探究两个互成角度的力的合成规律 专项训练（学生版）-2025年高考物理一轮复习

考点10探究两个互成角度的力的合成规律

考情探究,

i.高考真题考点分布

题型考点考查考题统计

实验题探究两个互成角度的力的合成规律2023年全国乙卷

2.命题规律及备考策略

【命题规律】各地高考对探究两个互成角度的力的合成规律这个实验的考查频度不是太高，形式上主要以

课本原型实验的原理为基础，对实验方案经过加工创新。

【备考策略】

1.掌握实验的原理，学会用作图法，研究两个互成角度力的合成规律，并会做出必要的误差分析。

2.能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。

【命题预测】重点关注利用原型实验的原理进行改进的实验。

瞧.考点梳理|・

1.实验目的：探究两个互成角度的力的合成规律。

2.实验器材：

木板、白纸、弹簧测力计（两只）、橡皮条、细绳套（两个）、小圆环、三角板、刻度尺、图钉（几个）。

3.实验原理：

等效思想：使一个力F，的作用效果和两个力巳和6的作用效果相同，就是使同一条一端固定的橡皮条伸

长到同一点0,即伸长量相同，所以F，为F|和握的合力，作出力『的图示，再根据平行四边形定则作

出力F|和R的合力F的图示，比较F、T在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同。

4.数据处理：

（1）用铅笔和刻度尺从结点0沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出a、b这两只弹簧测力计的拉力

Fi和R的图示,并以K和B为邻边作平行四边形,过0点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F的图

zj\O

（2）用刻度尺从0点按同样的标度沿记录的方向作出一个弹簧测力计c的拉力F'的图示。

（3）比较F与F'是否完全重合或几乎重合,从而验证平行四边形定则。

5.注意事项：

（1）使用弹簧测力计前,要先调整指针使其指在零刻度处;再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方

向拉,如果两个示数相同方可使用。

（2）实验中的两个细绳套不要太短。

（3）在同一次实验中,橡皮条拉长时结点到达的位置一定要相同。

（4）用两只弹簧测力计互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小。

（5）在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套

应该位于与纸面平行的同一平面内。

（6）画力的图示选定的标度要相同,要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。

\考点精讲|

考点一教材原型实验

典例引领

1.在“探究两个互成角度的力的合成规律"的实验中。

步骤一：如图甲（a）,轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE。

步骤二：在图甲（b）中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力耳、鸟的共同作

用，处于。点，橡皮条伸长的长度为以9。

⑴如下图所示，实验中需要的器材有

（2）关于此实验的操作，下列说法正确的是

A.测力计可以直接钩住小圆环进行实验

B.实验过程中，测力计外壳不能与木板有接触

C.完成步骤三后重复实验再次探究时，小圆环的位置可以与前一组实验不同

D.为了减小误差，两个测力计的夹角越大越好

⑶弹簧测力计的示数如图乙所示，读数为N。

⑷做实验时，根据测量结果在白纸上画出，如图丙所示，耳和名为两个分力，请在答题纸上通过作平行四

边形的方法求出合力为_N。

即时检测

2.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，桌上放一块方木板，用图钉把一张白纸钉在方木板上。

再用图钉把橡皮条一端固定在板上的/点。如图甲所示，在橡皮条另一端栓上两条细绳形成结点，细绳的

另一端系着绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条：再用一个弹簧测力计通过细

（1）判断力尸单独作用与力尸八死共同作用效果相同的依据是

A.F的大小等于F；与F2的大小之和

B.使橡皮条伸长相同的长度

C.使橡皮条上的结点到达同一位置

（2）实验中需要标记或者记录的信息有.

