第3章 4 力的合成和分解 第3课时 实验：探究两个互成角度的力的合成规律(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册学生用书（人教版）

**基本信息** 围绕“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，通过基础认知、实验操作、综合应用三层设计，覆盖实验原理、操作规范及数据处理，强化科学探究与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|实验原理与注意事项|第1题多选辨析核心条件（如分力与合力共面性）| |实验操作|实验步骤与结论分析|第2题分步还原实验操作（如结点O位置控制）| |综合应用|数据处理与创新应用|第3-5题结合弹簧弹力计算、力的图示及变式实验（如半圆形刻度盘设计）|

第3课时　实验:探究两个互成角度的力的合成规律 1.AC　[解析] 在进行实验时,必须使分力F1、F2与合力F在同一平面内,故A正确;在同一实验中,为了使两次拉橡皮条的效果相同,要求两次将结点拉到同一位置O,故B错误;根据力的等效原理可知,只要结点位置不变,其合力就不变,故C正确;由于实验中不可避免地存在误差,所以合力的图示F与用一只弹簧测力计拉时拉力F'的图示不完全重合,故D错误. 2.(1)在误差允许的范围内,互成角度的二力合成遵循平行四边形定则　(2)F0　(3)D [解析] (2)F3是通过作图法得到的理论值,F0是用一根弹簧测力计测出的实际合力,所以F0一定与EO共线; (3)合力与分力遵循平行四边形定则(或三角形定则),根据如图所示的受力分析图,可知F1增大,F2先减小后增大,故选D. 3.(1)2.10　2.50　(2)如图所示　(3)B [解析] (1)弹簧测力计分度值为0.1 N,所以弹簧测力计的读数F=2.10 N,左侧弹簧上的弹力F左=k(l1-l0)=2.50 N. (2)作出力的图示如图所示. (3)用平行四边形定则作出的力为理论值,沿平行四边形对角线,而实验值一定沿AO方向.故选B. 4.(1)B　(2)AC　(3)如图所示　2.0(1.9~2.1均可) [解析] (1)本实验采用的科学方法是等效替代法,故选B. (2)两轻绳必须与刻度盘平行,A正确;实验中应使θ1、θ2大小适当,不能太大,B错误;实验中要始终保证结点O与刻度盘的圆心重合,这样可方便记录力的方向,C正确. (3)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F如图所示,由图求得F=2.0 N. 5.(1)C　(2)==　(3)变大 [解析] (1)实验中研究的是结点O的受力情况,无须两侧杆保持竖直状态,故A错误;两绳之间的夹角可以适当大些,便于作图,减小实验误差,但并非越大越好,故B错误;记录细绳方向时,应选取相距较远的两点,这有利于作出力的图示,便于减小误差,故C正确;不论结点在任何位置,平衡时,其他两个力的合力总是与第三力大小相等,方向相反,故结点的位置可以不同,故D错误. (2)在误差允许的范围内,几何三角形与力的矢量三角形相似,对应边成比例,可得若满足==,则能够证明力的合成遵循平行四边形定则. (3)对结点O受力分析,如图所示,若将OB绕O点在纸面内逆时针缓慢转动一小角度,OB与竖直方向夹角减小,可看出绳OB上的拉力将变大. 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3课时　实验:探究两个互成角度的力的合成规律 (时间:40分钟　总分:40分) 1.(4分)(多选)关于“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,下列说法正确的是 (　) A.必须使分力F1、F2与合力F在同一平面内 B.在同一实验中,橡皮条拉长后的结点位置O允许变动 C.在同一实验中,只要结点位置不变,无论两个分力如何变化,其合力都不变 D.用两只弹簧测力计拉时,合力F的图示与用一只弹簧测力计拉时拉力F'的图示不完全重合,说明力的合成的平行四边形定则不是普遍成立的 2.(6分)“张衡”学习小组探究“两个互成角度的力的合成规律”,同学操作如下: ①将橡皮条的一端连接轻质小圆环,另一端固定,橡皮条的自然长度为EF(如图甲所示); ②用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环,小圆环受到拉力F1、F2的共同作用,处于O点静止,橡皮条伸长的长度为FO(如图乙所示); ③撤去F1、F2,改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环,仍使它处于O点静止,拉力为F0(如图丙所示); ④力F0单独作用与力F1、F2共同作用的效果相同,即力F0是力F1、F2的合力.