3.4 重难专题 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 分层同步练习 -2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

重难专题　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 一、必备知识基础练 1.某同学利用如图甲所示装置探究求合力的方法,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳. (1)为了确定两个分力的大小和方向,需要记录的是　　　　.  A.橡皮条原长 B.两细绳的方向 C.橡皮条伸长后的总长度 D.两个弹簧测力计的示数 (2)正确操作后在白纸上根据实验结果画出的图如图乙所示,其中方向一定沿AO方向的是　　　(选填“F”或“F'”).  (3)由于实验室没有细绳,在进行实验时,图甲中的OB和OC　　　　(选填“可以”或“不可以”)用橡皮条代替.  2.(2025江苏南京高一期中)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,提供以下器材:薄木板一块、量程为0~5 N的弹簧测力计两个、橡皮条(带有两个较长的细绳套)、白纸、刻度尺以及图钉若干个. (1)关于实验及操作建议,下列正确的有　　　　.  A.同一次实验过程中O点位置可以变动 B.用两个弹簧测力计拉橡皮条时必须互成90° C.读数时视线应正对弹簧测力计刻度 D.拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳必须与木板平面平行 (2)某次测量时弹簧测力计的示数如图所示,则其读数为　　　 N.  (3)某同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力方向的点,如下图所示.其中最能提高实验精度且符合实验事实的是　　　　.  二、关键能力提升练 3.某学生实验小组设计了一个“探究两个互成角度的力的合成方法”的实验,装置如图甲所示,在竖直放置的木板上部两侧附近,对称地固定两个力传感器,同一高度放置两个可以移动的定滑轮,两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接,在两细绳连接的结点O下方悬挂钩码,力传感器1、2的示数分别为F1、F2,调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角.实验中使用若干相同的钩码,每个钩码质量均为100 g,g取9.8 m/s2. (1)关于本实验,下列说法正确的是　　　　.  A.实验开始前,需要调节木板使其位于竖直平面内 B.每次实验都必须保证结点位于O点 C.实验时需要记录钩码数量、两个力传感器的示数和三根细绳的方向 D.实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O点钩码的总重力 (2)根据某次实验得到的数据,该同学已经按照力的图示的要求画出了F1、F2如图乙所示,请你通过作图得到F1、F2的合力F(只作图,不求大小),并写出该合力不完全竖直的一种可能原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.  参考答案 1.解析 (1)该实验的目的是验证力的平行四边形定则,要根据两个弹簧测力计拉橡皮条时两个拉力的大小和方向作出平行四边形求出其合力的大小,然后与一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力大小进行比较,最后得出结论,故需要记录的是两个弹簧测力计的示数和结点O的位置及两细绳套的方向,B、D正确,A、C错误. (2)F是通过作图的方法得到合力的理论值,而F'是用一个弹簧测力计沿OA方向拉橡皮条上的结点,使其伸长到O点,使得一个弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同.即方向一定沿AO方向的是F'. (3)细绳OB和OC可以用橡皮条代替,这样两个拉力的方向和原来相同,力的大小通过弹簧测力计读出来. 答案 (1)BD　(2)F'　(3)可以 2.解析 (1)本实验的实验方法是等效替代法,故需要两次O点的位置相同,A错误;两个弹簧测力计拉橡皮条时不必互成90°,B错误;为了减小读数时的误差,要求读数时视线应正对弹簧测力计刻度,C正确;为了正确记录力的方向,拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳必须与木板平面平行,D正确. (2)弹簧测力计的最小刻度为0.1 N,需要估读到最小刻度的下一位,故读数为3.00 N. (3)记录方向时两点太近,误差会较大,A错误;标度不应过小,且两绳夹角不应过小,B错误;记录方向时,两点间距离合适,标度合适,C正确;测合力的实验值时方向不应偏离橡皮条所在方向,D错误. 答案 (1)CD　(2)3.00　(3)C 3.解析 (1)实验开始前,需要调节木板使其位于竖直平面内,以保证钩码重力等于细线的拉力,选项A正确;该装置每次实验不需要保证结点位于O点,选项B错误;实验时需要记录钩码数量、两个力传感器的示数和三根细绳的方向,选项C正确;悬挂于O点钩码的总重力可以根据钩码的质量得出,不需要通过力传感器测量,选项D错误. (2)利用平行四边形定则作出F1和F2的合力F,如图所示. 该合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等. 答案 (1)AC　(2)见解析 1 学科网（北京）股份有限公司 $