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高考物理实验题库与详解

一、力学实验

力学实验是高考物理实验的基石，主要围绕运动学规律、牛顿运动定律、机械能守恒定律以及动量守恒定律等核心知识点展开。

实验一：研究匀变速直线运动

实验目的：

1.练习使用打点计时器，学会通过纸带记录的信息研究物体的运动。

2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。

3.会利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度。

实验原理：

打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔相等的时间间隔打下一个点。若物体做匀变速直线运动，则纸带上任意两个相邻计数点（通常每5个点取一个计数点，时间间隔为0.1s）之间的距离差为一恒量，即Δx=aT2，其中a为加速度，T为相邻计数点间的时间间隔。通过测量纸带上各计数点间的距离，可以计算出物体运动的加速度。此外，某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度。

实验器材：

打点计时器、纸带、复写纸、低压交流电源、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、导线。

实验步骤：

1.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。

2.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。

3.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。断开电源。

4.换上新的纸带，重复实验两次。

5.从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个开始点，作为计数始点。依次选取计数点，并标明序号。

6.用刻度尺测量各计数点到起始点的距离，并记录数据。

数据处理与误差分析：

1.判断是否为匀变速直线运动：计算各相邻计数点间的距离差Δx，若Δx在误差允许范围内为一常数，则物体做匀变速直线运动。

2.计算加速度：

*逐差法：为减小误差，通常采用逐差法。将纸带分成时间相等的两大段，设每段有n个间隔，则a=(x???+x???+...+x??-x?-x?-...-x?)/(n2T2)。这种方法能充分利用纸带上的测量数据。

*v-t图像法：求出各计数点对应的瞬时速度v，建立v-t坐标系，描点作图。图线的斜率即为加速度a。

3.误差来源：

*纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦。

*小车所受的空气阻力。

*刻度尺测量长度时的读数误差。

*电源频率不稳定导致打点周期变化。

4.注意事项：

*实验前要平衡小车所受的摩擦力（可将木板无滑轮的一端适当垫高）。

*细绳要与木板平行。

*小车应靠近打点计时器释放，且先接通电源，后释放小车。

*选取纸带时，要选择点迹清晰、分布合理的纸带。

实验二：探究加速度与力、质量的关系

实验目的：

1.探究加速度a与物体所受合外力F的关系。

2.探究加速度a与物体质量m的关系。

3.理解控制变量法在物理实验中的应用。

实验原理：

本实验采用控制变量法。

1.保持小车质量m不变，改变砂和砂桶的质量（或钩码的质量），即改变对小车的拉力F（在砂和砂桶质量远小于小车质量时，拉力F近似等于砂和砂桶的总重力），测出不同F对应的加速度a，分析a与F的关系。

2.保持对小车的拉力F不变（即保持砂和砂桶的质量不变），改变小车的质量m（可在小车上增减砝码），测出不同m对应的加速度a，分析a与m的关系（或a与1/m的关系）。

加速度a的测量仍可采用打点计时器打出的纸带，利用“研究匀变速直线运动”实验中的方法计算。

实验器材：

打点计时器、纸带、复写纸、低压交流电源、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、砂桶、砂、砝码、天平、刻度尺、导线。

实验步骤：

1.用天平测出小车的质量m，砂桶的质量m?。

2.按图安装实验装置（与“研究匀变速直线运动”类似），但需注意在小车上可以放置砝码以改变其质量。

3.平衡摩擦力：在长木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动薄木板的位置，直至小车在不挂砂桶时，能在斜面上匀速下滑（轻推小车，纸带上打出的点迹均匀分布）。

4.保持小车质量m不变，探究a与F的关系：

*在砂桶内放入适量的砂，用天平称出砂和砂桶的总质量m（确保mm）。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂砂桶。

*接通电源，释放小车，打出一条纸带。取下纸带，标记对应的拉力F=mg。

*改变砂桶内砂的质量，重复上述步骤多次，得到不同拉力F对应的纸带。

*对每条纸带进行数据处理，计算出相应的加速度a。

*以F为横轴，a为纵轴，描点作图，观察图像形状。

5.保持拉力F不变，探究a与m的关系：

*在小车上放上适量的砝码，测出小车和砝码的总质量m。

*保持砂桶内砂的质量m不变（即