行測(cè)量，若將手機(jī)放在地面A點(diǎn)，設(shè)聲速為v，考慮擊打聲的傳播時(shí)間，則小球下落時(shí)間可表示為______（用h、t和v表示）。（5）有同學(xué)認(rèn)為，小明在實(shí)驗(yàn)中未考慮木條厚度，用圖像法計(jì)算的重力加速度g必然有偏差。請(qǐng)判斷該觀點(diǎn)是否正確，簡要說明理由______。【參考答案】（1）A（2）.61.30（3）.9.55（4）.（5）.不正確，理由是：圖像斜率表示重力加速度不變?！久}意圖】本題考查重力加速度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【解題思路】（1）為了減小空氣阻力的影響，應(yīng)該選用材質(zhì)密度較大的小鋼球，故選A。（2）刻度尺的分度值為1mm，需要估讀到分度值的下一位，由圖可知h=61.30cm；（3）根據(jù)可知2h=gt2故在圖像中斜率k表示重力加速度，則根據(jù)圖線有（4）下落過程中聲音傳播的時(shí)間為則小球下落的時(shí)間為（5）設(shè)木條厚度為H，則相當(dāng)于臺(tái)階距離地面的高度增加了H，由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，h+H=gt2，變化為2（h+H）=gt2，即圖像中縱坐標(biāo)2h，應(yīng)該改為2（h+H），而圖像斜率表示重力加速度不變，所以用圖像法計(jì)算的重力加速度g不變。4.（2022·全國理綜乙卷·22）用雷達(dá)探測(cè)一高速飛行器的位置。從某時(shí)刻（）開始的一段時(shí)間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運(yùn)動(dòng)，每隔測(cè)量一次其位置，坐標(biāo)為x，結(jié)果如下表所示：0123456050710941759250533294233回答下列問題：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時(shí)間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)動(dòng)，判斷的理由是：______；（2）當(dāng)時(shí)，該飛行器速度的大小______；（3）這段時(shí)間內(nèi)該飛行器加速度的大小______（保留2位有效數(shù)字）。【參考答案】①.相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m②.547③.79【名師解析】（1）[1]第1s內(nèi)的位移507m，第2s內(nèi)的位移587m，第3s內(nèi)的位移665m，第4s內(nèi)的位移746m，第5s內(nèi)的位移824m，第6s內(nèi)的位移904m，則相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m，可知判斷飛行器在這段時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)；（2）[2]當(dāng)x=507m時(shí)飛行器的速度等于0-2s內(nèi)的平均速度，則（3）[3]根據(jù)5．（10分）（2022高考北京卷）某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量重力加速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為的交流電源上。使重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點(diǎn)跡。挑出點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1，2，…，8，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)。分別測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，并求出打點(diǎn)2，3，…，7時(shí)對(duì)應(yīng)的重錘的速度。在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，根據(jù)重錘下落的速度作出圖線并求重力加速度。（1）圖2為紙帶的一部分，打點(diǎn)3時(shí)，重錘下落的速度______________（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（2）除點(diǎn)3外，其余各點(diǎn)速度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)已在圖3坐標(biāo)系中標(biāo)出，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出速度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并作出圖線。（3）根據(jù)圖3，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的重力加速度______________（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（4）某同學(xué)居家學(xué)習(xí)期間，注意到一水龍頭距地面較高，而且發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水龍頭閥門可實(shí)現(xiàn)水滴逐滴下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時(shí)間間隔，還能聽到水滴落地時(shí)發(fā)出的清脆聲音。于是他計(jì)劃利用手機(jī)的秒表計(jì)時(shí)功能和刻度尺測(cè)量重力加速度。為準(zhǔn)確測(cè)量，請(qǐng)寫出需要測(cè)量的物理量及對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法?！緟⒖即鸢浮浚?）1.15（2）（3）9.75（4）需要測(cè)量的物理量：水滴下落的高度h和下落的時(shí)間t。測(cè)量h的方法：用刻度尺測(cè)量水龍頭出水口到地面的高度，多次測(cè)量取平均值；測(cè)量t的方法：調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使一滴水開始下落的同時(shí)，恰好聽到前一滴水落地時(shí)發(fā)出的清脆聲音。用手機(jī)測(cè)量n滴水下落的總時(shí)間，則。【命題意圖】此題考查重力加速度測(cè)量及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！久麕熃馕觥浚?）打點(diǎn)3時(shí)，重錘下落的速度v3=m/s=1.15m/s。（2）過盡可能多的點(diǎn)作直線，如圖。（3）圖像的斜率表示重力加速度，為9.75m/s2。（4）需要測(cè)量的物理量：水滴下落的高度h和下落的時(shí)間t。測(cè)量h的方法：用刻度尺測(cè)量水龍頭出水口到地面的高度，多次測(cè)量取平均值；測(cè)量t的方法：調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使一滴水開始下落的同時(shí)，恰好聽到前一滴水落地時(shí)發(fā)出的清脆聲音。用手機(jī)測(cè)量n滴水下落的總時(shí)間，則。考點(diǎn)02探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)1.（2023年6月高考浙江選考科目）（2）如圖4所示，某同學(xué)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(guān)系。在B彈簧下端依次掛上質(zhì)量為m的鉤碼，靜止時(shí)指針?biāo)缚潭葂A、xB的數(shù)據(jù)如表。鉤碼個(gè)數(shù)12…xA/cm7.758.539.30…xB/cm16.4518.5220.60…圖4鉤碼個(gè)數(shù)為1時(shí)，彈簧A的伸長量________cm，彈簧B的伸長量________cm，兩根彈簧彈性勢(shì)能的增加量________（選填“=”、“<”或“>”）。【參考答案】（2）0.782.07＞【名師解析】（2）鉤碼個(gè)數(shù)為1時(shí)，彈簧A伸長量△xA=8.53cm-7.75cm=0.78cm；彈簧B伸長量△xB=18.52cm-16.45cm-0.78cm=1.29cm；由于彈簧不是理想的輕彈簧，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律可知兩根彈簧的重力勢(shì)能減少量和鉤碼減少的重力勢(shì)能等于彈簧增加的彈性勢(shì)能，所以。2．（2022年高考湖南卷）（6分）小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量冰墩墩玩具的質(zhì)量。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖（a）（1）查找資料，得知每枚硬幣的質(zhì)量為；（2）將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測(cè)量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度，記錄數(shù)據(jù)如下表：序號(hào)12345硬幣數(shù)量/枚510152025長度10.5112.0213.5415.0516.56（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（b）上描點(diǎn)，繪制圖線；圖（b）圖（c）（4）取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數(shù)如圖（c）所示，此時(shí)橡皮筋的長度為________；（5）由上述數(shù)據(jù)計(jì)算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為________（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。11.【參考答案】（4）15.35cm（5）如圖14.6【命題意圖】本題考查測(cè)量冰墩墩玩具質(zhì)量，刻度尺讀數(shù)，圖像法數(shù)據(jù)處理【名師解析】（4）根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則，橡皮筋的長度L=15.35cm（5）利用描點(diǎn)法得出圖像如圖。由胡克定律可得nmg=k（l-l0）變化為l=n+l0。l—n圖像斜率=×10-2，解得k=20.0N/m.橡皮筋原長l0=8.05cm.掛上冰墩墩，Mg=k（L-l0），解得M=14.6g。考點(diǎn)03探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.（2024年高考河北卷）圖1為探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的裝置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐標(biāo)紙的背板處于豎直面內(nèi)，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(fù)寫紙，在坐標(biāo)紙上留下印跡．某同學(xué)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(biāo)紙的y軸對(duì)應(yīng)豎直方向，坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)應(yīng)平拋起點(diǎn)．①每次由靜止釋放鋼球時(shí)，鋼球在斜槽上的高度____________（填“相同”或“不同”）。②在坐標(biāo)紙中描繪出鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。