【文档说明】(新高考)高考物理一轮复习课时练习第2章实验三《探究两个互成角度的力的合成规律》(含解析).doc，共(10)页，271.000 KB，由MTyang资料小铺上传

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实验三探究两个互成角度的力的合成规律1.实验原理互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相同。2.实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺

、铅笔。3.实验步骤(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。如图1甲所示。图1(3)用铅笔描下结点O的位置和两个细绳

套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。(4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向，如图1乙所示。(5)比较F

′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相同。1.正确使用弹簧测力计(1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止。(2)使用时，读数应尽量

大些，但不能超出弹簧测力计量程。(3)拉力的方向应与轴线方向一致。(4)读数时应正对、平视刻度。2.注意事项(1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同，这是利

用了等效替代的思想。(2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜。(3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些。细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。(4)统一标度：在同一次实验中

，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。3.误差分析(1)误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。(2)减小误差的办法：①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要按有效数字位数要求和弹簧

测力计的精度正确读数和记录。②作图时使用刻度尺，并借助三角板，一定要使表示两力的对边平行。命题点一教材原型实验【例1】[2018·天津理综，9(2)]某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，

刻度尺，图钉(若干个)。①具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同C.使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互

成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力②该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是________。答案①BC②B解析①

由力的平行四边形定则知，橡皮条和两绳套夹角的角平分线不一定在一条直线上，两分力的大小也不一定小于合力，A、D项错误；验证力的平行四边形定则时，每次实验需保证合力与分力作用效果相同，结点O必须在同一位置

，但重复实验时，可以改变合力的大小，故结点O的位置可以与前一次不同，B项正确；使用测力计测力时，施力方向应沿测力计轴线方向，读数时视线应正对测力计刻度，C项正确。②为了减小画图时表示力的方向的误差，记录各个力的方向时，需要确定相对较远的两个点，然后连线确定力的方向，A项错误；根据纸张大小，选择合适

的标度，使图尽量充满纸面，两力的夹角不宜过大或过小，所以B项正确，C、D项错误。【变式1】(2020·广东广州市二模)在“验证力的平行四边形定则”实验中，橡皮条一端固定在贴有白纸的水平木板上P点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着量程为5N、最小刻

度为0.1N的弹簧测力计A和B，平行木板沿两个不同的方向拉弹簧测力计。某次实验，当橡皮条与两细绳的结点被拉到O点时，两细绳刚好相互垂直，弹簧测力计的示数如图2甲所示。图2(1)两细绳对结点的拉力大小可由A、B分别读出：FA＝__________N和FB

__________N；(2)请在图2乙的方格纸(一小格边长表示0.5N)上画出这两个力及它们合力的图示。答案(1)4.00N2.50N(2)图见解析图解析(1)由图甲中可知，弹簧测力计读数分别为4.00N和2.50N。(2)由于每格为0.5N，则FA、FB分别为8格和5格，故力的图示

如图所示。【变式2】(2020·云南昆明市“三诊一模”摸底诊断)某同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中，利用以下器材：两个轻弹簧A和B、白纸、方木板、橡皮筋、图钉、细线、钩码、刻度尺、铅笔。实验步骤如下：(1)用刻度尺测得弹簧A的

原长为6.00cm，弹簧B的原长为8.00cm；(2)如图3甲所示，分别将弹簧A、B悬挂起来，在弹簧的下端挂上质量为m＝100g的钩码，钩码静止时，测得弹簧A长度为6.98cm，弹簧B长度为9.96cm。取重力加速度g＝9.8m/s2，忽略弹簧

自重的影响，两弹簧的劲度系数分别为kA＝__________N/m，kB＝__________N/m；(3)如图3乙所示，将木板水平固定，再用图钉把白纸固定在木板上，将橡皮筋一端固定在M点，另一端系两根细线，弹簧A、B一端分别系在这两根细线上，互

成一定角度同时水平拉弹簧A、B，把橡皮筋结点拉到纸面上某一位置，用铅笔描下结点位置记为O。测得此时弹簧A的长度为8.10cm，弹簧B的长度为11.80cm，并在每条细线的某一位置用铅笔记下点P1和P2；图3(4)如图3丙所示

，取下弹簧A，只通过弹簧B水平拉细线，仍将橡皮筋结点拉到O点，测得此时弹簧B的长度为13.90cm，并用铅笔在此时细线的某一位置记下点P，此时弹簧B的弹力大小为F′＝__________N(计算结果保留3位有效数字)；图4(5)根据步骤(3)所测数据计算弹簧A的拉力FA、弹簧B的拉力

FB，在图4中按照给定的标度作出FA、FB的图示，根据平行四边形定则作出它们的合力F的图示，测出F的大小为__________N(结果保留3位有效数字)。(6)再在图4中按照给定的标度作出F′的图示，比较F与F′的大小及

方向的偏差，均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。答案(2)10050(4)2.95(5)作FA、FB的图示(FA＝2.10N、FB＝1.90N)2.80～2.95(6)见解析图解析(2)根据胡克定律，两弹簧的劲度系数分别为kA＝FAΔxA＝0.1×9

