高考物理二轮复习实验技能及创新专题十九力学、热学和光学实验课件（121页PPT）

(共121张PPT)
　实验技能及创新
专题十九　力学、热学和光学实验
[专题复习定位]
1．掌握力学实验的基本原理和方法，并借助基本实验分析拓展创新实验。
2．掌握热学实验、光学实验和单摆测重力加速度的实验原理和方法。
高考真题再现
命题点1　测量类实验
1．(2025·黑吉辽蒙卷，T12)某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置，如图(a)，细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出xm关系图线，如图(b)所示。
回答下列问题：
(1)将一芒果放入此空杯，按上述操作测得x＝11.60 cm，由图(b)可知，该芒果的质量m0＝__________________g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与m0相比________(选填“偏大”或“偏小”)。
107(106～108均可)
偏大
(2)另一组同学利用同样方法得到的xm图像的后半部分弯曲，下列原因可能的是________。
A．水杯质量过小
B．绳套长度过大
C．橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比
解析：另一组同学利用同样方法得到的xm图像在后半部分弯曲，可能的原因是橡皮筋伸长量过大，超过橡皮筋的弹性限度，弹力与其伸长量不成正比，C正确。
C
(3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施_________________。
解析：绳1与竖直方向夹角为θ且与橡皮筋垂直，此时橡皮筋的拉力F＝mg sin θ，使测量质量范围增大的措施是保证绳1与橡皮筋垂直的情况下，减小绳1与竖直方向夹角。
答案：见解析
命题点2　探究小车速度随时间变化的规律
2. (2023·全国甲卷，T23)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。
24.00　
80.0
答案：见解析图
解析：将坐标点(0.3 s，80.0 cm/s)在图中描出，如图所示。
70.0　
59.0
(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA＝________，小车的加速度大小a＝________。(结果用字母k、b表示)
b　
2k
命题点3　探究加速度与力和质量的关系
3．(2025·陕晋青宁卷，T11)图(a)为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。
(1)实验中应将木板____________(选填“保持水平”或“一端垫高”)。
解析：实验需补偿阻力，消除木板对小车的阻力的影响，应将木板一端垫高，使小车在无拉力时能匀速运动。
一端垫高
(2)为探究加速度a与质量m的关系，某小组依据实验数据绘制的a-m图像如图(b)所示，很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断a与m是否成反比关系，以下选项可以直观判断的有_______(多选，填正确答案标号)。
m/kg a/(m·s－2)
0.25 0.618
0.33 0.482
0.40 0.403
0.50 0.317
1.00 0.152
图（b）
AC
作出a-m2图像，无法体现a与m的反比关系，B错误；
作出am-m图像，若a与m成反比关系，am为定值，则am-m图像是平行于横轴的直线，可间接判断a与m是否成反比关系，C正确；
作出a2-m图像，无法体现a与m的反比关系，D错误。
(3)为探究加速度与力的关系，在改变作用力时，甲同学将放置在实验桌上的槽码依次放在槽码盘上；乙同学将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上，在其他实验操作相同的情况下，________(选填“甲”或“乙”)同学的方法可以更好地减小误差。
乙
命题点4　探究平抛运动的特点
4．(2024·河北卷，T12)图1为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸的背板使其处于竖直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到了如图2所示的印迹，坐标纸的y轴对应竖直方向，坐标原点对应平抛起点。
(1)每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度应________(选填“相同”或“不同”)。
解析：为保证钢球每次做平抛运动的初速度相同，必须让钢球在斜槽上的同一位置由静止释放，故高度相同。
相同
(2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。
解析：描点连线用平滑曲线连接，钢球做平抛运动的轨迹如图所示。
答案：图见解析　
(3)根据轨迹，可求得钢球做平抛运动的初速度大小为________m/s(当地重力加速度g取9.8 m/s2，结果保留2位有效数字)。
0.71
命题点5　机械能守恒定律
5．(2025·湖北卷，T12)某同学利用如图(a)所示的实验装置来测量重力加速度大小g，细绳跨过固定在铁架台上不可转动的圆柱体，两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下：
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d；
②将遮光片固定在重锤1上，用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M(M>m)；
③将光电门安装在铁架台上，将重锤1压在桌面上，保持系统静止，重锤2离地面足够高，用刻度尺测量出遮光片中心到光电门的竖直距离H；
④启动光电门，释放重锤2，用数字毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t；
⑤根据上述数据可求出重力加速度大小g；
⑥多次改变光电门高度，重复步骤③④⑤，求出g的平均值。
回答下列问题：
(1)测量d时，游标卡尺的示数如图(b)所示，可知d＝________cm。
解析：游标卡尺的精度是0.05 mm，主尺部分读数为5 mm，游标尺的刻度3和主尺上刻度线对齐，则游标卡尺的读数d＝5 mm＋3×0.05 mm＝5.15 mm＝0.515 cm。
0.515