____________③根據(jù)軌跡，求得鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為____________（當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭為,保留2位有效數(shù)字）。【答案】①.相同②.③.0.71【解析】①為保證鋼球每次平拋運(yùn)動(dòng)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；②描點(diǎn)連線用平滑曲線連接，鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示③因?yàn)閽伋鳇c(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，為方便計(jì)算，在圖線上找到較遠(yuǎn)的點(diǎn)，在圖線上找到坐標(biāo)為19.6cm的點(diǎn)為研究位置，該點(diǎn)坐標(biāo)為，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，解得2．（2023年6月高考浙江選考科目）（7分）（1）在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中①用圖1裝置進(jìn)行探究，下列說法正確的是________。A．只能探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)B．需改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)C．能同時(shí)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平、豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)②用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。A．斜槽軌道M必須光滑且其末端水平B．上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)必須每次等間距移動(dòng)C．小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下圖1圖2圖3③用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，豎直擋板上附有復(fù)寫紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時(shí)的點(diǎn)跡。實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點(diǎn)靜止?jié)L下，撞擊擋板留下點(diǎn)跡0，將擋板依次水平向右移動(dòng)x，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，擋板上留下點(diǎn)跡1、2、3、4。以點(diǎn)跡0為坐標(biāo)原點(diǎn)，豎直向下建立坐標(biāo)軸y，各點(diǎn)跡坐標(biāo)值分別為y1、y2、y3、y4。測(cè)得鋼球直徑為d，則鋼球平拋初速度v0為________。A．B．C．D．（2）如圖4所示，某同學(xué)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(guān)系。在B彈簧下端依次掛上質(zhì)量為m的鉤碼，靜止時(shí)指針?biāo)缚潭葂A、xB的數(shù)據(jù)如表。鉤碼個(gè)數(shù)12…xA/cm7.758.539.30…xB/cm16.4518.5220.60…圖4鉤碼個(gè)數(shù)為1時(shí)，彈簧A的伸長量________cm，彈簧B的伸長量________cm，兩根彈簧彈性勢(shì)能的增加量________（選填“=”、“<”或“>”）?！緟⒖即鸢浮浚?）①B②C③D（2）0.782.07＞【名師解析】（1）①用圖1裝置可以探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，需要改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，B正確AC錯(cuò)誤；②用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，斜槽軌道M不必要光滑，但末端必須水平，A錯(cuò)誤；上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)，不需要等間距移動(dòng)，B錯(cuò)誤；小鋼球必須從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下，C正確。③用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，x-d/2=v0T，y1=，聯(lián)立解得v0=（x-d/2），AB錯(cuò)誤；由4x-d/2=v04T，y4=，聯(lián)立解得v0=（x-d/2），D正確C錯(cuò)誤。（2）鉤碼個(gè)數(shù)為1時(shí)，彈簧A伸長量△xA=8.53cm-7.75cm=0.78cm；彈簧B伸長量△xB=18.52cm-16.45cm-0.78cm=1.29cm；由于彈簧不是理想的輕彈簧，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律可知兩根彈簧的重力勢(shì)能減少量和鉤碼減少的重力勢(shì)能等于彈簧增加的彈性勢(shì)能，所以。3.（2022高考福建卷）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將斜槽固定在貼有復(fù)寫紙和白紙的木板邊緣，調(diào)節(jié)槽口水平并使木板豎直；把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)O，建立坐標(biāo)系．然后從斜槽上固定的位置釋放小球，小球落到擋板上并在白紙上留下印跡．上下調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)量各印跡中心點(diǎn)、、的坐標(biāo)，并填入表格中，計(jì)算對(duì)應(yīng)的值。2.956.529.2713.2016.6119.905.958.8110.7412.4914.0515.2835.477.6115.3156.0197.4233.5

（1）根據(jù)上表數(shù)據(jù)，在圖（b）給出的坐標(biāo)紙上補(bǔ)上數(shù)據(jù)點(diǎn)，并繪制“”圖線______。（2）由圖線可知，小球下落的高度y，與水平距離的平方成____________（填“線性”或“非線性”）關(guān)系，由此判斷小球下落的軌跡是拋物線。（3）由圖線求得斜率k，小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度表達(dá)式為____________（用斜率k和重力加速度g表示）。（4）該實(shí)驗(yàn)得到的圖線常不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的原因是________________________。【答案】①.見解析②.線性③.④.水平射出點(diǎn)未與O點(diǎn)重合【命題意圖】此題考查探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【名師解析】（1）[1]根據(jù)上表數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出數(shù)據(jù)點(diǎn)，并繪制“”圖線如圖所示（2）[2]由圖線為一條傾斜的直線可知，小球下落的高度y，與水平距離的平方成線性關(guān)系。（3）[3]根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得聯(lián)立可得可知圖像的斜率為解得小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為（4）[4]圖線是一條直線，但常不經(jīng)過原點(diǎn)，說明實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的y值偏大或偏小一個(gè)定值，這是小球的水平射出點(diǎn)未與O點(diǎn)重合，位于坐標(biāo)原點(diǎn)O上方或下方所造成的。4.（2022年1月浙江選考）（1）在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，以小鋼球離開軌道末端時(shí)球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，建立水平與豎直坐標(biāo)軸。讓小球從斜槽上離水平桌面高為h處靜止釋放，使其水平拋出，通過多次描點(diǎn)可繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)球心的軌跡，如圖所示。在軌跡上取一點(diǎn)A，讀取其坐標(biāo)（x0，y0）。

①下列說法正確的是_______。A.實(shí)驗(yàn)所用斜槽應(yīng)盡量光滑B.畫軌跡時(shí)應(yīng)把所有描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來C.求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)②根據(jù)題目所給信息，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0=_______。A．B．C．D．③在本實(shí)驗(yàn)中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是_______。【參考答案】①.C②.D③.確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同【名師解析】①[1]A．只要保證小球每次從同一位置靜止釋放，到達(dá)斜槽末端的速度大小都相同，與實(shí)驗(yàn)所用斜槽是否光滑無關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．畫軌跡時(shí)應(yīng)應(yīng)舍去誤差較大的點(diǎn)，把誤差小的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，故B錯(cuò)誤；C．求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離遠(yuǎn)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，便于減小讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差，故C正確；故選C。②[2]坐標(biāo)原點(diǎn)O為拋出點(diǎn)，由平拋規(guī)律有，聯(lián)立解得平拋的初速度為，故選D。③[3]小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放是為了保證到達(dá)斜槽末端的速度大小都相同，從而能確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同。【易錯(cuò)警示】（2）中考生易錯(cuò)用機(jī)械能守恒定律有從而得到，選答案A；造成這種錯(cuò)誤的原因是考生忽略了斜槽軌道不光滑，小球在下滑的過程中還受到了摩擦力作用，這個(gè)過程的機(jī)械能是不守恒的。因此利用實(shí)驗(yàn)中測(cè)平拋初速度只能從平拋運(yùn)動(dòng)的原理求解?？键c(diǎn)04探究向心力實(shí)驗(yàn)1.（2024年高考海南卷）水平圓盤上緊貼邊緣放置一密度均勻的小圓柱體，如圖（a）所示，圖（b）為俯視圖，測(cè)得圓盤直徑D=42.02cm，圓柱體質(zhì)量m=30.0g，圓盤繞過盤心O1的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)小圓柱體相對(duì)圓盤靜止。