第2章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律 演练知能提升(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

**基本信息** 聚焦“验证力的平行四边形定则”实验，构建“原理-操作-误差-数据”四层方法体系，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| |----|-----------|----------|----------| |实验原理|2-3题|等效替代法（结点O位置不变）|从力的合成规律到实验验证逻辑| |操作规范|1-4题|细绳适当长、弹簧测力计平行木板|器材选择→操作步骤→误差控制| |误差分析|2-4题|避免拉杆摩擦、确保力线共面|误差来源→影响因素→减小措施| |数据处理|5-6题|力的图示法、共点力平衡应用|测量数据→作图合成→结果验证|

1．(2026·福建龙岩市模拟)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地拉细绳套，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。 (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，则题图乙中最合适的是C。 (2)题图丙中弹簧测力计的分度值为0.1 N，可知其读数为3.00 N。 (3)由题图丁可知，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′ 2．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，实验原理图如图1所示。 (1)实验原理是等效原理，其等效性是指_________________________________________________________。 A．使两次橡皮条伸长的长度相等 B．使弹簧测力计在两种情况下发生相同的形变 C．使两分力与合力满足平行四边形定则 D．使两次橡皮条与细绳套的结点都与某点O重合 (2)下列方法可减小实验误差的是________。 A．两个分力F1、F2间的夹角越小越好 B．两个分力F1、F2的大小相差大些好 C．拉橡皮条的细绳要适当长些 D．弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度 (3)如图2所示的是甲、乙两名同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验时得到的结果。若按实验中要求的符号表示各个力，则可判定实验结果中尊重实验事实的______(选填“甲”或“乙”)，简述理由：_________________________________________________________ _________________________________________________________。 解析：(1)实验原理是等效原理，其等效性是指使两次橡皮条与细绳套的结点都与某点O重合。 (2)实验要方便、准确，两分力适当大点，读数时相对误差小，夹角不宜太大，也不宜太小，故A错误；两个分力F1、F2的大小相差适中即可，故B错误；为了准确记下拉力的方向，故采用两点描线时两点应尽量距离大一些，故细绳应长些，故C正确；实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，故D正确。 (3)实验中用一个弹簧测力计测的弹力方向沿细绳方向，即题图2中的AO方向，由于误差的存在，作图法得到的合力与实验值有一定的差别，即作图得出的合力方向与AO方向有一定的夹角，故甲更符合实验事实。 答案：(1)D　(2)CD　(3)甲　理由见解析 3．(2026·湖北十一校联考)有同学利用如图所示的装置来探究两个互成角度的力的合成规律：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，每个钩码的质量相等，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，实验可能完成的是________(填标号)。 A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝5 B．钩码的个数N1＝1，N2＝4，N3＝6 C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是________(填标号)。 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之间的夹角 D．用天平测出钩码的质量 (3)在作图时，你认为________(选填“甲”或“乙”)是正确的。 解析：(1)实验中的分力与合力的关系必须满足|F1－F2|≤F3≤|F1＋F2|，C、D正确。 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向，从而确定三个力的大小和方向，故选A。 (3)F3的方向一定竖直向下，由于测量误差F1和F2的合力方向可能偏离竖直方向，所以甲是正确的。 答案：(1)CD　(2)A　(3)甲 4．(2026·浙江温州市模拟)(1)在下列实验中，必须用到天平的实验是________。 A．探究加速度与力、质量的关系 B．验证机械能守恒定律 C．用单摆测量重力加速度的大小 D．探究小车速度随时间变化的规律 (2)如图所示为“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。下列操作或现象会增大实验误差的是________。 A．弹簧测力计的拉杆与塑料外壳有摩擦 B．弹簧测力计的塑料外壳与木板有摩擦 C．弹簧测力计、细绳、橡皮筋未与木板平行 D．将细绳换成细橡皮筋 (3)某同学在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)代替弹簧测力计来探究该实验，如图3所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点。下列说法正确的是________。 A．每次实验时结点O的位置必须一样 B．不用测出橡皮筋上力的大小也能完成实验 C．必须知道橡皮筋的劲度系数才能完成实验 D．可以选取三个橡皮筋中的任意两个拉力作为分力进行探究 解析：(1)“探究加速度与力、质量的关系”实验中，需要测量物体的质量，所以必须用到天平，故A正确；“验证机械能守恒定律”，验证的是动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，表达式中质量可以约掉，不需要测量质量，不用天平，故B错误；“用单摆测量重力加速度的大小”，根据单摆周期公式T＝2π，只需测量摆长和周期，不需要测量质量，不用天平，故C错误；“探究小车速度随时间变化的规律”，主要测量小车的位移和时间，不需要测量质量，不用天平，故D错误。 (2)弹簧测力计的拉杆与塑料外壳有摩擦，会导致弹簧测力计示数不能准确反映拉力大小，增大实验误差，故A正确；弹簧测力计的塑料外壳与木板有摩擦，因为拉力是通过挂钩测量的，外壳与木板的摩擦不影响测量拉力的大小，不会增大实验误差，故B错误；弹簧测力计、细绳、橡皮筋未与木板平行，会使拉力在垂直木板方向有分力，导致测量的拉力不准确，增大实验误差，故C正确；将细绳换成细橡皮筋，只要能准确记录拉力的方向，对实验结果没有影响，不会增大实验误差，故D错误。 (3)该实验是探究三根橡皮筋拉力的关系，不需要每次实验时结点O的位置都一样，故A错误；因为三根橡皮筋均遵循胡克定律，根据F＝kΔx，k相同，所以可以用橡皮筋的伸长量或伸长后的长度来表示力的大小，不需要知道橡皮筋的劲度系数，不用测出橡皮筋上力的具体大小也能完成实验，故B正确，C错误；三个力中，任意两个力都可以看作分力，另一个力看作与这两个力的合力平衡，所以可以选取三个橡皮筋中的任意两个拉力作为分力进行探究，故D正确。 答案：(1)A　(2)AC　(3)BD 5．如图甲，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为________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)。 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。 答案：(3)3.00(2.99～3.01均可)　(4)①图见解析 ②7.0(6.8～7.2均可) 6．(2026·四川泸州市模拟)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G＝________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，________(选填“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、FP和FQ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“FP”或“FQ”)。 解析：(1)弹簧测力计示数为3.65 N，根据二力平衡，茶杯的重力G＝3.65 N。 (5)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FP和FQ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)拉力FP的竖直分力与重力等大反向，与事实一致；但水平方向，拉力FQ与拉力FP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FQ。 答案：(1)3.65　(5)不需要　(6)FQ 学科网（北京）股份有限公司 $