第2章 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律（课时作业）-【优化探究】2027年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（教科版）

该高中物理高考复习课件聚焦“验证力的平行四边形定则”实验，依据高考评价体系梳理了实验步骤、器材选择、数据处理等核心考点，通过真题分析明确实验操作（如记录小圆环位置和细线方向）、误差控制（如同一位置保证效果相同）等高频考查点，归纳填空、作图、计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题实战+素养导向”，以2023全国乙卷真题为例，详解实验步骤补充（选CD）、力的图示绘制等突破方法，培养科学探究（实验设计与证据收集）和科学思维（模型建构与推理）素养。设“易错警示”（如忽略同一位置导致效果不同），帮助学生掌握得分技巧，教师可依此系统规划实验复习，提升备考效率。

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 第二章　相互作用 1 1.(6分)(2023·全国乙卷)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__________。  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 2 3 4 5 1 CD 解析：“验证力的平行四边形定则”的实验要记录小圆环的位置及两个分力的大小和方向，以便作平行四边形的两个邻边。故选C、D。 2 (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。 2 3 4 5 1 解析：前、后两次实验要保证把小圆环拉到同一位置，这样才能保证两次力所产生的效果相同。 同一位置 3 (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。  2 3 4 5 1 解析：通过比较F'与F的大小和方向在误差允许的范围内是否一致，来判断是否满足平行四边形定则。 大小和方向 4 2.(8分)(2026·福建龙岩模拟)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和细绳套的方向； 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'和细绳套的方向； 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。 2 3 4 5 1 5 (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__________。  2 3 4 5 1 解析：为了减小拉力方向标记的误差，拉橡皮条的细绳套应适当长一些，则题图乙中最合适的是C。 C 6 (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。  2 3 4 5 1 解析：图中弹簧测力计的分度值为0.1 N，由题图丙可知其读数为3.00 N。 3.00 7 (3)如图丁所示，一定沿AO方向的力是__________ (选填“F”或“F'”)。  2 3 4 5 1 解析：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，F'的方向一定沿AO方向。 F' 8 3.(8分)(经典高考题)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图甲所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。 2 3 4 5 1 9 (1)用一个测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐 标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测 力计的示数如图乙所示，则F的大小为_________N。  2 3 4 5 1 4.0 解析：由测力计的读数规则可知，读数为4.0 N。 10 (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点，此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N。 ①用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O点为 作用点，在图甲中画出力F1、F2的图示，然后 按平行四边形定则画出它们的合力F合； 2 3 4 5 1 11 解析：利用平行四边形定则作图，F1、F2和F合如图所示。 2 3 4 5 1 答案：图见解析 12 ②F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。  若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则两个互成角度的力的合成规律满足平行四边形定则。 2 3 4 5 1 解析：由图可知F合＝4.0 N，从F合的顶点向x轴 和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为 1 mm，顶点的纵坐标长度为20 mm，则可得出 F合与拉力F的夹角的正切值为0.05。 4.0　 0.05 13 4.(8分)如图所示，某实验小组的同学利用 DIS实验装置研究支架上力的分解，A、B 为两个相同的双向力传感器，该型号传感 器在受到拉力时读数为正，受到压力时读 数为负。A连接质量不计的细绳，可沿固 定的板做圆弧形移动。B固定不动，通过光滑铰链连接长为0.3 m的杆。将细绳连接在杆右端O点构成支架。保持杆在水平方向，按如下步骤操作： 2 3 4 5 1 14 ①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ； ②对两个传感器进行调零； ③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数； ④取下钩码，移动传感器A改变θ角，重复上述实验步骤，得到数据如下表。 2 3 4 5 1 F1/N 1.001 0.580 … 1.002 … F2/N －0.868 －0.291 … 0.865 … θ 30° 60° … 150° … 15 (1)根据表格，A传感器对应的是表中力__________(选填“F1”或 “F2”)。钩码质量为__________kg(g取10 m/s2，结果保留一位有效数字)。  2 3 4 5 1 F1/N 1.001 0.580 … 1.002 … F2/N －0.868 －0.291 … 0.865 … θ 30° 60° … 150° … 解析：A传感器中的力均为拉力，为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mg＝F1sin θ，当θ＝30°时，F1＝1.001 N，可求得m≈ 0.05 kg。 F1　 0.05 16 (2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是_______。  A.因为事先忘记调零 B.何时调零对实验结果没有影响 C.为了消除横杆自身重力对结果的影响 D.可以完全消除实验的误差 2 3 4 5 1 解析：在挂钩码之前，对传感器进行调零，是为了消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确。 C 17 (3)实验中，让A传感器沿圆心为O的圆弧形(而不是其他形状)轨道移动的主要目的是__________。  A.方便改变A传感器的读数 B.方便改变B传感器的读数 C.保持轻杆右端O的位置不变 D.方便改变细绳与杆的夹角θ 2 3 4 5 1 解析：让A传感器沿圆心为O的圆弧形轨道移动的过程中，传感器与O点的距离保持不变，即O点位置保持不变，故A、B、D错误，C正确。 C 18 5.(8分)某同学用平板A和B制作了一个直角架。该同学想通过该装置，利用压力传感器和量角器来验证力的平行四边形定则，主要实验步骤如下： (1)平板B置于水平面上，压力传感器固定 在平板B上，将木块C置于压力传感器正 上方，长方体木块C另一侧紧靠平板A， 如图甲所示，记录此时传感器的示数F1， 此时平板A对木块C的弹力为__________。  2 3 4 5 1 0 19 解析：题图甲中平板B水平放置，平板A与木块C只接触不作用，所以平板A对木块C的弹力为0。 2 3 4 5 1 20 (2)以直角架连接边为支点，抬高平板B的另一 端，使平板B绕支点逆时针旋转，平板B转过 的角度为60°时，记录传感器的示数F2，如 图乙所示。 (3)在误差允许的范围内，比较F1和F2的大小， 若F1与F2的关系为__________，即可初步验证 平行四边形定则。  2 3 4 5 1 F1＝2F2 21 解析：对木块C进行受力分析，可知平板A对木 块C的弹力和平板B对木块C的弹力均与各自接 触面垂直，由于木块C处于平衡状态，故这两 个弹力的合力应该竖直向上，作出平行四边形 如图1所示，根据几何关系可知合力为2F2，所 以在误差允许的范围内，若F1＝2F2，即两个平 板对木块C的弹力的合力与木块C受到的重力大小相等、方向相反，则可初步验证平行四边形定则。 2 3 4 5 1 22 (4)重复步骤(2)，多次调整平板B转动的角度，比较F1和F2的大小，多次验证。 (5)若平板B从图甲所示位置开始，以直角架连接边为支点，缓慢将平板B旋转到图乙所示位置，可以观察到平板B对木块C的弹力变化，通过平行四边形定则可以推出平板A对木块C的弹力__________(选填“一直变大”或“先变大后变小”)。  2 3 4 5 1 一直变大 23 解析：平板B从题图甲所示位置缓慢旋转至题图乙所示位置的过程中，两板对木块C的弹力夹角不变，保持垂直，作出辅助圆，如图2所示，可知平板A对木块C的弹力一直变大。 2 3 4 5 1 24 $