第2章 6.实验3 探究两个互成角度的力的合成规律（word练习）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习练案

**基本信息** 聚焦力的合成规律，通过高考真题构建“实验原理-受力分析-误差分析”的系统性解题方法，强化科学思维与科学探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验应用|1（2025黑吉辽蒙）|受力分析结合平行四边形定则，图像法处理数据|从力的合成概念到实验装置设计，推导橡皮筋弹力与质量关系| |实验验证|1（2024海南）|力的图示绘制，误差来源分析（如方向标记偏差）|通过等效替代法验证平行四边形定则，强化科学论证| |实验步骤|1（2023全国乙）|实验操作要点（位置标记、方向记录）|规范实验流程，构建“记录-合成-比较”的探究逻辑链|

力的合成规律 1.(2025黑吉辽蒙,12,8分)某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a),细绳1、2和橡皮筋相连于一点,绳1上端固定在A点,绳2下端与水杯相连,橡皮筋的另一端与绳套相连。 图(a) 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系,该小组逐次加入等质量的水,拉动绳套,使绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳1垂直,待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出x-m关系图线,如图(b)所示。 回答下列问题: (1)将一芒果放入此空杯,按上述操作测得x=11.60 cm,由图(b)可知,该芒果的质量m0=　　　　g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后,绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直,由图像读出的芒果质量与m0相比　　　　(填“偏大”或“偏小”)。  (2)另一组同学利用同样方法得到的x-m图像在后半部分弯曲,下列原因可能的是　　　　。  A.水杯质量过小　　　B.绳套长度过大 C.橡皮筋伸长量过大,弹力与其伸长量不成正比 (3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施　。  1.答案　(1)107或106　偏大　(2)C　(3)更换劲度系数更大的橡皮筋[或叠加使用多根橡皮筋(增加橡皮筋的条数),或减小细线与竖直方向的夹角] 解题导引　考生看到该题目时,首先看清楚实验目的、实验原理、实验器材以及实验步骤,并对实验的结果作出猜想;其次对于该实验装置进行力学分析,得到橡皮筋伸长量与杯中物体质量的关系,最后解决实验中的问题。 解析　(1)根据图(b)图像可得,当橡皮筋长度为11.60 cm时,对应的杯中芒果质量为107 g,根据力的合成与分解和平行四边形定则可知,当橡皮筋与绳1垂直时,橡皮筋上的力最小,当橡皮筋与绳1不垂直时,橡皮筋上的力变大,橡皮筋的长度x变大,则在对照x-m图线上的数据时,所对应的杯中芒果的质量与m0相比偏大。 (2)另一组同学利用同样的方法得到的x-m图像在后半部分弯曲,说明前半部分橡皮筋正常,后半部分橡皮筋伸长量过大,超过了橡皮筋的弹性限度,导致弹力与橡皮筋伸长量不成正比,C正确。 (3)要使测量的范围更大,则需要让橡皮筋发生同样形变的情况下,弹力更大,则需要更换劲度系数更大的橡皮筋或者叠加使用更多的橡皮筋(增加橡皮筋的条数),也可以减小细线与竖直方向的夹角。 2.[2024海南,14(2),6分]为验证两个互成角度的力的合成规律,某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材,按照如下实验步骤完成实验。 　 (Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上; (Ⅱ)如图(a)、(b)所示,橡皮条的一端固定在木板上的G点,另一端连接轻质小圆环,将两细线系在小圆环上,细线另一端系在弹簧测力计上,用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置,并标记圆环的圆心位置为O点,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点,大小分别为F1=3.60 N、F2=2.90 N;改用一个弹簧测力计拉动小圆环,使其圆心到O点,在拉力F的方向上标记P3点,拉力的大小为F=5.60 N,请完成下列问题。 ①在图(b)中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示,然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'。 ②比较F和F',写出可能产生误差的两点原因:　　　　　。  2.答案　①见解析　②弹簧测力计、细线、橡皮条未能与木板平行;标记点P1、P2、P3的位置时存在偏差;使用弹簧测力计读数时出现误差(或其他合理答案) 解析　①连接O、P1两点,O→P1方向表示力F1的方向,按照给定标度和力的大小绘制长度,同理画出F2和F的力的图示,画力F1、F2的合力,绘制平行四边形,连接对角线,即可得F',如图所示。 ②弹簧测力计、细线、橡皮条未能与木板平行,力的大小和方向均可能出现误差,导致F、F'不重合;标记点P1、P2、P3的位置时存在偏差,导致力的方向出现误差;使用弹簧测力计读数时出现误差。 3.(2023全国乙,22,5分)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。  3.答案　②CD　③步骤②中标记的小圆环位置　⑤大小和方向 解析　②“验证力的平行四边形定则”实验要记录小圆环的位置及两个分力的大小和方向,以便作平行四边形的两个邻边。C、D正确。 ③前、后两次实验要保证把小圆环拉到同一位置,这样才能保证两次力所产生的效果相同。 ⑤通过比较F'与F的大小和方向在误差允许范围内是否一致,来判断是否满足平行四边形定则。 第 19 页 共 19 页 学科网（北京）股份有限公司 $