試驗三探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律1.[2024河南高三校聯(lián)考]如圖甲所示，某小組在水平放置的木板上做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”試驗.試驗的主要過程如下：A.將橡皮筋的一端固定，分別進行兩次拉伸橡皮筋，一次是兩位同學合作，先同時通過兩細繩用兩個彈簧測力計互成角度將橡皮筋的另一端拉到某一點O，記錄O點位置同時記錄兩彈簧測力計示數(shù)F1和F2的大小和方向；另一次是用一個彈簧測力計通過細繩將橡皮筋的端點拉到同一位置點O，記錄此時彈簧測力計示數(shù)F'的大小和方向；B.過O點，按統(tǒng)一標度作出力F1、F2和F'的圖示如圖乙所示；C.以F1、F2這兩個力為鄰邊作出平行四邊形，其對角線為如圖乙所示的F.回答下列問題：（1）下列說法正確的是C.A.F1、F2之間的夾角最好為120°B.為了避開摩擦力的影響，要斜向上拉彈簧測力計C.用一個彈簧測力計拉細繩時，需調(diào)整彈簧測力計拉力的大小與方向，直到橡皮筋結(jié)點與事先標記的O點重合D.平行四邊形定則求和的方法適用于某些矢量的求和，速度的合成遵循這種求和的方法，位移以及磁感應(yīng)強度的合成不遵循這種方法（2）對乙圖，F(xiàn)1、F2合力的理論值是F，實際測量值是F'.（均選填“F'”或“F”）（3）試驗小組重新做了一次試驗，如圖丙所示，若圖中每一小格長度均代表1.5N，則在圖中作出F1與F2的合力大小為9.0N（保留2位有效數(shù)字）.解析（1）F1與F2之間的夾角不能太大也不能太小，也不愿定是特別的120°，選項A錯誤；運用彈簧測力計的時候，彈簧測力計應(yīng)與木板平行，不行以斜向上拉彈簧測力計，選項B錯誤；用一個彈簧測力計拉細繩時，需調(diào)整彈簧測力計拉力的大小與方向，直到橡皮筋結(jié)點與事先標記的O點重合，這樣保證F'與F1、F2是等效替代關(guān)系，選項C正確；平行四邊形定則求和的方法適用于一切矢量的求和，位移、速度、磁感應(yīng)強度的合成都遵循這種求和的方法，選項D錯誤.（2）對題圖乙，F(xiàn)1、F2合力的理論值是平行四邊形的對角線，即F.實際測量值是F'.（3）在題圖丙中作出F1與F2的合力如圖所示.圖中每一小格長度均代表1.5N，則F1與F2的合力大小為9.0N.2.在探究求合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細繩，試驗時，須要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細繩用兩個彈簧測力計互成角度拉橡皮條，另一次是用一個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條.（1）在試驗操作過程中，下列說法正確的是BD（填字母代號）.A.將橡皮條拉伸相同長度即可B.彈簧測力計、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行C.用兩個彈簧測力計同時拉細繩時，兩個彈簧測力計示數(shù)之差應(yīng)盡可能大D.拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要遠些（2）小組同學利用坐標紙登記了橡皮條的結(jié)點位置O以及兩個彈簧測力計拉力的大小和方向，如圖所示，圖中每一小格長度均代表0.5N，則F1與F2的合力大小為2.5N.（保留2位有效數(shù)字）（3）試驗過程中，保持橡皮條的結(jié)點位置O不動和彈簧測力計的拉力F1的方向不變，使另一個彈簧測力計從圖示位置起先，沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)過53°角，關(guān)于彈簧測力計示數(shù)F2的變更，下列結(jié)論正確的是D.（已知sin53°＝0.8）A.漸漸增大 B.漸漸減小C.先增大后減小 D.先減小后增大解析（1）探究求合力的方法接受了等效替代的思想，須要兩次將橡皮條的結(jié)點拉到同一位置，A錯誤；為了減小試驗誤差，操作中要求彈簧測力計、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行，B正確；用兩個彈簧測力計同時拉細繩時，兩個彈簧測力計示數(shù)之差不應(yīng)太大，否則將增大作圖誤差，C錯誤；為了更精確地記錄力的方向，拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要遠些，D正確.（2）依據(jù)平行四邊形定則，作出合力，如圖甲所示，由圖像可得合力大小F合＝2.5N. 圖甲 圖乙（3）試驗過程中，保持橡皮條的結(jié)點位置O不動，即合力不變，彈簧測力計的拉力F1的方向不變，彈簧測力計的拉力F2的方向和大小都變更，如圖乙所示.當F2與F1垂直時，F(xiàn)2有最小值，依據(jù)兩力的大小與方向關(guān)系可知，兩力初始夾角小于143°，由此可知F2的示數(shù)先減小后增大，D正確.3.[2024山東青島調(diào)研檢測]某同學探究共點力的合成規(guī)律.ABCD為豎直平板，E、F兩處固定了軸線水平的輕質(zhì)滑輪.調(diào)整鉤碼個數(shù)，當裝置平衡時如圖所示，此時登記繩子結(jié)點O的位置、三段繩子OE、OF、OP中彈力的方向及對應(yīng)的鉤碼數(shù)目.