力學類創(chuàng)新實驗解答總結(jié)-2024高考物理復習實驗攻略（解析版）

專題5力學類創(chuàng)新實驗解答總結(jié)

【本專題涉及到的常見的實驗】

各個力學實驗

【方法總結(jié)提升】

1、近五年高考物理創(chuàng)新實驗題的特點

（1）于教材但不拘泥于教材

分析近五年全國卷實驗題發(fā)現(xiàn)，全部實驗題均“源于教材而不拘泥于教材，源于經(jīng)典實驗而

發(fā)展經(jīng)典實驗”，高度體現(xiàn)了2017年版課程標準提出的“注重體現(xiàn)物理學科本質(zhì)，培養(yǎng)學生

物理學科核心素養(yǎng)”的理念和“科學探究”為主體的實驗評價方式。

（2）創(chuàng)設(shè)情境引導學生設(shè)計與創(chuàng)新

實驗設(shè)計已成為高考題的亮點，這類試題以“某同學”“某小組”為主角創(chuàng)設(shè)一個新的實驗目的,

但深入研究會發(fā)現(xiàn)，提供的實驗器材和運用的基本原理都是學生熟悉的，只是需要學生深入

理解每一個器材的作用、每一個原理的意義，才能完成設(shè)計。這類試題要求學生深入理解教

材中實驗所涉及的每一個知識、方法、原理，并能夠在新的實驗目的下遷移、重組并應(yīng)用。

總之，實驗題的原理和方法均源于《課程標準》要求的實驗，但試題更加注重在新情境下的

遷移與應(yīng)用，在考查基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上更加注重創(chuàng)新思維能力的考查。

2、力學創(chuàng)新型實驗的特點

（1）以基本的力學模型為載體，依托運動學規(guī)律和力學定律設(shè)計實驗.

（2）將實驗的基本方法一一控制變量法、處理數(shù)據(jù)的基本方法一一圖像法、逐差法融入到

實驗的綜合分析之中.

3、創(chuàng)新實驗題的解法

（1）根據(jù)題目情境，提取相應(yīng)的力學模型,明確實驗的理論依據(jù)和實驗目的，設(shè)計實驗方案.

（2）進行實驗，記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)用原理公式或圖像法處理實驗數(shù)據(jù),結(jié)合物體實際受力情況和理

論受力情況對結(jié)果進行誤差分析.

4、實驗器材的等效與替換

（1）用氣墊導軌代替長木板:應(yīng)調(diào)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）.用電子秤或已知質(zhì)量的鉤碼等代替彈簧測力計.

【例題11利用氣墊導軌（全程不考慮其對滑塊的阻力）和兩個光電門驗證動量守恒定律,

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滑塊和遮光條總質(zhì)量為叫，遮光條的寬度為小如圖（a）所示，將氣墊導軌調(diào)整水平后，

將滑塊靜置于光電門1左側(cè)，推動滑塊，使其獲得水平向右的速度后手放開，滑塊經(jīng)過光電

門1后，有一質(zhì)量為嗎的橡皮泥從人高處由靜止落下，剛好落至下方經(jīng)過的滑塊上，迅速

粘一起后隨滑塊向右經(jīng)過光電門2,光電門1、2記錄的擋光時間分別為△"、”2,重力加速

度為g。

光電門1橡皮泥光電門2

02cm

遮光條n?

滑塊1rLiH

氣墊導軌01020

（a）(b)