A.橡皮条的原长B.橡皮条原长时结点的位置

C.力厂的大小和方向D.力B、入的大小和方向

（3）在该探究实验中，老师先用两个成一定角度的弹簧测力计拉悬挂的橡皮条，使橡皮条由。点伸长到

£点（如图乙所示），现保持橡皮条伸长后的位置£点不动，使弹簧测力计的拉力死的方向不变，将另一

个弹簧测力计F2的方向由水平方向顺时针转过90。，该过程中B和巳将

A.行逐渐增大，入先减小后增大

B.尸/逐渐减小，尸2先减小后增大

C.B逐渐增大，尸2先增大后减小

D.B逐渐减小，B先增大后减小

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.减小误差的办法：

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。

典例婀

3.课堂上，物理老师演示了"等效代替法探究力的合成法则"的实验，如图甲所示，其中/为固定橡皮筋

的图钉，。为橡皮筋与细绳的结点，和。C为细绳套，图乙是在白纸上画出的图。

⑴本实验中"等效代替"的含义是（）

A.橡皮筋可以用细绳替代

B.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果

C.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果

D.两弹簧测力计的共同作用效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代

（2）完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是（）

A.拉橡皮筋的绳要细一些且长一些

B.拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行

C.拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要近些

D.使拉力为和B的夹角很小

⑶实验中某次拉力的示意图如图丙所示，图中a=£<45。。若保证O点位置不变，且拉力B的大小不变，现

将角a减少少许，则下列操作正确的是（）

A.角/应增大，B的大小应增大B.角夕应增大，巳的大小应减小

C.角夕应减小，F2的大小应减小D.角尸应减小，巳的大小应增大

即时检测

4.某同学做"探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。如图甲所示为某次实验中用手通过两个弹簧测力

计共同拉动小圆环的示意图，其中A为固定橡皮条的图钉，O为标记出的小圆环的位置，和OC为细

绳。图乙是在白纸上根据该次实验结果画出的图。

A.控制变量法B.等效替代法

(2)图甲所示的操作过程是：用两个规格相同的弹簧测力计，通过细绳沿平行木板平面的不同方向同时拉挂

在橡皮筋一端的小圆环，将小圆环拉至某点。，记下。点位置和两细绳的方向，并读出两个拉力的大小。

左侧弹簧测力计的示数片=2.00N,由图可读出右侧弹簧测力计的示数工=No

⑶图乙中的力尸和力尸，一定沿橡皮条方向的是(选填"F'或"k。

⑷在另一次实验中，该同学用两个弹簧测力计，通过细绳对小圆环施加平行木板平面的拉力作用，两个拉

力的方向如图丙所示。如果小圆环可视为质点，且小圆环、橡皮条和细绳的重力可忽略不计，小圆环平衡

时，橡皮条细绳和0C对小圆环的拉力的分别为耳、耳和玛，关于这三个力的大小关系，正确

A.Ft>F2>F3B.F3>F}>F2C.F2>F3>FtD.F3>F2>Fl

;考点精讲I

考点二创新实验方案

i.实验原理的创新

创新意图:

(1)橡皮筋拉力一物体重力：合力的大小和方向恒定

(2)分力任意角度一某一分力水平:该分力的方向恒定

2.实验器材的创新

考向1实验原理的创新

典例引领

5.小明利用实验室的器材设计了如图甲所示的实验装置进行“验证力的平行四边形定则”实验。固定在竖直

木板上的量角器直边水平，三根细绳分别连接弹簧测力计。，6和重物以三根细绳的节点。与量角器的中

心点在同一位置。某次实验测得弹簧测力计a,b的示数和重物c的重力分别为斤八B和G,并根据实验

数据作图如图乙所示。

⑴关于该实验，下列说法正确的是o

A.本实验采用了等效替代的物理思想

B.连接弹簧测力计的两细绳之间的夹角越大越好

C.连接结点。的三根细绳必须等长

D.弹簧测力计必须与量角器平行

（2）图乙中，（选填"尸，或）大小等于重物c的真实重力。

⑶弹簧测力计a对准60。刻度，弹簧测力计b从180。刻度绕O点沿顺时针方向缓慢旋转至90。刻度，则弹

簧测力计。的示数,弹簧测力计6的示数。（均选填"一直增大""一直减小""先增大后减小"

或"先减小后增大"）

典野邀

6.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。下方悬挂钩码，力传感器1、2的示数分别为尸八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50g,重力加

速度取2

10m/so

甲

（1）关于该实验，下列说法正确的是（）

A.实验前需要用重锤线调整木板使其竖直

B.本实验采用的科学方法是控制变量法

C.实验时需要保证等于90度，以便于用勾股定理计算合力

D.每次实验都必须保证结点。位置不变

（2）关于实验数据记录的说法正确的是（）

A.实验时不需要记录结点。的位置，但需要记录三段绳子的方向

B.实验时需要记录结点。的位置，但不需要记录三段绳子的方向

C.实验时需要记录两传感器的示数

D.实验时需记录钩码的个数

（3）若某次测量数据为乃=2.5N,尸2=2QN,两力的方向如乙图中虚线所示，用图示法在乙图中作出已、

用的合力尸（他们选择的标度为1cm长度代表力的大小为1N）,并求出合力尸的大小o（结果保

留1位小数）

'J6'

