三年真題(2023—2025)

4M17力學(xué)實驗

■三年考情-探規(guī)律?

考點三年考情(2023-2025)命題趨勢

考點1探究

加速度與物體

2025?安徽卷Til、2025?山東卷?T13、2024?廣東

受力、物體質(zhì)

卷-T11、2024?江西卷111、2024?甘肅卷111(1)探究加速度與物體受力、

量的關(guān)系

物體質(zhì)量的關(guān)系

(2)驗證機械能守恒定律

考點2驗證機

2025?河南卷Til、2025?甘肅卷-T11、2023?天津(3)驗證動量守恒定律實驗

械能守恒定律

卷19(4)其他力學(xué)實驗

2025?云南卷111、2025?黑吉遼卷?T12、2024?新

考點3其他力

課標卷＞22、2024?山東卷113、2023?遼寧

學(xué)實驗

卷?T11

■考點分練?精準達標.

考點01探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

1.(2025?安徽?高考真題)某實驗小組通過實驗探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

⑴利用圖甲裝置進行實驗，要平衡小車受到的阻力。平衡阻力的方法是：調(diào)整軌道的傾斜

度，使小車0(選填正確答案標號)

a.能在軌道上保持靜止

b.受牽引時，能拖動紙帶沿軌道做勻速運動

c.不受牽引時，能拖動紙帶沿軌道做勻速運動

⑵利用圖乙裝置進行實驗，箱體的水平底板上安裝有力傳感器和加速度傳感器，將物體置

于力傳感器上，箱體沿豎直方向運動。利用傳感器測得物體受到的支持力心和物體的加速

度。，并將數(shù)據(jù)實時傳送到計算機。

①圖丙是根據(jù)某次實驗采集的數(shù)據(jù)生成的心和。隨時間/變化的散點圖，以豎直向上為正

方向。/=4s時，物體處于（選填"超重"或"失重"）狀態(tài)；以廠N為橫軸、a為縱

軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合得到的。-綜圖像為圖丁中的圖線

②若將物體質(zhì)量增大一倍，重新進行實驗，其心圖像為圖丁中的圖線。（選

填7""c"或"d"）

【答案】（l）c

⑵失重d

【詳解】（1）平衡阻力的方法是：調(diào)整軌道的傾斜度，使小車不受牽引時，能拖動紙帶沿

軌道做勻速運動。

故選Co

（2）[1]根據(jù)圖像可知/=4s時，加速度方向豎直向下，故處于失重狀態(tài)；

⑵對物體根據(jù)牛頓第二定律FN-mg=ma

整理得a=——g

m

可知圖像的斜率為工，故將物體質(zhì)量增大一倍，圖像斜率變小，縱軸截距不變，其綜

m

圖像為圖丁中的圖線乩

2.（2025?山東?高考真題）某小組采用如圖甲所示的裝置驗證牛頓第二定律，部分實驗步驟如

下:

⑴將兩光電門安裝在長直軌道上，選擇寬度為d的遮光片固定在小車上，調(diào)整軌道傾角,

用跨過定滑輪的細線將小車與托盤及祛碼相連。選用d=cm（填“5.00"或"1.00"）

的遮光片，可以較準確地測量遮光片運動到光電門時小車的瞬時速度。

（2）將小車自軌道右端由靜止釋放，從數(shù)字毫秒計分別讀取遮光片經(jīng)過光電門1、光電門2

時的速度匕=0.40m/s、v2=0.81m/s,以及從遮光片開始遮住光電門1到開始遮住光電

門2的時間t=1.00s,計算小車的加速度a=m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

⑶將托盤及祛碼的重力視為小車受到的合力R改變祛碼質(zhì)量，重復(fù)上述步驟，根據(jù)數(shù)據(jù)

擬合出尸圖像，如圖乙所示。若要得到一條過原點的直線，實驗中應(yīng)（填"增大"

或“減小"）軌道的傾角。

⑷圖乙中直線斜率的單位為（填"kg"或"kg」”）。

【答案】（1）1.00

（2）0.41

（3）增大

⑷kg"

