2025版高考物理考点题型归纳总结（含答案）考点12　实验三　探究两个互成角度的力的合成规律

考点12实验三探究两个互成角度的力的合成规律强基固本对点练1．某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．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．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是：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，细绳的另一端系着绳套；C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；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，并用平行四边形定则求出合力F；E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，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．上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的标号是________和________；②遗漏的内容分别是________和________________________．2．[2024·山东省泰安市期中考试]在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在木板上G点．两个细绳套系在橡皮条的另一端E.用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示．请将以下的实验操作和处理补充完整：(1)用铅笔描下结点到达的位置，记为O；(2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，并沿每条细绳(套)的方向标记出力的方向；(3)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F，____________；(填写实验操作)(4)取下白纸，按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F的图示；(5)根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F合；(6)比较________________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应改进后再次进行实验．若二者基本一致，即验证了力的平行四边形定则；(7)若实验过程中F1和F2角过小，造成了合力较大，单独用一个弹簧把橡皮条拉至O点就会超出弹簧测力计的量程，此时若采用两个弹簧顺次连接，示数相加的方法______(填“能”或“不能”)解决问题．3．某学校实验小组设计了一个“探究两个互成角度力的合成规律”的实验，装置如图甲所示，在竖直放置的木板上部附近两侧，固定两个力传感器，同一高度放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接，在两细绳连接的结点O下方悬挂钩码，力传感器1、2的示数分别为F1、F2，调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角．实验中使用若干相同的钩码，每个钩码质量均为100g，取g＝10m/s2.(1)关于实验，下列说法正确的是________．A．实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内B．每次实验都必须保证结点位于O点C．实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三根细绳的方向D．实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O点的钩码受到的总重力(2)根据某次实验得到的数据，该同学已经按照力的图示的要求画出了F1、F2，如图乙所示，请你作图得到F1、F2的合力F(只作图，不求大小)，并写出该合力不完全竖直的一种可能原因________________________．培优提能模拟练4.[2024·山西省名校联考]某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验并测某轻质弹簧的劲度系数，如图甲所示，将轻质弹簧的一端固定在A′点，另一端A处系上两根细绳及绳套，弹簧测力计P、Q通过细绳套互成角度地拉动轻质弹簧，在实验过程中，保持轻质弹簧的伸长量恒为3.00cm.(1)当弹簧测力计P的轴线与轻质弹簧垂直时，两弹簧测力计的示数如图乙、丙所示，则弹簧测力计P的示数为________N，弹簧测力计Q的示数为________N．(2)轻质弹簧的劲度系数为________N/m.(3)保持图甲中结点O及弹簧测力计Q的拉伸方向不变，使弹簧测力计P逆时针缓慢转动至示数最小，其最小示数为________N．5．一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则．(1)如图(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶________时电子秤的示数F.(2)如图(b)，将三根细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上．水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、________和电子秤的示数F1.(3)如图(c)，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上．手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使________和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若________________，则平行四边形定则得到验证．6．[2024·辽宁省部分高中月考]学校实验室有许多规格相同的弹簧测力计，将弹簧测力计与刻度尺放在一起，如图甲所示．(1)由图甲可知，该弹簧的劲度系数k＝______N/m.(2)小林同学想测量某词典受到的重力，发现量程不够，他用3个弹簧测力计同时竖直向上将该词典拉起，稳定后其示数分别为4.4N、4.5N、4.6N，则该词典受到的重力大小G1＝________N．(3)小贾同学将弹簧测力计中的弹簧取出，发现其内部弹簧(质量不计)的自然长度均为9.00cm，小贾制作一个半径为12.00cm的圆盘，将3个弹簧的一端均匀固定在圆环上，另外一端固定打结，结点恰好在圆心O处，如图乙所示．将圆盘水平放置，在结点O处悬挂一文具盒，平衡时测得结点下降了5.00cm，则每根弹簧的弹力大小F＝________N，文具盒受到的重力大小G2＝________N．(结果均保留一位小数)

考点12实验三探究两个互成角度的力的合成规律1．答案：（1）F′（2）B（3）CEC中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”解析：（1）由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向．（2）一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故本实验采用等效替代法，故选B.（3）根据实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的标号是C、E.在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O.2．答案：（3）沿细绳（套）的方向用铅笔标出力的方向（6）F合与F的大小和方向（7）不能解析：（3）只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O时，需要记录测力计的示数F的大小和方向，所以还需沿细绳（套）的方向用铅笔标出力的方向．（6）实验要比较F合与F的大小和方向，从而验证是否满足平行四边形定则．（7）采用两个弹簧顺次连接，要把橡皮条拉至O点，则每个弹簧上的弹力还是和原来的一样大，即还是会超出两个测力计的量程，所以采用两个弹簧顺次连接，示数相加的方法不能解决问题．3．答案：（1）AC（2）图见解析定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等解析：（1）为避免摩擦力的影响，需要调节木板使其位于竖直平面内，A正确；结点位置对实验没有影响，不用保证结点位于O点，B错误；实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三根细绳的方向，C正确；钩码的重力可以通过质量直接得出，不需要传感器，D错误．（2）如图，合力不完全竖直，可能由于定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等．4．答案：（1）4.005.00（2）100（3）2.40解析：（1）由图乙、丙可知，两弹簧测力计的分度值为0.1N，根据估读原则，弹簧测力计P的示数为4.00N，弹簧测力计Q的示数为5.00N.（2）两弹簧测力计的合力方向沿轻质弹簧向下，由几何关系可知，合力大小为F＝eq\r(52－42)N＝3N，由胡克定律可知轻质弹簧的劲度系数为k＝eq\f(F,x)＝eq\f(3N,3cm)＝100N/m..（3）保持图甲中结点O位置不变，则两测力计的合力不变，测力计Q的拉伸方向不变，根据平行四边形定则，测力计P逆时针旋转时，两测力计的拉力FP、FQ的变化情况如图所示，由图可知，FP与FQ垂直时，FP最小．由几何知识可知，FQ与F夹角的正弦值为sinθ＝eq\f(FP,FQ)＝eq\f(4,5)，所以FP的最小示数为FPmin＝Fsinθ＝2.40N．5．答案：（1）静止（2）三根细线的方向（3）结点O的位置（4）F和F′在误差允许的范围内重合解析：（1）要测量装满水的水壶的重力，则应记下水壶静止时电子秤的示数F.（2）要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时，也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数F1.（3）已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O的位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与（2）中重合，记录电子秤的示数F2.（4）根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若F和F′在误差允许的范围内重合，则平行四边形定则得到验证．6．答案：（1）62.5（2）13.5（3）2.52.9解析：（1）根据题图甲可知弹簧的弹力为5N时，弹簧的伸长量为8.00cm，所以弹簧的劲度系数k＝eq\f(5,0.08)N/m＝62.5N/