圖中OE、OF與水平方向的夾角分別為α、β，假如共點力的合成滿意平行四邊形定則，則α＋β＝π2或90°.保持鉤碼個數(shù)不變，將F處滑輪水平向右移動到G點，裝置再次平衡后，結(jié)點O的位置將降低（選填“上升”“降低”或“不變”）解析在探究共點力的合成規(guī)律時，須要登記力的大小和方向，在本試驗中，鉤碼的個數(shù)反映力的大小，則還需登記力的方向.假如題圖中的共點力的合成滿意平行四邊形定則，則依據(jù)鉤碼個數(shù)3、4、5結(jié)合幾何關(guān)系可知應(yīng)有α＋β＝π2.F處滑輪水平向右移動到G點，裝置再次平衡時，由于鉤碼個數(shù)不變，則α、β均不變，O點沿EO向右下移動，即O4.[試驗裝置創(chuàng)新]某同學用光滑平板A和B制作了一個直角架.該同學想通過此裝置，利用壓力傳感器和量角器來驗證力的平行四邊形定則，主要試驗步驟如下.（1）平板B置于水平面上，壓力傳感器固定在平板B上，將木塊C置于壓力傳感器正上方，木塊C緊靠平板A，如圖甲所示，記錄此時傳感器的示數(shù)F1，此時平板A對木塊C的彈力為0.圖甲圖乙（2）以直角架連接邊為轉(zhuǎn)軸，抬高平板B的另一端，使平板B繞轉(zhuǎn)軸逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)，平板B轉(zhuǎn)過的角度為60°時，記錄傳感器的示數(shù)F2，如圖乙所示.（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，比較F1和F2的大小，若F1與F2的關(guān)系為F1＝2F2，即可初步驗證平行四邊形定則.（4）重復(fù)步驟（2），多次調(diào)整平板B轉(zhuǎn)動的角度，比較F1和F2的大小，多次驗證.（5）在步驟（2）中，隨著轉(zhuǎn)動角度的增大，通過平行四邊形定則可以推出平板A對木塊C的彈力始終變大（選填“始終變大”或“先變大后變小”）.解析（1）題圖甲中平板B水平放置，平板A與木塊C只接觸沒有彈力作用.【易錯辨析】此處要留意兩物體接觸且發(fā)生彈性形變才有彈力，當不確定是否有彈力時可以接受假設(shè)法，假設(shè)沒有平板A，看木塊C能否靜止，假如C靜止，則A、C之間沒有彈力，假如C不靜止，則A、C之間有彈力.（3）對木塊C進行受力分析，可知平板A對木塊C的彈力和平板B對木塊C的彈力均與各自接觸面垂直，由于木塊C處于平衡狀態(tài)，故這兩個彈力的合力應(yīng)當豎直向上，如圖（a）所示，依據(jù)幾何關(guān)系可知合力為2F2，所以在誤差允許的范圍內(nèi)，若F1＝2F2，即兩個平板對木塊C的彈力的合力與木塊C受到的重力大小相等，方向相反，則可初步驗證平行四邊形定則.（5）平板B從題圖甲所示位置緩慢旋轉(zhuǎn)的過程中，兩板對木塊C的彈力夾角不變，保持垂直，作出幫助圓，如圖（b）所示，可知平板A對木塊C的彈力始終變大.5.[2024廣東茂名聯(lián)考]某中學試驗小組的同學在探究合力與分力關(guān)系時，把木板放在水平桌面上，在木板上固定一張白紙，將橡皮筋的一端固定在圖中的P點，橡皮筋的另一端拴接兩個細繩套，用兩彈簧測力計A、B（單位為N）拉兩個細繩套使結(jié)點到O點（未畫出），如圖所示，其中彈簧測力計A的示數(shù)如圖，改用一個彈簧測力計拉細繩套仍使結(jié)點到O點.（1）彈簧測力計A的讀數(shù)為4.90N.（2）下列說法不正確的是D.（請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母）A.試驗時，應(yīng)記錄彈簧測力計的讀數(shù)以及細繩的方向B.試驗前，應(yīng)將彈簧測力計進行校零C.試驗時，應(yīng)保持細繩與木板平行D.為了減小試驗誤差，應(yīng)進行多次試驗，且每次都必需使結(jié)點拉到同一位置O點（3）試驗時，分別用兩個彈簧測力計與一個彈簧測力計拉橡皮筋，均使結(jié)點拉到O點，則該試驗用到的探討方法是B.A.限制變量法 B.等效替代法C.類比法 D.建立物理模型法（4）假如用兩個彈簧測力計拉橡皮筋時的合力為F，用一個彈簧測力計拉橡皮筋時力為F'，則作圖時F'（選填“F”或“F'”）確定與橡皮筋在同一條直線上.（5）假如起先兩彈簧測力計的夾角小于90°，保持彈簧測力計B的方向以及結(jié)點O的位置不變，將彈簧測力計A沿逆時針方向緩慢轉(zhuǎn)動，則彈簧測力計A、B讀數(shù)的變更狀況是B（請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母）.A.彈簧測力計A的讀數(shù)先增大后減小，彈簧測力計B的讀數(shù)始終減小B.彈簧測力計A的讀數(shù)先減小后增大，彈簧測力計B的讀數(shù)始終增大C.彈簧測力計A的讀數(shù)始終減小，彈簧測力計B的讀數(shù)先增大后減小D.彈簧測力計A的讀數(shù)始終減小，彈簧測力計B的讀數(shù)先減小后增大解析（1）由題圖可知，彈簧測力計的分度值是0.1N，估讀一位，故讀數(shù)為4.90N.（2）試驗時，要畫出力的圖示，因此須要記錄彈簧測力計的讀數(shù)和力的方向，A正確，不符合題意；為了用彈簧測力計精確測出力的大小，在測量之前要校零，B正確，不符合題意；細繩方向必需與木板平面平行，C正確，不符合題意；使結(jié)點拉到同一位置O點是針對同一次試驗，并不是多次試驗，D錯誤，符合題意.【易錯辨析】同一次試驗用單個彈簧測力計拉和用兩個彈簧測力計拉須要將結(jié)點拉到同一位置，兩次不同的試驗不須要將結(jié)點拉到同一