IA.好地冲关，

基础过关

1.在做“探究两个互成角度的力的合成规律"实验时

三U

三

三

三-1

三

=

=

:=2

一=

=

图3

⑴在水平放置的情况下对两个弹簧测力计进行校零，对拉时示数相等，然后在竖直平面内进行实验，如图

1,则拉力的测量值_____（"偏大"、"偏小"）。

（2）在水平桌面上做实验时，如图2,先用两个弹簧测力计把橡皮筋拉到一定长度，记下,同时记下

片、匕的大小和方向。再用一个弹簧测力计拉橡皮筋，把结点拉到O点时，弹簧测力计的示数如图3所

示，读数为No

⑶以下操作有利于提高本实验精度的是;（单选）

A.记录细线方向时两点的距离远一点

B.片与鸟的夹角尽可能大一些

C.作力的图示时，选用的标度适当的小一点

⑷该兴趣小组通过多次实验得到多组实验数据，肯定有误的是0（多选）

A.=2.10^7^=1,90N,F=2.90NB.片=2.10N,耳=2.60N,尸=5.50N

C.耳=2.10N,£=3.80N,P=1.10ND.=2.10N,.?；=2,10N,F=1.10N

2.在“探究两个互成角度的力的合成规律"实验中

（1）图甲中A、B是两个带细绳套的橡皮筋，为了减少实验误差，选择（选填"A"或"B"）更合适。

（2）下列说法正确的是=

A.应选择劲度系数相同的弹簧测力计

B.细绳与弹簧测力计的轴线应尽可能共线

C.重复多次实验，都应将橡皮筋结点拉到。点

D.应作出力的示意图来探究合力与分力的关系

（3）将橡皮筋的一端用图钉固定，另一端用两个弹簧测力计通过细绳将结点拉到。点，标记。点及两拉

力的方向，读出弹簧测力计。的读数4为2.10N,弹簧测力计6的读数g如图乙所示，其读数为N„

现改用一个弹簧测力计仍将结点拉到。点，则该弹簧测力计读数可能是如图中的o

（4）若要测量该弹簧测力计中弹簧的劲度系数，还必须用到的器材是-

A.钩码B.铁架台C,刻度尺

3.某同学用橡皮筋与弹簧测力计验证"力的平行四边形定则”，实验装置如图甲所示。其中A为固定橡皮筋

的图钉，02和。。为细绳。

"F/N

4.0

3.0

2.0

05101520Z/cm

甲丙丁

（1）本实验中两次拉橡皮筋的过程，主要体现的科学方法是O

（2）如图乙所示四个力尸、片、鸟、F,其中不是由弹簧测力计直接测得的是o

（3）如图丙所示，耳、与夹角大于90。，现保持。点位置不变，拉力巴方向不变，增大片与鸟的夹角，

将耳缓慢转至水平方向的过程中，两弹簧测力计示数大小变化为（填正确选项前的字母。两弹

簧测力计的拉力均不超出它们的量程）。

A.片一直增大，鸟一直增大B.6先减小后增大，鸟一直增大

C.片一直增大，鸟一直减小D.4一直增大,马先减小后增大

C4）实验结束后，该同学取下其中一个弹簧测力计的弹簧（自重不计）来探究"弹簧所受弹力厂与弹簧长

度上的关系〃，绘出如图丁所示的图像，由图像可知该弹簧的原长为cm,弹簧的劲度系数为一

N/m。

4.某实验小组要自主完成〃探究两个互成角度的力的合成规律〃的实验：

（1）某次实验中，一弹簧测力计指针的位置如图所示，其读数为N；

-V

-

-

-

-

-1

-

-

-

-

-2

-

-

-

-J

（2）实验时，在白纸上留下的标注信息有：结点位置0、弹簧测力计的示数、确定细绳方向所描的点、

力的标度。下列四幅图中，最合理的是；

।,_1_N_4।,2N,,1N,1N

厂的标度

后、尸2标度Q

.O.O.O

F,=1.95N«•广••R=2.25N

•用=2.25NFI=L95N~

B=2.25N•R=2.25N

A.F=2.85NB.F=2.85NC.尸1=L95ND.Fj=1.95N•

*

F=2.85NF=2.85N

（3）在本实验中，若将与弹簧测力计连接的细绳换成细橡皮绳并完成实验，A（选填"能〃或''不能〃）

得到相同的实验结论。

能力提州

5.小明在家中用一根轻弹簧、水瓶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，验证力的平行四边形定

则.实验步骤如下：

i.先用图钉A将弹簧一端固定在白纸上，弹簧另一端通过细绳与悬挂矿泉水瓶（与墙、纸无摩擦），如图

甲所示；

ii.将另一细绳4拴于细绳右上。点，并将细绳4水平拉直后用图钉3固定，在白纸上：记下48、。的

位置，如图乙所示；

iii.在保证。点位置不变的情况下，交换弹簧与细绳心的位置，使其方向与（ii）中对应方向平行，如图

丙所示；

iv.按照上述方法改变弹簧与细绳心的夹角多测几次.

