第二章 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word（广东专用）

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 实验类型·全突破 类型1 典例1　解析：(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。 (2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故本实验采用等效替代法，B正确。 (3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的标号是C、E。 ②在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。 答案：(1)F′　(2)B　(3)①C　E　②C中应加上“记下两条细绳的方向”　E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O” 典例2　解析：(4)实验时要记录力的大小和方向，力的大小可以通过橡皮筋的形变量获得，力的方向可以沿橡皮筋作直线获得，即需要记录此时橡皮筋a的长度L2和Oa与OP的方向。 (5)把橡皮筋a和细线P互换位置再拉动，需要使两次力的作用效果相同，故需要再次使O点位置重合且拉动方向均不变，需要记录橡皮筋a的长度L3。 答案：(4)Oa与OP的方向　(5)O点位置再次重合且拉动方向均不变 橡皮筋a的长度L3 典例3　解析：(1)由于弹簧测力计的最小刻度是0.1 N，因此弹簧测力计的示数为2.30 N。 (2)选取1 cm长度为1 N，作出力的图示，根据平行四边形法则，可作出任意两个力的合力，以下三个图中任意一个均正确。 　 (4) 其中一个力与另两力的合力等大反向(或“三个共点力的合力等于零”“合力等于零”“合外力等于零”“两个共点力的合力与其他一个力大小相等、方向相反，在同一条直线上”“两力的合力与第三力等大反向共线”等)。 答案：(1)2.30(2.28～2.32均可)　(2)见解析图　(4)见解析 类型2 典例4　解析：(1)A传感器中受到的力为拉力，均为正值，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，目的是消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确。 答案：(1)F1　0.05　(2)C 典例5　解析：(2)游标卡尺精确度为＝0.1 mm，读数为97 mm＋8×0.1 mm＝97.8 mm＝9.78 cm；弹簧拉力的增加量为ΔF＝kΔx＝5.00×9.78×10-2 N＝0.489 N。 (3)根据题意可知OA绳产生的拉力为FOA＝mAg＝40×10-3×9.8 N＝0.392 N，OB绳产生的拉力为FOB＝mBg＝30×10-3×9.8 N＝0.294 N，合力F′如图所示。 (4)在求解合力的过程中，求解的是弹簧弹力的变化量，所以小钩码的重力对实验结果无影响。 答案：(2)9.78　0.489　(3)见解析图　(4)无 典例6　解析：(3)弹簧测力计的最小分度为0.1 N，读数时需要估读到0.01 N，所以其读数为3.00 N。 (4)①作出力的图示，如图所示。 ②由作图结果可得重物的重力为7.0 N。 答案：(3)3.00(2.99～3.01均可)　(4)①见解析图　②7.0(6.8～7.2均可) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 　探究两个互成角度的力的合成规律 教材原型实验 [典例1]　某同学做“探究两个互成角度力的合成规律”的实验情况如图甲所示。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。 (1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。 (2)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 D．建立物理模型法 (3)实验时，主要的步骤是： A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上； B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套； C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数； D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F； E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示； F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。 上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的标号是______和________； ②遗漏的内容分别是________________________________________________和_____________________________________________________________________。