為了研究小圓柱體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的向心力情況，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用秒表測(cè)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)10周所用的時(shí)間t=62.8s，則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=_____rad/s（π取3.14）（2）用游標(biāo)卡尺測(cè)量小圓柱體不同位置的直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖（c）所示，該讀數(shù)d=_____mm，多次測(cè)量后，得到平均值恰好與d相等。（3）寫出小圓柱體所需向心力表達(dá)式F=_____（用D、m、ω、d表示），其大小為_____N（保留2位有效數(shù)字）【答案】（1）1（2）16.2（3）①.②.6.1×10－3【解析】（1）圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)10周所用的時(shí)間t=62.8s，則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為根據(jù)角速度與周期的關(guān)系有（2）根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則有1.6cm＋2×0.1mm=16.2mm（3）[1]小圓柱體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為則小圓柱體所需向心力表達(dá)式[2]帶入數(shù)據(jù)有F=6.1×10－3N2.（2）（2023年1月浙江選考·16I）“探究向心力大小的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示．①采用的實(shí)驗(yàn)方法是__________A．控制變量法B．等效法C．模擬法②在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下，逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄到一定速度后保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．此時(shí)左右標(biāo)尺露出的紅白相間等分標(biāo)記的比值等于兩小球的________之比（選填“線速度大小”、“角速度平方”或“周期平方”）；在加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄過程中，左右標(biāo)尺露出紅白相何等分標(biāo)記的比值__________（選填“不變”、“變大”或“變小”）．【參考答案】①A②角速度平方不變【名師解析】①本實(shí)驗(yàn)先控制住其它幾個(gè)因素不變，集中研究其中一個(gè)因素變化所產(chǎn)生的影響，采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法；②標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為兩個(gè)小球所受向心力的比值，根據(jù)可知比值等于兩小球的角速度平方之比。小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下，由于兩球線速度相同，根據(jù)可知兩球角速度相同；又根據(jù)可知向心力之比為1：1，逐漸加大手柄的轉(zhuǎn)速，左右標(biāo)尺露出的格數(shù)之比不變。專題42力學(xué)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)三年考情（2022-2024）命題趨勢(shì)考點(diǎn)1驗(yàn)證平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)（5年3考）2024年高考海南卷和2023高考全國乙卷：某組同學(xué)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)驗(yàn)證兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律。1.驗(yàn)證兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律通常選用兩個(gè)一定角度彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋和一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將橡皮筋拉到同一位置，原理為等效法，通過作圖得到驗(yàn)證。2.驗(yàn)證牛頓第二定律可以采用小車木板打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)裝置，也可以采用小車光電門裝置。3.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)高考考查頻率較高。驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)主要有三種：落體法；擺球法；氣墊導(dǎo)軌和光電門。4.利用碰撞實(shí)驗(yàn)儀小球碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，以位移代替速度。其它裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的裝置主要有：氣墊導(dǎo)軌和光電門，擺球碰撞等?？键c(diǎn)2驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)（5年3考）2024高考甘肅卷：用小車木板打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系。2024高考江西卷：某小組利用小車光電門探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。考點(diǎn)3驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)（5年3考）2024年6月高考浙江卷：落體法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”。2023年高考天津卷：利用氣墊導(dǎo)軌和光電門驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)。2022高考河北卷：實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律。2022高考湖北物理：某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用拉力傳感器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。2022·高考廣東物理：某實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)測(cè)量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失?？键c(diǎn)4驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)（5年3考）2024年高考北京卷和2024年高考全國新課程卷：碰撞實(shí)驗(yàn)儀，讓兩個(gè)小球在斜槽末端碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．2024年高考山東卷）在第四次“天宮課堂”中，航天員演示了動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)。2022·全國理綜甲卷第23題：水平氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊發(fā)生碰撞，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。2023高考選擇性考試遼寧卷：利用硬幣碰撞驗(yàn)證對(duì)心碰撞過程中的動(dòng)量守恒定律?？键c(diǎn)01驗(yàn)證平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)1.（2024年高考海南卷）為驗(yàn)證兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律，某組同學(xué)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、木板、刻度尺、白紙、鉛筆、細(xì)線和圖釘?shù)绕鞑?，按照如下?shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)：（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(diǎn)，另一端連接輕質(zhì)小圓環(huán)，將兩細(xì)線系在小圓環(huán)上，細(xì)線另一端系在彈簧測(cè)力計(jì)上，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)共同拉動(dòng)小圓環(huán)到某位置，并標(biāo)記圓環(huán)的圓心位置為O點(diǎn)，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點(diǎn)，大小分別為F1=3.60N、F2=2.90N；拉力F1和F2，改用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)小圓環(huán)，使其圓心到O點(diǎn)，在拉力F的方向上標(biāo)記P3點(diǎn)，拉力的大小為F=5.60N請(qǐng)完成下列問題：（1）在圖（e）中按照給定的標(biāo)度畫出F1、F2和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F′。______（2）比較F和F′，寫出可能產(chǎn)生誤差的兩點(diǎn)原因_____【答案】（1）（2）①?zèng)]有做到彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時(shí)沒有正視彈簧測(cè)力計(jì)【解析】（1）按照給定的標(biāo)度畫出F1、F2和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F′，如下圖所示（2）F和F′不完全重合的誤差可能是：①?zèng)]有做到彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時(shí)沒有正視彈簧測(cè)力計(jì)。2.（5分）（2023高考全國乙卷）在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：木板、白紙、兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干。完成下列實(shí)驗(yàn)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(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測(cè)力計(jì)。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌?dòng)兩個(gè)測(cè)力計(jì)，小圓環(huán)停止時(shí)由兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到兩拉力和的大小，并___________。（多選，填正確答案標(biāo)號(hào)）A.用刻度尺量出橡皮條的長度B.用刻度尺量出兩細(xì)線的長度C.用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置D.