2025年高考物理复习讲义第二章实验三　探究两个互成角度的力的合成规律（含解析）.docxVIP

实验三探究两个互成角度的力的合成规律

●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．

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．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．

●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．减小误差的方法

(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．

考点教材原型实验

典例(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________．(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．

变式在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学按照如下步骤进行操作：

a．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

b．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着细绳套；

c．如图甲所示，用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置O，记录结点位置和两个弹簧测力计的示数、两根细绳的方向；

d．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边作平行四边形，画出它们所夹的对角线F；

e．只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条，把橡皮条的结点拉到同一位置O，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，并按同一标度作出这个力F′的图示；

f．比较F和F′的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．

(1)本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程，主要体现了下列哪种科学方法________．

A．理想实验法 B．等效替代法

C．控制变量法 D．建立物理模型法

(2)下列操作有利于减小实验误差的是________．

A．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计

B．拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些

C．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行

D．用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大

E．在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些

(3)图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，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________．

/高/分/技/法

解决本实验的几个注意点

1．本实验的关键是理解实验原理．由于要保证两次操作拉力的效果相同，所以在同一次实验中，结点O的位置不能改变．

2．由于要用力的图示作图，所以除了记录结点O的位置之外，还需要记录F1、F2的大小、方向以及F的大小和方向．

3．在坐标纸上作图时，需根据坐标纸大小，合理地确定标度，尽量减小由作图及测量带来的误差．

考点实验的创新与改进

创新角度

实验装置/原理图

创新解读

实验原理创新

利用三力平衡的结论：一个力与另外两个力的合力等大反向，验证这个力与另外两个力的关系

实验情境创新

(1)通过应用定滑轮，改变拉力的方向．

(2)钩码的总重力即为对应细绳拉力大小

实验情境创新

(1)电子秤代替弹簧测力计，可以直接读出力的大小．

(2)同一电子秤应用于(a)、(b)、(c)三个图中，可测得三根细线中拉力的大小

实验情境创新

(1)用量角器可直接测量力的夹角．

(2)由量角器上的刻度值可以保证两绳套方向改变时两绳套间夹角不变

1．[实验原理创新]某同学用如图所示的实验装置来验