實驗3 探究兩個互成角度力的合成規(guī)律-高考物理必做實驗題匯編（含解析）

高考物理必做實驗高考真題匯編

實驗3探究兩個互成角度力的合成規(guī)律

1.(2024年高考海南卷)為驗證兩個互成角度的力的合成規(guī)律，某組同學用兩個彈簧測力計、橡皮

條、輕質(zhì)小圓環(huán)、木板、刻度尺、白紙、鉛筆、細線和圖釘?shù)绕鞑?，按照如下實驗步驟完成實驗：

?O

PJ?匕

G

P；

O

F

(e)

(I)用圖釘將白紙固定在水平木板上;

(II)如圖(d)(e)所示，橡皮條的一端固定在木板上的G點，另一端連接輕質(zhì)小圓環(huán)，將兩細線

系在小圓環(huán)上，細線另一端系在彈簧測力計上，用兩個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)到某位置，并標記

圓環(huán)的圓心位置為。點，拉力B和92的方向分別過Pi和P2點，大小分別為尸1=3.60N、F2=2.90N；

拉力為和改用一個彈簧測力計拉動小圓環(huán)，使其圓心到。點，在拉力尸的方向上標記P3點,

拉力的大小為F=5.60N請完成下列問題:

(1)在圖(e)中按照給定的標度畫出B、/2和尸的圖示，然后按平行四邊形定則畫出B、仍的合

力F。

(2)比較尸和尸，寫出可能產(chǎn)生誤差的兩點原因

【答案】(2)①沒有做到彈簧秤、

細繩、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時沒有正視彈簧測力計

【解析】

(1)按照給定的標度畫出尸I、仍和尸的圖示，然后按平行四邊形定則畫出尸1、B的合力/，如下

圖所示

（2）尸和尸不完全重合的誤差可能是：①沒有做到彈簧秤、細繩、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時

沒有正視彈簧測力計。

2（2）（2022年6月浙江選考）“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖4所示，在該實驗中,

圖4

①下列說法正確的是▲（單選）；

A.拉著細繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同

B.在已記錄結(jié)點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的兩點

C.測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦

D.測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板

②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要▲（選填“2”、“3”或“4”）

次把橡皮條結(jié)點拉到。。

【參考答案】①BD②3

【命題意圖】本題考查三個力學實驗，意在考查實驗探究能力。

【解題思路】

（2）①“探究求合力的方法”的實驗，在已記錄結(jié)點位置的情況下，為減小誤差，確定一個拉力

的方向需要再選擇相距較遠的兩點，測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板，BD正確。

②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要3次把橡皮條結(jié)點拉到0。第一次用一只彈簧秤將

結(jié)點拉到O點；第二次用手和彈簧秤成一定角度分別拉一繩套將結(jié)點拉到。點，記下二者拉力方向;

第3次手和彈簧秤互換，分別沿第2次的方向?qū)⒔Y(jié)點拉到0點。

3.（2018年11月浙江選考物理）在“探究求合力的方法”的實驗中，下列操作正確的是（）

A.在使用彈簧秤時，使彈簧秤與木板平面平行

B.每次拉伸橡皮筋時，只要使橡皮筋伸長量相同即可

C.橡皮筋應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上

D.描點確定拉力方向時，兩點之間的距離應(yīng)盡可能大一些

【參考答案】（1）AD

【解題思路】（1）在“探究求合力的方法實驗”操作中，在使用彈簧秤時，使彈簧秤與木板平面平

行，選項A操作正確；每次拉橡皮筋時，需要將橡皮筋拉到同一點，選項B操作錯誤；不需要橡皮

筋與兩細繩套夾角的平分線在同一直線上，選項C操作錯誤；描點確定拉力方向時，兩點之間距離

應(yīng)盡可能大一些，可以減小拉力方向的誤差，選項D正確。

4.（2018高考天津理綜）某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，所有器材有：方木板

一塊，白紙，量程為5N的彈簧測力計兩個，橡皮條（帶兩個較長的細繩套），刻度尺，

圖釘（若干個）。

①具體操作前，同學們提出了如下關(guān)于實驗操作的建議，其中正確的是O

A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上

B.重復實驗再次進行驗證時，結(jié)點。的位置可以與前一次不同

C.使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度

D.用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計時的拉力

②該小組的同學用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標注信息有結(jié)點位置。，力的標

度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示。其中對于提高實驗精度最有利

的是.