（1）用游標卡尺測得遮光條的寬度如圖（b）所示，其讀數(shù)為mm。

（2）若碰撞過程中水平方向動量守恒，則應(yīng)滿足的關(guān)系式/（用以上所給已知量

表不）。

（3）實驗中遮光條寬度的測量值有誤差對驗證碰撞過程水平方向動量守恒有無影響？請說

明理由：o

△%

【答案】6.75加2-加1無影響；根據(jù)（2）的分析知，實驗中遮光條寬度

的測量值有誤差對驗證碰撞過程水平方向動量守恒無影響，理由是水平方向動量守恒，等式

兩邊的1可消掉。

【解析】（1）20分度游標卡尺的精確值為0.05mm,測得遮光條的寬度如圖（b）所示，其讀

數(shù)為

6mm+15x0.05mm=6.75mm

（2）若碰撞過程中水平方向動量守恒，則

解得

呵_A%

呵加2-加1

（3）無影響，根據(jù)（2）的分析知，實驗中遮光條寬度的測量值有誤差對驗證碰撞過程水平

方向動量守恒無影響，理由是水平方向動量守恒，等式兩邊的d可消掉。

【例題2】某小組用氣墊導軌研究碰撞，如圖甲所示，兩滑塊A、B的兩端均固定有彈性鋼

圈和相同的擋光片，如圖乙所示。己知A、B兩滑塊的質(zhì)量（含擋光片等配件）分別為，”、

rriBo

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光電門1光電門2

滑塊A滑塊B

圖甲

（1）用螺旋測微器來測量擋光片的寬度3如圖丙，讀數(shù)人mm；

（2）連接好氣墊導軌及氣泵，接通電源，將氣墊導軌調(diào)到水平。將A、B兩滑塊分別緊壓

左、右彈射架并靜止。啟動彈射架，發(fā)現(xiàn)兩滑塊在兩光電門之間區(qū)域發(fā)生相互作用并各自反

向彈回。光電門1記錄擋光片兩次擋光時間分別為％、％,光電門2記錄擋光片兩次擋光時

間分別為‘2、6,如果兩滑塊在彈性鋼圈相互作用時動量守恒，則表達式（用題中的

物理量符號表示）應(yīng)成立；

（3）在（2）中，如果兩滑塊在彈性鋼圈相互作用時機械能也守恒，則表達式（用題

中的物理量符號表示）應(yīng)成立。

m.m.m.rru.m.

A______D__b____A_A_|____D__AI___D_

一''2'2—'2''2

［答案］2.220%’2%。t2%

【解析】（1）根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)律，該讀數(shù)為

2mm+0.01x22.0mm=2.220mm

（2）乙水平向右為正方向，則滑塊A、B碰撞前后速度分別為

L

VA2=~~

h

L

L

VB2=7

若碰撞過程動量守恒，則有

/FAI+加FBBI='"A2VA2+%2VB2

解得

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叫"%」電〃么

'112'2"1

（3）如果兩滑塊在彈性鋼圈相互作用時機械能也守恒，則有

哈+，%哈=￡唆+/%總

結(jié)合上述，解得

1f2片焉

【例題3】某同學利用氣墊導軌做驗證動量守恒定律的實驗，氣墊導軌裝置如圖1所示，所

用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架、光電門等組成，兩滑塊上的擋光板寬度相同。

（1）實驗前用游標卡尺測出擋光板的寬度，示數(shù)如圖2所示，則擋光板的寬度d=

mm；

01cm

主尺刻度

游標刻度

0510

圖2

（2）實驗前需要調(diào)節(jié)氣墊導軌水平：在軌道上只放滑塊1,輕推一下滑塊1,其先后通過光

電門1和光電門2的時間分別為小t2,若ti>t2,則應(yīng)將氣墊導軌右端調(diào)（填

“高”或"低”），直到滑塊通過兩光電門的時間相等；

圖3圖4

（3）將滑塊2放在兩光電門間的氣墊導軌上，滑塊1放在光電門1的左側(cè)氣墊導軌上，在

兩滑塊上裝上如圖3所示的彈性碰撞架，給滑塊1一個向右的初速度，測得滑塊1第一次通

過光電門的擋光時間為。，滑塊1與滑塊2碰撞后，滑塊1被彈回；再次通過光電門1的擋

光時間為t2,滑塊2通過光電門2的擋光時間為⑶根據(jù)實驗可以判斷滑塊1（包括擋光板

及彈性碰撞架）的質(zhì)量（填“大于”、“小于”或“等于"）滑塊2（包括擋光板及

彈性碰撞架）的質(zhì)量機2,如果表達式成立，則兩滑塊碰撞過程動量守恒。

第4頁共22頁

（4）若在兩滑塊上裝上如圖4所示的撞針和橡皮泥，將滑塊2放在兩光電門間的氣墊導軌

上，滑塊1放在光電門1的左側(cè)氣墊導軌上，給滑塊1一個向右的初速度，滑塊1通過光電

門1的時間為U，滑塊1與滑塊2碰撞后，滑塊通過光電門2的時間為t5,測得滑塊1（包

括擋光板及撞針）的質(zhì)量為m3,滑塊2（包括擋光板及橡皮泥）的質(zhì)量m4,如果表達式

成立，則表明碰撞過程動量守恒。

dddd/xd

叫一=m2---叫一叫一=（%+■）—

【答案】5.5高小于’1'3G’4h

【解析】（1）游標卡尺的讀數(shù)為主尺讀數(shù)與游標尺讀數(shù)之和，所以圖中所測遮光條的寬度為

d=5mm+5x0.1mm=5.5mm

（2）若力＞3說明滑塊做的是加速運動，說明右端低，則應(yīng)將氣墊導軌右端調(diào)高；

（3）滑塊1、2發(fā)生彈性碰撞，滑塊1被彈回，說明如小于m2；

兩滑塊碰撞過程中，若動量守恒，則有

mlv1=m2V3一叫％

d

v'"?