(2)重锤1通过光电门时的速度大小v＝________(用d、t表示)。若不计摩擦，g与m、M、d、t、H的关系式为g＝_____________________。
保持M＋m＝2m0不变，其中M＝(1＋β)m0，m＝(1－β)m0。β足够小时，重锤运动的加速度大小可近似表示为a＝(β－γ)g。调整两重锤的质量，测得不同β时重锤的加速度大小a，结果如表。根据表格数据，采用逐差法可得到重力加速度大小g＝________m/s2(结果保留3位有效数字)。
β 0.04 0.06 0.08 0.10
a/(m·s－2) 0.084 0.281 0.477 0.673
9.81
命题点6　验证动量守恒定律
6．(2025·广东卷，T11)请完成下列实验操作和计算。

(1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图甲所示，读数为_______________________mm。
解析：由螺旋测微器的读数规则可知，小球的直径d＝8 mm＋26.0×0.01 mm＝8.260 mm。
8.260(8.258～8.262均可)
(2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图乙所示，图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成，且轨道乙倾角较大。

①选取相同的两辆小车，分别安装宽度为1.00 cm的遮光条。
②轨道调节。
调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高。将小车在轨道乙上释放，若测得小车通过光电门A和B的________，则表明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。
③碰撞测试。
先将小车1静置于光电门A和B中间，再将小车2在M点由静止释放，测得小车2通过光电门A的时间为t2，碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若t2________________________t1，则可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。
时间相等
＝(填“等于”也可得分)
④吸能材料性能测试。
将吸能材料紧贴于小车2的前端。重复步骤③，测得小车2通过光电门A的时间为10.00 ms，两车碰撞后，依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00 ms、30.00 ms，不计吸能材料的质量，计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为________(结果保留2位有效数字)。
0.56
解析：②若已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力，则小车在轨道甲上做匀速直线运动，所以小车通过光电门A和B的时间相等。
③若两小车的碰撞为弹性碰撞，则由于两小车相同，所以发生弹性碰撞后两小车速度交换，则碰撞后小车2静止，小车1以与小车2碰撞前瞬间相同的速度做匀速直线运动，可知t2＝t1。
命题点7　实验创新与拓展
7．(2024·广西卷，T11)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。
解析：选择题图甲方式的目的是要保持摆动中摆长不变。
摆长
(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。
解析：摆球直径d＝1.0 cm＋6×0.1 mm＝1.06 cm。
1.06
(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
_________________________。
8．(2024·湖北卷，T12)某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2 g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。
具体步骤如下：
①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图(a)所示。
(1)由步骤④，可知振动周期T＝________。
(2)设弹簧的原长为l0，则l与g、l0、T的关系式为l＝________。
(3)由实验数据作出的lT2图线如图(b)所示，可得g＝__________m/s2(结果保留3位有效数字，π2取9.87)。
9.59
(4)本实验的误差来源包括________(双选，填标号)。
A．空气阻力
B．弹簧质量不为零
C．光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置
AC
解析：空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期，是实验的误差来源之一，故A正确；
弹簧质量不为零导致振子在平衡位置时弹簧的长度变化，不影响其他操作，根据(3)中处理方法可知其对实验结果没有影响，故B错误；
根据实验步骤可知光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置会影响振子周期的测量，是实验的误差来源之一，故C正确。
命题点8　热学和光学实验
9．(2023·山东卷，T13)利用图甲所示的实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
B
(2)若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为________Pa(结果保留3位有效数字)。
2.04×105
(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而________(选填“增大”或“减小”)。
解析：根据p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV，可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大。
增大
10．(2024·河北卷，T11)某同学通过双缝干涉实验测量单色光波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：
单色光类别 x1/mm x6/mm
单色光1 10.60 18.64
单色光2 8.44 18.08