用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向③撤掉一個(gè)測(cè)力計(jì)，用另一個(gè)測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到_________，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到拉力的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時(shí)的方向。④選擇合適標(biāo)度，由步驟②的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作和的合成圖，得出合力的大小和方向；按同一標(biāo)度在白紙上畫出力的圖示。⑤比較和的________，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則?！緟⒖即鸢浮縠q\o\ac(○,2)CDeq\o\ac(○,3)步驟②中白紙上標(biāo)記出的小圓環(huán)位置eq\o\ac(○,5)大小和方向【命題意圖】本題考查驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】eq\o\ac(○,2)根據(jù)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)操作，可知需要用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置，用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向，CD正確。eq\o\ac(○,3)撤掉一個(gè)測(cè)力計(jì)，用另一個(gè)測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到白紙上標(biāo)記出的小圓環(huán)位置。eq\o\ac(○,5)比較F’和F的大小和方向。考點(diǎn)02驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)1.（2024高考甘肅卷）用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系。（1）以下操作正確的是______（單選，填正確答案標(biāo)號(hào)）。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(shí)移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶 D.釋放小車后立即打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（2）保持槽碼質(zhì)量不變，改變小車上砝碼的質(zhì)量，得到一系列打點(diǎn)紙帶。其中一條紙帶的計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖2所示，相鄰兩點(diǎn)之間的距離分別為，時(shí)間間隔均為T。下列加速度算式中，最優(yōu)的是______（單選，填正確答案標(biāo)號(hào)）。A.B.C.D.（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)為縱坐標(biāo)，甲、乙兩組同學(xué)分別得到的圖像如圖3所示。由圖可知，在所受外力一定的條件下，a與M成______（填“正比”或“反比”）；甲組所用的______（填“小車”、“砝碼”或“槽碼”）質(zhì)量比乙組的更大。【答案】（1）B（2）D（3）①.反比②.槽碼【解析】（1）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(yīng)使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；為了保證小車所受細(xì)線拉力等于小車所受合力，則需要調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力，也要保持細(xì)線和長木板平行，故B正確；補(bǔ)償阻力時(shí)不能移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶，需要通過紙帶上點(diǎn)跡是否均勻來判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)操作要求，應(yīng)先打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放小車，故D錯(cuò)誤。（2）根據(jù)逐差法可知，，，聯(lián)立可得小車加速度表達(dá)式為，故選D。（3）根據(jù)圖像可知與M成正比，故在所受外力一定的條件下，a與M成反比；設(shè)槽碼的質(zhì)量為m，則由牛頓第二定律化簡可得由此可知，圖像斜率越小，槽碼的質(zhì)量m越大，由圖可知甲組所用的槽碼質(zhì)量比乙組的更大。2.（2024高考江西卷）某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，水平軌道上安裝兩個(gè)光電門，小車上固定一遮光片，細(xì)線一端與小車連接，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼。（1）實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度，使細(xì)線與軌道平行，再適當(dāng)墊高軌道左端以平衡小車所受摩擦力。（2）小車的質(zhì)量為。利用光電門系統(tǒng)測(cè)出不同鉤碼質(zhì)量m時(shí)小車加速度a。鉤碼所受重力記為F，作出圖像，如圖（b）中圖線甲所示。（3）由圖線甲可知，F(xiàn)較小時(shí)，a與F成正比；F較大時(shí)，a與F不成正比。為了進(jìn)一步探究，將小車的質(zhì)量增加至，重復(fù)步驟（2）的測(cè)量過程，作出圖像，如圖（b）中圖線乙所示。（4）與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間____________，非線性區(qū)間____________。再將小車的質(zhì)量增加至，重復(fù)步驟（2）的測(cè)量過程，記錄鉤碼所受重力F與小車加速度a，如表所示（表中第組數(shù)據(jù)未列出）。序號(hào)12345鉤碼所受重力0.0200.0400.0600.0800.100小車加速度0.260.550.821.081.36序號(hào)67815鉤碼所受重力0.1200.1400.160……0.300小車加速度1.671.952.20……3.92（5）請(qǐng)?jiān)趫D（b）中補(bǔ)充描出第6至8三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并補(bǔ)充完成圖線丙_________。（6）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜想和推斷：小車的質(zhì)量____________時(shí)，a與F成正比。結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)上述推斷進(jìn)行解釋：______________________?！敬鸢浮竣?較大②.較?、?④.遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量⑤.見解析【解析】（4）[1][2]由題圖（b）分析可知，與圖線甲相比，圖線之的線性區(qū)間較大，非線性區(qū)間較小；（5）[3]在坐標(biāo)系中進(jìn)行描點(diǎn)，結(jié)合其他點(diǎn)用平滑的曲線擬合，使盡可能多的點(diǎn)在線上，不在線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，如下圖所示（6）[4][5]設(shè)繩子拉力為，對(duì)鉤碼根據(jù)牛頓第二定律有對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立解得變形得當(dāng)時(shí)，可認(rèn)為則即a與F成正比。3.（2024年1月浙江選考·16）如圖1所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們采用的研究方法是_____；A.放大法B.控制變量法C.補(bǔ)償法（2）該實(shí)驗(yàn)過程中操作正確的是____；A.補(bǔ)償阻力時(shí)小車未連接紙帶B.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與水平桌面平行（3）在小車質(zhì)量___（選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重力。上述做法引起的誤差為___（選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”）。為減小此誤差，下列可行的方案是___；A.用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車B.在小車上加裝遮光條，用光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測(cè)出小車所受拉力大?。?）經(jīng)正確操作后獲得一條如圖2所示的紙帶，建立以計(jì)數(shù)點(diǎn)0為坐標(biāo)原點(diǎn)的x軸，各計(jì)數(shù)點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別為0、、、。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式___；小車加速度的表達(dá)式是___。A.B.C.【答案】（1）B（2）.B（3）.遠(yuǎn)大于.系統(tǒng)誤差.C（4）.A【解析】（1）[1]該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們可以控制其中一個(gè)物理量不變，研究另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，即采用了控制變量法。故選B。（2）[2]A．補(bǔ)償阻力時(shí)小車需要連接紙帶，一方面是需要連同紙帶所受的阻力一并平衡，另外一方面是通過紙帶上的點(diǎn)間距判斷小車是否在長木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．由于小車速度較快，且運(yùn)動(dòng)距離有限，打出的紙帶長度也有限，為了能在長度有限的紙帶上盡可能多地獲取間距適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車，故B正確；C．為使小車所受拉力與速度同向，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與長木板平行，故C錯(cuò)誤。故選B。（3）[3]設(shè)小車質(zhì)量為M，槽碼質(zhì)量為m。對(duì)小車和槽碼根據(jù)牛頓第二定律分別有聯(lián)立解得由上式可知在小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重力。[4]上述做法引起的誤差是由于實(shí)驗(yàn)方法或原理不完善造成的，屬于系統(tǒng)誤差。[5]該誤差是將細(xì)繩拉力用槽碼重力近似替代所引入的，不是由于車與木板間存在阻力（實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)補(bǔ)償了阻力）或是速度測(cè)量精度低造成的，為減小此誤差，可在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測(cè)出小車所受拉力大小。故選C。（4）[6]相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式為[7]根據(jù)逐差法可得小車加速度的表達(dá)式是故選A。4.（2023學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試上海卷）如圖，利用光電門研究“小車的加速度與所受合外力的關(guān)系”，先測(cè)出單個(gè)鉤碼所受重力G，之后改變繩端鉤碼個(gè)數(shù)，可以近似認(rèn)為鉤碼受到的重力等于小車受到的拉力，小車每次從水平面上同一位置釋放，測(cè)出擋光片通過光電門的時(shí)間△t。