实验抢分专练(第二章 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律)-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习教用课件

实验抢分专练　(40分钟　42分) 实验抢分专练(三)　探究两个互成角度的力的合成规律 1.(8分)某实验小组用橡皮筋验证力的平行四边形定则,实验步骤如下: ①取三条规格相同的橡皮筋,用刻度尺测量并记录它们的自然长度; ②用弹簧测力计分别将三条橡皮筋拉至相同的长度,若弹簧测力计的示数相同,则继续进行后续实验; ③将三条橡皮筋的一端系在一起,再将其中两条的另一端分别固定在贴有白纸的水平木板上的M、N两点,如图所示; ④将第三条橡皮筋的另一端P系一细绳,用力拉细绳,使 三条橡皮筋的结点静止在某位置,在白纸上将该位置记 作O,同时记录三条橡皮筋的方向和长度; 1 2 3 4 5 ⑤以结点位置O为起点,分别沿OM、ON方向和PO方向作出线段OM'、ON'、OP',使每条线段的长度与各自对应的橡皮筋的伸长量成正比。 ⑥以线段OM'、ON'为邻边作平行四边形,若对角线同线段OP'重合,则说明两个力和它们的合力符合平行四边形定则。 ⑦重复以上实验步骤中的④⑤⑥,多做几次实验。 1 2 3 4 5 请完成以下问题: (1)验证力的平行四边形定则实验用到_________________。(2分) A.微小量放大法 B.控制变量法 C.等效替代法 【解析】(1)验证力的平行四边形定则实验用到等效替代法。故选C。 C 1 2 3 4 5 (2)(多选)以下说法正确的是____________。(2分)  A.该实验所选用的三条橡皮筋的自然长度不一定要相等 B.步骤②的目的是验证三条橡皮筋的劲度系数是否相同 C.步骤④中拉细绳的力必须与木板平行 D.步骤⑦中多次实验结点每次静止时的位置O必须在同一位置 【解析】(2)三条橡皮筋的规格相同,自然长度要相等,且劲度系数要相同,步骤②的目的是验证三条橡皮筋的劲度系数是否相同,故A错误,B正确;拉细绳的力必须与木板平行,这样才确保力的大小的准确性,故C正确;改变拉力,进行多次实验,每次没必要使O点在同一位置,故D错误。故选B、C。 B、C 1 2 3 4 5 (3)若第二次实验同第一次相比较,∠MON保持直角不变,∠MOP变小;橡皮筋OP长度不变,则橡皮筋OM长度________;则橡皮筋ON长度________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)(4分) 【解析】(3)若第二次实验同第一次相比较,∠MON保持直角不变, ∠MOP变小;橡皮筋OP长度不变,如图所示,根据平行四边 形定则可知,橡皮筋OM长度变小,橡皮筋ON长度变大。   变小 变大 1 2 3 4 5 2.(8分)如图所示的实验装置可以用来验证力的平行四边 形定则,带有滑轮的方木板竖直放置,为了便于调节绳子拉 力的方向,滑轮可以安放在木板上的多个位置。 (1)请把下面的实验步骤补写完整; ①三段绳子各自悬挂一定数目的等质量钩码,调整滑轮在 木板上的位置,使得系统静止不动; ②把一张画有等间距同心圆的厚纸,紧贴木板放置在绳子与木板之间,使得圆心位于绳子结点O处,有足够多等间距同心圆作为画图助手,这样做为的是方便作出力的图示。你认为本实验有必要测量钩码所受的重力大小吗?答:___________(选填“有”或“没有”,不必说明理由);(2分)  ②没有 1 2 3 4 5 ③记录三段绳子悬挂的钩码个数以及三段绳子的方向; ④根据记录的数据,作出三段绳子上的拉力FA、FB、FC的图示; ⑤以表示FA、FB的线段为邻边,画出平行四边形,如果平行四边形的对角线所表示的力与FC近似______________,则在实验误差允许的范围内验证了力的平行四形定则。(2分)  【解析】(1)②每个钩码的重量相同,可以通过钩码的个数表示力的大小,没有必要测量钩码所受的重力大小。 ⑤FA、FB、FC三力平衡,通过平行四边形可以作出FA和FB的合力,若近似与FC等大反向,即可在实验误差允许的范围内验证力的平行四形定则。 ⑤等大反向 1 2 3 4 5 (2)若在图中A、B、C三段绳子上分别悬挂4、5、6个钩码而静止不动,图中OA、OB两段绳子与竖直方向的夹角分别为α、β,如果本实验是成功的,那么应接近于___________。(4分)  【解析】 (2)根据平衡条件可知,在水平方向 FAsinα=FBsinβ 则===1.25 1.25 1 2 3 4 5 3.(9分)(2025·开封模拟)某同学用如图甲所示装置验证力的平行四边形定则。 (1)实验时,先用两个弹簧测力计把橡皮条AO拉长,记下结点的位置O和______________________________及两细绳的方向,然后用一个弹簧测力计拉橡皮条,将橡皮条的结点拉到___________,记下弹簧测力计拉力的大小、方向。实验中,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大小为___________N。(5分)  两弹簧测力计拉力的大小 O点 3.70 1 2 3 4 5 【解析】(1)记下结点的位置O和两弹簧测力计拉力的大小及两细绳的方向;用一个弹簧测力计拉橡皮条,将橡皮条的结点拉到O点。