2027届新高考物理热点精准复习探究两个互成角度的力的合成规律

2027届新高考物理热点精准复习探究两个互成角度的力的合成规律实验基础·必备原理装置图操作要求注意事项1.实验原理:如图所示,分别用一个力F、互成角度的两个力F1和F2,使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O,即伸长量相同,根据合力的定义,F为F1和F2的合力,作出力F及F1、F2的图示,分析F、F1和F2的关系。2.实验方法:实验中采用的实验方法是

法1.器材安装:如图甲,用图钉在方木板上固定一张白纸,把橡皮条的一端固定在G点,另一端拴上两个细绳套。2.测量与记录(1)两力拉:如图乙,描下O点位置、两个细绳套的方向,记录

。(2)一力拉:如图丙,仍使小圆环处于

,记下细绳套的方向和弹簧测力计的读数。3.重复实验:改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,重做几次实验。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

。2.合适:两个弹簧测力计拉橡皮条时,两分力F1、F2的夹角不要太大或太小。在合力不超出弹簧测力计的量程及橡皮条不超出弹性限度的前提下形变应尽量大一些。3.平行:沿弹簧测力计轴线方向拉细绳套,橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面

。4.划线:不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,将所标点与O点连接,即可确定力的方向。5.规范作图:恰当选定标度,使力的图示稍大一些。等效替代两个弹簧测力计的读数O点保持不变平行数据处理1.画平行四边形(1)画F1、F2的图示:用铅笔和刻度尺从结点O画两分力的方向,按选定的标度作出F1、F2的图示。(2)画平行四边形:以F1、F2为邻边作平行四边形,过O点的对角线代表的力为F′。2.画合力的图示:用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出用一个弹簧测力计拉细绳套的读数F的图示。3.实验结论:比较F与F′在误差允许的范围内是否完全重合,从而总结出两个互成角度的力的合成规律:

定则。平行四边形考点一教材原型实验实验技能·提升【典例1】(中等)某同学用图甲所示装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。(1)要减小实验误差,下列措施可行的是

。

A.两个分力F1、F2的大小要适当大些B.两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些C.拉橡皮筋的细绳要细些且要稍短一些D.标记细绳方向的点要尽量离结点近些A解析:(1)为了减小读数误差,应让两个分力适当大些,A正确;两个分力F1、F2间的夹角不宜过大或过小,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,细绳应长些,C、D错误。(2)若实验中弹簧测力计的量程均为5

N,某次实验用两个弹簧测力计拉橡皮筋时,两个绳套间的夹角为60°,两弹簧测力计的示数恰好均如图乙所示,弹簧测力计的示数为

N,你认为这次操作

(选填“合适”或“不合适”),原因是

。

4.00不合适

两个分力的合力大于弹簧测力计的量程,当用一个弹簧测力计拉橡皮筋时将无法操作(3)绘制结果如图丙所示,F与F′两力中,其中

(选填“F”或“F′”)为合力的实际值。

F解析:(3)F与F′两力中F为合力的实际值,即用一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力的值,F′是利用平行四边形定则求得的两个力合力的理论值。(4)实验中,如果将细绳换成橡皮筋,O点沿OB、OC方向的拉力仍等于弹簧测力计的读数,所得实验结果

(选填“会”或“不会”)

发生变化。

不会解析:(4)在实验中,如果将细绳也换成橡皮筋,不会影响分力的大小与方向,那么实验结果不会发生变化。考点二实验创新与拓展【典例2】

(中等)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.图乙中两弹簧长度相同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BC解析:(1)由实验原理可知AO、BO长度不必相同,A错误;实验中,题图甲用来测量合力,题图乙用来测量两个分力,根据胡克定律,力的大小与弹簧的伸长量成正比,力的大小可用弹簧伸长量来表示,因此必须测量弹簧的伸长量,要测量弹簧的原长和题图甲、乙中弹簧的长度,故B、C正确;由实验原理可知,在本实验中重物所受重力是定值,所以不必保证O点固定不变,D错误。(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”)。

丙解析:(2)根据实验原理及操作可知,x1表示重力方向,应竖直向下,由于实验误差,x2、x3的合力与竖直方向有所偏差,故丙正确。(3)该同学测得图甲中弹簧长度,图乙中α和β,他

(选填“能”或“不能”)求出一瓶矿泉水(含瓶)的质量。

不能解析