【詳解】（1）實驗用遮光片通過光電門的平均速度代替瞬時速度，遮光片寬度越小，代替

時的誤差越小，故為較準確地測量遮光片運動到光電門時小車的瞬時速度，選擇寬度較小

的d=1.00cm的遮光片；

（2）根據(jù)加速度的定義式可得a=&U=0.41m/s2

t

（3）根據(jù)圖像可知當(dāng)有一定大小的外力R時此時小車的加速度仍為零，可知平衡摩擦力不

足，若要得到一條過原點的直線，需要平衡摩擦力，故實驗中應(yīng)增大軌道的傾角；

（4）圖乙中直線斜率為左=等，根據(jù)尸=松可知直線斜率的單位為kg"。

3.（2025?陜晉青寧卷?高考真題）下圖為探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的部分實驗裝置。

小車

木板一

/r槽碼

實驗桌'槽碼盤

⑴實驗中應(yīng)將木板_______________（填"保持水平"或"一端墊高"）O

⑵為探究加速度。與質(zhì)量機的關(guān)系，某小組依據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制的。-機圖像如圖所示，很

難直觀看出圖線是否為雙曲線。如果采用作圖法判斷。與加是否成反比關(guān)系，以下選項可

m/kga/(m?)

0.250.618

0.330.482

0.400.403

0.500.317

1.000.152

A.a-工圖像B.a—療圖像C.加-7"圖像D."—根圖像

m

⑶為探究加速度與力的關(guān)系，在改變作用力時，甲同學(xué)將放置在實驗桌上的槽碼依次放在

槽碼盤上；乙同學(xué)將事先放置在小車上的槽碼依次移到槽碼盤上，在其他實驗操作相同的

情況下，（填"甲"或"乙"）同學(xué)的方法可以更好地減小誤差。

【答案】（1）一端墊高

（2）AC

⑶乙

【詳解】（1）實驗需補償阻力，消除木板對小車的阻力的影響，應(yīng)將木板一端墊高，使小

車在無拉力時能勻速運動。

（2）A.作出a-'圖像可以將"機圖像"化曲為直〃，便于判斷，a與加是否成反比關(guān)系，

m

故A正確；

B.作出a-相2圖像，無法體現(xiàn)。與加是否成反比關(guān)系，故B錯誤；

C.作出am-加圖像，若a與冽是成反比關(guān)系，有。根為定值，則。加一加圖像是一條平行

與橫軸的直線，可見解判斷。與加是否成反比關(guān)系，故C正確；

D.作出/—根圖像，無法體現(xiàn)。與加是否成反比關(guān)系，故D錯誤。

故選ACo

一M

（3）甲同學(xué)的方法中，槽碼依次放在槽碼盤上，小車質(zhì)量“不變，拉力尸=------mg^mg

M+m

（加為槽碼總質(zhì)量），但隨著用增大，不滿足相條件，拉力與mg偏差增大，誤差變

大；乙同學(xué)的方法中，將小車上的槽碼移到槽碼盤上，總質(zhì)量M+用不變（M為小車質(zhì)量，

M_

機為槽碼質(zhì)量），拉力尸=------mg?mg（當(dāng)M-機時近似，但實際總質(zhì)量不變），拉

M+m

力更接近理論值，系統(tǒng)誤差更小，故乙同學(xué)方法更好。

4.（2025?浙江?高考真題）"探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置如圖所示。

⑴如圖是某次實驗中得到的紙帶的一部分。每5個連續(xù)打出的點為一個計數(shù)點，電源頻率

為50Hz,打下計數(shù)點3時小車速度為m/s（保留三位有效數(shù)字）。

01234

而而|||響1Pm甲|||岡小而1mlM||||所|"向F而,血1叫||||加||川向『I

234567891011121314151617

單位:cm

⑵下列說法正確的是（多選）

A.改變小車總質(zhì)量，需要重新補償阻力

B.將打點計時器接到輸出電壓為8V的交流電源上

C.調(diào)節(jié)滑輪高度，使牽引小車的細線跟長木板保持平行

D.小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車

⑶改用如圖1所示的氣墊導(dǎo)軌進行實驗。氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上并調(diào)至水平，滑塊在槽

碼的牽引下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計時器記錄了遮光條通過光電門1、2的遮光

時間分別為人力A/2,測得兩個光電門間距為x,用游標卡尺測量遮光條寬度d,結(jié)果如圖

2所示，其讀數(shù)d=mm,則滑塊加速度。=（用題中所給物理量符號表示）。

【答案】（1）0.390

(2)CD

(3)10.002%(A\A")

