第7讲　实验3：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

**基本信息** 聚焦“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，以科学探究为主线，系统整合实验原理、操作规范与数据处理，形成“原理-操作-应用”三阶方法体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验原理|题1、3|等效替代法，合力与分力关系分析|从力的合成概念出发，通过控制变量法推导合力随夹角变化规律| |操作规范|题2、3|弹簧测力计校零、细绳平行木板、结点位置固定|实验操作与误差控制的逻辑链，确保等效替代条件成立| |数据处理|题5、6|力的图示法、平行四边形作图|从直接测量到理论推导，体现科学思维中的模型建构| |创新应用|题4、7|三力平衡条件、动态平衡分析|拓展实验原理至实际问题，培养科学探究与质疑创新能力|

第7讲　实验3:探究两个互成角度的力的合成规律 (分值:50分) 1.(2分)(2025广东广州一模)如图甲所示,“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,某同学研究合力F与分力F1、F2的关系。保持分力F1的大小和方向不变,F2的大小不变,F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到180°的过程中,合力F的变化情况可能符合图乙中的　　　　。  甲 乙 2.(4分)(2025广东中山阶段练习)探究求合力的方法的实验装置如图所示,在该实验中: (1)下列说法正确的是　　　　。  A.拉着细绳套的两个弹簧测力计,稳定后读数应相同 B.在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点 C.测量时弹簧测力计外壳与木板之间不能存在摩擦 D.测量时,橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板 (2)若只有一个弹簧测力计,为了完成该实验至少需要　　　　(选填“2”“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O点。  3.(6分)某实验小组做探究两个互成角度的力的合成规律的实验。 (1)本实验采用的实验方法是　　　　。  A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想模型法 (2)关于该实验,下列说法不正确的是　　　　。  A.实验前需对弹簧测力计校零 B.实验时两个拉力的大小能相等 C.实验时应保持细绳与长木板平行 D.进行多次操作时每次都应使结点拉到同一点 (3)实验结果如图甲所示。在F1、F2、F、F'四个力中,不是由弹簧测力计直接测得的力为　　　　。  A.F1 B.F2 C.F D.F' 4.(9分)(2025广东广州期中)用如下的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”,在圆形桌子上平铺一张白纸,在桌子边缘安装三个光滑的定滑轮,其中滑轮P1固定在桌子边,滑轮P2、P3可沿桌边移动。 (1)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　　　　　　　　和三根绳子的方向,记录钩码的个数,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。 (2)这次实验中,若一根绳挂的钩码质量为2m,另一根绳挂的钩码质量为3m,则第三根绳挂的钩码质量一定大于　　　　且小于　　　　。  5.(9分)(2025广东深圳一模)某实验小组做“验证力的平行四边形定则”实验。把坐标纸固定在平板上,橡皮条的一端固定在木板上。 (1)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,并记录两测力计的示数及拉力方向如图所示。其中F1的大小为　　　　 N。  (2)请根据F1的读数及坐标纸上记录的信息,在坐标纸上作出F1的图示,并结合F2的图示作平行四边形,如果平行四边形定则成立,可得出F1和F2合力的大小为　　　　 N。 6.(10分)(2025广东广州模拟)如图甲所示,用量程为5 N的弹簧测力计,测量一个超出其量程的物体的重力: (1)将表面印有等距圆环的白纸固定在竖直放置的木板上; (2)三根细线分别与弹簧测力计一端、一个图钉、待测重物相连,弹簧测力计的另一端固定,通过改变图钉在木板的位置调节细线OB,使细线的结点O与圆环的圆心位置重合; (3)标出OA、OB、OC的拉力方向,记录弹簧测力计的读数　　　　 N;  (4)①根据共点力平衡条件和平行四边形定则,用“力的图示”在图乙中作出OA、OB拉力的合力; ②由作图结果可得重物的重力为　　　　 N(结果保留1位小数)。  7.(10分)(2025山东滨州模拟)某中学研究小组的同学们用一只弹簧测力计和一个量角器等器材做验证力的平行四边形定则的实验。设计的装置如图所示,固定在竖直木板上的量角器直边水平,橡皮筋一端固定在量角器圆心O正下方的A点,另一端系着绳套1和绳套2。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。 (1)实验步骤如下: ①将弹簧测力计挂在绳套1上,竖直向上拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,记下弹簧测力计的示数F; ②将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127°方向,如图所示,记下弹簧测力计的示数为F1; ③根据力的平行四边形定则计算②中绳套1的拉力大小F1'=　　　　(用F表示);  ④比较F1与　　　　(选填“F”或“F1'”)的大小,即可验证力的平行四边形定则。  (2)下列实验要求正确的是　　　　。  A.在实验前弹簧测力计不需要进行校零 B.弹簧测力计轴线、细绳、橡皮筋应与木板平面平行 C.与两绳套相连的细绳之间的夹角越大越好 D.同一次实验中,改变拉力,进行多次测量,每次都要使橡皮筋的结点静止在O点位置 (3)现保持绳套1及结点(在O点位置)位置不变,绳套2沿逆时针缓慢转动27°过程中,绳套2的拉力的变化情况是　　　　。  A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D.先减小后增大 答案： 1.A　解析 由于分力F1的大小和方向不变,F2的大小不变,F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到180°的过程中,合力F为以F1的箭头为圆心,F2的大小为半径所作圆上各点与F1箭尾的连线,方向由箭尾指向圆上各点。故选A。 2.答案 (1)D　(2)3 解析 (1)在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条弹性限度的条件下,应使拉力适当大些,但不必使两个弹簧测力计的示数相同,故A错误;在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了,故B错误;实验中拉弹簧测力计时,只需让弹簧与外壳间没有摩擦,弹簧测力计的示数即与弹簧对细绳的拉力相等,和弹簧测力计外壳与木板之间是否存在摩擦无关,故C错误;为了减小实验中摩擦对测量结果的影响,拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板,故D正确。 (2)若只有一个弹簧测力计,则用手拉住一条细绳,用弹簧测力计拉住另一条细绳,互成角度地拉橡皮条,使其结点到达某一点O,记下位置O、弹簧测力计示数F1和两个拉力的方向;交换弹簧测力计和手所拉细绳的位置,再次将结点拉至O点,使两力的方向与原来两力方向相同,并记下此时弹簧测力计的示数F2;只用一个弹簧测力计将结点拉至O点,记下此时弹簧测力计的示数F和力的方向;所以若只有一个弹簧测力计,为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O点。 3.答案 (1)B (2)D (3)C 解析 (1)该实验中,合力与两分力的作用效果相同,所以本实验采用的科学方法是等效替代法。故选B。 (2)实验前需对弹簧测力计校零,故A正确,不符合题意;实验时两个拉力的大小可以相等,也可以不相等,故B正确,不符合题意;为了减小误差,实验时应保持细绳与长木板平行,故C正确,不符合题意;每次实验时,两个力拉和一个力拉需将结点拉到同一位置,但是不同次实验中,结点的位置可以改变,故D错误,符合题意。故选D。 (3)F1、F2、F'都是弹簧测力计测量得到的,F是通过作图得到的。故选C。 4.答案 (1)结点O的位置　(2)m　5m 解析 (1)实验中,需要在白纸上描下结点O的位置。 (2)若一根绳挂的钩码质量为2m,另一根绳挂的钩码质量为3m,则两绳子的拉力分别为2mg、3mg,两绳子的拉力的合力F的范围是(3mg-2mg)≤F≤(3mg+2mg),即mg≤F≤5mg,三力的合力为零,则第三根绳挂的钩码质量在m到5m之间,即第三根绳挂的钩码质量一定大于m且小于5m。 5.答案 (1)2.10　(2)3.62(3.61~3.63均可) 解析 (1)图中弹簧测力计的分度值为0.1 N,可知F1的大小为2.10 N。 (2)在坐标纸上作出F1的图示,并结合F2的图示作平行四边形,如图所示 由图可知F1和F2合力的大小为F合=3.62 N。 6.答案 (3)3.00　(4)①见解析图　②7.0 解析 (3)弹簧测力计的最小分度为0.1 N,读数时需要估读到0.01 N,所以其读数为3.00 N。 (4)①作出力的图示,如图所示 ②由作图结果可得重物的重力为7.0 N。 7.答案 (1)0.75F　F1'　(2)BD　(3)C 解析 (1)根据力的平行四边形定则可得②中绳套1的拉力大小F1'=Ftan (127°-90°)=0.75F。F1为绳套1拉力的测量值,F1'是相同情况下,利用平行四边形定则计算出的绳套1拉力的理论值,则比较F1与F1'的大小,即可验证力的平行四边形定则。 (2)弹簧测力计在使用前需要校零,故A错误;实验时,弹簧测力计轴线、细绳、橡皮筋应与木板平面平行,故B正确;为尽量减小误差,与两绳套相连的细绳之间的夹角要适当大一些,但不是越大越好,故C错误;同一次实验中,改变拉力进行多次测量时,结点的位置应相同,故D正确。 (3)绳套拉力及其合力如图所示,由图可知,保持绳套1及结点位置不变,绳套2沿逆时针缓慢转动27°过程中,绳套2的拉力逐渐减小。 8 学科网（北京）股份有限公司 $