d

d

“工

所以

ddd

叫一=根2--------呵—

’1'3t2

（4）兩滑塊碰撞過程中，若動量守恒，則有

m3V4=（砥+加4R5

d

"一￡

d

所以

d..d

m.—=（m.+m4）一

【例題4】某實驗小組用如圖（〃）所示裝置測量重力加速度。將小球A和手機B分別系在

一條跨過定滑輪的不可伸長的軟繩兩端。打開手機B的phyphox軟件，令小球A和手機B

靜止，細繩拉緊，然后釋放小球A和手機B,通過phyphox軟件測得手機的加速度隨時間

變化的圖線如圖（6）,實驗室提供的物理量有：小球A的質(zhì)量"，A=50.0g,手機B的質(zhì)量

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砥=150.0g,當?shù)貙嶋H重力加速度g=9.8m/s。

（1）實驗測得的重力加速度大小為m/s7（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（2）實驗測得的重力加速度與實際重力加速度有明顯差異，除實驗中的偶然誤差外，請寫

出一條可能產(chǎn)生這一結(jié)果的原因：o

（3）有同學提出本實驗還可以研究機械能是否守恒，在小球A上方力高處安裝光電門和配

套的數(shù)字計時器。令小球A和手機B靜止，細繩拉緊，然后釋放小球A和手機B,數(shù)字計

時器記錄小球A通過光電門的時間除實驗室提供的物理量外，還需要測量的物理量有

（寫出物理量的名稱和符號），需要驗證的原理式為（用實驗室提供的物理量符號和

測量的物理量符號表示）。

【答案】9.4滑輪的軸不光滑（或滑輪有質(zhì)量，軟繩有質(zhì)量，物體運動過程中受

空氣阻力，手機在下落過程中發(fā)生擺動等）小球A的直徑d

【解析】（1）由圖（5）讀出加速度為。=4.7m/s2,根據(jù)牛頓第二定律，

代入數(shù)據(jù)得

g]=9.4m/s2

（2）測量的重力加速度小于實際值，除偶然誤差外，也可能是由于滑輪的軸不光滑，或滑

輪有質(zhì)量，軟繩有質(zhì)量，物體運動過程中受空氣阻力，手機在下落過程中發(fā)生擺動等原因。

（3）由于還需要算出小球的速度，則還需要測量小球A的直徑乩

根據(jù)功能關(guān)系知需要驗證的原理式為

1.某同學用如圖所示的裝置研究碰撞時的動量守恒，實驗過程如下:

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（1）選用兩個寬度均為很小）的滑塊A和B,且兩滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)相同，

在滑塊A的前端粘附少許強力膠（不計強力膠的厚度和質(zhì)量），安裝實驗器材。

（2）用墊塊墊起長木板的右端，移動墊塊的位置，調(diào)節(jié)木板的傾角，放上并輕推滑塊A,

使其經(jīng)過兩光電門的時間相等。這樣做的目的是。

（3）將滑塊B靜置于兩光電門間的某一位置，將滑塊A靜置于光電門1上方的另一位置,

稍用力推下滑塊A,使其以一定的速度沿木板向下運動，滑塊A經(jīng)過光電門1的遮光時間

為",則其運動到光電門1時的速度匕=（用小.表示），滑塊A和滑塊B碰撞后

粘在一起沿木板向下運動，經(jīng)過光電門2的遮光時間為‘2。

（4）已知滑塊A和B質(zhì)量分別為叫、啊，則驗證兩滑塊碰撞時動量守恒的表達式為

（用叫、‘巧、表示）。

【解析】（2）滑塊A經(jīng)過兩光電門的時間相等，表明A經(jīng)過兩光電門的速度相等，即A做

勻速直線運動，則有

f=mgsin0

故這樣做的目的是平衡摩擦力。

（3）相用力推物塊A后，A做勻速直線運動，其通過光電門1時的速度為

（4）平衡摩擦力后，物塊A、B在沿斜面方向上所受合力為零，則A、B組成的系統(tǒng)在沿

斜面方向上動量守恒，故有

m1Vl=（町+"4）彩

由于

=￡_2d

1%,匕工

解得

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m,_2（班+咐

4f2

2.如圖1所示，某課外探究小組利用氣墊導軌做“驗證動量守恒定律”實驗?；瑝KA和滑塊

B的質(zhì)量（包括遮光條）分別為：叫=150.0g、供=200.0g。實驗中彈射裝置每次給滑塊A

的初速度均相同，滑塊B初始處于靜止狀態(tài)?；瑝KA的遮光條兩次通過光電門1的擋光時

間分別為加\,滑塊B的遮光條通過光電門2的擋光時間為加2。

f'i

板氣墊導軌

光電門2D

12主尺3（皿）

II川加山山"