根据表中数据，判断单色光1为__________(选填“红光”或“绿光”)。
绿光
11．(2024·湖北卷，T11)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA′和BB′，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA′，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图(a)所示。
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。
③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB′的垂线MM′、PP′，M′、P′是垂足，并用米尺分别测量MM′、PP′的长度x和y。
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出yx图像，如图(b)所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是________(单选，填标号)。
A．入射角越小，误差越小
B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差
C．选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
解析：入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误；
激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；
相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。
B
(2)根据y-x图像，可得玻璃砖的折射率为________(结果保留3位有效数字)。
1.57
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析：根据(2)中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变。
不变
题型分类讲练
题型一　力测量类实验
考向1　探究弹簧弹力与形变量的关系
　 某实验小组用橡皮筋探究影响其伸长量的有关因素，探究方案如下：
①取4根材料、粗细相同的橡皮筋(单根橡皮筋的横截面积为S)，其中3根等长，另一根的长度只有前三根长度的一半，将它们按图示方式悬挂(其中第1组是两根并用)；
②在每组下端扎线的地方各拴一个红色塑料签，并在支架衬贴的白纸上标出签的原始位置O(即橡皮筋的原长)；
③先分别悬挂100 g钩码，然后在橡皮筋“2”下加挂100 g钩码，记下各次标签的位置，g取10 m/s2，测量结果见表格。
橡皮筋编号 1 2 3 4
原长L/cm 10.00 10.00 5.00 10.00
外力F/N 1 1 1 2
橡皮筋横截面积 2S S S S
伸长量ΔL/cm 2.51 5.01 2.500 10.02
回答下列问题：
(1)以上探究过程使用了____________的实验方法。
解析：影响橡皮筋伸长量的因素涉及多个物理量，应使用控制变量法进行实验。
控制变量
(2)伸长量ΔL在记录数据中出现错误的是________(填具体数据)。
解析：伸长量ΔL在记录数据中出现错误的是2.500 cm，应该测量结果精确到1 mm，再估读到毫米的下一位，应为2.50 cm。
2.500
(3)根据上述探究过程，橡皮筋的伸长量与相关因素可能的关系为____________。
(4)一原长为L的橡皮筋，两端施加大小为F的拉力时，橡皮筋伸长了ΔL；把它从中央剪断，取其中的一段，给两端施加2F的拉力，此时这段橡皮筋的长度为________(不超过弹性限度)。
考向2　探究两个互成角度的力的合成规律
　用图甲所示的装置做“研究共点力的合成”实验，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。
(1)本实验采用的科学方法是________。
A．理想实验法
B．等效替代法
C．控制变量法
解析：在“研究共点力的合成”实验的同一次实验中，研究两个弹簧测力计对橡皮筋的拉力大小与用一个弹簧测力计使橡皮筋发生同样的形变时的力的大小之间的关系，属于等效替代法，故选B。
B
(2)某次实验中，其中一个弹簧测力计的示数如图乙所示，则该弹簧测力计的拉力为________N。
解析：弹簧测力计最小分度为0.2 N，读到本位，故读数为4.0 N。
4.0
(3)本实验中若用细长的橡皮筋替代两根细绳，你认为该办法是________(选填“可行”或“不可行”)的。
解析：本实验中若用细长的橡皮筋替代两根细绳，不影响弹簧测力计的读数和方向的记录，所以可行。
可行
题型二　纸带类实验
考向1　探究小车速度随时间变化的规律
　据报道，中国航母的电磁弹射技术已经领先世界。若某次做模拟直线弹射实验时，从某时刻(t＝0)开始的一段时间内，利用传感器每隔0.5 s测量一次模型机的位置，坐标为x，结果见下表。
t/s 0 0.5 1 1.5 2
x/m 0 5.1 20.2 45.1 80.2
(1)由表格中的数据可知，该模型机做________(选填“匀加速”“匀速”或“匀减速”)直线运动。
解析：根据表格中的数据可以看出相邻相同时间内的位移差约为常数Δx＝x2－x1＝(20.2－5.1) m－5.1 m≈(45.1－20.2) m－(20.2－5.1) m≈(80.2－45.1) m－(45.1－20.2) m，所以该模型机做匀加速直线运动。
匀加速
40
(3)这段时间内该模型机的加速度大小a＝________m/s2(结果保留2位有效数字)。
40
考向2　探究加速度与物体受力、物体质量的关系
　 (2025·安徽卷，T11)某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。
(1)利用图甲装置进行实验，需要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车________(选填正确答案标号)。
a．能在轨道上保持静止
b．受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动
c．不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动
c
解析：小车静止不能检验阻力是否平衡，可能存在最大静摩擦力大于重力和支持力的合力导致的静止状态，a错误；