同学以F1、F2为邻边画平行四边形,画出对角线F3,与F0比较,如图丁所示. ⑤多次重复操作①②③④,同学总结出结论. 请回答: (1)(2分)经过多次实验,该学习小组的同学总结出的结论应该是 　. (2)(2分)图丁中,　　　　(填“F3”或“F0”)一定与EO共线.  (3)(2分)小组同学又进行了这样的操作:如图戊所示,保持小圆环的位置O点不变,拉力F1的方向不变,且原来F1和F2的夹角小于90°,现使F2的方向逆时针旋转至水平位置(OK 方向),此过程中F1、F2的大小变化情况是　　　　.  A.F1、F2都增大 B.F1、F2都减小 C.F1先增大后减小,F2增大 D.F1增大,F2先减小后增大 3.(10分)[2025·黑龙江哈尔滨高一期末] 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计.为完成实验,某同学另找来一根弹簧,该弹簧的原长l0=13.00 cm,劲度系数k=200 N/m. (1)(4分)某次实验中,右侧弹簧测力计的指针位置如图甲所示,其读数为　　　　 N,此时左侧弹簧的长度l1为14.25 cm,由此可得左侧弹簧上的弹力值为　　　　 N(此空结果保留三位有效数字) ;  (2)(3分)两力的作用线如图乙所示,请选择合适标度画出这两个共点力合力F合的力的图示. (3)(3分)下图是四位同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时各自画的图中,你认为最合理的一幅图是　　　　.  A B C D 4.(10分)[2026·山东日照高一期中] 某学习小组为了验证力的平行四边形定则,设计了如图甲所示的实验:在竖直放置的半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边缘移动的拉力传感器A、B,两传感器的挂钩分别系着轻绳,轻绳的另一端系在一起,形成结点O.使结点O位于半圆形刻度盘的圆心处,在O点用细线悬挂钩码,记录两传感器A、B的示数F1、F2及轻绳与竖直方向的夹角θ1、θ2,用力的图示法作图,即可验证力的平行四边形定则. (1)(3分)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 (2)(3分)下列操作正确的是　　　　.  A.两轻绳必须与刻度盘平行 B.实验中应使θ1、θ2尽量大 C.实验中要始终保证结点O与刻度盘的圆心重合 (3)(4分)当F1=1.0 N、F2=1.5 N,图乙中已经用力的图示法画出F1和F2,请在图乙中根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F,并求得F=　　　　 N.(结果保留2位有效数字)  5.(10分)某同学利用如图甲所示装置探究两个互成角度的力的合成规律. 实验步骤如下: ①用力传感器P通过一根轻质细绳提起重物并使重物保持静止,记下P的示数F; ②将力传感器P、Q分别固定在左右两侧杆上,在与P、Q相连的两根轻质细绳OA、OB连接的结点O处用轻绳OC系上同一重物.系统静止后,记下O点位置,P、Q的示数F1、F2及细绳的方向OA、OB、OC; ③在白纸上从O点将OC反向延长作有向线段OC',以OC'为对角线作平行四边形OA'C'B',并使A'、B'分别落在OA、OB上,如图乙所示,用毫米刻度尺测出线段OA'、OB'、OC'的长度l1、l2、l; ④调整力传感器Q的位置,重复以上步骤. 回答下列问题: (1)(3分)下列做法有利于减小实验误差的是　　　　.  A.两侧杆必须用铅垂线调整为竖直放置,不能左右倾斜 B.两个细绳间夹角越大越好 C.记录细绳方向时,选取相距较远的两点 D.调整力传感器Q的位置时,必须保证结点O的位置不变 (2)(3分)在误差允许的范围内,若l1、l2、l与F1、F2、F满足关系式　　　　　　　　,则能够证明力的合成遵循平行四边形定则.  (3)(4分)某次实验中,若平衡时两细绳OA、OB互相垂直,保持OA绳和结点O的位置不动,取下力传感器Q,将细绳OB绕O点在纸面内逆时针缓慢转动一小角度,此过程中OB绳的拉力　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”).  学科网（北京）股份有限公司 $