2.8 实验三：探究两个互成角度的力的合成规律 专项训练 -2027届高考物理一轮复习精讲精练

**基本信息** 聚焦“探究力的合成规律”实验，以等效替代法为核心，构建“基础操作-误差分析-创新应用”三阶训练体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础实验|2题|等效替代法；实验步骤规范（记录方向、结点位置）；误差控制（细绳长度）|从实验原理（等效替代）到操作要点，构建相互作用观念的形成路径| |拓展创新|3题|实验迁移（家庭实验、滑轮装置）；动态平衡分析；数据验证|从教材实验到真实情境创新，体现科学探究的问题-证据-解释逻辑|

2027年新课标 高考总复习 《精讲精练》 第二章　相互作用 物理 学科网（北京）股份有限公司 第8课时　实验三：探究两个互成角度的力的合成规律 考点一　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 1．某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示，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，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。 （1）如果没有操作失误，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是 。 （2）本实验采用的科学方法是 。 A．理想实验法    B．等效替代法    C．控制变量法    D．建立物理模型法 （3）实验时，主要的步骤是： A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上； B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套； C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数； D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力和的图示，并用平行四边形定则求出合力F； E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力的图示； F.比较和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。 上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是 和 ； 2．某同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时，采用如图甲所示的方法。 (1)关于该实验下列哪些说法是正确的___________； A．如图甲（b）、（c）两次拉橡皮条需要将结点拉到同一位置，目的是使两次拉力的作用效果相同 B．用两弹簧测力计同时拉细绳时两绳夹角应尽可能大 C．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 D．如果只有一个弹簧测力计（其他器材齐全），则不能完成本实验 (2)若图甲（b）中两弹簧测力计的读数分别为F1=3.00N、F2=4.00N，且F1和F2的夹角为锐角，则 （填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧测力计测出F1、F2的合力。 (3)实验中，F1、F2表示两个互成角度的力，F表示根据平行四边形定则作出的F1和F2的合力；F'表示用一个弹簧秤拉橡皮筋时的力，则乙图中符合实验事实的是 。 考点二　拓展创新实验 1．某同学利用两只弹簧测力计和一个茶杯在家庭实验室做验证平行四边形定则的实验。 实验步骤如下： （1）用弹簧测力计测量茶杯的重力，示数如图甲所示，则茶杯的重力 N； （2）在竖直墙面上贴一张坐标纸； （3）如图乙所示，三根细绳的一端系成一个结点，另一端分别与两只弹簧测力计和茶杯相连。调节弹簧测力计的位置，茶杯静止时，在坐标纸上记录结点的位置O、三根细绳的方向、两只弹簧测力计的示数； （4）根据力的大小和方向在坐标纸上作出三个力的图示； （5）改变弹簧测力计的位置重复步骤（3）、（4），进行多次实验时， （填“需要”或“不需要”）使结点始终在同一位置。 （6）根据记录的数据，该同学在坐标纸上作出G、和三个力的图示，如图丙所示。若三根细绳方向、重力的大小均在丙图中正确表示出来，则根据平行四边形定则，可以判断其中力的大小记录有误的是 （选填“”或“”）。 2．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”。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点的位置和拉线的方向。 （1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为 N。 （2）下列必要的实验要求是 。（请填写选项前对应的字母） A．应测量重物M所受的重力 B．弹簧测力计应在使用前校零 C．拉线方向应与木板平面平行 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） 本实验采用的科学方法是 ． A．理想实验法                  B．等效替代法 C．控制变量法                  D．