【詳解】（1）相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0」s打計數(shù)點3時的速度

蒼4（16.70—8.90）義10一2

匕=’1=-----------------m/s=0.390m/s

2T0.2

（2）A.平衡摩擦力時滿足

mgsin6=/Limgcos6

兩邊質(zhì)量消掉，改變小車質(zhì)量時不需要重新平衡摩擦力，選項A錯誤；

B.電火花計時器需要接220V交流電源，選項B錯誤；

C.調(diào)節(jié)滑輪高度，使牽引小車的細線根長木板保持平行，選項C正確；

D.小車應(yīng)盡量接近打點計時器，并應(yīng)該先接通電源后釋放小車，以充分利用紙帶，選項D

正確。

故選CD。

（3）[1]遮光條寬度J=10mm+0.05mmx0=10.00mm

⑵經(jīng)過兩光電門時的速度分別為

d

v,=——

d

v2=——

At2

根據(jù)

v；一片=lax

解得

a2x（A]A?,2）

5.（2024?天津?高考真題）某同學(xué)用圖示裝置探究加速度與力的關(guān)系。

槽碼

⑴為補償打點計時器對小車的阻力及其他阻力，調(diào)節(jié)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(dāng)?shù)氖牵?/p>

A.B.

⑵某次實驗得到一條紙帶，部分計數(shù)點如下圖所示（每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖

中未畫出），測得瓦=6.20cm,§2=6.70cm,S3=7.21cm,$4=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(shù)據(jù)，

結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；

力c￡2

?e?

;i;?

⑶該同學(xué)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(zhì)量為

210go按要求補償阻力后，該同學(xué)共進行了四次實驗，懸掛的槽碼質(zhì)量依次為

5g、10g、20g、40g處理數(shù)據(jù)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(dāng)作合力、另一種將傳感器示數(shù)當(dāng)作合力，則這兩種方式得到的合力差異最大時，

槽碼質(zhì)量為_______g。

【答案】（1）B

（2）0.51

⑶40

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

故選Bo

（2）每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出，可知T=0.1s；小車的加速度

(7.73+7.21—6.70—6.20)x10-2

S4+S3—$2一邑

a—m/s2=0.51m/s2

4T24x0.12

（3）根據(jù)牛頓第二定律，對祛碼

mg-T=ma

對小車

T=Ma

可得

Mmg1

1=--------=--------mg

M+m.,m

1H-------

M

則當(dāng)相較小時傳感器的示數(shù)越接近與祛碼的重力"琢；m越大，則傳感器的示數(shù)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(zhì)量為40g。

6.（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(zhì)量的關(guān)系。

⑴以下操作正確的是（單選，填正確答案標號）。

A.使小車質(zhì)量遠小于槽碼質(zhì)量B.調(diào)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(zhì)量不變，改變小車上硅碼的質(zhì)量，得到一系列打點紙帶。其中一條紙帶的計

數(shù)點如圖2所示，相鄰兩點之間的距離分別為H，邑,…,演，時間間隔均為兀下列加速度

算式中，最優(yōu)的是（單選，填正確答案標號）。

、Si.

戶3,工、,sb一S8.

圖2

1fS—SS-j—SS—SS—SS—SS—SS—S

A.-8----7-o---1----6-----61----5-----51----4-----41----3-----31----2-----21----r----

1圈-S6IS7-S51S6-S41S5-S31S21S3-S|、

B.a

2T22T°2T之2T22T°2T2)

1(S「55++$6-S3+S5-S2+S-S、

c.a=-―-——4l

513T23T23T23T23T2)

]{$8-$4+S1-S3+Sf-S?+S5-S]、

D.a

414T24T24T24T2J

⑶以小車和祛碼的總質(zhì)量M為橫坐標，加速度的倒數(shù),為縱坐標，甲、乙兩組同學(xué)分別得

a

到的--M圖像如圖3所不。

a

2.0

1.5

1.0

0.5

00.2000.4000.6000.8001.000M/kg

圖3

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(zhì)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(yīng)使小車質(zhì)量遠

大于槽碼質(zhì)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(diào)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(jù)操作要求，應(yīng)先打開打點計時器再釋放小車，故D錯誤。

故選Bo

（2）根據(jù)逐差法可知

S5-S]=22

S6-S2=4a2T2

S7-S3=4a3T2

2

S,-S4=4a4T

聯(lián)立可得小車加速度表達式為

44T24T24T24T2

故選Do

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

a

⑵設(shè)槽碼的質(zhì)量為仙則由牛頓第二定律

mg=（m+M）a

化簡可得

111

-=-MH—

amgg

故斜率越小，槽碼的質(zhì)量加越大，由圖可知甲組所用的槽碼質(zhì)量比乙組的更大。

7.（2024?江西?高考真題）某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。實驗裝置如圖（a）

所示，水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定一遮光片，細線一端與小車連接，另一端

跨過定滑輪掛上鉤碼。

遮光片小車光電門

、個車/滑輪

4鉤碼

圖（a）?

（1）實驗前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度，使細線與軌道平行，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)量為叫=320g。利用光電門系統(tǒng)測出不同鉤碼質(zhì)量加時小車加速度或鉤

碼所受重力記為R作出尸圖像，如圖（b）中圖線甲所示。

▲W（ms-2）

產(chǎn)/(9.8N)

00.100.200.30

圖(b)

（3）由圖線甲可知，R較小時，。與R成正比；尸較大時，。與R不成正比。為了進一步探

究，將小車的質(zhì)量增加至〃2=470g,重復(fù)步驟（2）的測量過程，作出a-尸圖像，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o再將小車

的質(zhì)量增加至〃3=720g,重復(fù)步驟（2）的測量過程，記錄鉤碼所受重力R與小車加速度

a,如表所示（表中第9~14組數(shù)據(jù)未列出）。

序號12345

鉤碼所受重力

0.0200.0400.0600.0800.100

F/（9.8N）

小車加速度

0.260.550.821.081.36

tz/^m-s-2

序號6789~1415

鉤碼所受重力

0.1200.1400.160....0.300

F/（9.8N）

小車加速度

1.671.952.203.92

iz/^m-s-2....

（5）請在圖（b）中補充描出第6至8三個數(shù)據(jù)點,并補充完成圖線丙。

（6）根據(jù)以上實驗結(jié)果猜想和推斷：小車的質(zhì)量一時，。與R成正比。結(jié)合所學(xué)

知識對上述推斷進行解釋：

a/(rn-s~2)

【答案】較大較小遠

*F/(9.8N)

0.200.30

大于鉤碼質(zhì)量見解析

【詳解】(4)[1]⑵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?。?/p>

(5)⑶在坐標系中進行描點，結(jié)合其他點用平滑的曲線擬合，使盡可能多的點在線上，不

在線上的點均勻分布在線的兩側(cè)，如下圖所示

▲Wgs')

6.0

yo甲

乙

-4O丙

3.0

2.0

1.0

F/(9.8N)

00.100.200.30

(6)⑷⑸設(shè)繩子拉力為T,對鉤碼根據(jù)牛頓第二定律有

F-T-ma

對小車根據(jù)牛頓第二定律有

T=Ma

聯(lián)立解得

F=("+m)a

變形得

M+m

當(dāng)加《苗時，可認為

m+M=M

則

即a與方成正比。

8.(2024?浙江?高考真題)如圖1所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置。

（1）該實驗中同時研究三個物理量間關(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.補償法

（2）該實驗過程中操作正確的是一；

A.補償阻力時小車未連接紙帶

B.先接通打點計時器電源，后釋放小車

C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細繩與水平桌面平行

（3）在小車質(zhì)量—（選填“遠大于"或"遠小于"）槽碼質(zhì)量時，可以認為細繩拉力近似等于

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,

下列可行的方案是一；

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，用光電計時系統(tǒng)代替打點計時器

C.在小車與細繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小

（4）經(jīng)正確操作后獲得一條如圖2所示的紙帶，建立以計數(shù)點0為坐標原點的x軸，各計

數(shù)點的位置坐標分別為0、毛、…、/。已知打點計時器的打點周期為T，則打計數(shù)點5

時小車速度的表達式V=_；小車加速度的表達式是

X6

6x

01234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424371454647484950

cm

(37)2

【答案】B遠大于系統(tǒng)誤差C

【詳解】（1）⑴該實驗中同時研究三個物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們可以控制其中

一個物理量不變，研究另外兩個物理量之間的關(guān)系，即采用了控制變量法。

故選Bo

（2）⑵A.補償阻力時小車需要連接紙帶，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間距判斷小車是否在長木板上做勻速直線運動，故A錯誤；

