考點09實驗二：探究互成角度的力的合成規(guī)律1.3年真題考點分布題型實驗題高考考點探究互成角度的力的合成規(guī)律的實驗基本要求；探究互成角度的力的合成規(guī)律的實驗數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法；探究互成角度的力的合成規(guī)律實驗的創(chuàng)新與改進；新高考2023全國乙卷23題202220212.命題規(guī)律及備考策略【命題規(guī)律】近3年新高考卷對于運動的描述考查共計1次，主要考查：1.探究互成角度的力的合成規(guī)律的實驗基本要求；2.探究互成角度的力的合成規(guī)律的實驗數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法；3.探究互成角度的力的合成規(guī)律實驗的創(chuàng)新與改進；【備考策略】利用互成角度的力的合成規(guī)律實驗進一步加深對力的平行四邊形法則的理解；掌握探究互成角度力的合成規(guī)律實驗的基本實驗要求，實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗的注意事項和誤差的分析方法；提高探索創(chuàng)新能力，優(yōu)化實驗改進方案，培養(yǎng)科學探究的科學素養(yǎng)。【命題預測】探究互成角度力的合成規(guī)律實驗，在新高考中出現(xiàn)的頻率不大，屬于新高考的冷門實驗，在2024年的全國各省的高考卷中的可能性不大，不過此實驗被列入考試大綱職中，2024年的考生也不要心存僥幸，在總復習的時候也是必須要掌握的實驗之一，努力提高科學探究素養(yǎng)，培養(yǎng)實驗的創(chuàng)新設計能力。

考法1實驗基本要求實驗目的驗證力的合成的平行四邊形法則理解等效替代思想的應用實驗原理成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F′產(chǎn)生相同的效果，看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F′在實驗誤差允許范圍內是否相同.實驗器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細繩、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺.四、實驗步驟1.用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上.2.用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O.如圖甲所示.用鉛筆描下結點O的位置和兩個細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F.只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′和細繩的方向，如圖乙所示.比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，看它們在實驗誤差允許的范圍內是否相同.【典例1】（2023·山東德州·德州市第一中學統(tǒng)考三模）某實驗小組用橡皮筋驗證力的平行四邊形定則，實驗步驟如下：①取三條規(guī)格相同的橡皮筋，用刻度尺測量并記錄它們的自然長度；②用彈簧測力計分別將三條橡皮筋拉至相同的長度，若彈簧測力計的示數(shù)相同，則繼續(xù)進行后續(xù)實驗；③將三條橡皮筋的一端系在一起，再將其中兩條的另一端分別固定在貼有白紙的水平木板上的M、N兩點，如圖所示；④將第三條橡皮筋的另一端P系一細繩，用力拉細繩，使三條橡皮筋的結點靜止在某位置，在白紙上將該位置記作O，同時記錄三條橡皮筋的方向和長度；⑤以結點位置O為起點，分別沿OM、ON方向和PO方向作出線段、、，使每條線段的長度與各自對應的橡皮筋的成正比。⑥以線段、為鄰邊作平行四邊形，若對角線同線段重合，則說明兩個力和它們的合力符合平行四邊形定則。⑦重復以上實驗步驟中的④⑤⑥，多做幾次實驗。請完成以下問題（1）以下說法正確的是______。A．該實驗所選用三條橡皮筋的自然長度要相等B．步驟②的目的是驗證三條橡皮筋的勁度系數(shù)是否相同C．步驟④中拉細繩的力可以不與木板平行D．步驟⑦中多次實驗結點靜止時的位置O必須在同一位置（2）將步驟⑤填空中的答案填在答題卡對應的位置上；（3）若第二次實驗同第一次相比較，OM、ON夾角不變，OM、OP的夾角變小；橡皮筋OP長度不變，則橡皮筋OM長度______；則橡皮筋ON長度______。（選填“變大”或“變小”或“不變”）實驗操作的進一步理解實驗操作的進一步理解本實驗的關鍵是理解實驗原理，由于要保證兩次操作拉力的效果相同，所以在同一次實驗中，結點O的位置要保持不變；由于要用力的圖示作圖，所以除了記錄結點O的位置之外，還需要記錄F1、F2的大小、方向以及拉力F’的大小和方向；在坐標紙上作圖時，需根據(jù)坐標紙大小，合理地確定標度，盡量減小由作圖及測量帶來的誤差1．（2023·遼寧朝陽·朝陽市第一高級中學校聯(lián)考三模）用如圖甲所示裝置做“研究共點力的合成”實驗，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結點，OB和OC為細繩。（1）本實驗采用的科學方法是___________；A．理想實驗法

