第13讲 力学实验（原卷版+解析版）——2025年高中物理高考二轮复习专题讲练（新高考通用）

中小学教育资源及组卷应用平台 第13讲 力学实验 （2024 广西）单摆可作为研究简谐运动的理想模型。 （1）制作单摆时，在图甲、图乙两种单摆的悬挂方式中，选择图甲方式的目的是要保持摆动中 不变； （2）用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图丙，则摆球直径为 cm； （3）若将一个周期为T的单摆，从平衡位置拉开5°的角度释放，忽略空气阻力，摆球的振动可看为简谐运动。当地重力加速度为g，以释放时刻作为计时起点，则摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关系为 。 【解答】解：（1）根据实验原理，单摆在摆动过程中，应保持单摆的摆长不变，图甲摆线的悬点固定，图乙中摆线的悬点不固定，因此为了保持摆动中摆长不变，应该选择图甲的方式； （2）10分度游标卡尺的精确度为0.1mm，摆球直径d＝11mm+6×0.1mm＝11.6mm＝1.16cm； （3）根据单摆周期公式 单摆的摆长 根据数学知识，单摆的振幅 将次单摆从最大位移处释放，单摆的振动方程为 故答案为：（1）摆长；（2）1.16；（3）。 （2024 北京）如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。 （1）关于本实验，下列做法正确的是 （填选项前的字母）。 A.实验前，调节装置，使斜槽末端水平 B.选用两个半径不同的小球进行实验 C.用质量大的小球碰撞质量小的小球 （2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1的小球从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和P（P为m1单独滑落时的平均落点）。 a.图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点； b.分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON。在误差允许范围内，若关系式 成立，即可验证碰撞前后动量守恒。 （3）受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O′点，两点间距等于小球的直径，将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰，碰后小球1向左反弹至最高点A′，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1，2的质量分别为m和M，弦长AB＝l1、A′B＝l2、CD＝l3。 推导说明，m、M、l1、l2、l3满足什么关系即可验证碰撞前后动量守恒。 【解答】解：（1）A、实验要保证小球到达斜槽末端时以相等的速度做平抛运动，要求小球从斜槽的同一位置由静止释放且斜槽轨道末端水平即可，故A正确； B、为了保证两球发生对心碰撞，两球的半径要相等，故B错误； C、为防止反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故C正确。 故选：AC。 （2）a、用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点； b.若碰撞过程动量守恒，设小球m1的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律应满足m1v0＝m1v1+m2v2，小球做平抛运动竖直位移相同，故运动时间相同，由x＝vt可知，平抛初速度与水平位移成正比 故应满足的表达式为m1 OP＝m1 OM+m2 ON； （3）设轻绳长为L，小球从偏角θ处静止摆下，摆到最低点时的速度为v，小球经过圆弧对应的弦长为l 则由动能定理得：mgL（1﹣cosθ） 由数学知识可知： 联立解得： 若两小球碰撞过程中动量守恒，选水平向右为正方向，则有mv1＝﹣mv2+Mv3 其中，， 整理可得：ml1＝﹣ml2+Ml3 故答案为：（1）AC； （2）a、用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点； b、m1 OP＝m1 OM+m2 ON； （3）m、M、l1、l2、l3需要满足：ml1＝﹣ml2+Ml3，即可验证碰撞前后动量守恒；推导过程见解答。 （2024 福建）某小组基于动量守恒定律测 ... ...