B.由于小車速度較快，且運動距離有限，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，實驗時應(yīng)先接通打點計時器電源，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)滑輪高度使細繩與長木板平行，故C錯誤。

故選Bo

（3）⑶設(shè)小車質(zhì)量為槽碼質(zhì)量為機。對小車和槽碼根據(jù)牛頓第二定律分別有

F=Ma

mg—F=ma

聯(lián)立解得

F_Mmg

m+M

由上式可知在小車質(zhì)量遠大于槽碼質(zhì)量時，可以認為細繩拉力近似等于槽碼的重力。

⑷上述做法引起的誤差是由于實驗方法或原理不完善造成的，屬于系統(tǒng)誤差。

⑸該誤差是將細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

驗中已經(jīng)補償了阻力）或是速度測量精度低造成的，為減小此誤差，可在小車與細繩之間

加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小。

故選C。

（4）⑹相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為

t=5T

打計數(shù)點5時小車速度的表達式為

V—%6一%4—_%6一%4

2t10T

⑺根據(jù)逐差法可得小車加速度的表達式是

_%6-%3-%3_%6-2當(dāng)

”一~（3??~一（157）2

故選A。

考點02驗證機械能守恒定律

9.（2025?河南?高考真題）實驗小組利用圖1所示裝置驗證機械能守恒定律?？蛇x用的器材有:

交流電源（頻率50Hz）、鐵架臺、電子天平、重錘、打點計時器、紙帶、刻度尺等。

圖1

⑴下列所給實驗步驟中，有4個是完成實驗必需且正確的，把它們選擇出來并按實驗順序

排列：（填步驟前面的序號）

①先接通電源，打點計時器開始打點，然后再釋放紙帶

②先釋放紙帶，然后再接通電源，打點計時器開始打點

③用電子天平稱量重錘的質(zhì)量

④將紙帶下端固定在重錘上，穿過打點計時器的限位孔，用手捏住紙帶上端

⑤在紙帶上選取一段，用刻度尺測量該段內(nèi)各點到起點的距離，記錄分析數(shù)據(jù)

⑥關(guān)閉電源，取下紙帶

（2）圖2所示是紙帶上連續(xù)打出的五個點A、B、C、D、E到起點的距離。則打出5點時重

錘下落的速度大小為m/s（保留3位有效數(shù)字）。

（A~BC~DE7

|13.2016.6020.3424.5029.00單位:cm\

圖2

⑶紙帶上各點與起點間的距離即為重錘下落高度力，計算相應(yīng)的重錘下落速度v,并繪制圖

3所示的關(guān)系圖像。理論上，若機械能守恒，圖中直線應(yīng)_______（填“通過"或"不通

過”）原點且斜率為（用重力加速度大小g表示）。由圖3得直線的斜率左=

（保留3位有效數(shù)字）。

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

00.050.100.150.200.250.30

圖3

E_E

(4)定義單次測量的相對誤差〃=P=kX100%,其中Ep是重錘重力勢能的減小量，”是

&

其動能增加量，則實驗相對誤差為〃=xlOO%（用字母女和g表示）；當(dāng)?shù)刂亓?/p>

速度大小取g=9.80m八2,則〃=%（保留2位有效數(shù)字），若〃<5%,可認為

在實驗誤差允許的范圍內(nèi)機械能守恒。

【答案】⑴④①⑥⑤

（2）1.79

（3）通過2g19.0

【詳解】（1）實驗步驟為：將紙帶下端固定在重錘上，穿過打點計時器的限位孔，用手捏

住紙帶上端，先接通電源，打點計時器開始打點，然后再釋放紙帶，關(guān)閉電源，取下紙帶，

在紙帶上選取一段，用刻度尺測量該段內(nèi)各點到起點的距離，記錄分析數(shù)據(jù)，根據(jù)原理

機=可知質(zhì)量可以約掉，不需要用電子天平稱量重錘的質(zhì)量。

故選擇正確且正確排序為④①⑥⑤。

（2）根據(jù)題意可知紙帶上相鄰計數(shù)點時間間隔r=y=0.02s

根據(jù)勻變速直線運動中間時刻瞬時速度等于該過程平均速度可得以="

代入數(shù)據(jù)可得吐。1.79向5

（3）根據(jù)相=

整理可得寸=2g/

可知理論上，若機械能守恒，圖中直線應(yīng)通過原點，且斜率％=2g

⑶由圖3得直線的斜率k=56T5-工19.0

0.295-0.08

（4）⑴根據(jù)題意有叫"一2.100%

//—A1W/O

mgh

可得〃=—~-X100%

2g

⑵當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮∪=9.80m/s2，代入數(shù)據(jù)可得〃Q3.1%。

10.（2025?甘肅?高考真題）某學(xué)習(xí)小組使用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。

把一個直徑為d的小球用不可伸長的細線懸掛，光電門置于小球平衡位置處，其光線恰好

通過小球球心，計時器與光電門相連。

將小球拉離平衡位置并記錄其高度力，然后由靜止釋放（運動平面與光電門光線垂直），記

錄小球經(jīng)過光電門的擋光時間A/。改變?nèi)?，測量多組數(shù)據(jù)。已知重力加速度為g,忽略阻

力。

⑴以人為橫坐標、_______（填"加"、"（加）2"、","或"<b'）為縱坐標作直線圖。若

At（A?）

所得圖像過原點，且斜率為（用d和g表示），即可證明小球在運動過程中機械能

守恒。

（2）實驗中，用游標卡尺測得小球直徑d=20.48mm。

①由結(jié)果可知，所用的是分度的游標卡尺（填"10"、"20"或"50）；

②小組設(shè)計了一把25分度的游標卡尺，未測量時的狀態(tài)如圖所示。如果用此游標卡尺測

量該小球直徑、則游標尺上第條刻度線與主尺上的刻度線對齊。

（2）5012

d

【詳解】（1）⑴⑵小球經(jīng)過光電門的擋光時間A/,可得小球到達平衡位置丫=一

A/

為驗證機械能守恒定律，此過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能有加=；機/

聯(lián)立解得備2g

h

d2

可得縱坐標為公7

圖像的斜率為左T。

（2）⑴10分度、20分度、50分度的游標卡尺的精確度分別為0.1mm、0.05mm、0.02mm

此游標卡尺測得小球直徑d=20.48mm

可以判斷所用的是50分度的游標卡尺。

⑵若為25分度的游標卡尺，其精確度為0.04mm,用此游標卡尺測量該小球直徑，可得

0.04

則游標尺上第12條刻度線與主尺上的刻度線對齊。

11.（2025?江蘇,高考真題）小明同學(xué)探究機械能守恒定律，實驗裝置如圖。實驗時，將小鋼球

在斜槽上某位置A由靜止釋放，鋼球沿斜槽通過末端。處的光電門，光電門記錄下鋼球的

遮光時間上用游標卡尺測出鋼球的直徑力由y=4得出其通過光電門的速度V,再計算

t

出動能增加量A紇=g根y.用刻度尺測得鋼球下降的高度力，計算出重力勢能減少量△丸。

⑴安裝實驗裝置的操作有：

①在斜槽末端安裝光電門②調(diào)節(jié)斜槽在豎直平面內(nèi)

③調(diào)節(jié)斜槽末端水平④將斜槽安裝到底座上

其合理的順序是（選填或"C〃）。

A.①②③④B.④②③①C.④①②③

⑵測量鋼球直徑的正確操作是圖中（選填"甲"或"乙"）所示的方式。

⑶在斜槽上5個不同的位置由靜止釋放鋼球。測量得出的實驗數(shù)據(jù)見表1。已知鋼球的質(zhì)

