第2章 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律(教用Word)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 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． 考点一　教材原型实验 [例1]　(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)实验中要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，故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的大小和方向在误差允许范围内是否相同，即可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)同一标记位置　(5)大小和方向是否在误差允许范围内相同 [对点训练] 1．(2025·长春期末)某同学用如图所示的实验装置来探究“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点的位置和各拉线的方向． (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(保留两位有效数字). (2)下列关于实验要求说法正确的是(　　 ) A．应测量重物M所受的重力 B．弹簧测力计应在使用前校零 C．拉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)在弹簧的弹性限度内，保持B的拉力方向不变，大小缓慢减小，则A的示数(　　 ) A．增大　　　　　B．减小 C．不变 D．先减小后增大 解析：(1)由图可知，弹簧测力计一小格为0.2 N，所以读数为3.6 N. (2)A.实验通过作出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，故A正确； B.弹簧测力计可以测出力的大小，所以必须在测之前校零，故B正确； C．拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小更准确，故C正确； D．改变拉力，进行多次实验，不需要每次都使O点静止在同一位置，故D错误． 故选ABC. (3)对结点O进行受力分析，如图所示 当保持B的拉力方向不变，大小缓慢减小时，根据图解法可知，A的示数减小．故选B. 答案：(1)3.6　 (2)ABC　(3)B 考点二　创新拓展实验 常见创新实验方案 (1)分力的获得： 弹簧测力计的拉力→ (2)合力的获得：弹簧测力计的拉力→力传感器． [例2]　如图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究力的平行四边形定则，A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A连接质量不计的细绳，可沿固定的圆弧形轨道移动．B固定不动，通过光滑铰链连接长为0.3 m的杆．将细绳连接在杆右端O点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作： ①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ ②对两个传感器进行调零 ③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数 ④取下钩码，移动传感器A改变θ角，重复上述实验步骤，得到表格． F1/N 1.001 0.580 … 1.002 … F2/N －0.868 －0.291 … 0.865 … θ 30° 60° … 150° … (1)根据表格，A传感器对应的是表中力________(填“F1”或“F2”).钩码质量为________kg(g取10 m/s2，结果保留一位有效数字). (2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是________． A．因为事先忘记调零 B．何时调零对实验结果没有影响 C．为了消除水平杆自身重力对结果的影响 D．可以完全消除实验的误差 (3)实验中，让A传感器沿圆心为O的圆弧形(而不是其他形状)轨道移动的主要目的是________． A．方便改变A传感器的读数 B．方便改变B传感器的读数 C．保持杆右端O的位置不变 D．方便改变细绳与杆的夹角θ 【解析】　(1)A传感器受到的力均为拉力，为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mg＝F1sin θ，当θ＝30°时，F1＝1.001 N，可求得m≈0.05 kg. (2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，是为了消除水平杆自身重力对结果的影响，故C正确． (3)让A传感器沿圆心为O的圆弧形轨道移动的过程中，传感器与O点的距离保持不变，即O点位置保持不变，故A、B、D错误，C正确． 【答案】　(1)F1　0.05　(2)C　(3)C [对点训练] 2．(2025·湖北模拟)某同学在学习了力的合成的知识之后，尝试利用居家物品验证力的平行四边形定则．他找到了一根橡皮筋，一块软木板，几盒规格相同的图钉，若干段轻绳，两个相同的轻质小塑料袋(重力可忽略). (1)该同学将软木板竖直放置，将一张白纸粘贴在软木板上，然后将橡皮筋上端用一枚图钉固定在软木板上的O点．如图所示，第一次将装有若干枚图钉的塑料袋用细线系在橡皮筋下端，稳定时，记录橡皮筋下端点的位置O1、袋内图钉数量． (2)第二次，用两根细线系在橡皮筋的下端，并绕过两枚图钉A、B吊起两个装有若干枚图钉的塑料袋．调整袋内图钉数量和A、B位置，使橡皮筋下端______． (3)关于这个实验下列说法正确的是________． A．第二次实验时，只需要记录两个袋内图钉的数量 B．无需称出每个图钉质量，可以用袋内图钉数量代表细线拉力大小 C．此实验需要测出每次细线的拉力大小，所以应该称出每个图钉的质量 D．为了实验成功，第二次实验时应该使两个塑料袋内图钉数量相同 (4)某次实验时，橡皮筋的状态如图所示，那么下列调整可能正确的是________． A．仅减少右侧袋内图钉数量 B．仅增加左侧袋内图钉数量 C．使A、B图钉适当下移，并增加右侧袋内图钉数量 D．使A图钉上移，B图钉下移，并增加左侧袋内图钉数量 解析：(2)为保证两次实验时橡皮筋的拉力保持不变，调整袋内图钉数量和A、B位置，使橡皮筋下端仍拉伸到O1. (3)A.第二次实验时，需要确定细线的方向和大小．故A错误； BC.无需称出每个图钉质量，可以用袋内图钉数量代表细线拉力大小．故B正确；C错误； D．为了实验成功，第二次实验时两个塑料袋内图钉数量适量即可，没有必要相等．故D错误． 故选B. (4)A.仅减少右侧袋内图钉数量，可以使橡皮筋与OO1重合，但橡皮筋的下端不会被拉到O1位置．故A错误； B．仅增加左侧袋内图钉数，会使橡皮筋与OO1偏离的更多．故B错误； C．使A、B图钉各适当下移，并增加右侧袋内图钉数量，可能使橡皮筋下端与O1重合，顺利完成实验．故C正确； D．使A图钉上移，B图钉下移，并增加左侧袋内图钉数量，不会使橡皮筋下端与O1重合．故D错误．故选C. 答案：仍拉伸到O1　B　C 学科网（北京）股份有限公司 $$