B．等效替代法

C．控制變量法（2）某次實驗中，其中一個彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示，則該彈簧測力計的拉力為___________N。（3）本實驗中若用細長的橡皮筋替代兩根繩套，你認為該辦法是___________的。（填“可行”或“不可行”）2．（2023·福建漳州·統(tǒng)考模擬預測）某實驗小組要測量一鐵塊的重力。由于鐵塊的重力超過了刻度不清的彈簧秤量程，為不損壞彈簧秤，設計如下實驗，可提供選擇器材有：一刻度不清的彈簧秤、細線、鐵塊、白紙、刻度尺、鉤碼、定滑輪。已知當?shù)刂亓铀俣葹間、鉤碼質量為m0。該小組利用上述實驗器材進行實驗：（1）用彈簧秤豎直掛著鉤碼，如圖甲所示，用刻度尺測出鉤碼靜止時彈簧秤中彈簧的伸長量，即指針移動的長度x1，計算出彈簧的勁度系數(shù)k=__________（用m0、g、x1表示）；（2）用彈簧秤與細線互成角度吊起鐵塊，如圖乙所示，靜止時測出彈簧秤中彈簧的伸長量x2，可得此時彈簧秤的彈力。（3）現(xiàn)已在圖丙中畫出細線OA、OB、OC的拉力方向及OB拉力的大小，并標記結點O。請你在答題卡圖丙中用作圖法畫出OA的拉力__________；（4）用刻度尺量出圖丙和對應線段的長度，則可得鐵塊的重力G。（5）多次實驗，測出鐵塊的重力，需保證∠AOC__________∠BOC（“>”、“<”或“=”），才不會超過彈簧秤量程?？挤?數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法一、正確使用彈簧測力計1.將兩只彈簧測力計調零后水平互鉤對拉過程中，讀數(shù)相同，可選；若不同，應另換或調校，直至相同為止.2.使用時，讀數(shù)應盡量大些，但不能超出范圍.3.被測力的方向應與軸線方向一致.4.讀數(shù)時應正對、平視刻度.二、注意事項1.位置不變：在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點的位置一定要相同，是為了使合力的作用效果與兩個分力共同作用效果相同，這是利用了等效替代的思想.2.角度合適：用兩個彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之間為宜.3.在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內形變應盡量大一些.細繩套應適當長一些，便于確定力的方向.4.統(tǒng)一標度：在同一次實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰當選定標度，使力的圖示稍大一些.三、誤差分析(1)誤差來源：除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等.(2)減小誤差的辦法：①實驗過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄;②作圖時使用刻度尺，并借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行.【典例2】（2023·全國·模擬預測）某同學獨自一人進行“研究共點力的合成”這一實驗。因無法同時拉兩個彈簧測力計并記錄拉力的方向和大小，該同學的實驗操作步驟如下：①在木板上固定白紙，橡皮筋的一端用圖釘固定在木板上A點，另一端系上兩根帶繩套的細繩，在白紙上標出某標記點“O”；②先將細繩1的繩套拉至另一標記點“B”并用圖釘固定，再用彈簧測力計拉細繩2，將橡皮筋的另一端拉至“O”點并使兩細繩間有一定的夾角，如圖所示。記錄此時彈簧測力計的示數(shù)及細繩2的方向（沿OC方向）；③松開細繩1的繩套端，用彈簧測力計拉細繩2，再次將橡皮筋的另一端拉到“O”點，記錄此時彈簧測力計的示數(shù)及細繩2的方向（沿圖中虛線方向）；④______，記錄此時彈簧測力計的示數(shù)；⑤確定標度，作出三個力的圖示，觀察這些力的圖示間的幾何關系；⑥改變標記點“O”、“B”的位置，重復上述實驗過程，多次實驗。（1）請寫出在上述步驟中遺漏了什么環(huán)節(jié)：______；（2）為完成這一實驗，這位同學應在步驟④中進行的操作過程為：______；（3）這位同學根據(jù)記錄的三個力、和作圖，下列圖示符合這位同學的實驗過程的是______。A．B．C．D．（4）這位同學想進一步進行合力與分力對應關系的探究，他在完成實驗步驟①、②后，保持橡皮筋的另一端仍在“O”點并緩慢改變細繩2的方向，觀察到彈簧測力計的讀數(shù)逐漸增大，則兩細繩間夾角的變化情況為______。誤差分析及處理方法誤差分析及處理方法F1和F2的大小要根據(jù)標度畫出；應用平行四邊形定則求合力F時，F(xiàn)的大小要根據(jù)標度和對角線的長度計算得出；由于在測量及作圖過程中不可避免地存在誤差，所以只要合力F與拉力F’在誤差允許范圍內相等，即可驗證平行四邊形定則。1．（2023·河北·統(tǒng)考模擬預測）在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，橡皮條的另一端系兩根細繩，細繩端帶有繩套。先用兩個彈簧秤分別勾住繩套并互成角度地拉橡皮條，使橡皮條的結點達到某一位置O，并記下該點的位置；再用一個彈簧秤將橡皮條的結點拉到同一位置O點。（1）用一個彈簧稱拉橡皮條，使繩與橡皮條的結點達到O點，彈簧稱的示數(shù)______N。（2）做實驗時，根據(jù)測量結果在白紙上畫出如圖2所示，其中O處為節(jié)點位置。圖中的與兩力中，方向一定沿橡皮筋方向的是______。（3）與大小相等，方向略有偏差，如果此偏差僅由引起，則原因是的大小比真實值偏______（填“大”或“小”）或與的夾角比真實夾角偏______（填“大”或“小”）。（4）本實驗采用的科學方法是______A．理想實驗

B．等效替代法

C．控制變量法

D．建立物理模型法2．（2023·天津·模擬預測）請完成“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實驗的相關內容。（1）如圖（甲）所示，在鋪有白紙的水平木板上，橡皮條一端固定在A點，另一端拴兩個細繩套。（2）如圖（乙）所示，用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條，使繩與橡皮條的結點伸長到某位置并記為O點，記下此時彈簧測力計的示數(shù)和及__________。該過程中的下列實驗要求必要的是__________。A．彈簧測力計需要在實驗前進行校零B．兩個彈簧測力計必須完全相同C．拉線方向應與木板平面平行（3）如圖（丙）所示，用一個彈簧測力計拉橡皮條，使繩與橡皮條的結點拉到O點，記下此時彈簧測力計的示數(shù)__________N和細繩的方向。本實驗采用的科學方法是__________。A．理想實驗法

B．控制變量法

C．等效替代法

D．建立物理模型法（4）如圖（?。┧?，已按一定比例作出了和F的圖示，請用作圖法作出和的合力_____?？挤?實驗創(chuàng)新與改進以本實驗為背景,以實驗中操作的注意事項、誤差來源設置條件,或通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目.一、考查對實驗原理的理解、實驗方法的遷移二、實驗器材改進的兩種方法橡皮筋替代彈簧測力計鉤碼替代彈簧測力計力傳感器代替彈簧測力計【典例3】（2023·黑龍江哈爾濱·哈師大附中?？寄M預測）某同學利用如圖甲所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則，該同學的實驗步驟為：

①在豎直木板上鋪上白紙，木板上固定兩個光滑的定滑輪，兩個物塊通過輕繩被彈簧測力計拉住而處于靜止狀態(tài)，O為OA、OB、OC三根輕繩的結點，此時彈簧測力計讀數(shù)如圖乙所示，則_________N；②此實驗還需記錄的有__________；A．兩個物塊的重力

B．OA、OB、OC的方向

C．OA、OB、OC的長度③由記錄的物理量選擇合適的標度畫平行四邊形來驗證結論是否成立；④改變彈簧測力計拉力的大小，重復實驗，再次驗證力的平行四邊形定則時，__________（填“需要”或“不需要”）保證結點O的位置與第一次相同。1．（2023·吉林長春·統(tǒng)考模擬預測）某同學用平板和制作了一個直角架．該同學想通過該裝置，利用壓力傳感器和量角器來驗證力的平行四邊形定則，主要實驗步驟如下：（1）平板置于水平面上，壓力傳感器固定在平板上，將木塊置于壓力傳感器正上方，木塊緊靠平板，如圖甲所示，記錄此時傳感器的示數(shù)，此時平板對木塊的彈力為________；（2）以直角架連接邊為轉軸，抬高平板的另一端，使平板繞轉軸逆時針旋轉，平板轉過的角度為時，記錄傳感器的示數(shù)，如圖乙所示；（3）在誤差允許的范圍內，比較和的大小，若與的關系為________，即可初步驗證平行四邊形定則；（4）重復步驟（2），多次調整平板轉動的角度，比較和的大小，多次驗證；（5）在步驟（2）中，若不考慮平板與木塊間的摩擦，通過平行四邊形定則可以推出平板對木塊的彈力________（填“一直變大”或“先變大后變小”）．2．（2023·全國·模擬預測）利用如圖所示的裝置可以探究合力與分力的關系。在水平桌面上固定一塊豎直木板，木板上鋪有白紙，在相隔一定距離且位于同一水平直線上固定兩個光滑的定滑輪A和B，一段合適長度的繩子跨過滑輪A和B，并將繩子打一個結點O，每個鉤碼的重量相等，當系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子OA、OB、OC拉力的大小分別為F、F和F，回答下列問題：①改變鉤碼個數(shù)，能夠保證實驗順利完成的是___________。A．鉤碼的個數(shù)N1=N2=2，N3=5

