27版53高中同步新教材必修第一册人教物理练习册第三章　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

第三章相互作用——力基础过关练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题组一教材经典实验1.[2026河南郑州模拟]为验证力的平行四边形定则,某同学准备如下器材:木板、白纸、两个弹簧测力

计、橡皮条、轻质小圆环等,并按下列步骤完成了实验。(1)用图钉将白纸固定在木板上。(2)将橡皮条一端固定,另一端系在轻质小圆环上,橡皮条原长时小圆环位于E点。(3)将两细线一端系在小圆环上,另一端分别挂上弹簧测力计,用互成一定角度、与木板平行的两个力F1、F2拉动小圆环。用铅笔在白纸上记录小圆环静止时的位置O点、F1和F2的大小、表示F1和F2方向的点,如图乙所示。

(4)撤去一个弹簧测力计,用另一个弹簧测力计把小圆环拉到_______(选填“O”或“E”)点,测力计

的示数如图甲所示,读数F=_____________N。并按选定的标度作出F的图示,如图乙所示。(5)请根据平行四边形定则和图中信息在图乙中画出F1、F2的合力F'的图示。(6)比较F和F'的大小和方向,从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。

4.7

O

解析

(4)两次拉力的作用效果相同,所以需要再次拉到O点;弹簧测力计的分度值是0.2N,故读数为F=

4.7N。(5)根据平行四边形定则,F'如图所示。

2.[2025江苏徐州期中]在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,某同学将橡皮条一端固定在

木板上,另一端通过细绳套用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,实验情况如图甲所示,其中A为固定

橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳套的结点,OB和OC为细绳套。图乙是在白纸上根据实验结果画出的

图。

(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是____________。(2)本实验采用的科学方法是___________。A.理想实验法

B.控制变量法

C.等效替代法

D.建立物理模型法

C

F'

(3)在以下实验注意事项中,正确的是___________。(填入相应的字母)A.橡皮条应与两绳套夹角的角平分线在同一直线上B.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行C.用两个弹簧测力计同时拉和用一个弹簧测力计拉只需要橡皮条伸长相同长度即可D.作力的图示时,不同的拉力可以设定不同的标度(4)某次在竖直平面内做实验时,让弹簧测力计a沿水平方向,另一个测力计b斜向下,如图丙所示。现使

橡皮条竖直伸长到稳定状态,结点位于O'点。如果稍增大测力计a的拉力大小,而保持拉力方向及O'点

位置不变,需要调节测力计b的大小及方向,则测力计b应该__________转动(选填“顺时针”“逆

时针”或“方向不动”);测力计b的拉力大小_________(选填“增大”“减小”或“不变”)。增大

逆时针

B

关键点拨

解析

(1)由图乙可知,F是通过平行四边形定则得到的合力,则F'是通过一个弹簧测力计拉橡皮条得到

的,根据二力平衡可知,方向一定沿AO方向的是F'。(2)本实验中用两个弹簧测力计同时拉和用一个弹簧测力计单独拉时,结点拉到同一位置,力的作用效

果相同,所以本实验采用了等效替代法。故选C。(3)橡皮条不需要与两绳套夹角的角平分线在同一直线上,A错误;在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测

力计与木板平面平行,这样才能准确测量和记录力的大小和方向,减小实验误差,B正确;用两个弹簧测

力计同时拉和用一个弹簧测力计拉,需要橡皮条沿相同方向伸长相同长度,以保证力的作用效果相同,C

错误;作力的图示时,应统一标度,不可以设定不同的标度,D错误。(4)若保持O'点位置不变,则F1、F2的合力不变,保持F1方向不变,大小增大,

画出结点O'的受力分析图如图,由图可知F2需绕O'点逆时针转动同时使F2

的大小增大。题组二实验拓展与创新3.[2026安徽蚌埠联考]利用如图所示的装置可以探究合力与分力的关系。在水平桌面上固定一块竖直

木板,木板上铺有白纸,在相隔一定距离且位于同一水平直线上固定两个光滑的定滑轮A和B,一段合适

长度的轻绳跨过滑轮A和B,并将轻绳打一个结点O,每个钩码的质量相等,当系统达到平衡时,根据钩码

个数得出三段绳OA、OB、OC的拉力F1、F2和F3的大小,回答下列问题:

