2025年高考物理“力學實驗”綜合復習試題一、探究加速度與力、質(zhì)量的關系（一）基礎實驗裝置與操作實驗裝置某實驗小組采用如圖甲所示的傳統(tǒng)軌道裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關系。實驗中使用的器材包括：帶滑輪的長木板、小車、打點計時器、紙帶、槽碼、砝碼、刻度尺等。關鍵操作步驟（1）平衡阻力：調(diào)整軌道傾斜度，使小車不掛槽碼時能拖動紙帶沿軌道勻速運動（選填“靜止”“勻速運動”或“勻加速運動”），以消除摩擦力對實驗的影響。（2）數(shù)據(jù)采集：通過改變槽碼質(zhì)量改變小車所受拉力，用打點計時器記錄小車運動情況，計算加速度。若某次實驗中相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，計數(shù)點1、2、3到原點的距離分別為1.50cm、3.90cm、7.50cm，則打下計數(shù)點2時小車的速度為0.30m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（二）創(chuàng)新實驗設計與誤差分析數(shù)字化實驗改進某小組改用圖乙所示的傳感器裝置，在箱體內(nèi)安裝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。實驗中采集到支持力(F_N)和加速度(a)隨時間變化的數(shù)據(jù)，如圖丙所示（豎直向上為正方向）。（1）(t=1s)時，物體加速度方向豎直向下，處于失重狀態(tài)；（2）根據(jù)牛頓第二定律(F_N-mg=ma)，可得(F_N=ma+mg)，即(F_N-a)圖像的斜率為物體質(zhì)量(m)。若將物體質(zhì)量增大一倍，圖像斜率將減小為原來的1/2，對應圖丁中的圖線d。誤差來源與改進（1）傳統(tǒng)實驗中，若槽碼質(zhì)量(m)遠小于小車質(zhì)量(M)，可近似認為拉力(F=mg)。若未滿足該條件，拉力的測量值將大于真實值；（2）改進方案：將小車上的砝碼依次移至槽碼盤（而非直接增加槽碼），可保持系統(tǒng)總質(zhì)量不變，減小因(m\llM)條件不滿足導致的誤差。二、驗證機械能守恒定律（一）實驗原理與數(shù)據(jù)處理實驗裝置與原理用如圖所示裝置驗證機械能守恒定律：將鐵球從高處由靜止釋放，利用光電門測量鐵球通過A、B兩點的速度(v_A)、(v_B)，并測量A、B兩點間的高度差(h)。若忽略空氣阻力，應滿足關系式：[mgh=\frac{1}{2}mv_B^2-\frac{1}{2}mv_A^2]即驗證(gh=\frac{1}{2}(v_B^2-v_A^2))是否成立。數(shù)據(jù)處理與誤差分析某次實驗中，測得鐵球質(zhì)量(m=0.5kg)，A、B兩點高度差(h=0.80m)，(v_A=1.0m/s)，(v_B=5.0m/s)。（1）重力勢能減少量(\DeltaE_p=mgh=0.5\times10\times0.80=4.0J)；（2）動能增加量(\DeltaE_k=\frac{1}{2}m(v_B^2-v_A^2)=0.5\times(25-1)=12J)。實驗中(\DeltaE_k>\DeltaE_p)，可能的原因是鐵球釋放時具有初速度。（二）拓展應用：斜面上的機械能守恒斜面實驗設計若將實驗裝置改為傾斜軌道，讓小球從固定光滑斜面頂端由靜止釋放，測量斜面高度(H)和小球在水平面上的運動距離(L)。已知斜面傾角為(\theta)，小球與水平面間的動摩擦因數(shù)為(\mu)，則小球在水平面上滑行的距離(L=\frac{H}{\mu\tan\theta})（用(H)、(\mu)、(\theta)表示）。三、驗證動量守恒定律（一）碰撞實驗基礎實驗裝置與數(shù)據(jù)記錄在光滑水平面上，質(zhì)量為(m_1=0.2kg)的小球A以(v_1=2.0m/s)的速度與靜止的小球B（(m_2=0.3kg)）發(fā)生正碰，碰后A球速度變?yōu)?v_1'=0.5m/s)，方向與原方向相反。（1）碰撞前系統(tǒng)總動量(p_{\text{前}}=m_1v_1=0.4kg·m/s)；（2）碰撞后系統(tǒng)總動量(p_{\text{后}}=m_1v_1'+m_2v_2')，解得(v_2'=1.0m/s)（方向與A球原方向相同），驗證(p_{\text{前}}=p_{\text{后}})是否成立。