0510

左側(cè)旋鈕右側(cè)旋鈕連接氣泵

圖2

（1）打開氣泵，先取走滑塊B,待氣流穩(wěn)定后將滑塊A從氣墊導軌右側(cè)彈出，測得光電門

1的時間大于光電門2的時間，為使實驗結(jié)果準確，后續(xù)的操作是（）

A.調(diào)高右側(cè)底座旋鈕B.調(diào)高左側(cè)底座旋鈕

C.將光電門1向左側(cè)移動D.將光電門2向右側(cè)移動

（2）如圖2所示，用游標卡尺測量遮光條的寬度由其讀數(shù)為mm；

（3）經(jīng)測量滑塊A、B上的遮光條寬度相同，則驗證動量守恒的表達式為：（用

班、機2、為、M表示）；

（4）小明同學改變實驗設(shè)計繼續(xù)驗證動量守恒定律，他在滑塊B的右端加上橡皮泥，兩滑

塊每次相碰后會粘在一起運動。多次改變滑塊B的質(zhì)量機2,記錄下滑塊B的遮光條每次通

過光電門的擋光時間加2,在方格紙上作出丐一加2圖像

m2/g200210220230240

-3

Af2/10s9.39.69.810.110.4

/10-3s

（5）小華同學提出，滑塊B的質(zhì)

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量應(yīng)包含橡皮泥的質(zhì)量，考慮到此因素影響，小華所繪制的色一加2圖像中的圖線與（4）中

繪制的圖形相比較，應(yīng)（）

A.向上平移B.向下平移C.向左平移D.向右平移

】網(wǎng)

mm2

r答案】R148"1Az2M

【解析】（1）測得滑塊通過光電門1的時間大于光電門2的時間，說明滑塊做加速運動,

也就是氣墊導軌右端高，左端低，所以接下來應(yīng)調(diào)高左側(cè)底座旋鈕，使滑塊做勻速運動。

故選B。

（2）游標卡尺的分度為遮光條的寬度

6?=14mm+8x0.lmm=14.8mm

(3)滑塊1碰撞前的速度大小為

d

匕=一

加1

滑塊1與滑塊2碰撞后的速度大小分別為

dd

v3=——v2=——

A,3加2

若兩滑塊碰撞過程中動量守恒，則有

mivi=m2V2一叫匕

聯(lián)立可得

_m2ml

△:\t2加3

（4）根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪圖如下:

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“mjg

（5）兩滑塊每次相碰后會粘在一起運動，根據(jù)動量守恒定律可得

變形得

m,=必-At,—

A.

若考慮橡皮泥的質(zhì)量初。，則上式變?yōu)?/p>

m,.

m=--/\t-m—ITIQ

2A%2l

由函數(shù)關(guān)系可知，圖線將向下平移。

故選Bo

3.某活動小組利用圖裝置測定當?shù)氐闹亓铀俣?。直徑為D的鋼球自由下落過程中，先后

通過光電門A、B,計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為小tB。用鋼球通過光電門的

平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為/?,則

Q鋼球

Jd

（1）鋼球通過光電門A時的瞬時速度為,鋼球通過光電門A、B間的平均速度

為。

（2）當?shù)氐闹亓铀俣葹閛

（3）鋼球通過光電門A的平均速度（選填“〉”或“<”）鋼球球心通過光電門A的瞬時

第10頁共22頁

速度。

(4)由于空氣阻力的存在會使g的測量值偏小，該誤差屬于(選填：“偶然誤差”或

“系統(tǒng)誤差”)

D(，A+，B)。D“A~"/B)

【答案】鼠之挑2〃入，2<系統(tǒng)誤差

【解析】(1)鋼球通過光電門A時的瞬時速度為”,由于通過光電門的時間非常短，所以可

以用其平均速度來表示瞬時速度則

D

同理可得鋼球通過光電門B時的瞬時速度為

D

所以鋼球通過光電門A、B間的平均速度由平均速度公式可得

--%+5_(〃+%)」

工2

(2)設(shè)當?shù)氐闹亓铀俣取Ｓ蓜蜃兯僦本€運動規(guī)律可得

22

vB-vA=2ah

代入數(shù)據(jù)可得

2f2=獷&_%)

