第2章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律(课时作业Word)-【高考领航】2027年高考物理大一轮复习学案（创新版）

**基本信息** 聚焦力的合成规律实验，通过6道典型题系统覆盖实验操作、器材选择、数据处理及动态平衡分析，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| |----|-----------|----------|----------| |实验基础操作|2题（1、2）|考查步骤完整性，如标记节点、记录力的方向|以等效替代法为核心，构建“操作规范-合力验证”逻辑链| |器材选择与读数|4题（2、4、5、6）|涉及弹簧测力计读数、橡皮条/细绳选择|从误差控制出发，关联器材特性与实验精度| |数据处理与误差|1题（3）|结合胡克定律计算劲度系数、原长|力的合成规律与胡克定律综合应用| |动态平衡应用|2题（4、6）|分析夹角变化对分力的影响|基于平行四边形定则的科学推理与模型建构|

限时规范训练(12)　探究两个互成角度的力的合成规律 (建议用时：40分钟　满分：60分) 1．(10分)(2023·全国乙卷，22)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。 解析：(2)实验中保证两次操作使橡皮条产生相同的弹力作用，故应标记小圆环的位置以及每个力的大小和方向，力的大小由测力计读出，方向即为细线的方向，故C、D正确；橡皮条与细线的长度没必要测出，A、B错误。 (3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到已标记的小圆环位置，记录此时拉力F的大小和方向。 (5)比较F′和F的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。 答案：(2)CD　(3)相同位置　(5)大小和方向 2．(10分)(2025·福建龙岩一模)某个实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，方案如图甲所示。步骤如下： ①用两个弹簧测力计互成角度的拉细绳套，使橡皮筋伸长，结点达到纸面上某一位置。记录结点位置O、两个弹簧测力计的示数F1、F2和方向； ②只用一个弹簧测力计，仍将结点拉到位置O，记录弹簧测力计的示数F′和方向； ③根据力的平行四边形定则，作出F1和F2的合力F； ④作出F1、F2、F、F′四个力的图示； ⑤比较F和F′的一致程度。 图甲　　　　图乙 　　 图丙　　 图丁　 回答下列问题： (1)本次实验需要用到带细绳套的橡皮条，图乙中最合适的是__________(填写序号)； (2)步骤①中某个弹簧测力计指针位置如图丙所示，其读数为__________N； (3)如图丁所示，一定沿AO方向的力是__________(选填“F”或“F′”)。 解析：(1)为了减小拉力方向标记的误差，拉橡皮条的细绳应适当长一些，则图乙中最合适的是C。 (2)图中弹簧测力计的分度值为0.1 N，可知其读数为3.00 N。 (3)由图丁可知，力F是通过作平行四边形得到的合力理论值，由于存在一定的误差，力F的方向不一定沿AO方向；力F′是通过一个力拉橡皮条得到的合力实验值，根据二力平衡可知，F′的方向一定沿AO方向。 答案：(1)C　(2)3.00　(3)F′ 3．(10分)(2025·四川成都高三诊断)如图甲所示，某实验小组用如下器材验证力的合成遵循平行四边形定则。先将传感器A固定，把拴着重物C的橡皮筋挂在传感器A上，稳定后，记录传感器A的示数FA＝3.00 N，并测出此时橡皮筋的长度l1＝20.00 cm。再用一轻绳连接重物C与传感器B，水平向右拉动传感器B，如图乙所示，稳定后，分别记录两传感器A、B的示数FA′＝5.00 N、FB＝4.10 N，并测出此时橡皮筋的长度l2＝24.00 cm。 (1)请在图丙中用力的图示法作出FA′、FB的合力F合，通过对比F合与FA的大小和方向得出力的合成遵循平行四边形定则。 图甲　　　　图乙 图丙 (2)根据实验数据求出该橡皮筋的劲度系数k＝________N/cm，橡皮筋的原长l0＝________cm。 解析：(1)根据题意可知物体所受的重力G＝3.00 N，根据力的图示法作出合力如图所示。 (2)开始时，根据胡克定律G＝k(l1－l0)， 代入数据有3.00 N＝k(20.00 cm－l0)， 连接传感器B后，有FA′＝k(l2－l0)， 代入数据有5.00 N＝k(24.00 cm－l0)， 联立解得l0＝14.00 cm，k＝0.5 N/cm。 答案：(1)图见解析　(2)0.5　14.00 4．(10分)(2026·成都树德中学开学考)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验，安装好的实验器材如图甲所示。图中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，OA为橡皮条。图乙是某次实验时OB细绳所连接的弹簧测力计的指针指示情况。请回答下列问题： 图甲　　　　　　　图乙 (1)图乙中弹簧测力计的读数为__________N。 (2)用弹簧测力计拉细绳时细绳要与白纸__________，两次拉伸橡皮条时，要保证把节点O拉到__________。 (3)若保持O点位置和B处的弹簧测力计拉力的方向不变，缓慢地调节C处的弹簧测力计，使两细线之间的夹角增大一些，则__________。 A．合力可能增大 B．合力可能减小 C．B处的弹簧测力计的示数可能减小 D．C处的弹簧测力计的示数可能减小 解析：(1)弹簧测力计最小刻度为0.1 N，需要估读一位数。弹簧测力计的示数为3.80 N。 (2)用弹簧测力计拉细绳时细绳要与白纸平行，若细绳倾斜，则绳子拉力倾斜，拉力的水平分力的合力与橡皮条弹力相平衡，实验误差增大；实验操作时，每次拉橡皮条时，要保证把节点O拉到同一位置，保证橡皮条形变相同，合力相同。 (3) 保持O点位置不变，橡皮条的伸长量不变，两拉力的合力不变，故AB错误；B处弹簧测力计拉力的方向不变，两细线之间的夹角增大过程，合力如图所示，由图示可知，B处弹簧测力计的示数增大，C处弹簧测力计的示数可能减小，可能先减小后增大，故C错误，D正确。故选D。 答案：(1)3.80　(2)平行　同一位置　(3)D 5．(10分)(2025·福建省南平市三模)利用橡皮筋、弹簧测力计和圆形量角器等器材验证力的平行四边形定则。 (1)量角器固定在水平桌面上，将带细绳套的橡皮筋一端用图钉固定，如图(a)。 图(a) (2)两细绳套挂上弹簧测力计，互成角度拉两只弹簧测力计，将结点拉至量角器圆心O点，如图(b)，此时右侧弹簧测力计示数为________N，记录此时两细绳套的拉力F1、F2的大小和方向。在纸上作力F1、F2的图示并得到合力F，如图(c)。 图(b) 图(c) (3)改变两细绳套的夹角，仍将结点拉至O点，记录此时两细绳套的拉力F3、F4的大小和方向。 (4)请在图(c)中作出F3、F4合力F′的力的图示。 (5)多次重复步骤(3)和(4)，比较每次作出的合力，如果这些合力在误差允许范围内都________________，则说明一个力分解成两个力有多种分解方式，分力与合力的关系遵循平行四边形定则。 解析：(2)由题图(b)可知，弹簧测力计的最小刻度为0.1 N，需要估读到0.01 N，所以读数为5.00 N。 (4)根据平行四边形定则作出F3、F4的合力F′的图示，如图所示。 (5)根据实验规律可知，如果这些合力在误差允许范围内都大小相等、方向相同，则说明一个力分解成两个力有多种分解方式，分力与合力的关系遵循平行四边形定则。 答案：(2)5.00　(4)图见解析　(5)大小相等、方向相同 6．(10分)(2026·湖南雅礼中学开学考)某实验小组用如图1所示装置进行验证力的平行四边形定则的实验，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。 图1　　　　　　　图2 图3 (1)本实验最主要采用的科学方法是________(填选项前的字母)； A．等效替代法 B．理想实验法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 (2)同学接着进行了如图3所示的实验，一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线，弹簧测力计a和b连接细线系于O点，其下端用细线挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在白纸上记录细线的方向。则图中弹簧测力计a的示数为____________N； (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减小，b减小 B．a增大，b减小 C．a增大，b先增大后减小 D．a减小，b先增大后减小 解析：(1)合力与分力为等效替代关系，故本实验采用等效替代法。故选A。 (2)弹簧测力计a的示数为5.80 N。 (3)整个转动的过程中，重物Q对O点的拉力FOQ与Q重力相等，保持不变，三个力形成的力的矢量三角形如图所示，由图可知FOa和FOb都逐渐减小。故选A。 答案：(1)A　(2)5.80　(3)A 学科网（北京）股份有限公司 $