.8（6.98－6.00）×10－2N/m＝100N/mkB＝FBΔxB＝0.1×9.8（9.96－8.00）×10－2N/m＝50N/m。(4)弹簧B的弹力大小为F′＝kBΔxB′＝50×(0.139

0－0.08)N＝2.95N。(5)由胡克定律可得：FA′＝kAΔxA′＝100×(0.0810－0.06)N＝2.10NFB′＝kBΔxB′＝50×(0.1180－0.08)N＝1.90N画出两个力的合力如图，由图可知合力F≈2.90N。(6)做出力的图示如图命题点二实验拓展创新1.对实

验原理的理解、实验方法的迁移(如图5)图52.实验器材的改进(如图6)(1)橡皮筋――→替代弹簧测力计(2)钩码――→替代弹簧测力计图6【例2】(2020·山东聊城市第二次等级考试模拟)图7如图7所示的实验装置可以用来验证力的平行四边形定则，带有滑轮的方木板竖直放置，为了便于调节绳子

拉力的方向，滑轮可以安放在木板上的多个位置：(1)请把下面的实验步骤补写完整①三段绳子各自悬挂一定数目的等质量钩码，调整滑轮在木板上的位置，使得系统静止不动；②把一张画有等间距同心圆的厚纸，紧贴木板放置在绳子与木板之间，使

得圆心位于绳子结点O处，有足够多等间距同心圆作为画图助手，这样做为的是方便作出力的图示。你认为本实验有必要测量钩码所受的重力大小吗？答__________(选填“有”或“没有”，不必说明理由)；③记录三段

绳子悬挂的钩码个数以及三段绳子的方向；④根据记录的数据，作出三段绳子上的拉力FA、FB、FC的图示；⑤以表示FA、FB的线段为邻边，画出平行四边形，如果平行四边形的对角线所表示的力与FC近似__________，则在实

验误差允许的范围内验证了力的平行四形定则。(2)在图中A、B、C三段绳子上分别悬挂了4、5、6个钩码而静止不动，图中OA、OB两段绳子与竖直方向的夹角分别为α、β，如果本实验是成功的，那么sinαsinβ应接近于__________。答案(1)没有等大反向(2)1.2

5解析(1)②每个钩码的质量相同，可以通过钩码的个数表示力的大小，没有必要测量钩码所受的重力大小。⑤FA、FB、FC三力平衡，通过平行四边形可以做出FA和FB的合力，若近似与FC等大反向，即可在实验误差允许

的范围内验证了力的平行四形定则。(2)根据平衡条件可知在水平方向FAsinα＝FBsinβ则sinαsinβ＝FBFA＝54＝1.25。【变式3】(2020·福建宁德市质检)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材“验证力的平行四边形定则”，设计的实验装置如图8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的正上方A点，另一端系绳套1和绳套2。图8(1)实验步骤如下：①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，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，使橡皮筋的结点达到O点，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，弹簧测力计的示数为F1；③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1′＝__________。④比较__________，即可初步验证力的平行四边形定则。(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2沿120

°方向不变，此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是__________。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)③33F④F1与F1′的大小(2)D解析(1)③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1′＝

Ftan30°＝33F；④比较F1和F1′的大小，即可初步验证力的平行四边形定则。(2)保持绳套2方向不变，绳套1从0°方向向下缓慢转动60°，此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动，说明两个绳套拉力的合力不变，作图如下

：由图可知，绳套1的拉力先减小后增大，故A、B、C错误，D正确。【变式4】(2020·广东佛山市二模)小张同学为了验证力的平行四边形定则，设计如下实验，其装置图如图9甲所示。实验步骤如下(1)将3条完全相同的弹性橡皮条(满足胡克定律)的一端连接在一起形成

一个结点O，先测量出每根橡皮条的自然长度x0；(2)在竖直平面内固定一木板，在木板上固定一张白纸，用图钉将其中两条橡皮条的A、B端固定在木板上，在另一条橡皮条C端悬挂一小重锤，并确保橡皮条不超出弹性限度，且与纸面无摩擦；(3)待装置平衡后，分别测量出橡皮条OA

、OB和OC的长度x1、x2、x3，并在白纸上记录________________________________；(4)取下白纸，如图9乙所示，在白纸上分别用长度(x1－x0)、(x2－x0)代表橡皮条OA和OB拉力的

大小，作出力的图示OA′和OB′，并以OA′和OB′为两邻边作一平行四边形OA′C′B′，测量出OC′长度x4，如果近似可得x4＝__________，且OC′的方向__________，则实验验证了力的平行四边形定则；(5)改变A、B的位置，重复(2)到(4)的步骤进行多次

验证。图9答案(3)O、A、B三点的位置以及OC的方向(4)x3－x0与OC的方向相反解析(3)待装置平衡后，分别测量出橡皮条OA、OB和OC的长度x1、x2、x3，并在白纸上记录O、A、B三点的位置以及OC的方向(或①结点O的位置、O

A、OB和OC的方向；②结点O的位置和三力的方向)。(4)如果近似可得x4＝x3－x0，且OC′的方向与OC的方向相反(或在OC的反向延长线上，或竖直向上)，则实验验证了力的平行四边形定则。