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [典例2]　(2024·广东深圳二模)小明在探究“两个互成角度的力的合成规律”时，用到两根相同的橡皮筋、木板、白纸、笔、图钉、细线和刻度尺。请帮助他完善以下步骤。 (1)如图甲所示，先把两根橡皮筋a、b和细线P的一端连接，结点记为O。 (2)用刻度尺测量橡皮筋a的原长，记为L0。 (3)如图乙所示，在木板上固定白纸，在白纸上的O1点固定橡皮筋b的上端，用手拉动橡皮筋a的自由端，记录此时橡皮筋a的长度L1和结点O的位置。 (4)如图丙所示，左手拉动橡皮筋a的自由端，右手拉动细线P，使得O点两次位置重合，记录此时橡皮筋a的长度L2和________。 (5)把橡皮筋a和细线P互换位置再拉动，使________，记录________。 (6)根据胡克定律可知，橡皮筋a的弹力大小和形变量是成正比的，以形变量的大小作为弹力F、F1及F2，根据记录的信息作出平行四边形，比较对角线F′与F的大小和方向是否大致相同，从而判断两个互成角度的力的合成是否遵循平行四边形定则。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [典例3]　(2024·广东深圳一模)在“探究共点力的平衡条件”的实验中，将三个细绳套系于一点，在水平桌面上用三支弹簧测力计互成角度地水平拉细绳套，使结点静止在纸面上O点，如图所示。 (1)测力计1的指针位置如图所示，其读数为__________N，测力计2和3的读数分别为1.30 N和1.25 N。 (2)取1 cm代表1 N，请在虚线框内作出三个力的图示，并借助平行四边形定则作图，求出其中两个力的合力。 (3)改变三个弹簧测力计的弹力方向和大小，多次实验。 (4)在误差允许范围内，可归纳出这三个共点力的平衡条件，是：_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 拓展创新实验 　实验器材创新 [典例4]　如图所示，某实验小组的同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解。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，可沿固定的板做圆弧形移动。B固定不动，通过光滑铰链连接长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：(g取10 m/s2) ①测量绳子与水平杆的夹角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，得到数据如表： 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______(选填“F1”或“F2”)；钩码质量为__________ kg(结果保留1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．为了消除横杆自身重力对结果的影响 D．可以完全消除实验的误差 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　本题的创新主要是用传感器的读数替代弹簧测力计的读数，钩码的重力替代弹簧测力计的拉力，从而减小实验中读数带来的误差。 　实验设计创新 [典例5]　为验证力的平行四边形定则，某同学准备了以下器材：支架、弹簧、直尺、量角器、坐标纸、细线、定滑轮(位置可调)两个、钩码若干。支架带有游标尺和主尺，游标尺(带可滑动的指针)固定在底座上，主尺可升降，如图1所示。 实验步骤如下： (1)仪器调零。如图1所示，将已测量好的劲度系数k为5.00 N/m 的弹簧悬挂在支架上，在弹簧挂钩上用细线悬挂小钩码作为铅垂线，调节支架竖直。调整主尺高度，使主尺与游标尺的零刻度对齐。滑动指针，对齐挂钩上的O点，固定指针。 (2)搭建的实验装置示意图如图2所示，钩码组mA＝40 g，钩码组mB＝30 g，调整定滑轮位置和支架的主尺高度，使弹簧竖直且让挂钩上O点重新对准指针。实验中保持定滑轮、弹簧和铅垂线共面。此时测得α＝36.9°，β＝53.1°，由图3可读出游标卡尺示数为________ cm，由此计算出弹簧拉力的增加量F＝________ N。当地重力加速度g为9.80 m/s2。 (3)请将第(2)步中的实验数据用力的图示的方法在图中作出，并用平行四边形定则作出合力F′。 (4)依次改变两钩码质量，重复以上步骤，比较F′和F的大小和方向，得出结论。实验中铅垂线上小钩码的重力对实验结果________(选填“有”或“无”)影响。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　本题的创新点体现在三处： (1)用弹簧代替橡皮条。 (2)用钩码代替弹簧测力计得两分力大小。 (3)用游标卡尺代替刻度尺测量弹簧的伸长量。 　数据处理创新 [典例6]　(2024·广东广州二模)如图甲，用量程为5 N 的弹簧测力计，测量一个超出其量程的物体的重力： 　 (1)将表面印有等距圆环的白纸固定在竖直放置的木板上； (2)三根细线分别与弹簧测力计一端、一个图钉、待测重物相连，弹簧测力计的另一端固定，通过改变图钉在木板的位置调节细线OB，使细线的结点O与圆环的圆心位置重合； (3)标出OA、OB、OC的拉力方向，记录弹簧测力计的读数________ N； (4)①根据共点力的平衡条件和平行四边形定则，用“力的图示”在图乙中作出OA、OB拉力的合力； ②由作图结果可得重物的重力为________ N(结果保留1位小数)。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $$