2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)学生用-实验三 探究两个互成角度的力的合成规律

实验三探究两个互成角度的力的合成规律原理装置图操作要求互成角度的两个力与一个力产生相同的效果1.等效:同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变。2.拉力:沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行),橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行,两分力F1、F2的夹角不要太大或太小。3.记录:记下每次各力的大小和方向,标记方向的两点尽量远些。数据处理1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F'的图示。2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出拉力F的图示。考点一教材原型实验例1(2024·海南卷,15)为验证两个互成角度的力的合成规律,某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材,按照如下实验步骤完成实验。(1)用图钉将白纸固定在水平木板上;(2)如图(a)(b)所示,橡皮条的一端固定在木板上的G点,另一端连接轻质小圆环,将两细线系在小圆环上,细线另一端系在弹簧测力计上,用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置,并标记圆环的圆心位置为O点,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点,大小分别为F1=3.60N、F2=2.90N;改用一个弹簧测力计拉动小圆环,使其圆心到O点,在拉力F的方向上标记P3点,拉力的大小为F=5.60N,请完成下列问题:(1)在图(b)中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示,然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'。(2)比较F和F',写出可能产生误差的两点原因:

______。例2(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。

考点二创新拓展实验常见创新实验方案(2)合力的获得:弹簧测力计的拉力→力传感器例3(2025·湖北孝感高三开学考试)某同学发现手机软件有测角度的功能,于是结合软件的这个功能,用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材设计了一次验证“力的平行四边形定则”的实验。实验时,先将一弹簧一端固定在墙上的钉子A上,另一端挂一瓶矿泉水,如图甲所示;然后将两弹簧一端分别固定在墙上的钉子A、B上,另一端连接于O点,在O点下方挂一瓶同样的矿泉水,静止时用智能手机的测角功能分别测出AO、BO与竖直方向的偏角α、β,如图乙所示。改变钉子B的位置,按照上述方法多测几次。(1)在实验操作过程中,必须进行的操作是(选填选项前的字母)。

A.图乙中弹簧长度相同B.测量弹簧的原长C.测量图甲、乙中弹簧的长度D.实验中结点O的位置始终保持不变(2)该同学根据实验测量的结果,分别作出了图丙和图丁,其中正确的是图(选填“丙”或“丁”)。

(3)该同学测得甲图中弹簧长度,乙图中α和β,他(选填“能”或“不能”)根据上述结论求出一瓶矿泉水(含瓶)的质量。

例4(2025·黑龙江大庆高三期末)有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则: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,每个钩码的重量相等,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,实验能完成的是(填正确答案标号)。

A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4C.钩码的个数N1=N2=N3=4D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5(2)改变钩码个数,再次做实验时绳子的结点O必须与上一次的结点重合(选填“是”或“否”)。

(3)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是(填选项前字母)。

A.标