（1）實(shí)驗(yàn)中（選填“必須”或“不必”）測(cè)出小車的質(zhì)量。（2）為完成實(shí)驗(yàn)，還需要測(cè)量①。②。（3）實(shí)際小車受到的拉力小于鉤碼的總重力，原因是。（4）若軌道保持水平，定滑輪偏低導(dǎo)致細(xì)線與軌道不平行，則細(xì)線平行時(shí)小車的加速度a1與細(xì)線不平行時(shí)小車的加速度a2相比，a1a2（選填“大于”、“小于”或“等于”）?！緟⒖即鸢浮浚?）不必（2）①擋光片寬度d，②小車釋放點(diǎn)到光電門的距離s，（3）鉤碼下落有向下的加速度，（4）大于【名師解析】（1）研究“小車的加速度與所受合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，不需要測(cè)量小車質(zhì)量。（2）為完成實(shí)驗(yàn)，還需要測(cè)量①擋光片寬度d，以便計(jì)算小車通過光電門時(shí)的速度；②小車釋放點(diǎn)到光電門的距離s，以便計(jì)算加速度。（3）由于鉤碼下落有向下的加速度，所以小車受到的拉力小于鉤碼的總重力。（4）細(xì)線與軌道不平行時(shí)細(xì)線拉力斜向下，導(dǎo)致小車所受的合外力小于細(xì)線拉力，小車的加速度減小，所以a1大于a2。3.（2023年1月浙江選考·16I）（7分）（1）在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．①需要的實(shí)驗(yàn)操作有__________（多選）；A．調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行B．傾斜軌道以補(bǔ)償阻力C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放D．先接通電源再釋放小車②經(jīng)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(xù)打出的點(diǎn)0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為__________。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為：__________（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。【參考答案】①.ACD②.2.751.48【名師解析】①實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行，選項(xiàng)A正確；該實(shí)驗(yàn)只要使得小車加速運(yùn)動(dòng)即可，不需要傾斜軌道補(bǔ)償阻力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；為了充分利用紙帶，則小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放，選項(xiàng)C正確；先接通電源再釋放小車，選項(xiàng)D正確。②根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則，計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為2.75。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則打點(diǎn)周期T=0.02s，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為考點(diǎn)03驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)1.（2024年6月高考浙江卷）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中（1）下列操作正確的是。A. B. C.（2）實(shí)驗(yàn)獲得一條紙帶，截取點(diǎn)跡清晰一段并測(cè)得數(shù)據(jù)如圖所示已知打點(diǎn)的頻率為50Hz，則打點(diǎn)“13”時(shí)，重錘下落的速度大小為___________m/s（保留三位有效數(shù)字）。（3）某同學(xué)用紙帶的數(shù)據(jù)求出重力加速度g=9.77m/s2，并用此g值計(jì)算得出打點(diǎn)“1”到“13”過程重錘的重力勢(shì)能減小值為5.09m，另計(jì)算得動(dòng)能增加值為5.08m（m為重錘質(zhì)量）則該結(jié)果______（選填“能”或“不能”驗(yàn)證機(jī)械能守恒，理由是（）A.在誤差允許范圍內(nèi)B.沒有用當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭【答案】（1）B（2）3.34（3）①.能②.A【解析】（1）應(yīng)手提紙帶上端使紙帶豎直，同時(shí)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，由靜止釋放。故B操作正確。（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程平均速度可得打點(diǎn)“13”時(shí)，重錘下落的速度大?。?）可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒；理由是“在誤差允許范圍內(nèi)，重錘的重力勢(shì)能減小值等于動(dòng)能增加值”故選A。2.（2023年高考天津卷）利用氣墊導(dǎo)軌和光電門驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖。已經(jīng)測(cè)得：a．遮光片寬度db．釋放滑塊時(shí)滑塊上遮光片到光電門的距離為lc．鉤碼質(zhì)量m1，滑塊與遮光片質(zhì)量m2接通氣源，釋放鉤碼。則（1）已知滑塊上遮光片通過光電門時(shí)間t，滑塊通過光電門時(shí)的速度為_________；（2）在滑塊從釋放到滑塊上遮光片經(jīng)過光電門這一過程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能減少量為_________，動(dòng)能增加量為_________；（3）改變l，做多組實(shí)驗(yàn)，做出以l為橫坐標(biāo)。以為縱坐標(biāo)的圖像，如圖。若機(jī)械能守恒成立，則圖像斜率為_________?！緟⒖即鸢浮浚?）.（2）.m1gl.（3）.【名師解析】（1）滑塊通過光電門時(shí)的速度為（2）從釋放到滑塊經(jīng)過光電門這一過程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能減少量為Ep=m1gl從釋放到滑塊經(jīng)過光電門，這一過程中，系統(tǒng)動(dòng)能增加量為（3）改變l，做多組實(shí)驗(yàn)，做出如圖以l為橫坐標(biāo)。以為縱坐標(biāo)的圖像，若機(jī)械能守恒成立有整理有則圖像斜率為。3.（2022高考河北）某實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。彈簧的勁度系數(shù)為k，原長為L0，鉤碼的質(zhì)量為m。已知彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間。（1）在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測(cè)得此時(shí)彈簧的長度為L。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源。從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖2所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為T（在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn)）。從打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為______，鉤碼的動(dòng)能增加量為______，鉤碼的重力勢(shì)能增加量為______。（2）利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到彈簧彈性勢(shì)能減少量、鉤碼的機(jī)械能增加量分別與鉤碼上升高度h的關(guān)系，如圖3所示。由圖3可知，隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是______?！緟⒖即鸢浮浚?）。mgh4。（2）鉤碼和紙帶運(yùn)動(dòng)的速度逐漸增大，導(dǎo)致空氣阻力逐漸增大，以至于空氣阻力做的功也逐漸增大?！久}意圖】本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！久麕熃馕觥浚?）從打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為整理有打出點(diǎn)時(shí)速度v=，打出點(diǎn)時(shí)鉤碼動(dòng)能Ek==（）2=，由于從靜止釋放鉤碼，所以鉤碼動(dòng)能增加量△Ek=；（2）鉤碼機(jī)械能的增加量，即鉤碼動(dòng)能和重力勢(shì)能增加量的總和，若無阻力做功則彈簧彈性勢(shì)能的減少量等于鉤碼機(jī)械能的增加量。現(xiàn)在隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，而兩條曲線在縱向的間隔即阻力做的功，則產(chǎn)生這個(gè)問題的主要原因是鉤碼和紙帶運(yùn)動(dòng)的速度逐漸增大，導(dǎo)致空氣阻力逐漸增大，以至于空氣阻力做的功也逐漸增大。4.（2022高考湖北物理）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用拉力傳感器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。一根輕繩一端連接固定的拉力傳感器，另一端連接小鋼球，如圖甲所示。拉起小鋼球至某一位置由靜止釋放，使小鋼球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，記錄鋼球擺動(dòng)過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值和最小值。改變小鋼球的初始釋放位置，重復(fù)上述過程。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中繪制的圖像是一條直線，如圖乙所示。（1）若小鋼球擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒。則圖乙中直線斜率的理論值為_______。（2）由圖乙得:直線的斜率為______，小鋼球的重力為_______N。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（3）該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要來源是______（單選，填正確答案標(biāo)號(hào)）。A．小鋼球擺動(dòng)角度偏大B．小鋼球初始釋放位置不同C．小鋼球擺動(dòng)過程中有空氣阻力【參考答案】（1）-2（2）-2.10.59N（3）C【命題意圖】本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)，牛頓運(yùn)動(dòng)定律，圓周運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，考查實(shí)驗(yàn)探究能力?！窘忸}思路】（1）當(dāng)小球擺動(dòng)到最低位置時(shí)，拉力最大，拉力傳感器示數(shù)最大；當(dāng)小球擺動(dòng)到最高位置時(shí)，拉力最小，拉力傳感器示數(shù)最??；小球擺動(dòng)到最高位置時(shí)，設(shè)擺線與豎直方向的夾角為θ，有mgcosθ=Tmin；小球擺動(dòng)到最低位置時(shí)，Tmax-mg=m小球從最高點(diǎn)擺動(dòng)到最低點(diǎn)，若機(jī)械能守恒，則有mgL（1-cosθ）=mv2，聯(lián)立解得：Tmax=3mg-2Tmin因此，圖乙中直線斜率的理論值為-2.