受牵引时小车匀速，说明牵引力与重力沿轨道向下的分力的合力与阻力大小相等，无法检验“不受牵引”时的阻力是否平衡，b错误；
不受牵引时，小车能拖动纸带沿轨道做匀速运动，说明重力沿轨道方向的分力与阻力平衡，符合要求，c正确。
(2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。
①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。t＝4 s时，物体处于________(选填“超重”或“失重”)状态；以FN为横轴，a为纵轴，根据实验数据拟合得到的a-FN图像为图丁中的图线a。
②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，则a-FN图像为图丁中的图线________(选填“b”“c”或“d”)。
失重
d
考向3　验证机械能守恒定律
　用图甲所示的实验装置验证细线连着的钩码m1、钩码m2组成的系统的机械能守恒，m2从高处由静止开始自由下落，m1拖着纸带打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙所示的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有四个点(未画出)。已知m1＝50 g、m2＝150 g。(重力加速度g取9.8 m/s2，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz)
(1)在纸带上打下计数点5时，钩码的速度大小为________m/s(计算结果保留2位有效数字)。
2.4
(2)在纸带上打下计数点0到计数点5的过程中系统动能增加量为__________J，重力势能减小量为__________J(计算结果保留2位有效数字)。
0.58　
0.59
题型三　力学其他实验
考向1　测定动摩擦因数
　(2023·湖北卷，T11)某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数μ的实验。
如图(a)所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上放置n(n＝0，1，2，3，4，5)个砝码(电子秤称得每个砝码的质量m0为20.0 g)，向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。
(1)实验中，拉动木板时________(选填“必须”或“不必”)保持匀速。
解析：木块A与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必保持匀速。
不必　
(2)用mA和mB分别表示木块A和重物B的质量，则m和mA、mB、m0、μ、n所满足的关系式为m＝______________________。
解析：对木块A、砝码以及重物B分析可知
μ(mA＋nm0)g＋mg＝mBg
解得m＝mB－μ(mA＋nm0)。
mB－μ(mA＋nm0)
(3)根据测量数据在坐标纸上绘制出mn图像，如图(b)所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数μ＝________(结果保留2位有效数字)。
0.40
考向2　验证动量守恒定律
　(2023·辽宁卷，T11)某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。
测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为m1和m2(m1>m2)。将硬币甲放置在斜面某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置在B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲、乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为s0、s1、s2。
(1)在本实验中，甲选用的是________(选填“一元”或“一角”)硬币。
解析：根据题意可知，甲与乙碰撞后没有反弹，可知甲的质量大于乙的质量，故甲选用的是一元硬币。
一元
(2)碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为________(设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g)。
(4)由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因：______________________________________________________________。
解析：由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，产生这种误差可能的原因有：
①测量误差，因为无论是再精良的仪器总是会有误差的，不可能做到绝对准确；
②碰撞过程中，我们认为内力远大于外力，动量守恒，实际上碰撞过程中，两个硬币组成的系统所受合外力不为零。
答案：见解析
考向3　探究平抛运动的特点
　 小晗同学利用图1所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用手机连拍功能对做平抛运动的小球进行拍摄，手机每秒拍摄7张照片并能自动将拍摄到的图片进行叠加处理在一张照片中，图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为10 cm。
(1)下列说法正确的是________(填字母)。
A．实验所用斜槽应尽量光滑
B．斜槽末端必须保持水平
C．必须无初速度释放小球
解析：实验所用斜槽不需要尽量光滑，A错误；
斜槽末端必须保持水平，使物体做平抛运动，B正确；
本实验使用手机连拍功能对做平抛运动的小球进行拍摄，故无须由静止释放小球，C错误。
B
(2)图3是实验中小球从斜槽上不同位置由静止释放获得的两条轨迹，图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置________(选填“较低”或“较高”)。
较高
解析：由题图3可知两小球做平抛运动下落相同高度时，图线①水平位移更大，故图线①所对应的小球初速度较大，在斜槽上释放的位置较高。
(3)某次拍摄后得到的照片如图2所示，小球做平抛运动的初速度大小v0＝________m/s(g取10 m/s2)。
(4)该小组利用实验数据绘制y-x2图线，发现是一条过原点的直线，由此判断小球下落的轨迹是抛物线，并求得斜率k，当地的重力加速度表达式为g＝________(用斜率k和初速度v0表示)。
