3.4.1 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 课时训练 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第4节 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 课时训练 一、选择题: 1.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，把橡皮条一端固定于P点，另一端(自由端)通过细绳套连接两个弹簧测力计a、b，并将该端拉至O点，如图所示。下列操作不正确的是(　　) A．读数时，视线要垂直弹簧测力计的刻度板 B．平行于木板拉弹簧测力计，且示数不能超过最大测量值 C．改用一个弹簧测力计拉橡皮条时，自由端仍要拉到O点 D．保持弹簧测力计b的位置不变，改变弹簧测力计a的位置，重复实验 2.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某小组利用如图所示的装置完成实验,橡皮条的一端C固定在木板上,用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点。则下列叙述正确的是 (　　) A.该实验中CO的拉力是合力,AO和BO的拉力是分力 B.两次操作不需要将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 C.实验中AO和BO的夹角应尽可能大 D.在实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤的刻度线 3．(多选)在做完“探究求合力的方法”实验后，某同学将实验操作过程进行了回顾，并在笔记本上记下如下几条体会，你认为他的体会中正确的是(　　) A．用两只弹簧测力计拉橡皮条时，应使两细绳套间的夹角为90°，以便算出合力的大小 B．用两只弹簧测力计拉橡皮条时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉橡皮条时力的图示F′不完全重合，在误差允许范围内，可以说明“力的平行四边形定则”成立 C．若F1、F2方向不变，而大小各增加1 N，则合力的方向也不变，大小也增加1 N D．在用弹簧测力计拉橡皮条时，应使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行 2、 实验题: 4．某实验小组用如图所示的装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时，其中的两个实验步骤是： ①在竖直平面内，将小圆环拴在橡皮条的下端，用两个弹簧测力计互成角度地拉动小圆环到O点，在白纸上记下O点的位置，记录两弹簧测力计的读数F1和F2； ②用一个弹簧测力计通过小圆环拉橡皮条，使橡皮条的伸长量与用两个弹簧测力计拉时的伸长量相同，记下此时弹簧测力计的读数F及方向。 (1)步骤①中，必要的是________； A．弹簧测力计在使用前应校零 B．测出橡皮条的原长 C．用两个弹簧测力计拉动小圆环时，要保持弹簧测力计相互垂直 (2)步骤①中的疏漏是______________________________________； (3)步骤②中的疏漏是_________________________________________。 5.如图所示，在进行“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，先用两个力拉弹簧使之伸长至某一位置，并适当调整力的方向，使两力之间的夹角为90°。再换用一根线牵引弹簧，使弹簧的伸长量与两个力作用时相同。(图中钩码规格相同) (1)你对合力与分力遵循的规律作出的猜想是 ____________________________________。 (2)本实验采用的科学方法是________。 A．理想实验 B．等效替代 C．控制变量 D．物理模型 6.用如下的器材和方法可以“探究两个互成角度的力的合成规律”，在圆形桌子上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑、等高的定滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动。第一次实验的步骤如下： A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止 B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三个拉力的图示 C．以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出以O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度 D．检验对角线的长度和绕过P1绳的拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上 (1)第一次实验中，若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的钩码质量一定大于________且小于________。 (2)第二次实验时，改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点________(填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合。实验中，若桌面不水平________(填“会”或“不会”)影响实验的结论。 7．某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处，另一端系绳套1和绳套2。 (1)主要实验步骤如下： ①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F； ②弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，记下绳套1弹簧测力计的示数F1； ③根据力的平行四边形定则计算此时绳套1的拉力F1′＝________； ④比较F1和F1′，即可初步验证力的平行四边形定则； ⑤只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤。 (2)保持绳套2方向不变，绳套1从图示位置向下缓慢转动90°，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是________。 A．逐渐增大 B．先增大后减小 C．逐渐减小 D．先减小后增大 8．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。如图甲所示，先用两根弹簧测力计一起拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到O点；再改用一根弹簧测力计拉橡皮筋，也使橡皮筋伸长到O点。实验时，分别读出弹簧测力计的示数，并在贴于木板的白纸上记录O点的位置及拉线的方向。 甲　　　　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　　　　丁　　　　 (1)本次实验需要用到带细绳套的橡皮筋，图乙中最合适的是________； (2)某次弹簧测力计的指针位置如图丙所示，弹簧测力计示数为________N； (3)某同学在坐标纸上画图求合力，如图丁所示，已知两个力F1和F2，坐标纸中小格的边长表示0.1 N，用作图法求出两个力的合力，并在图中标注合力大小。 参考答案： 1.解析：选D　为了减小读数误差，读数时，视线要垂直弹簧测力计的刻度板，故A正确；拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳套应贴近木板，与木板平面平行，并且示数不能超过最大测量值，故B正确；为了保证力的作用效果相同，改用一个弹簧测力计拉橡皮条时，自由端仍要拉到O点，故C正确；保持弹簧测力计b的位置不变，改变弹簧测力计a的位置，则自由端将不能拉到原来的O点，故操作不正确，故选D。 2.解析：选D。AO和BO的拉力与CO的拉力的合力为零,它们之间不是合力与分力的关系,A错误;实验中两次拉伸橡皮条,注意将橡皮条和绳的结点拉到相同位置,以保证两次操作中CO的拉力是相同的,B错误;实验中AO和BO的夹角不宜太大也不宜太小,C错误;弹簧秤与木板平行以保证合力与分力在同一平面内,正对弹簧秤的刻度线读数可以减小偶然误差,D正确。 3.解析：选BD　用两只弹簧测力计拉橡皮条时，两细绳套的夹角在60°～120°范围，实验中不需要计算出合力的大小，没必要非得把细绳套间夹角设定为90°，A错；实验中F与F′的图示不一定完全重合，只要两者长度差不多，夹角很小，就可以近似认为验证了“力的平行四边形定则”，B对；F1、F2夹角不确定，它们的大小与合力F的大小关系不确定，不能通过F1、F2大小的变化确定F大小的变化，C错；实验时必须使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行，D对。 4.解析：(1)弹簧测力计使用前应校零，故A正确；橡皮条的原长不影响实验结果，所以不用测量，故B错误；两个弹簧测力计相互垂直与否与实验结果无关，故C错误。 (2)拉动小圆环到O位置时，记录两弹簧测力计的读数F1和F2及方向；步骤①中的疏漏是没有记录拉力的方向。 (3)用一个弹簧测力计拉橡皮条时，仍需将小圆环拉到O位置，这样就保证两次力的作用效果相同，步骤②中的疏漏是没有将小圆环拉到O位置。 答案：(1)A　(2)没有记下两个弹簧测力计拉力的方向　(3)没有拉动小圆环到O点 5.解析：(1)根据3、4、5个钩码及夹角的关系，可猜想出力的合成遵循平行四边形定则或三角形定则。 (2)该实验保证合力与几个分力共同作用的作用效果相同，运用了等效替代法，故B正确。 答案：(1)力的合成遵循平行四边形定则(或三角形定则)　(2)B 6.解析：(1)若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则两绳子的拉力分别为mg、2mg，两绳子的拉力的合力F的范围是2mg-mg≤F≤mg＋2mg，即mg≤F≤3mg，三力的合力为零，则第三根绳挂的钩码质量在m～3m之间，即第三根绳挂的钩码质量一定大于m且小于3m。 (2)本实验不是先用一根绳拉结点，然后用两根绳去拉结点，使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同，而是三根绳都直接拉O点，所以O点的位置可以改变，若桌面不水平，也不会影响实验的结论。 答案：(1)m　3m　(2)不必　不会 7.解析：(1)根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1′＝Ftan 30° 故有：F1′＝； (2)保持绳套2方向不变，绳套1从图示位置向下缓慢转动90°，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，说明两个细绳拉力的合力不变，作图如图所示。 故绳套1的拉力先减小后增大，A、B、C错误，D正确。 答案：(1)　(2)D 8.解析：(1)应选用适当长一些的细绳套，这样在描绘力的方向的时候更准确，故选③。 (2)由于最小刻度为0.1 N，因此弹簧测力计的读数为3.97 N。 (3)根据力的平行四边形定则，以F1、F2为邻边作平行四边形，对角线即为合力的大小，如图所示。 答案：(1)③　(2)3.97(3.95～3.99均可)　(3)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $