2023年高考物理一輪系統(tǒng)復(fù)習(xí)學(xué)思用(考點分析)-第五節(jié) 實驗：探究力的合成規(guī)律

【考點分析】第五節(jié)實驗：探究力的合成規(guī)律

【考點一】對實驗原理和操作的考查

【典型例題1】(2021?江西月考)某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置來驗證“力的平行四

邊形定則”。彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物彈簧測力計B的一端用

細線系于。點，手持另一端向左拉，使結(jié)點。靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B

的示數(shù)，井在貼于豎直木板的白紙上記錄。點的位置和拉線的方向。

(1)下列的實驗要求中不必要是

A.細線A。與80之間的夾角應(yīng)盡可能大于90°

B.改變拉力的大小與方向，進行多次實驗，每次都要使。點靜止在同一位置

C.細線應(yīng)盡可能長一些

D.應(yīng)測量重物M所受的重力

(2)圖乙的示數(shù)為N；

34

34

圖乙

(3)圖丙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的圖示，下列說法正確的是

A.圖中的尸是力月和F,合力的理論值

B.圖中的尸是力耳和尸2合力的理論值

C.尸是力￡和F,合力的實際測量值

D.本實驗將細繩都換成橡皮條，同樣能達到實驗?zāi)康?/p>

【解析】(1)[1]A.細線4。與80之間的夾角適當(dāng)大一點，不一定需要大于90。，A

錯誤；

B.當(dāng)結(jié)點O位置確定時，彈簧測力計A的示數(shù)也確定，由于重物的重力已確定，兩

力大小與方向均一定，因此彈簧測力計B的大小與方向也一定，所以不需要改變拉力多次

實驗，B錯誤。

C.細線應(yīng)盡可能長一些，能更加準(zhǔn)確的記錄力的方向，C正確；

D.實驗通過做出三個力的圖示，來驗證“力的平行四邊形定則“，因此重物的重力必須

要知道，D正確。

故選AB。

⑵⑵彈簧測力計讀數(shù)，每1N被分成10格，則1格就等于0.1N.圖指針落在3N到

4N的第8格處，所以3.80N。

(3)[3JABC.為與尸2的合力的實際值測量值等于下面懸掛重物的重力大小，方向與重

力方向相反；而理論值是通過平行四邊形定則得到的值。所以F是人和B的合力的實際值,

尸是K和乃的合力的測量值，B錯誤，AC正確：

D.本實驗將細繩都換成橡皮條，同樣能達到實驗?zāi)康?，D正確。故選ACD。

【答案】AB3.80ACD

【歸納總結(jié)】

1.相關(guān)原理：一個力產(chǎn)的作用效果和兩個力八、6的作用效果都是讓同一條一端固定

的橡皮條伸長到同一位置，所以力尸就是這兩個力Q和后的合力，作出力尸的圖示.再根

據(jù)平行四邊形定則作出力Q和后的合力產(chǎn)的圖示，比較尸和尸的大小和方向是否相同，若

相同，則說明互成角度的兩個力合成時遵循平行四邊形定則.

2.注意事項

(1)同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤對拉，

讀數(shù)相同.

(2)在同一次實驗中，使橡皮條拉長時，結(jié)點。位置一定要相同.

(3)用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大也不宜太小，在

60。?100。之間為宜.

(4)實驗時彈簧測力計應(yīng)與木板平行，讀數(shù)時眼睛要正視彈簧測力計的刻度，在合力不

超過量程及橡皮條彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些.

(5)細繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向.不要直接沿細繩套的方向畫直線，應(yīng)在

細繩套末端用鉛筆畫一個點，去掉細繩套后，再將所標(biāo)點與。點連接，即可確定力的方向.

(6)在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作

力的圖示稍大一些.

【考點二】對實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析的考查

【典型例題2】(2021?河北專題練習(xí))為驗證力的平行四邊形定則，某同學(xué)準(zhǔn)備了以下

器材：支架，彈簧，直尺，量角器坐標(biāo)紙，細線，定滑輪(位置可調(diào))兩個，鉤碼若干。支架

帶有游標(biāo)尺和主尺，游標(biāo)尺(帶可滑動的指針)固定在底座上，主尺可升降，如圖1所示。

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主尺游標(biāo)尺

圖1圖2圖3

實驗步驟如下：

(1)儀器調(diào)零。如圖1,將已測量好的勁度系數(shù)k為5.00N/m的彈簧懸掛在支架上，在彈

警掛鉤上用細線懸掛小鉤碼做為鉛垂線，調(diào)節(jié)支架豎直。調(diào)整主尺高度，使主尺與游標(biāo)尺的

零刻度對齊。滑動指針，對齊掛鉤上的。點，固定指針、

(2)搭建的實驗裝置示意圖如圖2.鉤碼組WA=40g,鉤碼組SB=30g,調(diào)整定滑輪位置和

支架的主尺高度，使彈簧豎直且讓掛鉤上0點重新對準(zhǔn)指針。實驗中保持定滑輪、彈簧和

鉛垂線共面。此時測得。=36.9。，￡=53.1。，由圖3可讀出游標(biāo)卡尺示數(shù)為cm,

由此計算出彈簧拉力的增加量F=No當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭為9.80m/s2。

(3)請將第(2)步中的實驗數(shù)據(jù)用力的圖示的方法在圖框中做出，用平行四邊形定則做出

【解析】(2)[1]游標(biāo)卡尺精度為-^-=0.1mm，讀數(shù)為

97mnn-8x0.1mm=97.8mm=9.78cm

⑵則彈簧拉力的增量為AE=AAr=5x9.78xlO-2N=0.489N。

3

⑶⑶根據(jù)題意可知繩產(chǎn)生的拉力為％=mAg=40X10X9.8N=0.392N,

08繩產(chǎn)生的拉力為匕s=30x10-x9.8N=0.294N,力的合成如圖

(4)⑷在求解合力的過程中，求解的是彈簧彈力的變化量，所以小鉤碼的重力對實驗結(jié)

果無影響。

【答案】9.780.489無

【歸納總結(jié)】

1.數(shù)據(jù)處理

(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點。沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測

力計的拉力人和尸2的圖示，并以Q和Fi為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過0

點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示.

(2)用刻度尺從O點按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出實驗步驟4中彈簧測力計的拉力F'

的圖示.

(3)比較F與產(chǎn)是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗證平行四邊形定則.

2.誤差分析

(1)彈簧測力計本身的誤差.

(2)讀數(shù)誤差和作圖誤差.

(3)兩分力八、6間的夾角e越大，用平行四邊形定則作圖得出的合力F的誤差△下也

越大.

【考點三】含有傳感器等替代彈簧的實驗研究

【典型例題3】一同學(xué)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)如圖甲，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)幾

(2)如圖乙，將三細線“、上、上的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A

和水壺帶上。水平拉開細線必，在白紙上記下結(jié)點。的位置、和電子秤的示

數(shù)

(3)如圖丙，將另一顆墻釘B釘在與0同一水平線上，并將b拴在其上。手握電子秤沿

著(2)中心的方向拉開細線42,使和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示

數(shù)尸2。

(4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、Q、6的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出

Fi、巳的合力F，的圖示，若,則平行四邊形定則得到驗證。

【解析】(1)要測量裝滿水的水壺的重力，需記下水壺靜止時電子秤的示數(shù)幾

(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。的位

置的同時，也要記錄三細線的方向以及電子秤的示數(shù)Q。

(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。位置不能變化,

力的方向也不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點。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)尸2。

(4)根據(jù)平行四邊形定則作出人、B的合力廣的圖示，若F和尸在誤差允許的范圍內(nèi)重

合，則平行四邊形定則得到驗證。

【答案】（1）靜止（2）三細線的方向（3）結(jié)點。的位置（4）F和尸在誤差允許的范圍

內(nèi)重合

【歸納總結(jié)】（1）用橡皮筋苴代■彈簧秤：三個相同的橡皮筋，可將三個橡皮筋系于

一點，互成角度地將它們拉長，記下各自的拉力方向，伸長后的長度，并測出原長，根據(jù)伸

長量確定三個拉力的大小關(guān)系，再結(jié)合力的圖示作圖驗證平行四邊形定則.

（2）使用力傳感器：用力傳感器確定各力的大小，同時確定細繩中拉力的方向，再結(jié)合

力的圖示作圖驗證平行四邊形定則.

（3）鉤碼如彈簧秤.

【考點四】力的平行四邊形定則的創(chuàng)新實驗

【典型例題4]（2021?河北省邯鄲市）某同學(xué)利用如圖所示的器材驗證“力的平行四邊

形定則“：在傾斜桌面上平鋪一張白紙