B．鉤碼的個數(shù)N1=4，N2=1，N3=6C．鉤碼的個數(shù)N1=N2=N3=4

②在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是___________。A．標記結點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度C．用天平測出鉤碼的質量③在作圖時，某組同學以表示F、F的線段為鄰邊作平行四邊形得到F，并在圖中畫出表示豎直方向的虛線，你認為下圖中圖___________是正確的。（選填“甲”或“乙”）【基礎過關】1．（2023·河北·模擬預測）在“互成一定角度的兩個力的合成”實驗中，某同學將橡皮條一端固定在黑板上，另一端通過細繩套用兩個彈簧測力計互成角度的拉橡皮條，某次拉動時讓彈簧測力計A沿水平方向，另一個測力計B斜向下，如圖甲所示?，F(xiàn)使橡皮條豎直伸長到穩(wěn)定狀態(tài)，結點位于O點，如果稍增大測力計A的拉力大小，而保持拉力方向及O點位置不變，需要調節(jié)測力計B的大小及方向，則測力計B應該_________轉動（填順時針、逆時針或方向不動）；測力計B的拉力大小_________（填增大、減小或不變）。該同學的另一次實驗結果如圖乙所示，其中O為橡皮條與細繩結點的位置。圖中___________是力與的合力的理論值，_______是力和的合力的實際值。（填F或）

2．（2023·重慶九龍坡·重慶市育才中學?？既＃┠惩瑢W做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩，圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結果畫出的圖。（1）如果沒有操作失誤，圖乙中的F與兩力中，方向一定沿AO方向的是______。（2）本實驗采用的科學方法是______。A．理想實驗法

B．等效替代法C．控制變量法

D．建立物理模型法（3）實驗時，主要的步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力和的圖示，并用平行四邊形定則求出合力FE．只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，把橡皮條的結點拉到同一位置O，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力的圖示F．比較和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結論。上述步驟中，步驟C有重要遺漏，請你寫出遺漏的內容是______。3．（2023·全國·模擬預測）在進行“探究共點力合成的規(guī)律”的實驗中，用如圖（a）所示的兩個力拉彈簧使之伸長至某一位置，并適當調整力的方向，使兩力之間的夾角為90°。（圖中鉤碼規(guī)格相同）

（1）換用一根線牽引彈簧（圖b），使彈簧的伸長量與兩個力作用時相同，此時需要掛___________個與圖甲中相同規(guī)格的鉤碼。（2）你對合力與分力遵循什么樣的規(guī)律作出的猜想是___________。（3）本實驗采用的科學方法是___________。A．理想實驗

B．等效替代

C．控制變量

D．物理模型【能力提升】1.（2023·新疆·統(tǒng)考三模）如圖所示，某同學設計的“探究互成角度的力的合成規(guī)律”實驗裝置，實驗步驟如下：①用圖釘把一張白紙釘在木板上；②用彈簧測力計測出重物M所受的重力；③將木板豎直放置，三個細線套一端共系于一個結點，另一端分別系于輕質彈簧測力計A、B和重物M上，A掛于固定點P，手持B拉動細線，使結點靜止于O點；④分別記錄O點位置，兩個彈簧測力計的示數(shù)和方向；⑤改變手持方向，使結點仍靜止于O點，重復步驟④。請回答下列問題：（1）某次實驗中彈簧測力計A的指針位置如圖甲所示，其讀數(shù)為________N；

（2）圖乙中的F與兩個力中，方向和細線方向相同的是________（選填“F”或“”）；

（3）要使彈簧測力計B的示數(shù)最小，細繩的方向應為________。A．豎直方向

B．水平方向

C．垂直于的方向

D．沿方向2．（2023·天津·模擬預測）做驗證力的平行四邊形定則實驗，在圓形透明桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪，如圖所示，其中滑輪固定在桌子邊，滑輪、可沿桌邊移動，第一次實驗中，步驟如下：A．在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結點O靜止；B．在白紙上描下O點的位置和三根繩子的方向，以O點為起點，作出三個拉力的圖示；C．以繞過、的繩的兩個拉力為鄰邊作平行四邊形，作出以O點為起點的平行四邊形的對角線，量出對角線的長度；D．檢驗對角線的長度和繞過繩拉力的圖示的長度是否一樣，方向是否在一條直線上。（1）這次實驗中，若一根繩掛的鉤碼質量為m，另一根繩掛的鉤碼質量為，則第三根繩掛的鉤碼質量M大小的范圍是________（用含M、m的不等式表示）；（2）第二次實驗時，改變滑輪、的位置和相應繩上鉤碼的數(shù)量，使結點平衡，繩的結點____（填“必須”或“不必”）與第一次實驗中白紙上描下的O點重合；（3）實驗中，若桌面不水平，______（選填“會”或“不會”）影響實驗的結論。3．（2023·湖南·模擬預測）某同學用平板A和B制作了一個直角架。該同學想通過該裝