（2）由圖乙得，3mg=1.765N，小鋼球的重力mg=0.59N。直線斜率ｋ＝＝－2.1.（3）該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差主要來源是小鋼球擺動(dòng)過程中有空氣阻力，使得機(jī)械能減小，選項(xiàng)C正確。5．（2022·高考廣東物理）（7分）某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失，設(shè)計(jì)了如圖10（a）所示的裝置，實(shí)驗(yàn)過程如下：（1）讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈。調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門。（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量小球的直徑，示數(shù)如圖10（b）所示，小球直徑__________。（3）測(cè)量時(shí)，應(yīng)__________（選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計(jì)時(shí)器”，B為“先接通數(shù)字計(jì)時(shí)器，后釋放小球”）。記錄小球第一次和第二次通過光電門的遮光時(shí)間和。（4）計(jì)算小球通過光電門的速度，己知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失__________（用字母m、d、和表示）。（5）若適當(dāng)調(diào)高光電門的高度，將會(huì)__________（選填“增大”或“減小”）因空氣阻力引起的測(cè)量誤差?！緟⒖即鸢浮浚?）7.885mm（3）B（4）（5）增大【命題意圖】本題考查測(cè)量小球與橡膠材料碰撞損失的機(jī)械能和螺旋測(cè)微器讀數(shù)、誤差分析，意在考查實(shí)驗(yàn)探究能力。【解題思路】(2)根據(jù)螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則，小球直徑d=7.5mm+0.385mm=7.885mm（3）由于小球自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間很短，所以測(cè)量時(shí)，應(yīng)該先接通數(shù)字計(jì)時(shí)器，后釋放小球。（4）小球第1次通過光電門的速度v1=d/t1，第2次通過光電門的速度v2=d/t2，小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失△E=mv12-mv22=。（5）若適當(dāng)調(diào)高光電門高度，將會(huì)增大因空氣阻力引起的測(cè)量誤差?？键c(diǎn)04驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)1．（2024年高考北京卷）（10分）如圖甲所示，讓兩個(gè)小球在斜槽末端碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．（1）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列做法正確的是____________（填選項(xiàng)前的字母）．A．實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平 B．選用兩個(gè)半徑不同的小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)C．用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球（2）圖甲中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影，首先，將質(zhì)量為的小球從斜槽上的S位置由靜止釋放，小球落到復(fù)寫紙上，重復(fù)多次．然后，把質(zhì)量為的被碰小球置于斜槽末端，再將質(zhì)量為的小球從S位置由靜止釋放，兩球相碰，重復(fù)多次．分別確定平均落點(diǎn)，記為M、N和P（P為單獨(dú)滑落時(shí)的平均落點(diǎn)）．a(chǎn)．圖乙為實(shí)驗(yàn)的落點(diǎn)記錄，簡要說明如何確定平均落點(diǎn)；b．分別測(cè)出O點(diǎn)到平均落點(diǎn)的距離，記為OP、OM和ON．在誤差允許范圍內(nèi)，若關(guān)系式____________成立，即可驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量守恒．（3）受上述實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了另一種驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)方案．如圖丙所示，用兩根不可伸長的等長輕繩將兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量不等的勻質(zhì)小球懸掛于等高的O點(diǎn)和點(diǎn)，兩點(diǎn)間距等于小球的直徑．將質(zhì)量較小的小球1向左拉起至A點(diǎn)由靜止釋放，在最低點(diǎn)B與靜止于C點(diǎn)的小球2發(fā)生正碰．碰后小球1向左反彈至最高點(diǎn)，小球2向右擺動(dòng)至最高點(diǎn)D．測(cè)得小球1，2的質(zhì)量分別為m和M，弦長、．推導(dǎo)說明，m、M、、、滿足什么關(guān)系即可驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量守恒．【參考答案】．（1）AC（2）a．用圓規(guī)畫圓，盡可能用最小的圓把各個(gè)落點(diǎn)圈住，這個(gè)圓的圓心位置代表平均落點(diǎn)b．（3）設(shè)輕繩長為L，小球從偏角θ處靜止擺下，擺到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，小球經(jīng)過圓弧對(duì)應(yīng)的弦長為l，則由動(dòng)能定理有，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，聯(lián)立兩式解得，若兩小球碰撞過程中動(dòng)量守恒，則有，又有，整理可得【名師解析】驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)中若使小球碰撞前、后的水平位移與其碰撞前，后速度成正比，需要確保小球做平拋運(yùn)動(dòng)，即實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平，A正確；為使兩小球發(fā)生的碰撞為對(duì)心正碰，兩小球半徑需相同，B錯(cuò)誤；為使碰后入射小球與被碰小球同時(shí)飛出，需要用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球，C正確．（2）b．碰撞前、后小球均做平拋運(yùn)動(dòng)，由可知，小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，所以水平位移與平拋初速度成正比，所以若，即可驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量守恒．2．（6分）（2024年高考全國新課程卷）某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。將斜槽軌道固定在水平桌面上，軌道末段水平，右側(cè)端點(diǎn)在水平木板上的垂直投影為O，木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實(shí)驗(yàn)時(shí)先將小球a從斜槽軌道上Q處由靜止釋放，a從軌道右端水平飛出后落在木板上；重復(fù)多次，測(cè)出落點(diǎn)的平均位置P與O點(diǎn)的距離x，將與a半徑相等的小球b置于軌道右側(cè)端點(diǎn)，再將小球a從Q處由靜止釋放，兩球碰撞后均落在木板上；重復(fù)多次，分別測(cè)出a、b兩球落點(diǎn)的平均位置M、N與O點(diǎn)的距離、。完成下列填空：（1）記a、b兩球的質(zhì)量分別為、，實(shí)驗(yàn)中須滿足條件______（填“>”或“<”）；（2）如果測(cè)得的、、、和在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式______，則驗(yàn)證了兩小球在碰撞中滿足動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)中，用小球落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離來代替小球水平飛出時(shí)的速度，依據(jù)是______?！緟⒖即鸢浮浚?）>（2）①.②.小球離開斜槽末端后做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向高度相同故下落時(shí)間相同，水平方向勻速運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)，小球水平飛出時(shí)的速度與平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移成正比。解題思路本題考查的考點(diǎn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)（1）為了保證小球碰撞為對(duì)心正碰，且碰后不反彈，要求；（2）兩球離開斜槽后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于拋出點(diǎn)的高度相等，它們做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相等，碰撞前a球的速度大小碰撞后a的速度大小碰撞后b球的速度大小如果碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)量相等，則整理得實(shí)驗(yàn)中，用小球落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離來代替小球水平飛出時(shí)的速度，依據(jù)是：小球離開斜槽末端后做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向高度相同故下落時(shí)間相同，水平方向勻速運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)，小球水平飛出時(shí)的速度與平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移成正比。3.（2022天津?qū)W業(yè)水平選擇性考試）某同學(xué)驗(yàn)證兩個(gè)小球在斜槽末端碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。A、B為兩個(gè)直徑相同的小球。實(shí)驗(yàn)時(shí)，不放B，讓A從固定的斜槽上E點(diǎn)自由滾下，在水平面上得到一個(gè)落點(diǎn)位置；將B放置在斜槽末端，讓A再次從斜槽上E點(diǎn)自由滾下，與B發(fā)生正碰，在水平面上又得到兩個(gè)落點(diǎn)位置。三個(gè)落點(diǎn)位置標(biāo)記為M、N、P。（1）為了確認(rèn)兩個(gè)小球的直徑相同，該同學(xué)用10分度的游標(biāo)卡尺對(duì)它們的直徑進(jìn)行了測(cè)量，某次測(cè)量的結(jié)果如下圖所示，其讀數(shù)為__________。（2）下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的要求哪個(gè)是正確的__________。A．斜槽的末端必須是水平的B．斜槽的軌道必須是光滑的C．必須測(cè)出斜槽末端的高度D．