2023高考物理沖刺十大模型：模型09 力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)（學(xué)生版+解析版）

模型09:力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)

一、熱點(diǎn)真題追溯

近幾年高考考察力學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容，都是以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的方式去考察

的，其中不乏包括當(dāng)下的時(shí)代熱點(diǎn)，但是其實(shí)驗(yàn)的根本原理還是高中階

段的所學(xué)的幾個(gè)重要實(shí)險(xiǎn)的擴(kuò)展內(nèi)容，涉及到實(shí)險(xiǎn)原理的考察，實(shí)驗(yàn)數(shù)

I據(jù)的分析，以及對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的理解。

二、高考真題展示

1.（2021?浙江卷）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，小王用如圖1所示的裝置，讓重物從靜止開(kāi)始下

落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖2所示。。點(diǎn)是打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、8、C和。為另外4個(gè)

?。..（（.B.C.D

甲叫叫叩刪叩刪W,叩||皿||可|中午|中年叫?叩中,叩,I叩叩叩叩HI哪叩叩叩叩叩叩坤中叩V

01cm2319202122232425262728293031323334

圖2

①為了減小實(shí)蹌?wù)`差，對(duì)體積和形狀相同的重物，實(shí)臉時(shí)選擇密度大的理由是O

②已知交流電頻率為5（）Hz,重物質(zhì)量為200g,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2,則從。點(diǎn)到C點(diǎn)，重物

的重力勢(shì)能變化量的絕對(duì)值|AEp卜J、C點(diǎn)的動(dòng)能耳°=___________J（計(jì)算結(jié)果均保留3位

有效數(shù)字）。比較限與年p|的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是o

A.工作電壓偏高B.存在空氣阻力和摩擦力C.接通電源前釋放了紙帶

2.（2021?全國(guó)卷）為測(cè)量小銅塊與瓷席?表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標(biāo)尺的瓷磚的一端放在水平

桌面上，形成一傾角為a的斜面（已知sina=0.34,cos。=0.94），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示。

該同學(xué)用手機(jī)拍攝小銅塊的下滑過(guò)程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個(gè)連續(xù)相等時(shí)間間隔（每個(gè)時(shí)間

間隔ATMUOs）內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離的（i=l,2,3,4,5）,如下表所示。

由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為m/s2,小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)

為。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取9.80m/s2）

3.（2021?全國(guó)卷）某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相

機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示

（圖中未包括小球剛離開(kāi)軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌

跡所在平面平行，其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為5cm。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中

標(biāo)出O

完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（1）小球運(yùn)動(dòng)到圖（b）中位置A時(shí)，其速度的水平分量大小為m/s,豎直分量大小為

m/s；

（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮閙/s2o

4.（2021?湖南卷）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主要實(shí)驗(yàn)步

驟如下：

圖(a)圖(b)

(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量墊塊厚度力，示數(shù)如圖(b)所示，h=cm；

(2)接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；

(3)在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)就的傾斜角度；

(4)在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個(gè)數(shù)”和滑塊對(duì)應(yīng)的加速度。；

(5)在右支點(diǎn)下增加墊塊個(gè)數(shù)(墊塊完全相同)，重復(fù)步驟(4),記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

(a/mX)0.0870.1800.2600.4250.519

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是m/s2(保留三位有效數(shù)字)。

5.(2021?河北卷)某同學(xué)利用圖1中的實(shí)驗(yàn)裝置探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系，所用器材有：一端

帶滑輪的長(zhǎng)木板、輕細(xì)繩、50g的鉤碼若干、光電門(mén)2個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、帶遮光條的滑塊(質(zhì)量為200g,

其上可放鉤碼)、刻度尺，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2,實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

遮光條光電門(mén)1光電門(mén)2

圖1

①安裝器材，調(diào)整兩個(gè)光電門(mén)距離為50.00cm,輕細(xì)繩下端懸掛4個(gè)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(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間，并計(jì)算出滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度;

③保持最下端懸掛4個(gè)鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個(gè)鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)上述步

驟；

④完成5次測(cè)量后，計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)(包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕

細(xì)繩懸掛鉤碼)總動(dòng)能的增加量八線(xiàn)及系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量AE,結(jié)果如下表所示：

M/kg0.2000.2500.3000.3500.400

AEk/J0.5820.4900.3920.2940.195

AE/J0.3930.4900.6860.785

回答下列問(wèn)題：

(1)實(shí)臉中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢(shì)能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字)：