甲乙丙

（1）对于本实验，下列说法或操作正确的是;（选填选项前的字母）

A.还需要用天平测出矿泉水的质量

B.还需要测量弹簧的原长以及图甲、乙、丙中弹簧的长度

C.为了保证实验结果尽可能准确，弹簧与细绳心的夹角应该越大越好

D.步骤（iv）中每次重复实验时，都应保证。点位置与第一次实验记录的位置一致

（2）小明在进行步骤（iii）时由于粗心将水瓶中的水洒落了少许，但弹簧和细绳右的方向都与3）中平

行，。点位置也与3）中重合，这一操作（选填"会"或"不会"）造成误差.

6.同学们利用如图所示的实验器材验证力的平行四边形定则。在圆形水平桌面上平铺固定一张白纸，在

桌子边缘安装三个不计摩擦的滑轮，其中滑轮尸/固定在桌边，滑轮尸2、尸3可沿桌边移动。将三根绳子系

在同一点O,每根绳子的另一端各挂一定数量的祛码（每个祛码的质量均为加），当系统达到平衡时，记

录每根绳上的祛码数量便可得出三根绳子的拉力大小，按照正确步骤进行操作，完成实验。回答下列问

题：

（1）下列说法正确的是

A.必须以。巳、。尸3绳的拉力为相邻边作平行四边形

B.若三根绳互成120。角，则三根绳所挂钩码数量相等

C.以。巳、。尸3绳的拉力作平行四边形，所夹对角线（合力理论值）大小与。尸/拉力大小相同，则验证了

力的平行四边形定则

D.三根绳可以用橡皮筋代替

（2）这次实验中，若一根绳挂的钩码质量为加，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的钩码质量

/大小的范围是（用含M、的不等式表示）；

（3）下列三种记录细绳方向的做法，有助于减小误差的是。

A.将细绳压在纸面上，用铅笔顺着细绳描出方向

B.把刻度尺放在细绳的下方，用铅笔沿刻度尺描出细绳的方向

C.在细绳下方用铅笔在相距。点较远的位置上描出一个点迹，该点与O点的连线即为细绳的方向

（4）系统平衡后，增加入所挂祛码的个数，同时改变尸2所挂祛码的个数并将尸?（填"逆时针"或

“顺时针"）移动，可使结点。位置不动。

7.为探究"合力与分力的关系"小鲁同学设计了如下实验。如图甲在相距为。的两根竖直杆之间用一根长

为上的不可伸长的轻绳连接（打结）一物体C,在绳的两端分别连接两个拉力传感器P和Q,保持P、Q

的位置不变，且Q高于P,不计拉力传感器的重力。改变悬挂点C到P点的距离左（不相对滑动），测得

（1）C点的轨迹在一个_________上（填"圆"、"抛物线"或"椭圆"）

（2）当P、Q传感器读数相等时，绳子与竖直方向夹角的正弦值_________（用绳长£和两杆间距。表

示）

（3）图线I表示的是处传感器的拉力（填"P"或"Q"）

（4）根据图像可求得物体的重力为（用图中传感器的读数，及绳长£和两杆间距。表示）

8.随着计算机科技水平的不断提高，通过计算机与电子传感器以及数字化技术的相结合，为具体数据的

测量提供了方便，某小组同学利用实验室的智能力盘，做“验证力的平行四边形定则”实验，装置如图甲所

示，其中/、2为力倾角传感器，可以直接测量力及倾角数值，C为智能力盘刻度盘，0A,。5和。C为

细绳，0C下端竖直悬挂已知质量的祛码，实验步骤如下：

①调节实验器两力臂，分别与垂线方向的夹角为45。，对传感器调零；

②将钩码垂挂在细线上，细线结点位于实验器圆心，将表示祛码重力G录入软件相应位置，待测量值稳

定后，单击"停止记录"，记录两个分力数值及角度；

③单击"数据分析"，软件计算出合力的大小与夹角，比较合力与钩码重力的大小，如图乙所示；

④调节实验器两力臂，改变两分力的方向，重复上述步骤，观察实验结果，如图丙所示：