弹簧测力计的最小分度为 0.1 N,需要估读到0.01 N,由题图乙可知其示数为3.70 N。 1 2 3 4 5 (2)通过作图对实验结果处理:F1、F2表示两个弹簧测力计互成角度的拉力,F表示平行四边形作出的F1与F2的合力;F'表示用一个弹簧测力计拉橡皮条时的力,则下图中符合实验事实的是___________。(2分)  C 【解析】(2)根据二力平衡条件,F'一定与橡皮条在同一条直线上。 F是根据平行四边形得到的合力,F一定是平行四边形的对角线。故选C。 1 2 3 4 5 (3)某次实验时,用两个弹簧测力计拉橡皮条,结点到O点时,两个弹簧测力计的示数相同,两个弹簧测力计的拉力夹角小于90°,现将其中一个弹簧测力计拉力方向不变,转动另一弹簧测力计的拉力方向,使两拉力的夹角减小,保持结点始终在O点位置,则转动的弹簧测力计的拉力会___________。(2分)  A.变大 B.变小 C.可能先变大后变小 D.可能先变小后变大 A 1 2 3 4 5 【解析】(3)两个分力大小相等,夹角小于90°,根据矢量三角形可知,当一个分力F2方向不变,两分力间的夹角减小,合力F一定,则方向不变的分力F2减小,转动的分力F1变大。故选A。 1 2 3 4 5 4.(9分)某同学利用如图所示的装置来探究两个互成角度的力的合成规律:在竖直木板上贴上白纸,固定两个光滑的滑轮A和B,将绳子打一个结点O,每个钩码的重力都相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三段绳子的拉力大小TOA、TOB和TOC。回答下列问题: (1)(多选)改变钩码个数,实验能完成的是__________。 (3分) A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4 B.钩码的个数N1=N2=3,N3=4 C.钩码的个数N1=N2=N3=4 D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5 B、C、D 1 2 3 4 5 【解析】(1)由于结点O在三个共点力的作用下处于平衡状态,则TOA、TOB的合力大小等于TOC,且|TOA-TOB|<TOC<TOA+TOB 每个钩码的重力都相等,可得|N1-N2|<N3<N1+N2 故能完成的实验是B、C、D。 1 2 3 4 5 (2)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是___________。(3分)  A.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B.测量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C.用量角器量出三段绳子之间的夹角 D.用弹簧测力计测出钩码的重力 【解析】(2)为探究两个互成角度的力的合成规律,需作出受力图。应先明确受力点,其次要作出力的方向并读出力的大小,最后作出力的图示。因此要做好记录,应从力的三要素角度出发,要标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向。故选A。 A 1 2 3 4 5 (3)在作图时,你认为图中________(选填“甲”或“乙”)是正确的。(3分)  【解析】(3)以O点为研究对象,F3的实际作用效果在OC这条线上,由于误差的存在,F1、F2的合力的理论值与实际值有一定偏差,故题图甲符合实际,题图乙不符合实际。 甲 1 2 3 4 5 5.(8分)(2024·泰安模拟)某同学设计了如图甲所示的实验装置来验证力的平行四边形定则。已知两根直杆在同一竖直面上,a杆竖直,b杆倾斜,一条不可伸长的轻绳两端分别固定在杆上P、Q两点,轻绳穿过光滑的轻质动滑轮,动滑轮下端连接物块A,在轻绳的左端连接力传感器(力传感器的重力忽略不计),重力加速度为g。实验步骤如下: ①用天平测出物块A的质量m; ②测出轻绳的长度L,P、Q两点间的水平距离D; ③改变物块A的质量m,记录力传感器相应的示数F。 (1)要验证力的平行四边形定则,力传感器的示数F与物块A的质量m满足关系式 ______________(用题中给出的物理量表示)。(2分)  F= 1 2 3 4 5 【解析】(1)如图所示,设定滑轮处为O点,PO段绳子的长度为l1,QO段绳子的长度为l2,PO、QO与竖直方向的夹角均为θ。 由几何关系可得 l1sinθ+l2sinθ=D 又l1+l2=L 解得sinθ= 由平衡条件可得2Fcosθ=mg 又sin2θ+cos2θ=1 解得F= 1 2 3 4 5 (2)若轻绳的P端不动,将Q端沿杆稍微向上移动,力传感器的示数___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。(3分)  【解析】(2)由(1)分析可知,若轻绳的P端不动,将Q端沿杆稍微向上移动,L不变,D变大,力传感器的示数变大。 变大 1 2 3 4 5 (3)该同学改变物块A的质量,作出F-m的图像如图乙,图像的斜率为k,但是他忘记 了记录间距D的大小,利用图乙和已知物理量求出D=___________(L,k,g已知)。(3分)  【解析】(3)由(1)可知F= F-m的图像的斜率为k,则有k= 解得D=L L 1 2 3 4 5 $