2025版高考物理考點題型歸納總結(jié)（含答案）考點12　實驗三　探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律

考點12實驗三探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律強基固本對點練1．某同學做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖．(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________．(2)本實驗采用的科學方法是________．A．理想實驗法B．等效替代法C．控制變量法D．建立物理模型法(3)實驗時，主要的步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；C.用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O.記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E．只用一個彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示；F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論．上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的標號是________和________；②遺漏的內(nèi)容分別是________和________________________．2．[2024·山東省泰安市期中考試]在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某同學用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在木板上G點．兩個細繩套系在橡皮條的另一端E.用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加拉力使橡皮條伸長，結(jié)點到達紙面上某一位置，如圖所示．請將以下的實驗操作和處理補充完整：(1)用鉛筆描下結(jié)點到達的位置，記為O；(2)記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2，并沿每條細繩(套)的方向標記出力的方向；(3)只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O，記錄測力計的示數(shù)F，____________；(填寫實驗操作)(4)取下白紙，按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F的圖示；(5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F合；(6)比較________________的一致程度，若有較大差異，對其原因進行分析，并作出相應改進后再次進行實驗．若二者基本一致，即驗證了力的平行四邊形定則；(7)若實驗過程中F1和F2角過小，造成了合力較大，單獨用一個彈簧把橡皮條拉至O點就會超出彈簧測力計的量程，此時若采用兩個彈簧順次連接，示數(shù)相加的方法______(填“能”或“不能”)解決問題．3．某學校實驗小組設計了一個“探究兩個互成角度力的合成規(guī)律”的實驗，裝置如圖甲所示，在豎直放置的木板上部附近兩側(cè)，固定兩個力傳感器，同一高度放置兩個可以移動的定滑輪，兩根細繩跨過定滑輪分別與兩力傳感器連接，在兩細繩連接的結(jié)點O下方懸掛鉤碼，力傳感器1、2的示數(shù)分別為F1、F2，調(diào)節(jié)兩個定滑輪的位置可以改變兩細繩間的夾角．實驗中使用若干相同的鉤碼，每個鉤碼質(zhì)量均為100g，取g＝10m/s2.(1)關(guān)于實驗，下列說法正確的是________．A．實驗開始前，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)B．每次實驗都必須保證結(jié)點位于O點C．實驗時需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三根細繩的方向D．實驗時還需要用一個力傳感器單獨測量懸掛于O點的鉤碼受到的總重力(2)根據(jù)某次實驗得到的數(shù)據(jù)，該同學已經(jīng)按照力的圖示的要求畫出了F1、F2，如圖乙所示，請你作圖得到F1、F2的合力F(只作圖，不求大小)，并寫出該合力不完全豎直的一種可能原因________________________．培優(yōu)提能模擬練4.[2024·山西省名校聯(lián)考]某同學在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗并測某輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)，如圖甲所示，將輕質(zhì)彈簧的一端固定在A′點，另一端A處系上兩根細繩及繩套，彈簧測力計P、Q通過細繩套互成角度地拉動輕質(zhì)彈簧，在實驗過程中，保持輕質(zhì)彈簧的伸長量恒為3.00cm.(1)當彈簧測力計P的軸線與輕質(zhì)彈簧垂直時，兩彈簧測力計的示數(shù)如圖乙、丙所示，則彈簧測力計P的示數(shù)為________N，彈簧測力計Q的示數(shù)為________N．(2)輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.(3)保持圖甲中結(jié)點O及彈簧測力計Q的拉伸方向不變，使彈簧測力計P逆時針緩慢轉(zhuǎn)動至示數(shù)最小，其最小示數(shù)為________N．5．一同學用電子秤、水壺、細線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗證力的平行四邊形定則．(1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺________時電子秤的示數(shù)F.(2)如圖(b)，將三根細線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上．水平拉開細線L1，在白紙上記下結(jié)點O的位置、________和電子秤的示數(shù)F1.(3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上．