A、B的質(zhì)量必須相同（3）如果該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作正確且碰撞可視為彈性碰撞，A、B碰后在水平面上落點(diǎn)位置分別為__________、__________。（填落點(diǎn)位置的標(biāo)記字母）【參考答案】（1）10.5（2）.A（3）.M.P【命題意圖】本題考查探究動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！久麕熃馕觥浚?）[1]觀察主尺的單位為，讀出主尺的讀數(shù)是，游標(biāo)尺上的第五條刻度線與主尺上的刻度線對(duì)齊，其讀數(shù)為，結(jié)合主尺及游標(biāo)尺的讀數(shù)得到被測(cè)直徑為（2）首先考查在實(shí)驗(yàn)的過程中，需要小球A兩次沿斜槽滾到末端時(shí)的速度都水平且大小相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使小球A每次都從同一位置由靜止開始釋放，并不需要斜槽的軌道光滑的條件，也不需要測(cè)出斜槽末端的高度，但是必須保證斜槽末端水平，故A正確，BC錯(cuò)誤；小球A與B發(fā)生正碰時(shí)，為使小球A在碰后不反彈，要求小球A的質(zhì)量大于小球B的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。（3）設(shè)A、B兩球的質(zhì)量分別為m1和m2，且m1>m2；碰前A的速度v0；因?yàn)閮蓚€(gè)金屬小球的碰撞視為彈性碰撞，則由動(dòng)量守恒定律得由機(jī)械能守恒定律得解得，可見碰后小球A的速度小于小球B的速度，也小于碰前A的速度v0；所以小球A單獨(dú)滾下落到水平面上的位置為N，A、B碰后在水平面上的落點(diǎn)位置分別為M、P。4.（2024年高考山東卷）在第四次“天宮課堂”中，航天員演示了動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)。受此啟發(fā)，某同學(xué)使用如圖甲所示的裝置進(jìn)行了碰撞實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌兩端分別安裝a、b兩個(gè)位移傳感器，a測(cè)量滑塊A與它的距離xA，b測(cè)量滑塊B與它的距離xB。部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：①測(cè)量兩個(gè)滑塊的質(zhì)量，分別為200.0g和400.0g；②接通氣源，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平；③撥動(dòng)兩滑塊，使A、B均向右運(yùn)動(dòng)；④導(dǎo)出傳感器記錄的數(shù)據(jù)，繪制xA、xB隨時(shí)間變化的圖像，分別如圖乙、圖丙所示?；卮鹨韵聠栴}：（1）從圖像可知兩滑塊在t=_________s時(shí)發(fā)生碰撞；（2）滑塊B碰撞前的速度大小v=_____________m/s（保留2位有效數(shù)字）；（3）通過分析，得出質(zhì)量為200.0g的滑塊是________（填“A”或“B”）?！敬鸢浮浚?）1.0（2）0.20（3）B【解析】（1）由圖像的斜率表示速度可知兩滑塊的速度在時(shí)發(fā)生突變，即這個(gè)時(shí)候發(fā)生了碰撞；（2）根據(jù)圖像斜率的絕對(duì)值表示速度大小可知碰撞前瞬間B的速度大小為（3）由題圖乙知，碰撞前A的速度大小，碰撞后A的速度大小約為，由題圖丙可知，碰撞后B的速度大小為，A和B碰撞過程動(dòng)量守恒，則有代入數(shù)據(jù)解得所以質(zhì)量為200.0g的滑塊是B。5．（2022·全國理綜甲卷·23）（10分）利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)碰撞過程進(jìn)行研究。讓質(zhì)量為的滑塊A與質(zhì)量為的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，比較碰撞后A和B的速度大小和，進(jìn)而分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空：（1）調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平．（2）測(cè)得兩滑塊的質(zhì)量分別為和。要使碰撞后兩滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為_________kg的滑塊作為A。（3）調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時(shí)，A的左端到左邊擋板的距離與B的右端到右邊擋板的距離相等。（4）使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時(shí)刻開始到各自撞到擋板所用的時(shí)間和。（5）將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟（4）。多次測(cè)量的結(jié)果如下表所示。123450.490.671.011.221.390.150.210.330.400.460.310.330.330.33（6）表中的________（保留2位有效數(shù)字）。（7）的平均值為________，（保留2位有效數(shù)字）。（8）理論研究表明，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則的理論表達(dá)式為_______（用和表示），本實(shí)驗(yàn)中其值為_______（保留2位有效數(shù)字），若該值與（7）中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi)，則可認(rèn)為滑塊A與滑塊B在導(dǎo)軌上的碰撞為彈性碰撞?！緟⒖即鸢浮浚?）0.304kg（6）0.32（7）0.32（8）0.48【命題意圖】探究碰撞過程中的不變量，列表法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、有效數(shù)字，【解題思路】（2）要使碰撞后兩滑塊的運(yùn)動(dòng)方向相反，必須使質(zhì)量較小的滑塊碰撞質(zhì)量較大的靜止滑塊，所以應(yīng)選取質(zhì)量為0.304kg的滑塊作為A。(6)s1=v1t1，s2=v2t2，解得k2=。根據(jù)第1組數(shù)據(jù)，可得=0.31，解得=1.01；根據(jù)第3組數(shù)據(jù)，可得=0.33，解得=1.01；代入第2組數(shù)據(jù)，可得k2==0.32.（7）的平均值為（0.31+0.32+0.33+0.33+0.33）÷5=0.32.（8）由碰撞過程遵循的動(dòng)量守恒定律，m1v0=-m1v1+m2v2若為彈性碰撞，則碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)能不變，m1v02=m1v12+m2v22聯(lián)立解得，=，將題給數(shù)據(jù)代入可得==0.48.【易錯(cuò)提醒】（7）中的平均值為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。（8）中的理論表達(dá)式和理論值，兩者不同。6．（9分）（2022重慶高考）如圖為某小組探究兩滑塊碰撞前后的動(dòng)量變化規(guī)律所用的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。帶刻度尺的氣墊導(dǎo)軌右支點(diǎn)固定，左支點(diǎn)高度可調(diào)，裝置上方固定一具有計(jì)時(shí)功能的攝像機(jī)。（1）要測(cè)量滑塊的動(dòng)量，除了前述實(shí)驗(yàn)器材外，還必需的實(shí)驗(yàn)器材是__________。（2）為減小重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，開動(dòng)氣泵后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的左支點(diǎn)，使輕推后的滑塊能在氣墊導(dǎo)軌上近似做__________運(yùn)動(dòng)。（3）測(cè)得滑塊B的質(zhì)量為，兩滑塊碰撞前后位置x隨時(shí)間t的變化圖像如圖所示，其中①為滑塊B碰前的圖線。取滑塊A碰前的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，由圖中數(shù)據(jù)可得滑塊B碰前的動(dòng)量為__________（保留2位有效數(shù)字），滑塊A碰后的圖線為__________（選填“②”“③”“④”）。【參考答案】.（1）.天平（2）.勻速直線（3）.-0.011.③【名師解析】（1）要測(cè)量滑塊的動(dòng)量，需要測(cè)量滑塊質(zhì)量，因此需要天平。（2）為了減小重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)該讓氣墊導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)，故開動(dòng)氣泵后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的左支點(diǎn)，使輕推后的滑塊能在氣墊導(dǎo)軌上近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（3）取滑塊A碰撞前運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，根?jù)兩滑塊碰撞前后位置x隨時(shí)間t的變化圖像可知滑塊B碰撞前的速度為vB=-0.058m/s滑塊B碰撞前的動(dòng)量為pB=mBvB=0.1978×（-0.058）kgm/s=-0.011kgm/s兩物塊碰撞要符合碰撞的制約關(guān)系，圖線④為碰撞前A物塊的位移圖像；由于碰撞后圖線③的斜率大于圖線②的斜率，所以圖線③為碰撞后A物塊的圖線。7.（2023高考選擇性考試遼寧卷）某同學(xué)為了驗(yàn)證對(duì)心碰撞過程中的動(dòng)量守恒定律，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用紙板搭建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中OA為水平段。選擇相同材質(zhì)的一元硬幣和一角硬幣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。測(cè)量硬幣的質(zhì)量，得到一元和一角硬幣的質(zhì)量分別為和()。將硬幣甲放置在斜面一某一位置，標(biāo)記此位置為B。由靜止釋放甲，當(dāng)甲停在水平面上某處時(shí)，測(cè)量甲從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OP。將硬幣乙放置在O處，左側(cè)與O點(diǎn)重合，將甲放置于B點(diǎn)由靜止釋放。當(dāng)兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測(cè)量甲乙從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OM和ON。保持釋放位置不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為、、。（1）在本實(shí)驗(yàn)中，甲選用的是____（填“一元”或“一角”）硬幣；（2）碰撞前，甲到O點(diǎn)時(shí)速度的大小可表示為_____（設(shè)硬幣與紙板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g）；（3）若甲、乙碰撞過程中動(dòng)量守恒，則_____（用和表示），然后通過測(cè)得的具體數(shù)據(jù)驗(yàn)證硬幣對(duì)心碰撞過程中動(dòng)量是否守恒；（4）由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計(jì)算得到碰撞前后甲動(dòng)量變化量大小與乙動(dòng)量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因____?！緟⒖即鸢浮竣?一元②.③.④.見解析【名師解析】（1）[1]根據(jù)題意可知，甲與乙碰撞后沒有反彈，可知甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，甲選用的是一元硬幣；（2）[2]甲從點(diǎn)到點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理解得碰撞前，甲到O點(diǎn)時(shí)速度的大?。?）[3]同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分別為，若動(dòng)量守恒，則滿足整理可得（4）[4]由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計(jì)算得到碰撞前后甲動(dòng)量變化量大小與乙動(dòng)量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因有：1.測(cè)量誤差，因?yàn)闊o論是再精良的儀器總是會(huì)有誤差的，不可能做到絕對(duì)準(zhǔn)確；2.碰撞過程中，我們認(rèn)為內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，動(dòng)量守恒，實(shí)際上碰撞過程中，兩個(gè)硬幣組成的系統(tǒng)合外力不為零。8（2022年1月浙江選考）“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，阻力很小的滑軌上有兩輛小車A、B，給小車A一定速度去碰撞靜止的小車B，小車A、B碰撞前后的速度大小可由速度傳感器測(cè)得。