,2/72htjt；

(3)由勻變速直線運動的推論：中間時刻的瞬時速度總是小于中間位移的瞬時速的關(guān)系可得:

鋼球通過光電門A的平均速度小于鋼球球心通過光電門A的瞬時速度。

(4)偶然誤差一般是由人的主觀意識造成，比如讀數(shù)，作圖之類，所以由于空阻力影響的誤差

屬于系統(tǒng)誤差。

4.某同學利用氣墊導軌上滑塊間的碰撞來尋找物體相互作用過程中的“不變量”，實驗裝置

如圖所示，實驗過程如下(“十、一”表示速度方向)：

實驗1使"22=0.25kg,讓運動的如碰靜止的根2，碰后，〃/、M12一起運動。數(shù)據(jù)如表

lo

表2

碰前碰后

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滑塊mi滑塊m2滑塊mi滑塊m2

速度

+0,1400+0.069+0.069

v/(m-s1)

根據(jù)這個實驗可推知，在誤差允許范圍內(nèi)：

（1）碰前物體的速度（填“等于”或“不等于"）碰后物體速度的矢量和；

（2）碰前物體的動能（填“等于”或“不等于"）碰后物體動能的和；

（3）碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv（填“等于”或“不等于"）碰后物體的質(zhì)

量m與速度v的乘積mv的矢量和。

實驗2使2如=,"2=0.5kg,讓運動的如碰靜止的機2，碰后加、優(yōu)2分開。數(shù)據(jù)如

表2

碰前碰后

滑塊mi滑塊m2滑塊mi滑塊m2

速度

+0.1200-0.024+0.070

v1(m-s1)

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可推知，在誤差允許范圍內(nèi)：

（1）碰前物體的速度（填”等于，，或“不等于，，）碰后物體速度的矢量和；

（2）碰前物體的動能（填“等于，，或“不等于，，）碰后物體動能的和；

（3）碰前物體的質(zhì)量相與速度v的乘積機v（填“等于”或“不等于"）碰后物體的質(zhì)