考向4　探究影响向心力大小的因素
　 某同学用图甲所示的装置做“探究向心力大小与角速度大小关系”的实验。水平直杆随竖直转轴一起转动，滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。
(1)滑块和角速度传感器的总质量为20 g，保持滑块到竖直转轴的距离不变，改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数ω，根据实验数据得到的图像F-ω2如图乙所示，图线没有过坐标原点的原因是___________________，滑块到竖直转轴的距离为________m(计算结果保留3位有效数字)。
水平直杆不光滑　　
0.257
(2)若去掉细线，仍保持滑块到竖直转轴的距离不变，则转轴转动的最大角速度为__________rad/s。
5
考向5　用单摆测量重力加速度
　(2023·新课标卷，T10)一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图(a)所示，该示数为_______________________mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图(b)所示，该示数为__________________________mm，则摆球的直径为__________________________mm。
0.008(0.007～0.009均可)　
20.035(20.034～20.036均可)　
20.027(20.025～20.029均可)　
解析：题图(a)中，螺旋测微器固定刻度读数为0，可动刻度部分读数为0.8×0.01 mm＝0.008 mm，所以读数为0.008 mm；题图(b)中，螺旋测微器固定刻度读数为20.0 mm，可动刻度部分读数为3.5×0.01 mm＝0.035 mm，所以读数为20.035 mm；摆球的直径d＝20.035 mm－0.008 mm＝20.027 mm。
(2)单摆实验的装置示意图如图(c)所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角________(选填“大于”或“小于”)5°。
大于
解析：角度盘固定在O点时，摆线在角度盘上所指角度为摆角大小，若将角度盘固定在O点上方，由几何知识可知，摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角大于5°。
(3)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50 cm，则摆长为________cm。实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60 s，则此单摆周期为________s，该小组测得的重力加速度大小为________m/s2。(结果均保留3位有效数字，π2取9.870)
82.5　
1.82
　9.83
题型四　热学和光学实验
考向1　热学实验
　某同学利用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。
(1)该同学测得封闭气体的压强p和体积V的多组数据，在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示，由图可知该同学选用的横轴为________________，图线后半段向上弯曲可能的原因是____________(填选项前字母)。
A．改变气体体积时推拉活塞速度过快
B．推拉活塞时，手握住注射器含有气体的部分
C．实验中有漏气现象
D．环境温度降低
AB
推拉活塞时，手握住注射器含有气体的部分，人的温度高于气体的温度，导致气体温度升高，图线向上弯曲，B正确；
若气体漏气，则表达式中的n减小，即图线上的点与原点连线的斜率减小，图线向下弯曲，C错误；
若环境温度降低，则导致气体温度降低，图线上的点与原点连线的斜率减小，图线向下弯曲，D错误。
没有考虑注射器和传感器连接软管
中的气体(其他答案合理均给分)
解析：根据题图丙中图像可知，当体积为0时，压强的倒数不为0，表明实际上有一部分气体没有考虑，可知图线不过原点的原因是没有考虑注射器和传感器连接软管中的气体。
考向2　光学实验
　(2024·安徽卷，T11)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。
(1)为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是__________。(填正确答案标号)
A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a′
B．玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2
C．实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差
B
解析：在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐，用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a′代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a′，故A错误；
在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1，在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，故B正确；
为减小实验误差，实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大(接近90°)，故C错误。
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关。频率大，折射率________(选填“大”或“小”)。
大
(3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角α1，测得折射角分别为α2、α3(α2<α3)，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃________(选填“>”或“<”)n介质。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。
>