建立物理模型法 （4） 若两个弹簧秤之间夹角大于90°，保持左边弹簧秤B水平，右边弹簧秤A顺时针转过一个小角度，则左边弹簧秤B的读数F1 、右边弹簧秤A的读数F2 （填“变大”“变小”或“不变”）． 3．有同学利用如图1所示的装置来验证平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题： (1)改变钩码个数，实验能完成的是 （填正确答案标号）。 A．钩码的个数N1=N2=2，N3=4 B．钩码的个数N1=N3=3，N2=4 C．钩码的个数N1=N2=N3=4 D．钩码的个数N1=3，N2=4，N3=8 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是( ) A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C、用量角器量出三段绳子的夹角 D、用天平测出钩码的质量 (3)在作图时，你认图2中 是错误的。（填“甲”或“乙”） 考点一　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 1． F B C E 【详解】（1）[1]如果没有操作失误，图乙中的是两个分力合力的理论值，而F是两个分力合力的实验值，则两力中方向一定沿AO方向的是F。 （2）[2]本实验采用的科学方法是等效替代法，故选B； （3）[3]步骤C中，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数，记录两个拉力的方向； [4]步骤E中，只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，将结点拉到同样的位置O，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力的图示； 上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是C和E； 2．(1)AC (2)不能 (3)C 【详解】（1）A．根据实验原理，为了保证同一次实验中两次拉力的作用效果相同，两次拉橡皮条需要将结点拉到同一位置，故A正确； B．用两弹簧测力计同时拉细绳时两绳夹角要适当，故B错误； C．为了减小拉力方向确定的误差，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故C正确； D．若只有一个弹簧测力计，通过三次拉橡皮筋，也能完成本实验，故D错误。 故选AC。 （2）图甲（b）中两弹簧测力计的读数分别为F1=3.00N、F2=4.00N，根据共点力的合成，则两拉力的合力大于5.00N，因此不能用一个量程为5N的弹簧测力计测出F1、F2的合力； （3）单独用一个弹簧测力计测出的拉力为合力的实际值，一定沿橡皮筋方向；通过平行四边形定则得到的合力为理论值，不一定沿橡皮筋方向。 故选C。 考点二　拓展创新实验 1． 3.65 不需要 【详解】（1）[1] 弹簧测力计示数为3.65N，根据二力平衡，茶杯的重力 （5）[2]改变弹簧测力计的位置重复步骤（3）、（4），进行多次实验时，即使结点不在同一位置，拉力和的合力也是竖直向上，与茶杯的重力等大反向，使茶杯平衡，作用效果相同，所以不需要使结点始终在同一位置。 （6）[3]拉力水平向右，竖直方向拉力的竖直分力与重力等大反向，与事实一致；但水平方向，拉力与拉力的水平分力不相等，故可以判断其中力的大小记录有误的是。 2． 3.60 ABC B 变大 变大 【详解】（1）[1]弹簧测力计读数，每1N被分成5格，则1格就等于图指针落在3N到4N的第3格处，所以。 （2）[2] A．实验通过作出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，A正确； B．弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零，B正确； C．拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小准确性，C正确； D．当结点O位置确定时，弹簧测力计A的示数也确定，由于重物的重力已确定，两力大小与方向均一定，因此弹簧测力计B的大小与方向也一定，所以不需要改变拉力多次实验，D错误。 故选D。 （3）[3]由于要保证两次实验都要使O点静止在同一位置，则本实验采用的科学方法是等效替代法。 （4）[4][5]若两个弹簧秤之间夹角大于90°，保持左边弹簧秤B水平，右边弹簧秤A顺时针转过一个小角度，可得两分力之间的夹角变大，而合力又不变，则左边弹簧秤B的读数变大，右边弹簧秤A的读数F2变大。 3． BC A 乙 【详解】(1)[1]A．由于F1=2mg和F2=2mg不能竖直向上，二者的合力一定小于F3=4mg，A错误； B．由于F1=3mg和F2=4mg的合力在mg到7mg之间，其合力可以等于F3=3mg，B正确； C．由于F1=4mg和F2=4mg的合力在0到8mg之间，其合力可以等于F3=4mg，C正确； D．由于F1=3mg和F2=4mg的合力在mg到7mg之间，其合力不能等于F3=8mg，D错误。 故选BC。 (2)[2]在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是，记录三个力的大小和方向，记录O点的位置。标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向，A正确，BCD错误。 故选A。 (3)[3]乙图错误，F3的方向为与重力方向相同的拉力，方向一定竖直向下。 学科网（北京）股份有限公司 $