量m與速度v的乘積mv的矢量和。

（4）還進行了其他情景的實驗，最終在實驗中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是0

（5）在“探究碰撞中的不變量”實驗中，關(guān)于實驗結(jié)論的說明，正確的是。

A.只需找到一種情景的“不變量”即可，結(jié)論對其他情景也同樣適用

B.只找到一種情景的“不變量”還不夠，其他情景未必適用

C.實驗中要尋找的“不變量”必須在各種碰撞情況下都不改變

D.進行有限次實驗找到的“不變量”，具有偶然性，結(jié)論還需要檢驗。

【答案】等于不等于等于不等于不等于等于相互

作用的物體的質(zhì)量與速度乘積的矢量和BCD

【解析】實驗1（1）碰后物體速度的矢量和為

0.069m/s+0.069m/s=0.138m/s

所以碰前物體的速度不等于碰后物體速度的矢量和。

（2）碰前物體的動能為

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1

29

Ek=—77^x0.14=0.0098ml

碰后物體的動能為

2

E[=g(叫+?)x0.069x0.0048ml

碰前物體的動能不等于碰后物體動能的和。

(3)碰前物體的質(zhì)量相與速度v的乘積為

mv=0.14^

碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和為

r

m'v=(mj+m2)x0.069=0.138ml

二者在誤差允許的范圍內(nèi)是相等的。

實驗2(1)碰后物體速度的矢量和為

-0.024m/s+O.O7Om/s=0.046m/s

所以碰前物體的速度不等于碰后物體速度的矢量和。

(2)碰前物體的動能為

1,

Ekwijx0.12~=0.00727%

碰后物體的動能為

E[=g叫x0.0242+；徑x0.07。2=0.0052/

碰前物體的動能不等于碰后物體動能的和。

(3)碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積為

mv=0.12^

碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和為

機'M=叫x(-0.024)+m2x0.070=0.116叫

二者在誤差允許的范圍內(nèi)是相等的。

(4)相互作用的物體的質(zhì)量與速度乘積的矢量和。

(5)實驗中要尋找的“不變量”必須在各種碰撞情況下都不改變,進行有限次實驗找到的“不變

量”，具有偶然性，結(jié)論還需要檢驗。故選BCD。

5.某物理興趣小組在自主學習中看到書籍中記載：兩物體間的最大靜摩擦力工"與接觸面間

的壓力七成正比，且比例系數(shù)由材料決定。于是他們設(shè)計如下實驗進行驗證：

將長木板A水平固定，在木板上放置裝有拉環(huán)的滑塊B,用測力計的掛鉤鉤住拉環(huán)，緩緩增

大拉力，直至拉動滑塊B。在時，記下測力計示數(shù)力；

在B上加放祛碼，同樣拉動滑塊B,記下祛碼質(zhì)量加和方力計示數(shù)力；

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重復上述過程多次，記下每次祛碼的質(zhì)量機和測力計示數(shù)力；

在坐標紙上建立坐標軸，以測力計示數(shù)力為縱坐標，以切作為橫坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點

畫出'T”圖像。發(fā)現(xiàn)是一條（選填“過原點”或“不過原點”）的直線；

由于力一〃?圖像是一條直線，他們得出結(jié)論：木板A與滑塊B之間的最大靜摩擦力力與壓

力外的比例系數(shù)幾在誤差范圍內(nèi)是一個定值。

若該直線的斜率為左，則比例系數(shù)幾=o

k

【答案】滑塊B剛要滑動不過原點g

【解析】實驗目的是“驗證：兩物體間的最大靜摩擦力禽與接觸面間的壓力「成正比，且比

例系數(shù)％由材料決定”，故在滑塊8剛要滑動時，記下測力計示數(shù)工。

由實驗目的可知要驗證的是

fm=九FN=+根）8=^gm+AmBg

如果關(guān)系成立，則/一機圖像應(yīng)該是一條“不過原點”的直線。斜率

k=%g

解得

2=-

g

6.某同學用DIS實驗裝置來驗證“機械能守恒定律”，如圖甲，力傳感器固定在天花板上，

細線一端吊著小球。實驗步驟如下：

①將質(zhì)量為根的小球拉至與豎直方向夾角為6處的A點無初速釋放；

②通過軟件描繪出細線拉力大小P隨時間變化如圖乙；

③改變無初速釋放小球時細線與豎直方向夾角°值，重復實驗，得到多組數(shù)據(jù)。

第14頁共22頁

（1）小球由A點無初速釋放到第一次回到A點的時間為（用含有1的符號表

示）；

（2）如圖丙，以cos。為橫軸，以小球運動到最低點時細線拉力大小/為縱軸，描點繪圖，

已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間,當圖像斜率上=；縱軸截距匕=時，即

可驗證小球機械能守恒。（用題中所給物理量符號表示）

【答案】27b-2mg3mg

【解析】（1）由乙圖可得，小球由A點無初速釋放到第一次回到A點小球經(jīng)過最低點兩次，

則拉力出現(xiàn)最大值兩次，故小球由A點無初速釋放到第一次回到A點的時間為2公。

（2）小球重心與懸點距離記為r,小球經(jīng)過最低點時，繩子上的拉力與最低點速度關(guān)系為

v2

Fm—mg=in-

i'

則判斷機械能守恒的表達式為

12

mgr（\-cos0）=—mv

聯(lián)立可得

Fm=3mg-2mgcos0

則圖像斜率

k=—2mg

縱軸截距

b=3mg

7.在利用打點計時器測定勻變速直線運動的加速度的實驗中，打點計時器接在50Hz低壓

交流電源上，某同學在打出的紙帶上按打點的先后順序每5個點取一個計數(shù)點，共取了4

B、C、D、E、/六個計數(shù)點。從A點開始在每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段（分別為

a、b、c、d、e段），將這五段紙帶由長到短緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖所示。

（1）若把每一段紙帶的右上端連接起來，結(jié)果得到一條傾斜的直線，如圖所示，由圖可知

紙帶（選填“勻加速”、“勻減速”或“勻速”）直線運動，且直線與無軸正方向的夾

角越大，說明紙帶運動的加速度（選填“越大”或“越小”）。

（2）從第一個計數(shù)點A開始計時,為求出0.15s時紙帶的瞬時速度,需要測出（選

填'或"e”）段紙帶的長度。

第15頁共22頁

(3)若測得a段紙帶長度為15.0cm,e段紙帶長度為3.0cm,則可求出加速度大小為

m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。

【答案】勻減速越小b3.0

【解析】(1)由于每段紙帶所用時間相同，因此紙帶的長度表示速度大小，而水平方向相鄰

兩個計數(shù)點的時間間隔相等，因此水平軸表示時間，因此該圖像表示v—t圖像，由于圖像

是一條傾斜的直線，因此可知，紙帶做勻減速度運動。而且傾斜的直線與龍軸正方向夾角越

大，說明紙帶做勻減速度運動的加速度越小。

(2)0.15s恰好為6段紙帶的中間時刻，因此應(yīng)該測6段紙帶的長度，算出該段的平均速度

就是0.15s時刻的瞬時速度。

(3)根據(jù)

Ar=X5~xi=4aT2

可求得加速度大小為

a=3.0m/s2

8.如圖，在直尺上鉆一個小孔，使小孔恰能穿過一根細線，線下端掛一質(zhì)量為山、直徑為

d的小鋼球。將直尺固定在水平桌面上，使鋼球在水平面內(nèi)做圓心為。的勻速圓周運動，待

鋼球的運動穩(wěn)定后，從直尺上方，保持視線垂直于直尺往下看，估測鋼球外側(cè)到點。的距

離人再測量轉(zhuǎn)動〃圈的時間3計算轉(zhuǎn)動的周期，再用刻度尺測出圓錐擺的高度，就可驗證

向心力公式。利用上述裝置完成探究。

(1)用秒表或手表測量鋼球運動w圈的總時間f,鋼球的運動周期為

(2)鋼球做勻速圓周運動的半徑為；

(3)測量。點距選點的高度九則細繩與豎直方向的夾角的正切為；

(4)小球在運動時受到的合力為；

(5)利用公式計算小球需要的向心力為；

(6)若滿足,則可以驗證向心力公式。

trmgr47r2n2rg_47r2n2

22

［答案］nrhhtht

【解析】(1)鋼球運動n圈的總時間t,則周期為

T=-

n

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(2)保持視線垂直于直尺往下看，估測鋼球外側(cè)到點0的距離r,可知鋼球做勻速圓周運

動的半徑為八

(3)由幾何關(guān)系知，細繩與豎直方向的夾角的正切為

tan。=2

h

(4)小球受到重力和細繩的拉力，由幾何關(guān)系可得

年=〃7gtan*等

(5)小球做勻速圓周運動所需的向心力為

L472

Fmrm

f,l=yr=—tr-

(6)若滿足電二「，則可以驗證向心力公式。即滿足

g_472〃2

ht1

9.物理小組利用頻閃照相和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的試驗。步驟如下：

①用天平測出滑塊A、8的質(zhì)量分別為300g和200g

②安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平；

③向氣墊導軌通入壓縮空氣；

④把A、8兩滑塊放到導軌上，并給他們一個初速度，同時開始閃光照相，閃光的時間間隔

設(shè)定為4=0.2s。照片如圖：該組同學結(jié)合實驗過程和圖像分析知：該圖像是閃光4次攝得

的照片，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0~80cm刻度范圍內(nèi)；第一次閃光時，滑

塊B恰好通過x=55cm處，滑塊A恰好通過x=70cm處；碰撞后有一個物體處于靜止狀態(tài)。

請問：

01020304050607080/cm

I__________I__________I___________________x

1i1iIi

B

7777777777777777777777777777777777777[777777可777777777777777~

(a)以上情況說明碰后(選填A或8)物體靜止，滑塊碰撞位置發(fā)生在

cm處；

(b)滑塊碰撞時間發(fā)生在第一次閃光后s；

(c)設(shè)向右為正方向，試分析碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是kg-m/s,

碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是kg-m/s,以上實驗結(jié)果說明在碰撞過程

中保持不變的物理量是o

【答案】A600.1-0.2-0.2碰撞前后兩物體的質(zhì)量與速

度的乘積之和

【解析】(a)由圖可知，A只有兩個位置有照片，則說明A碰后保持靜止，故碰撞發(fā)生在第

第17頁共22頁

1、2兩次閃光時刻之間，碰撞后A靜止，故碰撞發(fā)生在m60cm處。

(b)碰撞后A向左做勻速運動，設(shè)其速度為V，所以

r

vA-Az=20cm

碰撞到第二次閃光時3向左運動10cm,時間為心有

f

vA't=10cm

第一次閃光到發(fā)生碰撞時間為b有

得

△t0.2八?

t=——=——s=O.ls

22

(c)設(shè)向右為正方向，碰撞前，5的速度大小為

0.05/

v=-----m/s=0.5m/s

BR0.1

A的速度

0.1.

