2026届高考物理一轮复习模型解读与针对性训练实验3探究两个互成角度的力的合成(学生版+解析)

这是一份2026届高考物理一轮复习模型解读与针对性训练实验3探究两个互成角度的力的合成(学生版+解析)，共9页。
【实验解读】
一、教材实验解读
二、拓展创新实验
【高考启示】
高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景。因此，要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。
常见创新实验方案
(2)合力的获得：弹簧测力计的拉力→力传感器。
【高考典例】
【典例1】（2025高考黑吉辽蒙卷第12题）12. 某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图（a），细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。
为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线，如图（b）所示。
回答下列问题：
（1）将一芒果放入此空杯，按上述操作测得，由图（b）可知，该芒果的质量_________g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与相比_________（填“偏大”或“偏小”）。
（2）另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是_________。
A. 水杯质量过小
B. 绳套长度过大
C. 橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比
（3）写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施_________。
【典例2】(2023·全国乙卷，22)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤：
(1)用图钉将白纸固定在水平木板上。
(2)将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并______(多选，填正确答案标号)。
A.用刻度尺量出橡皮条的长度
B.用刻度尺量出两细线的长度
C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置
D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向
(3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到________________，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。
(4)选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F′的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。
(5)比较F′和F的____________________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
【针对性训练】
1．（6分）（2024年湖南名校联考）某同学利用如图甲所示的装置来验证力的平行四边形定则，该同学的实验步骤为：
（1）在竖直木板上铺上白纸，木板上固定两个光滑的定滑轮，两个物块通过轻绳被弹簧测力计拉住而处于静止状态，O为OA、OB、OC三根轻绳的结点，此时弹簧测力计读数如图乙所示，则________N；
（2）此实验还需记录的有________；
A．两个物块的重力
B．OA、OB、OC的方向
C．OA、OB、OC的长度
（3）由记录的物理量选择合适的标度画平行四边形来验证结论是否成立；
（4）改变弹簧测力计拉力的大小，重复进行实验，再次验证力的平行四边形定则时，________（填“需要”或“不需要”）保证结点O的位置与第一次相同。
2．（7分）(2024年湖北四市5月联考)
某同学如图甲，用量程为的弹簧测力计，测量一个超出其量程的物体的重力：
（1）将表面印有等距圆环的白纸固定在竖直放置的木板上；
（2）三根细线分别与弹簧测力计一端、一个图钉、待测重物相连，弹簧测力计的另一端固定，通过改变图钉在木板的位置调节细线，使细线的结点与圆环的圆心位置重合；
（3）标出、、的拉力方向，记录弹簧测力计的读数________N；
（4）①根据共点力平衡条件和平行四边形定则，用“力的图示”在图乙中作出、拉力的合力；②由作图结果可得重物的重力为________N（结果保留一位小数）。
（5）保持结点和图钉的位置不变，将弹簧测力计从图甲所示位置逆时针旋转到水平位置的过程中，弹簧测力计的示数将________。
A．逐渐增大B．先增大后减小C．逐渐减小D．先减小后增大
3．（7分）（2024广东名校联盟4月二轮复习联考）小明在探究“两个互成角度的力的合成规律”时，用到两根相同的橡皮筋、木板、白纸、笔、图钉、细线和刻度尺。请帮助他完善以下步骤。
（1）如图甲所示，先把两根橡皮筋和细绳的一端连接，结点记为。
（2）用刻度尺测量橡皮筋的原长，记为。
（3）如图乙所示，在木板上固定白纸，在白纸上的点固定橡皮筋的上端，用手拉动橡皮筋的自由端，记录此时橡皮筋的长度和结点的位置。
（4）如图丙所示，左手拉动橡皮筋的自由端，右手拉动细线，使得点两次位置重合，记录此时橡皮筋的长度和__________。
（5）把橡皮筋和细线互换位置再拉动，使________________________________________，记录________________________________________。
（6）根据胡克定律可知，橡皮筋的弹力大小和形变是成正比，以形变量的大小作为弹力、及，根据记录的信息作出平行四边形，比较对角线与的大小和方向是否大致相同，从而判断两个互成角度的力的合成是否遵循平行四边形定则。
4.(2024·北京海淀高三阶段考试)图3甲为“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验装置图。
图3
下面是实验的主要操作步骤：
a.将橡皮条的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计；
b.沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮条的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，并记录两个拉力F1、F2的大小及方向；
c.再用一个弹簧测力计将橡皮条的活动端仍拉至O点，记录测力计拉力的大小及方向。
(1)图乙是在白纸上根据实验结果作出的力的图示，其中________表示力F1和F2合力的理论值(选填“F”或“F′”)。
(2)本实验采用的科学方法是________。
A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法
(3)本实验中F1、F2的夹角应该是________。
A.大一些好B.适当的大小C.小一些更好
(4)本实验中若用细长的橡皮条替代两根绳套，你认为该办法是________的(选填“可行”或“不可行”)。
(5)本实验与“探究相互作用力的大小关系”的实验都需要用到两个弹簧测力计，请你设计一种两实验通用的选择测力计的方法______________________________。
5.有同学利用如图所示装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，并固定两个光滑的滑轮A和B，三根绳子打一个结点O，各绳另一端均连接钩码，各钩码质量均相等，当系统如图达到平衡时，根据钩码个数可读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：
(1)若某次实验中钩码个数N1＝2，N2＝5，则N3可能等于________(填正确答案标号)。
A.2B.4C.8D.9
(2)在实验过程中，关于实验操作和相关要求，下列说法正确的是____________(填选项前字母)。
A.实验中三段绳子应与竖直木板平行
B.实验中需要用天平测出一个钩码的质量
C.在某两次实验中，O点位置可以不同
D.实验中需要用量角器量出三段绳子之间的夹角
(3)通过实验，该同学用作图法作出了两个图，如图甲、乙所示，你认为图示中______(填“甲”或“乙”)是正确的。
6 .某兴趣小组的同学为了验证“两个互成角度的力的合成规律”，设计了一个实验方案，在圆形桌子桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮(滑轮上侧所在平面与桌面平行)，滑轮P1固定，滑轮P2、P3可沿桌边移动，如图所示。可供选择的实验器材有：刻度尺、三角板、铅笔、白纸、一根橡皮条、三根细线、质量相同的钩码若干。
部分实验操作步骤如下：
①将橡皮条中央处和两端点分别与三根细线相连；
②将连在橡皮条中央的细线跨过固定滑轮P1，连接橡皮条两端点的细线跨过可动滑轮P2、P3；
③在三根细线的下端分别挂上一定数量的钩码，使连在橡皮条中央的细线与橡皮条的结点O静止。
(1)为完成本实验，下列物理量必须测量或记录的是________(填选项前字母)。
A.橡皮条的原长
B.两端橡皮条伸长后的长度
C.钩码的质量
D.三根细线所挂钩码的个数
(2)在完成本实验的过程中，下列操作或描述正确的是________(填选项前字母)。
A.连接橡皮条两端点的细线长度必须相同
B.细线OP1必须在OP2与OP3夹角的角平分线上
C.记录图中O点的位置和OP1、OP2、OP3的方向
D.不改变OP1所挂钩码的个数和OP1的方向，改变OP2与OP3的夹角重复实验，O点不用在桌面上同一位置
(3)实验中，若桌面不水平________(选填“会”或“不会”)影响实验的结论。
7. （2024广东佛山重点高中3月质检）某实验小组为“验证力的平行四边形定则”，设计了如下三个实验方案：
方案一：实验装置如图甲所示，其中为固定橡皮条的图钉，OA为橡皮条，OB和OC为细绳。用两只弹簧秤分别拉和将橡皮条与细绳的结点拉到O点。本实验中，采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差___________；
A．拉橡皮筋的细绳要稍短一些
B．两个细绳间的夹角越小越好
C．两个弹簧秤的示数要适当大些
D．实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度
方案二：实验装置如图乙所示，弹簧测力计挂于固定点，下端用细线挂一重力为的重物M，弹簧测力计的一端用细线系于点，手持另一端水平向左拉，使结点静止在某位置，在贴于竖直木板的白纸上记录点位置和细线方向，图中弹簧测力计B示数为___________N，此时弹簧测力计示数约为___________N；
方案三：实验装置如图丙所示，在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮和，将绳子打一个结点，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，钩码不会碰到滑轮，改变钩码个数，实验不能完成的是___________。
A．钩码的个数
B．钩码的个数，
C．钩码的个数，，
D．钩码的个数，，
原理装置图
操作要求

1.等效：同一次实验中两次把橡皮筋拉长后的结点O位置必须保持不变。
2.拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行)，橡皮筋、弹簧测力计和细绳套与纸面平行，两分力F1、F2的夹角不要太大或太小。
3.记录：记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点尽量远些。
数据处理
(d)
1.在平板上用力的图示法作出三个力，如图(d)所示，观察这三个力所构成的几何图形。
2.改变两个拉力的大小和方向，重复上述实验步骤。