手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細線L2，使________和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2.(4)在白紙上按一定標度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若________________，則平行四邊形定則得到驗證．6．[2024·遼寧省部分高中月考]學校實驗室有許多規(guī)格相同的彈簧測力計，將彈簧測力計與刻度尺放在一起，如圖甲所示．(1)由圖甲可知，該彈簧的勁度系數(shù)k＝______N/m.(2)小林同學想測量某詞典受到的重力，發(fā)現(xiàn)量程不夠，他用3個彈簧測力計同時豎直向上將該詞典拉起，穩(wěn)定后其示數(shù)分別為4.4N、4.5N、4.6N，則該詞典受到的重力大小G1＝________N．(3)小賈同學將彈簧測力計中的彈簧取出，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部彈簧(質(zhì)量不計)的自然長度均為9.00cm，小賈制作一個半徑為12.00cm的圓盤，將3個彈簧的一端均勻固定在圓環(huán)上，另外一端固定打結(jié)，結(jié)點恰好在圓心O處，如圖乙所示．將圓盤水平放置，在結(jié)點O處懸掛一文具盒，平衡時測得結(jié)點下降了5.00cm，則每根彈簧的彈力大小F＝________N，文具盒受到的重力大小G2＝________N．(結(jié)果均保留一位小數(shù))

考點12實驗三探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律1．答案：（1）F′（2）B（3）CEC中應加上“記下兩條細繩的方向”E中應說明“把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O”解析：（1）由一個彈簧測力計拉橡皮條至O點的拉力一定沿AO方向；而根據(jù)平行四邊形定則作出的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向．（2）一個力的作用效果與兩個力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故本實驗采用等效替代法，故選B.（3）根據(jù)實驗的操作步驟可知，有重要遺漏的步驟的標號是C、E.在C中未記下兩條細繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O.2．答案：（3）沿細繩（套）的方向用鉛筆標出力的方向（6）F合與F的大小和方向（7）不能解析：（3）只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O時，需要記錄測力計的示數(shù)F的大小和方向，所以還需沿細繩（套）的方向用鉛筆標出力的方向．（6）實驗要比較F合與F的大小和方向，從而驗證是否滿足平行四邊形定則．（7）采用兩個彈簧順次連接，要把橡皮條拉至O點，則每個彈簧上的彈力還是和原來的一樣大，即還是會超出兩個測力計的量程，所以采用兩個彈簧順次連接，示數(shù)相加的方法不能解決問題．3．答案：（1）AC（2）圖見解析定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等解析：（1）為避免摩擦力的影響，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)，A正確；結(jié)點位置對實驗沒有影響，不用保證結(jié)點位于O點，B錯誤；實驗時需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三根細繩的方向，C正確；鉤碼的重力可以通過質(zhì)量直接得出，不需要傳感器，D錯誤．（2）如圖，合力不完全豎直，可能由于定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等．4．答案：（1）4.005.00（2）100（3）2.40解析：（1）由圖乙、丙可知，兩彈簧測力計的分度值為0.1N，根據(jù)估讀原則，彈簧測力計P的示數(shù)為4.00N，彈簧測力計Q的示數(shù)為5.00N.（2）兩彈簧測力計的合力方向沿輕質(zhì)彈簧向下，由幾何關(guān)系可知，合力大小為F＝eq\r(52－42)N＝3N，由胡克定律可知輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為k＝eq\f(F,x)＝eq\f(3N,3cm)＝100N/m..（3）保持圖甲中結(jié)點O位置不變，則兩測力計的合力不變，測力計Q的拉伸方向不變，根據(jù)平行四邊形定則，測力計P逆時針旋轉(zhuǎn)時，兩測力計的拉力FP、FQ的變化情況如圖所示，由圖可知，F(xiàn)P與FQ垂直時，F(xiàn)P最小．由幾何知識可知，F(xiàn)Q與F夾角的正弦值為sinθ＝eq\f(FP,FQ)＝eq\f(4,5)，所以FP的最小示數(shù)為FPmin＝Fsinθ＝2.40N．5．答案：（1）靜止（2）三根細線的方向（3）結(jié)點O的位置（4）F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合解析：（1）要測量裝滿水的水壺的重力，則應記下水壺靜止時電子秤的示數(shù)F.（2）要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點O的位置的同時，也要記錄三根細線的方向以及電子秤的示數(shù)F1.（3）已經(jīng)記錄了一個分力的大小，還要記錄另一個分力的大小，則結(jié)點O的位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應使結(jié)點O的位置和三根細線的方向與（2）中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2.（4）根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗證．6．答案：（1）62.5（2）13.5（3）2.52.9解析：（1）根據(jù)題圖甲可知彈簧的彈力為5N時，彈簧的伸長量為8.00cm，所以彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(5,0.08)N/m＝62.5N/