高考物理精讲：专题12+力学、热学实验（一）（高考定位+审题破题，含原创题组及解析）16页

高考定位
高考中常涉及的力学实验有：研究匀变速直线运动、验证力的平行四边形定则、探究弹力与
弹簧伸长量的关系、探究加速度与力和质量的关系、探究动能定理和验证机械能守恒定律、
验证动量守恒定律、用油膜法估测分子的大小．近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、
力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况，
灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势．要求考生掌握常规实验的数
据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深
刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力．
考题 1　研究匀变速直线运动
例 1 　(2014·全国大纲·22)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向
下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图 1 所示．拍摄时频闪频率是 10
Hz，通过斜面上固定的刻度尺读取的 5 个连续影像间的距离依次为 x1、x2、x3、x4.已知斜面
顶端的高度 h 和斜面的长度 s.数据如下表所示．重力加速度大小 g＝9.80 m/s2.
图 1
单位：cm　　
x1 x2 x3 x4 h s
10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00
根据表中数据，完成下列填空：
(1)物块的加速度 a＝________ m/s2(保留 3 位有效数字)
(2)因为________，可知斜面是粗糙的．
解析　(1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得
x3－x1＝2a1T2
x4－x2＝2a2T2
a＝
a1＋a2
2

又知 T＝
1
f
＝0.1 s
联立以上各式得 a≈4.30 m/s2
(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物体下滑的加速度 a′＝gsin θ＝g
h
s
＝5.88 m/s2，因
为 a′>a，所以斜面是粗糙的．
答案　(1)4.30　(2)a<g
h
s
＝5.88 m/s2
1．为了测量木块与木板间动摩擦因数 μ，某小组使用位移传感器设计了如图 2 甲所示实验装
置，让木块从倾斜木板上一点 A 由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离．位
移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移 s 随时间 t 的变化规律，如图乙所示．
图 2
(1)根据上述图线，计算 0.4 s 时木块的速度 v＝______ m/s，木块加速度 a＝________ m/s2；
(2)为了测定动摩擦因数 μ，还需要测量的量是________；(已知当地的重力加速度 g)
(3)为了提高木块与木板间动摩擦因数 μ 的测量精度，下列措施可行的是________．
A．A 点与传感器距离适当大些
B．木板的倾角越大越好
C．选择体积较大的空心木块
D．传感器开始计时的时刻必须是木块从 A 点释放的时刻
答案　(1)0.4　1　(2)斜面倾角(或 A 点的高度)　(3)A
解析　(1)0.4 s 时木块的速度等于 0.2 s～0.6 s 内的平均速度，即 v＝
(30－14) × 10－2
0.6－0.2
m/s＝
0.4 m/s；
根据 Δs＝aT2，可求出木块的加速度 a＝
[(24－14)－(30－24)] × 10－2
0.22
m/s2＝1 m/s2.
(2)根据 mgsin θ－μmgcos θ＝ma，可知测出倾斜角或 A 点的高度算出倾斜角．
(3)当 A 点与传感器距离适当大些，可测出多组数据，求平均值，能提高测量精度，A 正确；

倾斜角越大，测得的数据越少，不利于提高测量精度，B 错误；若选择体积较大的空心木块，
在下降过程中，受空气阻力变大，影响了动摩擦因数的测量，C 错误；传感器开始计时的时
刻不一定是从 A 点释放的时刻，只要根据中间一段的 Δs＝aT2，就可算出加速度，D 错误．
考题 2　探究弹力和弹簧伸长量的关系
例 2 　(2014·新课标Ⅱ·23)某实验小组探究弹簧的劲度系数 k 与其长度(圈数)的关系．实验装
置如图 3 所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7 个指针 P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹
簧上距悬点 0、10、20、30、40、50、60 圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针
的位置，P0指向 0 刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为 x0；挂有质量为 0.100 kg
的砝码时，各指针的位置记为 x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数，取重
力加速度为 9.80 m/s2)．已知实验所用弹簧总圈数为 60，整个弹簧的自由长度为 11.88 cm.
图...