(2)步躲④中的數(shù)據(jù)所缺數(shù)據(jù)為;

(3)若M為橫軸，為縱軸，選擇合適的標(biāo)度，在圖2中繪出圖像

，A￡4

M/kg

圖2

若系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量等于克服摩擦力做功，則物塊與木板之間的摩擦因數(shù)為(保留兩位有效數(shù)

字)

三、搶分秘籍

游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

(1)10分度的游標(biāo)卡尺，以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后只有1位，20分度和50分度的游標(biāo)卡尺以mm為單位,

小數(shù)點(diǎn)后有2位.

(2)游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時(shí)先確定主尺的分度(一般是1cm,即10mm),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，而把主尺的示數(shù)讀錯(cuò).

(4)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線(xiàn)是否已經(jīng)露出，由可動(dòng)刻度的0刻度線(xiàn)位置

判定；要準(zhǔn)確到0.01mm,估讀到0.001mm,即結(jié)果若用mm做單位，則小數(shù)點(diǎn)后必須保留三位數(shù)字.

利用光電門(mén)求瞬時(shí)速度和加速度的方法

有些實(shí)驗(yàn)用光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)完成瞬時(shí)速度和加速度的測(cè)量，具體做法如下：

(1)求瞬時(shí)速度：把遮光條(寬度為通過(guò)光電門(mén)的時(shí).間△，內(nèi)的平均速度看作物體經(jīng)過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度，

?d

即

法一V\

(2)求加速度：若兩個(gè)光，電門(mén)之間的距離為L(zhǎng),則利用速度與位移的關(guān)系可求加速度，萬(wàn).

探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系

(1)實(shí)驗(yàn)原理

要測(cè)出每次懸掛重物的重力大小G和彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度x,建立Gx坐標(biāo)，描點(diǎn)作圖探究.

⑵操作關(guān)鍵

①實(shí)臉中不能掛過(guò)多的鉤碼，使彈簧超過(guò)彈性限度.

②作圖像時(shí)，不要連成“折線(xiàn)”，而應(yīng)盡量讓坐標(biāo)點(diǎn)落在直線(xiàn)上或均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè).

2.險(xiǎn)證力的平行四邊形定則

(1)實(shí)驗(yàn)原理

使一個(gè)力的作用效果跟兩個(gè)力的共同作用效果相同.

(2)操作關(guān)鍵

①每次拉伸結(jié)點(diǎn)位置。必須保持不變；

②記下每次各力的大小和方向；

③畫(huà)力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度.

電磁感應(yīng)與能量問(wèn)題的解題方法

(1)安培力做的功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”，用框圖表示如下：

叫＞0

電能WS)其他形式的能

(2)明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.如有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重

力勢(shì)能必然發(fā)生變化；安培力做負(fù)功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；

(3)根據(jù)不同物理情景選擇動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系，列方程求解問(wèn)題.

四、精準(zhǔn)押題

1.如圖甲所示，小虎同學(xué)將氣墊導(dǎo)軌的右支撐點(diǎn)調(diào)高支成斜面，用圖示裝置測(cè)量滑塊沿氣墊導(dǎo)軌下滑的

加速度.遮光片P固定在滑塊的左端并與滑塊左端平齊，光電門(mén)固定在導(dǎo)軌上，導(dǎo)光孔與導(dǎo)軌上的位置

A對(duì)齊.讓滑塊左端位于斜面上的位置B處，打開(kāi)氣源，將滑塊由靜止釋放，測(cè)得AB氣墊導(dǎo)軌的距離L.

遮光片的寬度及遮光時(shí)間，算出遮光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度視為小車(chē)左端到達(dá)A處時(shí)的速度，從

而測(cè)出滑塊下滑的加速度.