（二）實驗創(chuàng)新與誤差討論斜槽軌道改進方案某小組利用斜槽軌道進行碰撞實驗，將兩小球分別從軌道不同高度釋放，通過頻閃照片記錄小球落點位置。若某次實驗中，入射球和被碰球的落點平均距離分別為(x_1=20.0cm)和(x_2=30.0cm)，則兩球碰后的速度大小之比(v_1':v_2'=2:3)。非彈性碰撞誤差分析若碰撞過程中存在機械能損失，兩球碰后總動能將小于碰前總動能。實驗中若未確保斜槽末端水平，會導致小球離開軌道后做斜拋運動，測得的水平位移偏?。ㄟx填“偏大”“偏小”或“不變”）。四、力學實驗綜合應用（一）設計性實驗測量動摩擦因數(shù)現(xiàn)有一長木板、滑塊、打點計時器、紙帶、彈簧測力計等器材，設計實驗測量滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)(\mu)。（1）實驗步驟：①用彈簧測力計測出滑塊的重力(G)；②將木板水平固定，滑塊在水平拉力作用下做勻速直線運動，讀出彈簧測力計的示數(shù)(F)；③根據(jù)(F=\muG)，計算(\mu=\frac{F}{G})。（2）誤差改進：若滑塊做勻加速運動，可通過紙帶計算加速度(a)，由(F-\muG=ma)解得(\mu=\frac{F-ma}{G})，避免勻速運動操作的困難。（二）多過程力學問題綜合實驗計算質(zhì)量為(m=1kg)的物塊從傾角(\theta=37^\circ)的粗糙斜面頂端由靜止下滑，斜面長(L=5m)，動摩擦因數(shù)(\mu=0.25)。已知(\sin37^\circ=0.6)，(\cos37^\circ=0.8)，(g=10m/s^2)。（1）物塊下滑過程中加速度(a=g(\sin\theta-\mu\cos\theta)=4m/s^2)；（2）物塊到達斜面底端時的速度(v=\sqrt{2aL}=2\sqrt{10}m/s)；（3）物塊克服摩擦力所做的功(W_f=\mumgL\cos\theta=10J)。五、實驗題專項訓練（一）選擇題實驗操作與儀器選擇（多選）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”實驗中，下列說法正確的是（）A.平衡阻力時，需將槽碼通過細線系在小車上B.改變小車質(zhì)量后，無需重新平衡阻力C.應選擇寬度較窄的遮光片以減小速度測量誤差D.實驗中必須滿足槽碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量答案：BCD圖像分析與數(shù)據(jù)處理某小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制(a-\frac{1}{m})圖像（(a)為加速度，(m)為小車質(zhì)量），若圖像為過原點的直線，可直接驗證（）A.(a\proptom)B.(a\propto\frac{1}{m})C.(a\proptoF)D.(a\propto\sqrt{m})答案：B（二）計算題力學實驗綜合計算某同學用如圖所示裝置測量當?shù)刂亓铀俣?g)。將小球從固定點O由靜止釋放，用光電門測量小球通過A、B兩點的時間(\Deltat_1=0.01s)、(\Deltat_2=0.02s)，A、B兩點間距離(h=0.50m)，遮光片寬度(d=1.0cm)。（1）小球通過A點的速度(v_A=\fracz3jilz61osys{\Deltat_1}=1.0m/s)；（2）通過B點的速度(v_B=\fracz3jilz61osys{\Deltat_2}=0.5m/s)；（3）根據(jù)(v_B^2-v_A^2=-2gh)，解得(g=9.8m/s^2)（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。六、高頻考點總結(jié)實驗能力要求（1）理解實驗原理（如牛頓第二定律、機械能守恒、動量守恒的適用條件）；（2）掌握數(shù)據(jù)處理方法（逐差法、圖像法、公式法）；（3）分析誤差來源（如摩擦力未平衡、傳感器系統(tǒng)誤差）。創(chuàng)新題型趨勢2025年高考力學實驗題更注重數(shù)字化實驗（如傳感器、圖像分析）和實際應用（如斜面、碰撞模型