【2026年南方台江苏专用教辅电子版物理培优word讲义实验3探究两个互成角度的力的合成规律-夜雨聆风

【2026年南方台江苏专用教辅电子版物理培优word讲义实验3探究两个互成角度的力的合成规律

1. (2024·常州高三上期中)在“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图所示，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．关于该实验，下列操作中正确的是(　　)

A. 两个细绳套必须等长

B. 弹簧测力计、细绳套、橡皮条可以与木板平面不平行

C. 重复实验，再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同

D. 用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时，拉力必须都小于只用一个弹簧测力计时的拉力

【答案】 C

【解析】使用弹簧测力计时，施力方向应沿弹簧测力计轴线，两细绳只确定力的方向，故两个细绳套不需要等长，故A错误；合力与分力为等效替代的关系，为保证作用效果相同，实验时必须使弹簧测力计、细绳套、橡皮条与木板平面平行，故B错误；重复实验，再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同，故C正确；用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时，拉力不一定都小于只用一个弹簧测力计时的拉力，故D错误．

2. 某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材“验证力的平行四边形定则”，设计的实验装置如图所示．固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮条一端固定在量角器圆心O的正上方A点，另一端系绳套1和绳套2.

(1) 实验步骤如下：

① 弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮条，使橡皮条的结点到达O点，记下弹簧测力计的示数F.

② 弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮条，使橡皮条的结点达到O点，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，弹簧测力计的示数为F₁.

③ 根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F₁′＝________.

④ 比较________________，即可初步验证力的平行四边形定则．

(2) 将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2沿120°方向不变，此过程中保持橡皮条的结点在O点不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列说法中正确的是________.

A.逐渐增大 B. 先增大，后减小

C. 逐渐减小 D. 先减小，后增大

【答案】 (1) ③3)3F④F₁与F′₁的大小　(2) D　

【解析】 (1) ③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F′₁＝Ftan 30°＝3)3F.

④比较F₁和F′₁的大小，即可初步验证力的平行四边形定则．

(2) 保持绳套2方向不变，绳套1从0°方向向下缓慢转动60°，此过程中保持橡皮条的结点在O点不动，说明两个绳套拉力的合力不变，作图如下

由图可知，绳套1的拉力先减小，后增大，故A、B、C错误，D正确．

3. (2024·苏州期中)某实验小组用如图1所示装置进行验证力的平行四边形定则的实验，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．

(1) 某次实验中两个弹簧测力计拉力及两个拉力的合力F的示意图如图2所示，F′为一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力．如果没有操作失误，则图2中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________.

(2) 关于实验操作，下列步骤中必要的是________.

A. 实验前要用力拉弹簧测力计挂钩，检查指针能否达到最大量程处

B. 实验前要将两个弹簧测力计竖直互钩对拉，检查两个弹簧测力计读数是否相同

C. 两分力的夹角应取90°较好，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则

D. 拉力方向应与木板平面平行，且两个分力的值要适当大些

(3) 同学接着进行了如图3所示的实验，一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线，弹簧测力计a和b连接细线系于O点，其下端用细线挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置．分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在白纸上记录拉线的方向．则图中弹簧测力计a的示数为________N；弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动，且保持两弹簧测力计间的夹角不变，直到弹簧测力计a方向水平为止，此过程中弹簧测力计a的示数会________，弹簧测力计b的示数会________(填“变大”“不变”“变小”“先变大，后变小”或“先变小，后变大”)．

【答案】 (1) F′　(2) D　(3) 5.80　变小　变大　

【解析】 (1) 用一根弹簧测力计拉皮条时，拉力的方向与橡皮条的方向在同一条直线上，即F与F′两个力中，方向一定沿AO方向的是F′ .

(2) 在使用弹簧测力计之前不用将弹簧测力计用力拉，看是否能达到最大量程，故A错误；弹簧测力计使用前应该校零，即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，竖直互拉会有重力的影响，故B错误；两个分力夹角θ不宜过大，也不宜过小，不一定非要是90°，也不用勾股定理求解合力以验证平行四边形定则，故C错误；本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则，为了减小实验误差，弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，否则，作出的是拉力在纸面上的分力，误差较大，为了减小作图时画线的误差，弹簧测力计的拉力应适当大一些，故D正确．

(3) 弹簧测力计a的分度值为0.1 N，需要估读到0.01 N，所以示数为5.80 N．由题意，根据几何关系可知，弹簧测力计a、b对O的拉力F_a、F_b以及Q对O的拉力G组成的矢量三角形内接于圆内，如图所示．可知在弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动直到弹簧测力计a方向水平的过程中，弹簧测力计a示数变小，弹簧测力计b的示数会变大．