(1)小虎運(yùn)用該方案測(cè)得加速度的表達(dá)式為“=:

(2)為了更精確地測(cè)得小車(chē)的加速度，小芳對(duì)方案進(jìn)行了改進(jìn)：運(yùn)用同一氣墊導(dǎo)軌裝置，僅換用不同寬度的

遮光片固定在滑塊的左端并與滑塊左端平齊，讓滑塊左端位于斜面上的同一位置B處，打開(kāi)氣源，將滑塊

由靜止釋放，記錄每次實(shí)驗(yàn)遮光片的寬度和遮光時(shí)間并算出各次遮光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度乙

記錄數(shù)據(jù)并作出v-r圖象(如圖乙所示).根據(jù)圖象，滑塊左端過(guò)A處的瞬時(shí)速度大小為m/s,

滑塊的加速度大小為m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

乙

(3)你認(rèn)為小芳的新方案中，考慮遮光片的質(zhì)量變化，在換用不同遮光片時(shí)，測(cè)得的加速度應(yīng)該

(選填“一樣”、“不一樣”).

2.在做“臉證力的平行四邊行定則”的實(shí)臉時(shí)，先將橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有

繩套的兩根細(xì)繩.實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，第一次是通過(guò)兩根細(xì)繩用兩個(gè)彈簧程互成角度地拉橡

皮條，第二次是通過(guò)一根細(xì)繩用一個(gè)彈簧重拉橡皮條.

(1)某次實(shí)驗(yàn)用一個(gè)彈簧秤把橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到。點(diǎn)時(shí)，彈簧桿的示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為

N.

(2)關(guān)于該實(shí)臉，下列說(shuō)法正確的是.

A.本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是等效替代法

B.第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩細(xì)線(xiàn)的夾角應(yīng)越大越好

C.第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，只須記下彈簧桿的示數(shù)就行

D.兩次實(shí)臉都要將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置

(3)請(qǐng)?zhí)嵋粭l對(duì)減小本實(shí)驗(yàn)誤差有益的建議.

3.(1)實(shí)驗(yàn)小組在''探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈黃〃和仇得到彈

力與彈簧長(zhǎng)度的圖象如圖所示.下列表述正確的是;

A.“的原長(zhǎng)比〃的長(zhǎng)

B.a的勁度系數(shù)比匕的大

C.。的勁度系數(shù)比b的小

D.測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比

(2)另一實(shí)驗(yàn)小組在同一實(shí)驗(yàn)的研究性學(xué)習(xí)中，利用所學(xué)的知識(shí)解決了如下問(wèn)題：一輕質(zhì)彈簧豎直懸掛于某

一深度為/i=35.0cm,且開(kāi)口向下的小筒中(沒(méi)有外力作用時(shí)彈簧的下端位于筒內(nèi)，用測(cè)力計(jì)可以同彈簧的

下端接觸)，如圖甲所示，若本實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)量露出筒外彈簧的長(zhǎng)度/,現(xiàn)要測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)/()

和彈簧的勁度系數(shù)，該同學(xué)通過(guò)改變/而測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈力凡作出F-/圖象如圖乙所示，則彈簧的勁度系

數(shù)為k=N/m,彈簧的原長(zhǎng)lo=cm.

甲乙

4.探究“加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.小車(chē)后面固定一條紙帶，穿過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)

器，細(xì)線(xiàn)一端連著小車(chē)，另一端通過(guò)光滑的定滑輪和動(dòng)滑輪與掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器相連，拉力傳感

器用于測(cè)小車(chē)受到拉力的大小.

(1)關(guān)于平衡摩擦力，下列說(shuō)法正確的是

A.平衡摩擦力時(shí)，需要在動(dòng)滑輪上掛上鉤碼

B.改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，需要重新平衡摩擦力

C.改變小車(chē)?yán)r(shí)，不需要重新平衡摩擦力

(2)實(shí)驗(yàn)中(選填“需要”或“不需要”)滿(mǎn)足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量.

(3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與力廠的關(guān)系圖象如圖乙所示，圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因是

A.鉤碼質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量

B.平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大

C.平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)小或未平衡摩擦力

5.某組同學(xué)用圖甲所示裝置測(cè)量重力加速度，鐵架臺(tái)上固定著光電門(mén)，讓直徑為d的小球從一定高度處由

靜止開(kāi)始自由下落，小球球心正好通過(guò)光電門(mén).光電門(mén)可記錄小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間.

光電門(mén)t于?

（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球直徑時(shí)，卡尺的刻度如圖（乙）所示，則小球的直徑為cm.

（2）某次實(shí)驗(yàn)中小球的下邊緣與光電門(mén)間的距離為/?,小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為△1,若小球通過(guò)光電門(mén)的速

度可表示為*,重力加速度可表示為g=（用字母表示）.

