高考物理一轮复习重难点逐个突破专题14探究两个互成角度的力的合成规律(原卷版+解析)

这是一份高考物理一轮复习重难点逐个突破专题14探究两个互成角度的力的合成规律(原卷版+解析)，共29页。试卷主要包含了实验原理，实验器材，误差分析，注意事项，60N 、F2=4等内容，欢迎下载使用。
互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相同．
2.实验器材
木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、小圆环、三角板、刻度尺、图钉(若干个)。
3．实验步骤及数据处理
(1)如图甲所示,用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上．
(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.如图甲所示．
(3)用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.
(4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向，如图乙所示．
(5)比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相同，从而验证平行四边形定则．
4.误差分析
系统误差:弹簧测力计本身不够准确造成的误差,为此要选择比较准确的弹簧测力计。
偶然误差:弹簧测力计读数和作图造成偶然误差,所以实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录,需要多做几次实验．
5.注意事项
(1)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同，但是不同次实验可以选取不同的O点．
(2)用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜．
(3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．
(4)在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些，进行不同次实验及不同小组可以取不同标度。
1．（2022·宁夏六盘山高级中学模拟预测）甲同学尝试用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计a挂于固定点c，下端用细线挂一重物Q，弹簧测力计b的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。
（1）图1中弹簧测力计a的示数为___________ N。
（2）下列不必要的实验要求是___________ （请填写选项前对应的字母）。
A．弹簧测力计应在使用前校零
B．拉线方向应与木板平面平行
C．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置
（3）乙同学换用两个弹簧测力计拉橡皮筋到O点，两弹簧测力计读数分别为F1和F2，用一个弹簧测力计拉橡皮筋到O点时读数为F'，通过作图法验证平行四边形定则时，图2中符合实际情况的是_____ 。
2．（2022·四川·树德中学模拟预测）“探究两个互成角度的力的合成规律”实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB与OC为细绳。图乙显示的是在白纸上根据实验结果画出的图。
（1）图乙中一定沿着AO方向的是______（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 D．物理模型法
（3）下列说法中正确的是_______；
A．两个分力的值稍大一些较好，便于减小作图误差
B．两个分力的夹角越大越好，同时在实验中应注意弹簧测力计与细线应始终平行纸板但不与纸面接触
C．两分力的夹角应取90°，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则
D．在同一实验中，两次实验操作O点的位置不能变动
（4）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，能否验证力的平行四边形法则？答______（选填“能”、“不能”）
3．（2022·湖南·模拟预测）在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，桌上放一块方木板，用图钉把一张白纸钉在方木板上。再用图钉把橡皮条一端固定在板上的A点。在橡皮条另一端拴上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条；再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条。
（1）下列哪些方案可以选出适合完成实验的弹簧测力计_______；
A．两弹簧测力计置于水平桌面对拉时弹簧测力计读数相等
B．两弹簧测力计竖直悬挂在铁架台上对拉时弹簧测力计读数相等
C．用两个弹簧测力计测量同一物体的重力时读数相等但略小于物体实际重力
D．用两个弹簧测力计测量同一物体的重力时读数相等且等于物体实际重力
（2）在某次测量时弹簧测力计的示数如图所示，则此时弹簧测力计的拉力为________N，实验中必须要做的标记或者记录的信息有___________；
A．拉伸后橡皮条的长度 B．拉伸后结点的位置
C．力F的大小和方向 D．力F1、F2的夹角
（3）下列关于的实验要求中正确的是________。
A．木板只能放在水平面上不能竖直固定
B．细线应尽可能长一些
C．细线CO与BO之间的夹角应尽可能大于90°
D．在一次实验中测量力F和力F1、F2时，一定要使O点静止在同一位置
