1、第2课时 实验：探究两个互成角度的力的合成规律必备知识基础练题组一 基础实验1(2021广州高一检测)完成以下“验证平行四边形定则”实验的几个主要步骤：(1)如图甲，用两只弹簧测力计分别勾住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置 O 和_。(2)如图乙，用一只弹簧测力计勾住细绳套把橡皮条的结点拉到_，记下细绳套的方向(如图丙中的 c)，读得弹簧测力计的示数 F_。(3)如图丙，按选定的标度作出了 F1、F2 的图示，请在图丙中：a按同样的标度作出力 F 的图示；b按力的平行四边形定则作出 F1、F2 的合力 F。【解析】(1)如题图甲，用两只弹簧测力计分别勾住细绳套，互成角度地
2、拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置 O 和两弹簧测力计的示数 F1、F2 以及两细绳套的方向；(2)如题图乙，用一只弹簧测力计勾住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置 O，记下细绳套的方向，由图示弹簧测力计可读得其示数 F4.0 N；(3)根据力的平行四边形定则，作出 F1、F2 的合力 F，如图所示。答案：(1)两测力计的示数 F1、F2 以及两细绳套的方向(2)同一位置 O 4.0 N(3)见解析图2某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验，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)本实验采用的科学方
3、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(2)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勾住绳套，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
4、作出这个力 F的图示；F比较 F和 F 的大小和方向，看它们在误差范围内是否相同，得出结论。上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号是_和_；遗漏的内容分别是_和_。【解析】(1)本实验采用的科学方法是等效替代法，故选 B；(2)有重要遗漏的步骤的序号是 C 和 E，C 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”。答案：(1)B(2)C E C 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”题组二 创新实验3(金榜原创题)某同学用如图甲所示的装置做“探究求合力方法”的实验。将一固定有白纸的木板竖直平行放在铁架台和轻弹簧所在平面后面，其
5、部分实验操作如下，请完成下列内容：(1)如图甲，在白纸上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置 O，根据两钩码的重力，在白纸上作出弹簧所受的拉力 F，如图丙所示；(2)如图乙所示，卸下钩码。然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将轻弹簧末端拉到同一位置 O，记录_，其中 B 弹簧测力计的读数为_N；(3)该同学在坐标纸上画出两弹簧拉力 FA、FB 的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出 FA、FB 的合力 F，若 F与 F 在误差范围内相同，可知力的合成遵循平行四边形定则；(4)造成 F 和 F不相等的可能原因是什么？【解析】(2)如图乙所示，卸下钩码。然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计
6、将轻弹簧末端拉到同一位置 O，记录细绳套 AO、BO 的方向及两弹簧测力计相应的读数；由图乙所示弹簧测力计可知，其分度值为 0.1 N，则 B 弹簧测力计的读数为 11.40 N；(3)作出 FA、FB 的合力 F如图；(4)细绳拉力与白纸面不平行。(合理即可)答案：(2)细绳套 AO、BO 的方向及两弹簧测力计相应的读数 11.40(3)见解析图(4)见解析关键能力综合练1(金榜原创题)某同学在做“探究力的合成”的实验中。(1)图中 B 测力计的示数为_N；(本实验用的弹簧测力计示数的单位为 N)(2)有关此实验，下列叙述正确的是_。A橡皮筋的拉力是两弹簧测力计的拉力的合力B两弹簧测力计的拉
7、力可以同时比橡皮筋的拉力大C两次拉橡皮筋时，不需将橡皮筋结点拉到同一位置 OD若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，另一只弹簧测力计拉力的大小也要变大【解析】(1)弹簧测力计分度值为 0.2 N，其示数为 3.6 N；(2)两个弹簧测力计拉力的合力与橡皮筋的拉力相反，故橡皮筋的拉力不是合力，A 错误；本实验，弹簧测力计的拉力应不超过量程，两个弹簧测力计拉力的大小没有要求，两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大，B 正确；根据实验的要求，两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置 O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同，C 错误；根据平行四边形定则，若只增
8、大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，则需同时调整另一只弹簧测力计拉力的大小与方向，D 错误。答案：(1)3.6(2)B2用等效替代法验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示，其中 A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和 OC 为细绳，图乙是白纸上根据实验结果画出的图。(1)本实验中“等效替代”的含义是_；A橡皮筋可以用细绳替代B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C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D两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代(2)图乙中的 F 与 F两力中，方向一定沿着 AO