（3）嚴(yán)格來(lái)說(shuō)會(huì)并不等于小球球心經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度，由此計(jì)算出的速度比真實(shí)值____________（填“偏大”

“偏小"或''不變"）.

6.某物理研究小組利用圖甲裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在鐵架臺(tái)上安裝有一電磁鐵（固定不動(dòng)）和一光電門(mén)

（可上下移動(dòng)），電磁鐵通電后將鋼球吸住，然后斷電，鋼球自由下落，并通過(guò)光電門(mén)，計(jì)時(shí)裝置可測(cè)出鋼球

通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間.

光電門(mén)=

（1）用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑，示數(shù)如圖乙所示，可知鋼球的直徑。=cm.

（2）多次改變光電門(mén)的位置，測(cè)量出光電門(mén)到電磁鐵下端O的距離為/7（/?>>￡>）,并計(jì)算出小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)

的速度u,若空氣阻力可以忽略不計(jì)，則下列關(guān)于人的圖象正確的是.

⑶鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度（選填“大于”或“小于”）鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度.

7.某實(shí)驗(yàn)小組采用圖甲所示的裝置“探究動(dòng)能定理”即探究小車(chē)所受合外力做功與小車(chē)動(dòng)能的變化之間的

關(guān)系.該小組將細(xì)繩一端固定在小車(chē)上，另一端繞過(guò)定滑輪與力傳感器、重物相連.實(shí)臉中，小車(chē)在細(xì)繩

拉力的作用下從靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，力傳感器記錄細(xì)繩對(duì)小車(chē)

的拉力大小.

(1)實(shí)驗(yàn)中為了把細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力視為小車(chē)的合外力，要完成的一個(gè)重要步驟是;

(2)若實(shí)驗(yàn)中小車(chē)的質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量，對(duì)本實(shí)驗(yàn)影響(填“有”或“沒(méi)有”)；

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列物理量中必須測(cè)量的是.

A.長(zhǎng)木板的長(zhǎng)度Z,B.重物的質(zhì)量機(jī)

C.小車(chē)的總質(zhì)量M

(4)實(shí)驗(yàn)中，力傳感器的示數(shù)為尸，打出的紙帶如圖乙所示.將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為。，在紙帶上依次取A、

B、C三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén),測(cè)得A、B、C三點(diǎn)到。點(diǎn)的距離分別為xi、及、制.

則從打0點(diǎn)到打B點(diǎn)過(guò)程中，探究結(jié)果的表達(dá)式是：(用題中所給字母表

示).

模型09:力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)

一、熱點(diǎn)真題追溯

二、高考真題展示

1.（2021?浙江卷）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，小王用如圖1所示的裝置，讓重物從靜止開(kāi)始下

落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖2所示。。點(diǎn)是打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、8、C和。為另外4個(gè)

.。..（＜/.C,D

」叫叩刪up刪1皿網(wǎng)仙|卜|||皿?甲甲叫II甲叫“叫叩明|,叫皿職1叫,|||叩叫皿『中|甲叩叫叫M皿叫?

01cm2319202122232425262728293031323334

圖2

①為了減小實(shí)蹌?wù)`差，對(duì)體積和形狀相同的重物，實(shí)臉時(shí)選擇密度大的理由是O

②已知交流電頻率為5（）Hz,重物質(zhì)量為200g,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2,則從。點(diǎn)到C點(diǎn)，重物

的重力勢(shì)能變化量的絕對(duì)值|AEp卜J、C點(diǎn)的動(dòng)能耳°=____________J（計(jì)算結(jié)果均保留3位

有效數(shù)字）。比較限與年p|的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是o

A.工作電壓偏高B.存在空氣阻力和摩擦力C.接通電源前釋放了紙帶

【答案】阻力與重力之比更?。ɑ蚱渌侠斫忉?zhuān)?.5470.588C

【解析】

①[1]在險(xiǎn)證機(jī)械能守恒實(shí)臉時(shí)阻力越小越好，因此密度大的阻力與重力之比更小

②⑵由圖中可知。C之間的距離為xoc=27.90cm,因此機(jī)械能的減少量為

|AEp|=//7gxec=02x9.8x0.2790J=0.547J

[3]句變速運(yùn)動(dòng)時(shí)間中點(diǎn)的速度等于這段時(shí)間的平均速度，因此

xRr>0.33。-0.233,

=-------------m/s=

因此動(dòng)能的增加量為

⑷工作電壓偏高不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的誤差，存在摩擦力會(huì)使重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，只有提前釋