4．（2022·北京海淀·模拟预测）如图甲所示，在做探究两个互成角度力的合成规律的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：将橡皮筋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。沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为 O 点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力 F1、F2的大小。再用笔在两绳的拉力方向上分别标记 a、b 两点，并分别将其与 O 点连接，表示两力的方向。再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小，并用上述方法记录其方向。
（1）用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是：______________
（2）这位同学在实验中确定分力方向时，图甲所示的 a 点标记得不妥，其原因是 _________
（3）图乙是在白纸上根据实验结果作出的力的图示，其中___________是F1和F2合力的实际测量值。F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是___________。
5．（2022·北京·日坛中学模拟预测）某同学用橡皮条与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”，实验装置如图甲所示。其中A为固定橡皮条的图钉，OB和OC为细绳。
（1）本实验中两次拉橡皮条的过程，主要体现的科学方法是__________
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）在做本实验时，下列操作中错误的是___________。
A．同一次实验过程中O点位置不允许变动
B．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
C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮调另一端拉到O点
D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧秤之间夹角应取90°，以便于算出合力的大小
（3）某一次实验中，用一个弹簧测力计拉橡皮条使橡皮条与细绳的结点到达O点，弹簧测力计的示数如图乙所示，此时橡皮条的弹力大小为__________N。
（4）根据实验数据，该同学画出如图丙所示的图，图中___________是F1、F2合力的理论值（填“F”或“F′”）。
（5）实验中，如果将细绳换成橡皮筋，O点沿OB、OC方向的拉力仍等于弹簧秤的读数，所以实验结果________发生变化。（选填“会”或“不会”）
（6）实验结束后，小明同学用其中一个弹簧测力计探究“弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系”，绘出如图丁所示图像，则弹簧测力计的劲度系数为__________Nm。
6．（2022·上海奉贤·二模）在“研究共点力的合成”实验中，
（1）下列说法正确的是( )
A．弹簧秤使用前需要调零
B．两弹簧秤的量程需要一致
C．弹簧秤伸长的方向与细绳要在同一直线
D．两个弹簧秤对结点的拉力是分力，橡皮筋对结点的拉力是合力
（2）某实验小组，使用弹簧秤的量程为5.00N，将橡皮条一端固定，先用两只弹簧秤将橡皮条另一端水平拉到某一位置，标记为O点、紧靠细绳标记A、B两点、弹簧秤读数；然后用一只弹簧秤将其拉至O点，记录紧靠细绳的C点及弹簧秤读数，该小组完成的部分实验数据记录在图中。为得出实验结论请完成作图。( )
（3）结合上述所作图，分析实验过程与结果，下列措施有利于减少实验误差的是( )
A．适当增加橡皮条的原长 B．适当减小弹簧秤的拉力
C．适当增大A、B两点到O点的距离 D．适当减小两细绳的夹角
7．（2022·辽宁·模拟预测）某同学用图甲所示装置做“探究求合力的方法”实验。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。
（1）要减小实验误差，下列措施可行的是( )
A．两个分力F1、F2的大小要适当大些
B．两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些
C．拉橡皮筋的细绳要细些且要稍短一些
D．标记细绳方向的点要尽量离结点近些
（2）若实验中弹簧测力计的量程均为5N，某次实验用两个弹簧测力计拉橡皮筋时，两个绳套间的夹角为60°，两弹簧测力计的示数恰好均如图乙所示，弹簧测力计的示数为________N，你认为这次操作____________（填“合适”或“不合适”），原因是____________
（3）某次实验的结果如图丙所示，这次实验F1、F2刚好垂直，若在图丙所示的实验结果中，保持结点的位置、F2的方向不变，将两个分力的夹角增大，则F1_________（填“变大”“变小”或“不变”），F′___________（填“变大”“变小”或“不变”）。
8．（2022·上海浦东新·模拟预测）两位同学一起做“研究共点力的合成”实验。
（1）实验采用的主要科学方法是( )
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．模拟研究法
（2）他们的实验操作的部分步骤如下，老师指出①、②步骤中各有一处存在遗漏。
①一位同学直接取用图（a）的两个弹簧测力计分别钩住绳套，平行于图板互成角度地拉伸橡皮筋使结点至P点（示意图如（b）），另一同学记录下P点位置、两测力计对应拉力F1、F2的大小和方向。
②再用一只弹簧测力计，通过一个细绳套拉伸橡皮筋使其伸长相同长度，记录测力计的示数F′和细绳的方向，并按同一标度作出F′的图示。
请说明①步骤中遗漏的内容_________；②步骤中遗漏的内容_____。
（3）两同学怀疑实验中的橡皮筋会因多次拉伸而弹性发生变化，于是设计如下实验来探究：将钉有白纸的图板竖直固定，橡皮筋上端固定于O点，一个细绳套上挂一重物，用与白纸平行的水平力拉另一细绳套，缓慢移动结点，在白纸上记录下结点的轨迹，如图（c）中“轨迹1”所示。
把橡皮筋多次拉伸后，重复实验，在同一张纸上记录下结点的轨迹2，如图（d）所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则两次实验中橡皮筋分别被拉到a、b时，橡皮筋拉力的方向_____（选填“相同”或“不同”），由此推断拉力的大小Fa____Fb（选填“>”、“”“