9、 方向的是_，图中_是 F1、F2 合力的理论值；(3)完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是_。A拉橡皮筋的绳细一些且长一些B拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行C标记同一细绳方向的两点要尽量远些D使拉力 F1 和 F2 的夹角很小【解析】(1)本实验中两次均把橡皮筋与细绳的结点拉到同一点 O，则“等效替代”的含义是两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代，故选 D；(2)图乙中的 F 与 F两力中，方向一定沿着 AO 方向的是 F，图中 F 是 F1、F2 合力的理论值。(3)拉橡皮筋的绳细一些且长一些，这样可减小记录力的方向时产生的误差，
10、选项A 正确；拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行，选项 B 正确；拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，这样可减小记录力的方向时产生的误差，选项 C 正确；拉力 F1 和 F2 的夹角大小要适当，不能很小，选项 D 错误。答案：(1)D(2)F F(3)A、B、C3某实验小组用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”。(1)实验步骤如下：用一个弹簧测力计测出钩码的重力，记为 F；将弹簧的一端固定于铁架台上的 C 处，在竖直放置的木板上贴一张坐标纸，在弹簧末端挂上该钩码，在坐标纸上记下此时弹簧末端的位置 O；取下钩码，将两条一模一样的橡皮筋套在弹簧末端
11、，用两个弹簧测力计共同将弹簧末端拉到同一位置 O，记录此时两条橡皮筋伸长的方向，如图所示，并记下弹簧测力计的读数 FA 和 FB；选好标度，在坐标纸上画出两个弹簧测力计的拉力 FA 和 FB 的图示，并根据平行四边形定则求出合力 F；按同一标度，在坐标纸上画出挂一个钩码时弹簧所受的拉力 F 的图示；比较_的一致程度，若有较大的差异，对其原因进行分析，作出相应的改进后重新实验。(2)本实验采用的科学方法是等效替代法，等效替代的对象是_(选填“橡皮筋”或“弹簧”)。(3)同学们在操作中有如下议论，其中说法正确的有_。A两个分力 FA、FB 间夹角越大越好B图中所示的两条橡皮筋伸长的长度不可能相等C
12、弹簧测力计、橡皮筋、弹簧都应与木板平行D用两弹簧测力计同时拉橡皮筋时两弹簧测力计示数之差应尽可能大【解析】(1)验证力的平行四边形定则实验是利用了分力与合力的等效方法，所以比较的是第一次的 F 与第二次的 FA 和 FB 的合力 F的一致程度。(2)教材中的实验利用的是橡皮筋，此实验用的是弹簧，用弹簧等效替代了橡皮筋。(3)两个分力 FA、FB 间夹角适当即可，并不是越大越好，A 错误；图中所示的两条橡皮筋伸长的长度要想相等，只能是合力处于两条橡皮筋的夹角的角平分线上，此题明显不是，B 正确；在实验中，一定要保持弹簧测力计、橡皮筋、弹簧都应与木板平行，C 正确；用两弹簧测力计同时拉橡皮筋时对弹
13、簧测力计读数没有要求，只要使得两次拉伸到同一点就行，D 错误。答案：(1)F 与 F(2)弹簧(3)B、C4(2021南通高一检测)某实验小组做“验证平行四边形定则”的实验，如图所示，实验步骤如下：用两个相同的弹簧测力计互成角度地拉细绳套，使橡皮筋伸长，结点到达纸面上某一位置，记为 O1；记录两个弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 的大小和方向；只用一个弹簧测力计，将结点仍拉到位置 O1，记录弹簧测力计的拉力 F3 的大小和方向；按照力的图示要求，作出拉力 F1、F2、F3；根据力的平行四边形定则作出 F1 和 F2 的合力 F；比较 F3 和 F 的一致程度。(1)本次实验需要用到带细绳套的橡
14、皮筋，图中最合适的是_；(2)某次用弹簧测力计拉橡皮筋时弹簧测力计的指针位置如图所示，弹簧测力计示数为_N；(3)改变 F1 和 F2，重复步骤至进行第二次实验，记下结点位置 O2，位置O2_(选填“必须”或“不必”)与位置 O1 相同；(4)实验中，用两个弹簧测力计同时拉，两绳夹角小于 90，一个弹簧测力计示数接近量程，另一个超过量程的一半，请说明这样的操作_(选填“合理”或“不合理”)，理由是_；(5)某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力 F1 和 F2，图中小正方形的边长表示 2 N，两合力用 F 表示，F1、F2 与 F 的夹角分别为 1 和 2，关于它们的关系正确的有_。AF1
15、4 NBF12 NC145D12故 B、C 正确，A、D 错误。答案：(1)C(2)2.64(2.632.65 N 均可)(3)不必(4)不合理 合力超出了弹簧测力计量程(5)B、C5某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤如下：将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧测力计的示数 F，测量并记录 O1、O2 间的距离(即橡皮筋的长度 l)。每次将弹簧测力计示数改变 0.50 N，测出所对应的 l，部分数据如
16、表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05找出中 F2.50 N 时橡皮筋两端的位置，重新标记为 O、O，橡皮筋的拉力记为 FOO。在弹簧测力计秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到 O 点，将两笔尖的位置标记为 A、B，橡皮筋 OA 段的拉力记为 FOA，OB 段的拉力记为 FOB。完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在如图所示的坐标纸上画出 F-l 图线。得 l0_ cm。(2)测得 OA6.00 cm，OB7.60 cm，则 FOA 的大小为_ N。(3)根据给出的标度，在图中作出 FOA 和 FOB 的合力 F 的图示。通过比较 F 与_的大小和方向，即可得出实验结论。【解析】(1)根据表格中数据利用描点法作出图像如图所示；由图可知，图像与横坐标的交点即为 l0，由图可知 l010.00 cm；(2)AB 的总长度为 6.00 cm7.60 cm13.60 cm；由图可知，此时两端拉力 F1.80 N。(3)根据给出的标度，作出合力如图所示；只要作出的合力与实验得出的合力 FOO大小和方向在误差允许的范围内相等，即可说明平行四边形定则成立。答案：(1)图见解析 10.00(2)1.80(3)图见解析 FOO