v=------m/sz=-Im/s

'A0.1

則碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和

Pi=mBvB+mAvA=0.2x0.5kg.m/s-0.3xIkg.m/s=-0.2kg.m/s

碰撞后，A靜止，B速度為

，-0.2/i/

v=------m/s=-Im/s

BR0.2

則碰撞后兩滑塊的動量

PB=一叫%=-0.2xlkg.m/s=-0.2kg*m/s

以上實驗結(jié)果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是碰撞前后兩物體的質(zhì)量與速度的乘積

之和。

10.某物理興趣小組同學利用如圖甲所示的“氣墊導軌”和“光電計時器”來研究滑塊的勻變速

直線運動。實驗步驟如下：

①用刻度尺測量滑塊上遮光條的寬度d和兩光電門間的距離L；

②釋放左側(cè)的槽碼，滑塊向左做加速運動，通過光電門1時的時間為A"通過光電門2時

的時間為A/2；

1

③保持光電門1的位置不變，左右移動光電門2的位置，并測量多組L值，以加；為縱坐

1

標，L為橫坐標，繪制出圖像。

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回答下列問題：

(1)用刻度尺測量的遮光條的寬度如圖乙所示，則上cm；

1

(2)若繪制的“片1圖像如圖丙所示，則△片s,物塊運動的加速度大小為a=

m/s2(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)；

(3)下列方法可以減小實驗誤差的是。(填標號)

A.適當?shù)卦龃笳诠鈼l的寬度

B.換用更光滑的氣墊導軌

C.多次測量遮光條的長度，取平均值

【答案】1.000.0500.20C

【解析】(1)毫米刻度尺要估讀最小刻度的下一位，因此遮光條的讀數(shù)為LOOcm；

(2)滑塊通過光電門1時的速度為

d

v.=——

△八

通過光電門2時的速度為

d

v2=——

AZ2

由速度位移關(guān)系，即

—v；=2aL

聯(lián)立上述各式整理可得

1_2〃1

d2+A彳

通過圖像分析可得

■吟4Vom生

1_9

解得

2

A/j=0.050sa=o.2Om/s

(3)A.適當?shù)販p小遮光條的寬度可以更精確地用平均速度代替瞬時速度，故A錯誤;

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B.該實驗與氣墊導軌的粗糙程度無關(guān)，故B錯誤；

C.多次測量可以有效地減小偶然誤差，故C正確。

故選C。

11.某研究性學習小組利用如圖1所示裝置測量彈簧的彈性勢能和物塊與桌面間的動摩擦因

數(shù)，實驗步驟如下：

①將一長直薄木板上端斜靠在水平桌面右邊緣O點，長木板下端固定在水平地面上；

②將輕彈簧一端固定在水平桌面左邊沿的墻面上，彈簧處于原長時，其右端在。點左側(cè)；

③用帶凹槽的物塊把彈簧壓縮到尸點，釋放物塊，測出物塊在長木板上的落點與。點的距

離無；

④通過在物塊上增減祛碼來改變物塊的質(zhì)量m,重復步驟③的操作；

1

X-----

⑤得到一系列的機與X,根據(jù)數(shù)據(jù)作出機圖象，如圖2所示。

回答下列問題：

（1）為達到實驗目的，除已經(jīng)測出物塊的質(zhì)量和在長木板上的落點與。點的距離x外，還

需要測量______;

A.彈簧的原長及

B.P點到桌面右邊沿的距離L

C.用量角器測出長木板與水平面的夾角。

D.彈簧壓縮前物塊到桌面右邊沿的距離L

（2）若當?shù)氐闹亓铀俣葹間,根據(jù)圖2可知彈簧被壓縮到尸點時的彈性勢能為,

物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為。（用圖2中的°、6和（1）中所選物理量的符號表示

結(jié)果）

bgcos26Z?cos26

［答案］BC4〃sin84Lsin6

【解析】（1）釋放彈簧后彈簧對滑塊做功，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能；從釋放滑塊到

滑塊到達桌面邊緣過程，由能量守恒定律得

12

Ep=jLimgL+—mv

滑塊離開桌面后做平拋運動，水平方向

xcos3-vt

第20頁共22頁

豎直方向

%sine=；g?

整理得

4EpSin61

尤=

gcos20mcos26

實驗除了測出"，X外，還需要測出彈簧壓縮后滑塊到桌面邊沿的距離L與長木板與水平地

面的夾角°。

故選BC。

4目sin614〃Lsin。1

X=x-----

22可知,

Q）由gcos0mcos0m圖象的斜率

b_4Epsin0

K=