放了紙帶，紙帶的初速度不為零，下落到同一位置的速度偏大才會(huì)導(dǎo)致動(dòng)能的增加量大于重力勢(shì)能的減少

量。

2.（2021?全國(guó)卷）為測(cè)量小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標(biāo)尺的瓷磚的一端放在水平

桌面上，形成一傾角為a的斜面（已知sina=0.34,cosa=0.94），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示。

該同學(xué)用手機(jī)拍攝小銅塊的下滑過(guò)程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個(gè)連續(xù)相等時(shí)間間隔（每個(gè)時(shí)間

間隔ATMUOs）內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離si（i=l,2,3,4,5）,如下表所示。

5.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm

由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為m/s2,小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)

為.（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取9.80m/s2）

【答案】0.430.32

【解析】

[1]根據(jù)逐差法有

(邑+54)一(52+再)_(12.74+11.02)x10-2—(7.58+5.87)x10-2

m/s2?0.43m/s2

6"6x0.202

[2]對(duì)小銅塊受力分析根據(jù)牛頓第二定律有

mgsina-pimgcosa=ma

代入數(shù)據(jù)解得

〃?0.32

3.（2021?全國(guó)卷）某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相

機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示

（圖中未包括小球剛離開(kāi)軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌

跡所在平面平行，其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為5cm。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中

標(biāo)出。

圖0))

完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（1）小球運(yùn)動(dòng)到圖（b）中位置A時(shí)，其速度的水平分量大小為m/s，豎直分量大小為

m/s:

2

（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮閙/s?

【答案】1.02.09.7

【解析】

（1）[1]因小球水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，因此速度為

x0.05,

諱=一=---m/s=1.0m/s

°t0.05

⑵豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，因此A點(diǎn)的豎直速度可由平均速度等于時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度求得

8x5x10-2

v,m/s=2.0m/s

0.05x4

（2）[3]由豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)可得

_4T2

代入數(shù)據(jù)可得

g=9.7m/s2

4.（2021?湖南卷）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主要實(shí)驗(yàn)步

驟如下：

（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量墊塊厚度力，示數(shù)如圖（b）所示，h—cm；

（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；

（3）在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；

（4）在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個(gè)數(shù)〃和滑塊對(duì)應(yīng)的加速度。；

（5）在右支點(diǎn)下增加墊塊個(gè)數(shù)（墊塊完全相同），重復(fù)步驟（4）,記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

(a/nrs")0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點(diǎn)，繪制圖線(xiàn).

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是m/s2（保留三位有效數(shù)字）。

【答案】1.020.342

【解析】

（1）[1]墊塊的厚度為

h-\cm+2X0」mm=1.02cm

（5）⑵繪制圖線(xiàn)如圖；

[3]根據(jù)

nh

mg■—=ma

可知a與”成正比關(guān)系，則根據(jù)圖像可知，斜率

,0.6a

K=——=—

74

解得

a=0.342m/s2

5.（2021?河北卷）某同學(xué)利用圖1中的實(shí)驗(yàn)裝置探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系，所用器材有：一端

帶滑輪的長(zhǎng)木板、輕細(xì)繩、50g的鉤碼若干、光電門(mén)2個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、帶遮光條的滑塊（質(zhì)量為200g,

其上可放鉤碼）、刻度尺，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2,實(shí)臉操作步驟如下：

遮光條光電門(mén)1光電門(mén)2

rsi

①安裝器材，調(diào)整兩個(gè)光電門(mén)距離為50.00cm,輕細(xì)繩下端懸掛4個(gè)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(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間，并計(jì)算出滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度；

③保持最下端懸掛4個(gè)鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個(gè)鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)上述步

驟；

④完成5次測(cè)量后，計(jì)算出每次實(shí)臉中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)（包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕

細(xì)繩懸掛鉤碼）總動(dòng)能的增加量公線(xiàn)及系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量△￡,結(jié)果如下表所示:

M/kg0.2000.2500.3000.3500.400

&EJJ0.5820.4900.3920.2940.195

AE/J0.3930.4900.6860.785

回答下列問(wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢(shì)能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字)；

(2)步驟④中的數(shù)據(jù)所缺數(shù)據(jù)為;