量機=0.02kg,重力加速度g=9.80m/s2。請將下表的數(shù)據(jù)補充完整。

表1

-2

/z/(10m)4.005.006.007.008.00

-3

A￡k/(10J)4.906.257.458.7810.0

3

A￡P(guān)/(1O-J)7.849.8011.813.7

⑷實驗數(shù)據(jù)表明，A”明顯小于八耳，鋼球在下降過程中發(fā)生機械能的損失。小明認為,

機械能的損失主要是由于鋼球受到的摩擦力做功造成的。

為驗證此猜想，小明另取一個完全相同的斜槽按下圖平滑對接。若鋼球從左側(cè)斜槽上A點

由靜止釋放，運動到右側(cè)斜槽上，最高能到達3點，A、3兩點高度差為H.則該過程中，

摩擦力做功大小的理論值％=(用機、g、8表示)。

⑸用上圖的裝置，按表1中所列部分高度力進行實驗，測得摩擦力做功大小嗎則。由于觀

察到“值較小，小明認為，A。過程摩擦力做功近似等于A3過程的一半，即卬=上鼠。

f2

然后通過表1的實驗數(shù)據(jù),計算出A。過程損失的機械能△石=八綜-八線。整理相關(guān)數(shù)據(jù)，

見表2。

表2

/z/(10-2m)4.005.006.007.00

AE/(10-3J)2.943.554.354.92

叼/(10刃)0.981.081.181.27

上表中A石與％?相差明顯。小明認為這是由于用?近似計算W/不合理。你是否同意他

的觀點？請根據(jù)表2數(shù)據(jù)簡要說明理由。

【答案】(1)B

(2)甲

(3)15.7

(5)同意小球減小的重力勢能有一部分轉(zhuǎn)化為小球的轉(zhuǎn)動動能，相差很大的原因

是小球的轉(zhuǎn)動動能沒有計入

【詳解】(1)正確步驟為將斜槽安置于底座，調(diào)節(jié)斜槽在豎直平面內(nèi)，調(diào)節(jié)斜槽末端水平，

安裝光電門，序號為④②③①。

故選Bo

（2）測量小球直徑的正確操作需要確保測量工具與小球接觸良好，并且小球的位置不會

導(dǎo)致測量誤差。在圖中的情形中，甲圖示顯示出的卡尺測量方式更準確地使卡尺的兩測量

面與小球的表面垂直接觸，適合測量直徑。而乙圖因為夾持不住小球，使得小球并沒有夾

在量爪之間，測量不準確。

故選甲。

（3）根據(jù)%

可知下降高度為8.0X1（T2m時減少的重力勢能為下降高度為4.0X1（T2m的二倍，代入數(shù)

據(jù)可得第穴15.7x10-3j

（4）根據(jù)動能定理可得mgH-

可得％j

（5）四⑵同意，原因是小球減小的重力勢能有一部分轉(zhuǎn)化為小球的轉(zhuǎn)動動能，相差很大

的原因是小球的轉(zhuǎn)動動能沒有計入。

12.（2024?浙江?高考真題）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中

（1）下列操作正確的是二

⑵實驗獲得一條紙帶，截取點跡清晰的一段并測得數(shù)據(jù)如圖所示已知打點的頻率為50Hz,

則打點"13”時，重錘下落的速度大小為m/s（保留三位有效數(shù)字）。

⑶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值計算得出打點"1"到"13"

過程重錘的重力勢能減小值為5.09機，另計算得動能增加值為5.08機（機為重錘質(zhì)量）則

該結(jié)果（選填"能"或"不能”驗證機械能守恒定律，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

⑶不能B

【詳解】（1）應(yīng)手提紙帶上端使紙帶豎直，同時使重物靠近打點計時器，由靜止釋放。

故選Bo

（2）根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程平均速度可得打點“13"時，重

錘下落的速度大小

0.6069-0.4733

%=m/s=3.34m/s

2x0.02

（3）[1]⑵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值計算得出打點"1"

到“13”過程重錘的重力勢能減小值為5.09m,另計算得動能增加值為5.08正加為重錘質(zhì)量）,

則該結(jié)果不能驗證機械能守恒定律，理由是：該同學(xué)求出的9.77m/s2是重錘受到空氣阻力

時做勻加速運動的加速度a=9.77m/s2,不是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?.09m也不是重力勢能的

減少量。沒有當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊臄?shù)值，無法求出重力勢能的減少量，所以無法驗證機械

