第2单元 06 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律（word练习）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习课时作业（基础版）

**基本信息** 聚焦“验证力的平行四边形定则”实验，通过真题再现实验操作、数据处理及误差分析，强化科学探究与科学思维 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作|3题（含步骤填空）|步骤补全、器材使用|实验原理（等效替代）→操作规范| |数据处理|2题（含作图计算）|图示绘制、合力计算|力的合成规律→图示法应用| |误差分析|1题（弹性影响探究）|现象分析、结论推导|实验误差来源→科学论证|

实验三　 探究两个互成角度的力的合成规律 1.②CD　③步骤②中标记的小圆环位置　⑤大小与方向在误差允许的范围内是否相同 [解析] ②验证力的平行四边形定则需要记录力的大小和方向,同时为了达到相同的作用效果,需要记录圆环位置,并用一个测力计拉动时将圆环拉到相同位置,故选C、D. ③将小圆环拉到步骤②中标记的小圆环位置,以保证力的作用效果相同. ⑤在误差允许的范围内,比较F'、F的大小是否相等,方向是否相同,验证力的平行四边形定则. 2.(1)4.0　(2)①F1、F2和F合如图所示　②4.0　0.05 [解析] ②用刻度尺量出F合的线段长为20.02 mm,所以,F合大小约为4.0 N,F合与拉力F的夹角的正切值为0.05. 3.(1)2.6　(2)D　(3)A [解析] (1)弹簧测力计的分度值为0.2 N,需要精确到0.1 N,所以示数为2.6 N. (2)细线方向应与木板平面平行,使实际力的平行四边形与白纸上所作的力的平行四边形平行,以减小误差,A必要;弹簧测力计应在使用前校零,以减小测量误差,B必要;OA和OB两段细线对O点拉力的合力与M的重力平衡,实验中需要对比合力的理论值(通过平行四边形定则所作的合力的图示)与实验值(与M重力平衡的力的图示),因此应测量重物M所受的重力,C必要;改变拉力,进行多次实验,无论O点位置如何,MO段细线对O点拉力的作用效果始终不变,所以不需要每次都要使O点静止在同一位置,D不必要. (3)由题意,根据平衡条件可知,O点所受三个拉力组成首尾相接的矢量三角形,如图所示,根据正弦定理有==,在使弹簧测力计A和B均逆时针缓慢转动至弹簧测力计A竖直的整个过程中,由于保持弹簧测力计A和B的夹角及O点位置不变,所以β不变,α减小,γ从90°开始增大,根据三角函数知识可知FA和FB都减小,故选A. 4.(1)AD　(2)F'　(3)一直减小　 先减小后增大 [解析] (1)本实验采用了等效替代的物理思想,A正确;为减小实验误差,与两弹簧测力计相连的细绳之间的夹角要适当大一点,但不是越大越好,B错误;连接结点O的三根细绳等长与否对实验无影响,C错误;测量时弹簧测力计必须与量角器平行且在同一竖直平面内,D正确. (2)图乙中,F'的大小等于重物c的真实重力,F是利用平行四边形定则作出 的合力的理论值. (3)画出力的矢量三角形,如图所示,可知弹簧测力计a的示数一直减小,弹簧测力计b的示数先减小后增大. 5.(1)Fa=Fb　(2)BD　(3)选用新橡皮筋;橡皮筋拉伸不宜过长 [解析] (1)设Oab与竖直方向的夹角为θ,根据共点力平衡条件解得F=mgtan θ,因此有Fa=Fb. (2)由(1)中分析可知,橡皮筋上的拉力大小为FT=,因此有=,显然图中Ob>Oa,故选项A错误,B正确;橡皮筋因老化,每次被拉后,形变已经不能完全恢复,因此两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大,故选项D正确;两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2次受到的拉力较小,故选项C错误. (3)由上述分析可知,要确保橡皮筋发生弹性形变,因此应注意选用新的弹性较好的橡皮筋,每次橡皮筋的形变要在弹性限度内,即拉伸不宜过长. 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验三　 探究两个互成角度的力的合成规律 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.[2023·全国乙卷] 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　　　　.  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撤掉一个测量计,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的定则.  2.某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图甲所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长. (1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图乙所示,F的大小为　　　　N.  (2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点.此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N. ①用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O为作用点,在图甲中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合; ②F合的大小为　　　　N,F合与拉力F的夹角的正切值为　　　　.  若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则. 3.某同学用如图所示的实验装置来验证:力的平行四边形定则.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端水平向左拉,使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细绳的方向. (1)本实验用的弹簧测力计的示数单位为N,图中A的示数为　　　　 N;  (2)下列不必要的实验要求是　　　　(填选项前的字母);  A.细线方向应与木板平面平行 B.弹簧测力计应在使用前校零 C.应测量重物M所受的重力 D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置 (3)从OB水平开始,保持弹簧测力计A和B的夹角及O点位置不变,使弹簧测力计A和B均逆时针缓慢转动至弹簧测力计A竖直,则在整个过程中关于弹簧测力计A和B的读数变化情况是　　　　(填选项前的字母).  A.A的读数减小,B的读数减小 B.A的读数增大,B的读数减小 C.A的读数增大,B的读数先增大后减小 D.A的读数增大,B的读数先增大后减小 4.小明利用实验室的器材设计了如图甲所示的实验装置进行“验证力的平行四边形定则”的实验.固定在竖直木板上的量角器直边水平,三根细绳分别连接弹簧测力计a、b和重物c,三根细绳的节点O与量角器的中心点在同一位置.某次实验测得弹簧测力计a、b的示数和重物c的重力分别为F1、F2和G,并根据实验数据作图如图乙所示. (1)关于该实验,下列说法正确的是　　　　.  A.本实验采用了等效替代的物理思想 B.连接弹簧测力计的两细绳之间的夹角越大越好 C.连接结点O的三根细绳必须等长 D.弹簧测力计必须与量角器平行 (2)图乙中,　　　　(选填“F”或“F'”)大小等于重物c的真实重力.  (3)弹簧测力计a对准60°刻度,弹簧测力计b从180°刻度绕O点沿顺时针方向缓慢旋转至90°刻度,则弹簧测力计a的示数　　　　,弹簧测力计b的示数　　　　.(均选填“一直增大”“一直减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”)  5.小明通过实验验证力的平行四边形定则. (1)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果.他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响. 实验装置如图甲所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O点,下端N挂一重物.用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,在白纸上记录下N的轨迹.重复上述过程,再次记录下N的轨迹. 两次实验记录的轨迹如图乙所示,过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为　　　　　　.  (2)根据(1)中的实验,可以得出的实验结果有　　　　(填写选项前的字母).  A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B.两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2次的长度较长 C.两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2次受到的拉力较大 D.两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大 (3)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项: 　 　.  学科网（北京）股份有限公司 $