(3)若M為橫軸，△￡為縱軸，選擇合適的標(biāo)度，在圖2中繪出〃圖像

?AF/J

圖2

若系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量等于克服摩擦力做功，則物塊與木板之間的摩擦因數(shù)為(保留兩位有效數(shù)

字)

【答案】0.9800.5880.40(0.38-0.42)

【解析】

(1)[1]四個(gè)鉤碼重力勢(shì)能的減少量為

A￡p=4mgL=4x0.05x9.8x0.5J=0.980J

(2)[2]對(duì)滑塊和鉤碼構(gòu)成的系統(tǒng)，由能量守恒定律可知

1,1,

4mgL-W(=-(4m+M)v^--(4m+M)v^

其中系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能為

△Ep=4mgL

系統(tǒng)增加的動(dòng)能為

AEk=g(4，〃+-g(4，〃+Af)u：

系統(tǒng)減少的機(jī)械能為AE=嗎，則代入數(shù)據(jù)可得表格中減少的機(jī)械能為

A￡4=0.98-0.392=0.588J

(3)[3]根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)得AE-A/的圖像為

[4]根據(jù)做功關(guān)系可知

AE=jjMgL

則AE-M圖像的斜率為

0.785-0.393

k=4gL==1.96

0.4-0.2

解得動(dòng)摩擦因數(shù)為

〃=0.40(0.38-0.42)

三、搶分秘籍

游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

(1)10分度的游標(biāo)卡尺，以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后只有1位，20分度和50分度的游標(biāo)卡尺以mm為單位,

小數(shù)點(diǎn)后有2位.

(2)游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時(shí)先確定主尺的分度(一般是1cm,即10mm),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，而把主尺的示數(shù)讀錯(cuò).

(4)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線(xiàn)是否已經(jīng)露出，由可動(dòng)刻度的0刻度線(xiàn)位置

判定；要準(zhǔn)確到0.01mm,估讀到0.001mm,即結(jié)果若用mm做單位，則小數(shù)點(diǎn)后必須保留三位數(shù)字.

利用光電門(mén)求瞬時(shí)速度和加"速度的方法

有些實(shí)驗(yàn)用光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)完成瞬時(shí)速度和加速度的測(cè)量，具體做法如下：

(1)求瞬時(shí)速度：把遮光條(寬度為功通過(guò)光電門(mén)的時(shí)一間內(nèi)的平均速度看作物體經(jīng)過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度，

即片告

近一V\

(2)求加速度：若兩個(gè)光,電門(mén)之間的距離為L(zhǎng),則利用速度與位移的關(guān)系可求加速度，即。=、—.

探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系

(1)實(shí)驗(yàn)原理

要測(cè)出每次懸掛重物的重力大小G和彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度x,建立Gx坐標(biāo)，描點(diǎn)作圖探究.

⑵操作關(guān)鍵

①實(shí)驗(yàn)中不能掛過(guò)多的鉤碼，使彈簧超過(guò)彈性限度.

②作圖像時(shí)，不要連成“折線(xiàn)”，而應(yīng)盡量讓坐標(biāo)點(diǎn)落在直線(xiàn)上或均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè).

2.驗(yàn)證力的平行四邊形定則

(1)實(shí)驗(yàn)原理

使一個(gè)力的作用效果跟兩個(gè)力的共同作用效果相同.

⑵操作關(guān)鍵

①每次拉伸結(jié)點(diǎn)位置。必須保持不變；

②記下每次各力的大小和方向；

③畫(huà)力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度.

電磁感應(yīng)與能量問(wèn)題的解題方法

(1)安培力做的功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”，用框圖表示如下：

W*>0

電能WS)其他形式的能

(2)明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.如有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重

力勢(shì)能必然發(fā)生變化；安培力做負(fù)功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；

(3)根據(jù)不同物理情景選擇動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系，列方程求解問(wèn)題.

四、精準(zhǔn)押題

1.如圖甲所示，小虎同學(xué)將氣墊導(dǎo)軌的右支撐點(diǎn)調(diào)高支成斜面，用圖示裝置測(cè)量滑塊沿氣墊導(dǎo)軌下滑的

加速度.遮光片P固定在滑塊的左端并與滑塊左端平齊，光電門(mén)固定在導(dǎo)軌上，導(dǎo)光孔與導(dǎo)軌上的位置

A對(duì)齊.讓滑塊左端位于斜面上的位置B處，打開(kāi)氣源，將滑塊由靜止釋放，測(cè)得AB氣墊導(dǎo)軌的距離L.

遮光片的寬度及遮光時(shí)間，算出遮光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度，視為小車(chē)左端到達(dá)A處時(shí)的速度，從而

測(cè)出滑塊下滑的加速度.

(1)小虎運(yùn)用該方案測(cè)得加速度的表達(dá)式為。=

(2)為了更精確地測(cè)得小車(chē)的加速度，小芳對(duì)方案進(jìn)行了改進(jìn)：運(yùn)用同一氣墊導(dǎo)軌裝置，僅換用不同寬度的

遮光片固定在滑塊的左端并與滑塊左端平齊，讓滑塊左端位于斜面上的同一位置B處，打開(kāi)氣源，將滑塊

由靜止釋放，記錄每次實(shí)驗(yàn)遮光片的寬度△_￥和遮光時(shí)間f,并算出各次遮光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度，記

錄數(shù)據(jù)并作出f圖象(如圖乙所示).根據(jù)圖象，滑塊左端過(guò)4處的瞬時(shí)速度大小為m/s,滑塊

的加速度大小為.mH」結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

乙

(3)你認(rèn)為小芳的新方案中，考慮遮光片的質(zhì)量變化，在換用不同遮光片時(shí)，測(cè)得的加速度應(yīng)該

(選填“一樣"、“不一樣”).

【答案】(1)(2)3.0±0.023.2±0.2(3)—祥

【解析】(1)根據(jù)速度與時(shí)間的關(guān)系得：2=2aL,解得：。=;

(2)滑塊通過(guò)光電門(mén)的過(guò)程為初速度為W的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，戶(hù)，則=今=01+夕"，所以

r的斜率縱軸的截距表示的大小，則VA=0.30m/s,加速度〃=2Z=2X號(hào)m/s=3.0

N1UUA1U

m/s2.

(3)根據(jù)牛頓第二定律，滑塊下滑過(guò)程中，，“gsin6—ma,a=gsin9,加速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)，故在只更

換不同遮光片時(shí)，測(cè)得的加速度是一樣的.

2.在做''驗(yàn)證力的平行四邊行定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有

繩套的兩根細(xì)繩.實(shí)臉時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，第一次是通過(guò)兩根細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡

皮條，第二次是通過(guò)一根細(xì)繩用一個(gè)彈簧重拉橡皮條.

(1)某次實(shí)驗(yàn)用一個(gè)彈簧科把橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到。點(diǎn)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為

N.

(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是.

A.本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是等效替代法

B.第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩細(xì)線(xiàn)的夾角應(yīng)越大越好

C.第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，只須記下彈簧秤的示數(shù)就行

D.兩次實(shí)驗(yàn)都要將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置

(3)請(qǐng)?zhí)嵋粭l對(duì)減小本實(shí)驗(yàn)誤差有益的建議.

【答案】(1)400(或4.0)(2)AD(3)拉細(xì)線(xiàn),時(shí)，細(xì)線(xiàn)要平行于桌面；兩細(xì)線(xiàn)的夾角不宜太大，也不宜太小

【解析】(1)彈簧秤的讀數(shù)為：F=4.00N.

(2)本實(shí)驗(yàn)用一個(gè)彈簧桿把橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)和兩個(gè)彈簧桿把橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到。點(diǎn)的效果相

同，即為等效替代，故A正確；第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩細(xì)線(xiàn)的夾角應(yīng)當(dāng)適當(dāng)，不要太大，故B錯(cuò)誤；實(shí)臉時(shí)要

記下力的大小和方向，故C錯(cuò)誤；要兩次實(shí)驗(yàn)達(dá)到相同的效果，則要橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置，故

D正確.

(3)拉細(xì)線(xiàn)時(shí)，細(xì)線(xiàn)要平行于桌面，兩細(xì)線(xiàn)的夾角不宜太大，也不宜太小.