(1)本实验采用的科学方法是___________。A.理想实验法

B.控制变量法

C.等效替代法

D.建立物理模型法

C

(2)改变钩码个数,能够保证实验顺利完成的是

()A.钩码的个数N1=N2=2,N3=5B.钩码的个数N1=4,N2=1,N3=6C.钩码的个数N1=N2=N3=4

C

(3)在拆下钩码和轻绳前,最重要的一个步骤是

()A.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳的方向B.量出OA、OB、OC三段绳的长度C.用天平测出钩码的质量(4)在作图时,某组同学以表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形得到F合,并在图中画出表示竖直方向的

虚线,你认为图________(选填“甲”或“乙”)是正确的。甲

A

解析

(1)本实验通过三个力F1、F2和F3使结点O平衡,研究F1、F2和F3的关系,实验的核心在于F1和F2的

合力与F3等大反向,根据F3可以得到F1、F2的实际合力的大小与方向,继而探究合力与分力的关系,属于

等效替代法,选项A、B、D错误,C正确。(2)为保证实验顺利完成,三个力的大小关系应该满足

≤F3≤F1+F2,设每个钩码的重力为G,则F1=N1G,F2=N2G,F3=N3G,可得

≤N3≤N1+N2,选项A、B错误,C正确。(3)本实验探究合力与分力的关系,必要的数据是合力与分力的大小和方向,故在拆下钩码和轻绳前,需

要标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳的方向(点拨:标记结点O的位置是为了明确力的作用

点;记录绳方向是为了在白纸上准确画出力的方向),A正确,B、C错误。(4)F3方向一定竖直向下,实际合力与F3在同一竖直线上,以表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形得到

F合,因实验存在误差,F合的方向与竖直方向可能会有偏差,故甲图正确。4.[2026湖南长沙长郡中学期中]某同学想做“验证力的平行四边形定则”的实验,现有如下实验器材:

一重物、木板、白纸、图钉、刻度尺、细线和一只弹簧测力计A。

(1)为了完成实验,他找来一根轻弹簧B,用刻度尺和弹簧测力计测量轻弹簧的长度l和弹力F,作出如图甲

所示图像,根据图像,求得该弹簧的劲度系数k=____________N/m(计算结果保留2位有效数字)。(2)为“验证力的平行四边形定则”,又进行了如下实验:①将贴有白纸的木板竖直固定,弹簧测力计A上端悬挂于固定点P,下端用细线挂重物Q,测出重物Q的重

力G,如图乙所示。②将轻弹簧B的右端用细线系于O点,手拉轻弹簧的左端,使结点O静止在某位置,如图丙所示。测量轻

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弹簧B的_______________和读出弹簧测力计A的示数,并在白纸上记录O点的位置和三条细线

的方向。③计算出轻弹簧B的弹力,在白纸上作出各力的图示,验证力的平行四边形定则是否成立。④改变弹簧的拉力,进行多次实验。下列操作正确的是___________。A.细线方向应与木板平面平行B.弹簧可以贴在木板上C.改变拉力进行多次实验时,每次都要使O点静止在同一位置⑤改变弹簧的拉力时,发现两次结点O的位置与P刚好在同一直线上,如图丁所示,则相比第一次,弹簧B

的长度变化情况是___________(选填“变长”“变短”“不变”或“都有可能”)。都有可能

A

长度(或伸长量)

解析

(1)根据胡克定律可知,F-l图线的斜率表示弹簧的劲度系数,则有k=

=

N/m=15N/m。(2)步骤②中,为了获得轻弹簧B的拉力大小,需要测量其长度(或伸长量)。④实验时弹簧测力计A、细线、轻弹簧B都应与木板平行,A正确;弹簧如果贴在木板上,弹簧和