第2章 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 ► 对应学生用书P32 【备考目标】 　1.探究互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。2.学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。 　实验01步——理清实验过程，注意关键点 原理装置图 操作要求 互成角度的两个力与一个力产生相同的效果 1.等效：同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变。 2．拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行)，橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行，两分力F1、F2的夹角不要太大或太小。 3．记录：记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点尽量远些。 数据处理 1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。 2．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出拉力F′的图示。 　实验02步——透析常见考法，明确常考点 类型一　教材原型实验 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细线的方向。 (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________ N。 (2)下列不必要的实验要求是________。(请填写选项前对应的字母) A．应测量重物M所受的重力 B.弹簧测力计应在使用前调零 C．细线方向应与木板平面平行 D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 (3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，在保证现有器材不变的情况下怎样调整水平拉力B__________。 解析：(1)弹簧测力计的最小分度为0.2 N，故读数为3.6 N。 (2)本实验是利用共点力的平衡验证力的平行四边形定则，实验中必须知道O点所受的各个力的大小和方向，A是必须的；对于弹簧测力计的使用来讲，B、C是必需的；实验中只要三力平衡即可，O点的位置没有特定要求，D不必要，故选D。 (3)只要使测力计A的示数减小就行，说法合理即可。 答案：(1)3.6　(2)D　(3)减小弹簧测力计B的拉力大小、减小OB与OA间的夹角(二者答一即可) 2．(2023·全国乙卷)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤： (1)用图钉将白纸固定在水平木板上。 (2)将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并________。(多选，填正确答案标号) A．用刻度尺量出橡皮条的长度 B．用刻度尺量出两细线的长度 C．用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置 D．用铅笔在白纸上标记出两细线的方向 (3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到____________，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。 (4)选择合适标度，由步骤(2)的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F′的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。 (5)比较F′和F的____________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。 解析：(2)实验中保证两次操作使橡皮条产生相同的弹力作用，故应标记小圆环的位置以及每个力的大小和方向，力的大小由测力计读出，方向即为细线的方向，故C、D正确；橡皮条与细线的长度没必要测出，A、B错误。 (3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到已标记的小圆环位置，记录此时拉力F的大小和方向。 (5)比较F′和F的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。 答案：(2)CD　(3)标记位置　(5)大小和方向 类型二　拓展创新实验 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(2023·福建漳州统考)某实验小组要测量一铁块的重力。由于铁块的重力略微超过了刻度不清的弹簧秤量程，为不损坏弹簧秤，设计如下实验，可提供选择器材有：一刻度不清的弹簧秤、细线、铁块、白纸、刻度尺、钩码、定滑轮。已知当地重力加速度为g、钩码质量为m0。 该小组利用上述实验器材进行实验： (1)用弹簧秤竖直挂着钩码，如图甲所示，用刻度尺测出钩码静止时弹簧秤中弹簧的伸长量，即指针移动的长度x1，计算出弹簧的劲度系数k＝________(用m0、g、x1表示)； (2)用弹簧秤与细线互成角度吊起铁块，如图乙所示，静止时测出弹簧秤中弹簧的伸长量x2，可得此时弹簧秤的弹力FB＝kx2。 (3)现已在图丙中画出细线OA、OB、OC的拉力方向及OB拉力的大小，并标记结点O。请你用作图法在图丙中画出OA的拉力FA； (4)用刻度尺量出图丙FA和FB对应线段的长度，则可得铁块的重力G。 (5)多次实验，测出铁块的重力，需保证∠AOC__________∠BOC(选填“>”“<”或“＝”)，才不会超过弹簧秤量程。 解析：(1)弹簧的劲度系数为k＝。 (3)作图法画出FA如图所示。 (5)由数学知识可知只有满足∠AOC>∠BOC，才能保证FB<FA＝G，才不会超过弹簧秤量程。 答案：(1)　(3)见解析图　(5)> 【创新点剖析】　本题的创新之处在于以下两点： (1) 实验目的的创新：本实验是测量一铁块的重力。 (2) 实验方法的创新：本实验中由于铁块的重力超出了弹簧秤的量程，不能直接测量，并且弹簧秤刻度模糊不清，所以采用力的合成原理测量铁块重力。 2.(2022·浙江6月高考)“探究求合力的方法”的实验装置如图所示，在该实验中： (1)下列说法正确的是________(单选)； A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同 B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点 C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦 D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板 (2)若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要________(选填“2”“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O。 解析：(1)在不超出弹簧秤的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两只弹簧秤的示数相同，A错误；在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，B错误；实验中拉弹簧秤时，只需让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧秤的示数即为弹簧对细绳的拉力，与弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦无关，C错误；为了减小实验中误差对测量结果的影响，拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板，D正确。 (2)若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧秤拉住另一条细绳，互成角度的拉橡皮条，使其结点达到某一点O，记下位置O和弹簧秤示数F1和两个拉力的方向；交换弹簧秤和手所拉细绳的位置，再次将结点拉至O点，使两力的方向与原来两力方向相同，并记下此时弹簧秤的示数F2；只用一个弹簧秤将结点拉至O点，并记下此时弹簧秤的示数F的大小及方向；所以若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O。 答案：(1)D　(2)3 【真题揭秘】 (1)重视教材：实验源于教材，启发考生要将教材内容掌握牢固。 (2)重视操作：实验考察了实际操作及注意事项，启发考生学习过程中应掌握物理实验的实际操作流程，并提高实验操作能力。 (3)重视拓展：只有一个弹簧秤，需用替代法进行实验。用手替代弹簧秤时，两次实验拉力方向必须相同，实验次数增加为两次以上。 学科网（北京）股份有限公司 $$