3.(1)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧“和b,得到彈

力與彈簧長(zhǎng)度的圖象如圖所示.下列表述正確的是;

A.4的原長(zhǎng)比〃的長(zhǎng)

B.4的勁度系數(shù)比的大

C.。的勁度系數(shù)比b的小

D.測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比

(2)另一實(shí)驗(yàn)小組在同一實(shí)驗(yàn)的研究性學(xué)習(xí)中，利用所學(xué)的知識(shí)解決了如下問(wèn)題：一輕質(zhì)彈簧豎直懸掛于某

一深度為〃=35.0cm,且開(kāi)口向下的小筒中(沒(méi)有外力作用時(shí)彈簧的下端位于筒內(nèi)，用測(cè)力計(jì)可以同彈簧的

下端接觸)，如圖甲所示，若本實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)量露出筒外彈簧的長(zhǎng)度/,現(xiàn)要測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)/()

和彈簧的勁度系數(shù)，該同學(xué)通過(guò)改變/而測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈力尸，作出刊圖象如圖乙所示，則彈簧的勁度系數(shù)

為k=N/m,彈簧的原長(zhǎng)Zo=cm.

【答案】⑴B(2)20025

【解析】(1)在圖象中橫截距表示彈簧的原長(zhǎng)，故a的原長(zhǎng)比b的短，故A錯(cuò)誤；在圖象中斜率表示彈簧

的勁度系數(shù)4,故”的勁度系數(shù)比人的大，故B正確，C錯(cuò)誤；彈簧的彈力滿(mǎn)足胡克定律，彈力與彈簧的形

變量成正比，故D錯(cuò)誤.

(2)根據(jù)胡克定律F與/的關(guān)系式為：F=k(l+h-lo)=kl+k(h-lo'),從圖象中可得直線(xiàn)的斜率為2N/cm,截

距為20N,故彈簧的勁度系數(shù)為：k=2N/cm=200N/m.i±Jk(h-lo)=2ON,于是：/O=25cm.

4.探究“加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)臉裝置如圖甲所示.小車(chē)后面固定一條紙帶，穿過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)

器，細(xì)線(xiàn)一端連著小車(chē)，另一端通過(guò)光滑的定滑輪和動(dòng)滑輪與掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器相連，拉力傳感

器用于測(cè)小車(chē)受到拉力的大小.

(1)關(guān)于平衡摩擦力，下列說(shuō)法正確的是.

A.平衡摩擦力時(shí)，需要在動(dòng)滑輪上掛上鉤碼

B.改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，需要重新平衡摩擦力

C.改變小車(chē)?yán)r(shí)，不需要重新平衡摩擦力

(2)實(shí)臉中(選填“需要”或“不需要”)滿(mǎn)足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量.

(3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)險(xiǎn)數(shù)據(jù)作出了加速度〃與力尸的關(guān)系圖象如圖乙所示，圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因是

A.鉤碼質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量

B.平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大

C.平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)小或未平衡摩擦力

【答案】(1)C(2)不需要(3)B

【解析】(1)平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)不受外力作用下做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以不能在動(dòng)滑輪上掛上鉤碼，故A錯(cuò)

'V

7天；

平衡摩擦?xí)r有：,“gsina=〃"?gcosa,即有g(shù)sina=〃gcosa,所以以質(zhì)量無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤，C正確.

(2)由于本實(shí)驗(yàn)中的力傳感器可以讀出繩的拉力，所以不需要滿(mǎn)足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量；

(3)由圖象可知，當(dāng)沒(méi)有掛鉤碼時(shí)小車(chē)具有加速度，說(shuō)明平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大，故B正確.

5.某組同學(xué)用圖甲所示裝置測(cè)量重力加速度，鐵架臺(tái)上固定著光電門(mén)，讓直徑為d的小球從一定高度處由

靜止開(kāi)始自由下落，小球球心正好通過(guò)光電門(mén).光電門(mén)可記錄小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間.

(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球直徑時(shí)，卡尺的刻度如圖(乙)所示，則小球的直徑為cm.

(2)某次實(shí)驗(yàn)中小球的下邊緣與光電門(mén)間的距離為/2,小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為△1,若小球通過(guò)光電門(mén)的速

度可表示為*,重力加速度可表示為g=(用字母表示).

(3)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)*并不等于小球球心經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度，由此計(jì)算出的速度比真實(shí)值(填“偏大”

“偏小”或“不變”).

【答案】(1)2.54。⑵。/￡/)生⑶偏小

【解析】(1)由20刻度的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則知小球的直徑4=(2.5+8X0.005)cm=2.540cm.

(2)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式y(tǒng)2=