能守恒定律。

故選Bo

13.（2023?天津?高考真題）某同學(xué)利用圖示的氣墊導(dǎo)軌實驗裝置驗證機械能守恒定律，主要實

驗步驟如下：

A.將桌面上的氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平；

B.測出遮光條的寬度d

C.將滑塊移至圖示位置，測出遮光條到光電門的距離/

D.由靜止釋放滑塊，讀出遮光條通過光電門的遮光時間加

E.秤出托盤和祛碼總質(zhì)量四，滑塊（含遮光條）的質(zhì)量加2

已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,回答以下問題（用題中所給的字母表示）

（1）遮光條通過光電門時的速度大小為;

（2）遮光條由靜止運動至光電門的過程，系統(tǒng)重力勢能減少了,遮光條經(jīng)過光

電門時，滑塊、托盤和祛碼的總動能為;

⑶通過改變滑塊的釋放位置，測出多組/、A,數(shù)據(jù)‘利用實驗數(shù)據(jù)繪制*）一圖像

如圖。若圖中直線的斜率近似等于,可認為該系統(tǒng)機械能守恒。

……d,1、/d、？2mg

【答案】—ggl-（zw^+^X—）---l

A?2A?ml+m2

【詳解】（1）⑴小車通過光電門時的速度為

d

v=-

（2）⑵從釋放到小車經(jīng)過光電門，這一過程中，系統(tǒng)重力勢能減少量為

=網(wǎng)gi

⑶從釋放到小車經(jīng)過光電門，這一過程中，系統(tǒng)動能增加量為

八或=g（叫+色）（守

（3）I,］改變/，做多組實驗’做出如圖以,為橫坐標。以（t）2為縱坐標的圖像‘若機械

能守恒成立有

7/g/=g（叫+科）（^）2

2M

整理有

（y_）2=2mlgI

AZ叫+叫

可知，若圖中直線的斜率近似等于可認為該系統(tǒng)機械能守恒。

14.（2022?湖北?高考真題）某同學(xué)設(shè)計了一個用拉力傳感器驗證機械能守恒定律的實驗。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，記錄鋼球擺動過程中拉力傳感器示數(shù)的最大

值圖ax和最小值（而。改變小鋼球的初始釋放位置，重復(fù)上述過程。根據(jù)測量數(shù)據(jù)在直角

坐標系中繪制的圖像是一條直線，如圖乙所示。

&x-411n

（1）若小鋼球擺動過程中機械能守恒。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No（結(jié)果均保留2位有效數(shù)

字）

（3）該實驗系統(tǒng)誤差的主要來源是（單選，填正確答案標號）。

A.小鋼球擺動角度偏大

B.小鋼球初始釋放位置不同

C.小鋼球擺動過程中有空氣阻力

圖甲圖乙

【答案】—2-2.10.59C

【詳解】（1）⑴設(shè)初始位置時，細線與豎直方向夾角為仇則細線拉力最小值為

Tmin=mgcos0

到最低點時細線拉力最大，則

1,

mgI(1-cos^)=-mv

聯(lián)立可得

Znax=3mg-27^n

即若小鋼球擺動過程中機械能守恒。則圖乙中直線斜率的理論值為-2；

（2）[2]⑶由圖乙得直線的斜率為

,1.77-1.35c,

k=-----------=-2.1

0.2

3mg=1.77

則小鋼球的重力為

mg=0.59

（3）⑷該實驗系統(tǒng)誤差的主要來源是小鋼球擺動過程中有空氣阻力，使得機械能減小,

故選C。

考點03其他力學(xué)實驗

15.（2025?黑吉遼蒙卷?高考真題）某興趣小組設(shè)計了一個可以測量質(zhì)量的裝置。如圖（a）,細

繩1、2和橡皮筋相連于一點，繩1上端固定在A點，繩2下端與水杯相連，橡皮筋的另

一端與繩套相連。

為確定杯中物體質(zhì)量機與橡皮筋長度x的關(guān)系，該小組逐次加入等質(zhì)量的水，拉動繩套，

使繩1每次與豎直方向夾角均為30。且橡皮筋與繩1垂直，待裝置穩(wěn)定后測量對應(yīng)的橡皮

筋長度。根據(jù)測得數(shù)據(jù)作出％-機關(guān)系圖線，如圖（b）所示。

x/cm

12.0X_l.

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