①實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行的操作有_______。A．測(cè)量滑軌的長度B．測(cè)量小車的長度和高度C．碰撞前將滑軌調(diào)成水平②下表是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)：A的質(zhì)量/kgB的質(zhì)量/kg碰撞前A的速度大小/（）碰撞后A的速度大小/（）碰撞后B的速度大小/（）0.2000.3001.0100.2000.800由表中數(shù)據(jù)可知，碰撞后小車A、B所構(gòu)成系統(tǒng)的總動(dòng)量大小是_______kg·m/s。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）【參考答案】①.C②.【名師解析】①[1]碰撞前將滑軌調(diào)成水平，保證碰撞前后A、B做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可，沒有必要測(cè)量滑軌的長度和小車的長度、高度。故選C。②[2]由表中數(shù)據(jù)可知小車A的質(zhì)量小于B的質(zhì)量，則碰后小車A反向運(yùn)動(dòng)，設(shè)碰前小車A的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則可知碰后系統(tǒng)的總動(dòng)量大小為解得【易錯(cuò)警示】=2\*GB3②中分析表格數(shù)據(jù)時(shí)要注意判斷碰后小車A是否反向。專題43力學(xué)測(cè)量性實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)三年考情（2022-2024）命題趨勢(shì)考點(diǎn)1利用單擺測(cè)量重力加速度（5年3考）2024年高考廣西卷：單擺實(shí)驗(yàn)，以釋放時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系。2023全國高考新課程卷：一學(xué)生小組做“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn)。2023年高考河北卷：單擺和光電門，用單擺測(cè)量重力加速度的大小。2024年高考遼寧卷：某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)探究這套積木小幅擺動(dòng)時(shí)周期T與外徑D之間的關(guān)系。1.利用單擺測(cè)量重力加速度高考考查頻率較高，命題點(diǎn)主要有：實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，游標(biāo)卡尺測(cè)量小球直徑，圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系等。2.測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)，一般依據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式、牛頓第二定律、動(dòng)能定理等，實(shí)驗(yàn)裝置主要有木板、物塊和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等。測(cè)量質(zhì)量可以利用彈簧振子振動(dòng)或利用牛頓第二定律。考點(diǎn)2測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)和質(zhì)量實(shí)驗(yàn)（5年2考）2024年高考湖南卷：在太空，物體完全失重，用天平無法測(cè)量質(zhì)量。某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)力學(xué)方法（彈簧振子簡諧運(yùn)動(dòng)）測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案，2023高考福建卷：小組用木板光電門的實(shí)驗(yàn)裝置探究斜面傾角是否對(duì)動(dòng)摩擦因數(shù)產(chǎn)生影響。2023高考湖北卷：同學(xué)利用測(cè)質(zhì)量的小型家用電子秤，設(shè)計(jì)了測(cè)量木塊和木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。2022年山東物理：在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。考點(diǎn)01利用單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)1..（2024年高考廣西卷）單擺可作為研究簡諧運(yùn)動(dòng)的理想模型。（1）制作單擺時(shí)，在圖甲、圖乙兩種單擺的懸掛方式中，選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中_____不變；（2）用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，測(cè)得讀數(shù)如圖丙，則擺球直徑為_____；（3）若將一個(gè)周期為T的單擺，從平衡位置拉開的角度釋放，忽略空氣阻力，擺球的振動(dòng)可看為簡諧運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，以釋放時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為_____。【答案】（1）擺長（2）1.06（3）【解析】（1）選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中擺長不變；（2）根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，可知擺球直徑為（3）根據(jù)單擺的周期公式可得單擺的擺長為從平衡位置拉開的角度處釋放，可得振幅為以該位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為2．（2023全國高考新課程卷）（12分）一學(xué)生小組做“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn)。圖（a）圖（b）圖（c）（1）用實(shí)驗(yàn)室提供的螺旋測(cè)微器測(cè)量擺球直徑。首先，調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微器，擰動(dòng)微調(diào)旋鈕使測(cè)微螺桿和測(cè)砧相觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動(dòng)刻度上的零刻度線未對(duì)齊，如圖（a）所示，該示數(shù)為________mm；螺旋測(cè)微器在夾有擺球時(shí)示數(shù)如圖（b）所示，該示數(shù)為________mm，則擺球的直徑為________mm。（2）單擺實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖如圖（c）所示，其中角度盤需要固定在桿上的確定點(diǎn)O處，擺線在角度盤上所指的示數(shù)為擺角的大小。若將角度盤固定在O點(diǎn)上方，則擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時(shí)，實(shí)際擺角________5°（填“大于”或“小于”）。（3）某次實(shí)驗(yàn)所用單擺的擺線長度為81.50cm，則擺長為________cm。實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到從擺球第1次經(jīng)過最低點(diǎn)到第61次經(jīng)過最低點(diǎn)的時(shí)間間隔為54.60s，則此單擺周期為________s，該小組測(cè)得的重力加速度大小為________m/s2。（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字，π2取9.870）【參考答案】（1）0.00620.03520.029（2）大于（3）82.51.829.83【名師解析】（1）根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，圖（a）所示的示數(shù)為0.006mm；螺旋測(cè)微器在夾有擺球時(shí)示數(shù)如圖（b）所示，該示數(shù)為20.035mm，則擺球的直徑為20.035mm-0.006mm=20.029mm。（2）若將角度盤固定在O點(diǎn)上方，則擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時(shí)，實(shí)際擺角大于5°。（3）擺長為l=81.50cm+1.00cm=82.5cm。實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到從擺球第1次經(jīng)過最低點(diǎn)到第61次經(jīng)過最低點(diǎn)的時(shí)間間隔為△t=54.60s，則此單擺周期為T=△t/30=1.82s，由單擺周期公式T=2π，可得該小組測(cè)得的重力加速度大小為g==9.83m/s2。3.（2023年高考河北卷）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖裝置測(cè)量重力加速度。擺線上端固定在點(diǎn)，下端懸掛一小鋼球，通過光電門傳感器采集擺動(dòng)周期。（1）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是_______________。（多選）A.小鋼球擺動(dòng)平面應(yīng)與光電門形平面垂直B.應(yīng)在小鋼球自然下垂時(shí)測(cè)量擺線長度C.小鋼球可以換成較輕的橡膠球D.應(yīng)無初速度、小擺角釋放小鋼球（2）組裝好裝置，用毫米刻度尺測(cè)量擺線長度，用螺旋測(cè)微器測(cè)量小鋼球直徑。螺旋測(cè)微器示數(shù)如圖，小鋼球直徑_______________，記擺長。（3）多次改變擺線長度，在小擺角下測(cè)得不同擺長對(duì)應(yīng)小鋼球擺動(dòng)周期，并作出圖像，如圖。根據(jù)圖線斜率可計(jì)算重力加速度_______________（保留3位有效數(shù)字，取9.87）。（4）若將擺線長度誤認(rèn)為擺長，仍用上述圖像法處理數(shù)據(jù)，得到的重力加速度值將_______________（