【參考答案】BCB

【名師解析】①為了使實驗結(jié)果更具有普遍性，在實驗過程中不應(yīng)讓橡皮條的拉力方向具有特殊的角

度或位置，選項A錯誤；只有每一次實驗時用一個力和用兩個力拉橡皮條時的效果相同即可，即。點

的位置相同，不需要每次實驗的。點位置都相同，選項B正確；使用測力計時，施力方向應(yīng)該沿測力

計的軸線，讀數(shù)時，視線應(yīng)該正對彈簧測力計的刻度，選項C正確；由于兩個力的合力可以大于任意

一個分力，也可以等于一個分力，還可以小于任意一個分力，所以用兩個測力計互成角度拉橡皮條時

的拉力可以大于或等于只用一個測力計時的拉力，選項D錯誤。

②AD表示的實驗中選取力的標度過大，導致畫力的圖示時，線段太短，不利于提高實驗精確度；圖C

中力太小，不利于做平行四邊形，不利于提高實驗精確度；所以對于提高實驗精度最有利的是圖B.

5.（6分）（2017全國III卷?22）某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，將畫有坐標

軸（橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm）的紙貼在水平桌面上，如圖（a）所示。將

橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點（位于圖示部分之外），另一端P位于y軸上的A點時，

橡皮筋處于原長。

（1）用一只測力計將像皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O,此時拉力廠的大小可由測力

計讀出。測力計的示數(shù)如圖（b）所示，尸的大小為No

（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A點；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉像皮筋，再次將P

端拉至。點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖（a）中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出

兩個拉力的大小分別為月=4.2N和工=5.6N。

（i）用5mm長度的線段表示IN的力，以。為作用點，在圖（a）中畫出力6、F2的圖示，然

后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合；

圖（a）圖（b）

（ii）電的大小為N,電與拉力尸的夾角的正切值為。

若心與拉力E的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的平行

四邊形定則。

【參考答案】（1）4.0（2）4.0,0.05（參考下圖a）

(a)

【名師解析】（1）由于測力計的最小刻度為0.2N,根據(jù)讀數(shù)規(guī)則，尸的大小為4.0N。

（2）按平行四邊形定則畫出它們的合力以口，長度為20.0mm,其兄口.=4.0N。&口與拉力廠的夾角的

正切值為tana--=0.05.

20

6.（10分）（2016高考浙江理綜物理）.某同學在“探究彈簧和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，測得圖中彈簧

0c的勁度系數(shù)為500N/m。如圖1所示，用彈簧OC和彈簧秤心6做“探究求合力的方法”實驗。在

保持彈簧伸長1.00cm不變的條件下，

（1）彈簧秤6間夾角為90。，彈簧秤。的讀數(shù)是N（圖2中所示），則彈簧秤6的讀數(shù)可

能為N?

（2）若彈簧秤a、b間夾角大于90°,保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧

OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)是、彈簧秤b的讀數(shù)（填“變大”、“變小”或“不變”）。

【參考答案】（1）3.00-3.02,3.09~4.1（有效數(shù)不作要求）

（2）變大，變大

【名師解析】（1）彈簧伸長1.00cm,其彈簧彈力為F=kx=500X0.01N=5No彈簧秤a、b間夾角為

90°,彈簧秤a的讀數(shù)是3.00N。根據(jù)力矢量合成的平行四邊形定則，彈簧秤b的讀數(shù)可能為4.00

No

（2）若彈簧秤a、b間夾角大于90°,保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧

OC的夾角，畫出三力矢量三角形動態(tài)變化圖，可知彈簧秤。的讀數(shù)是變小、彈簧秤b的讀數(shù)

變小。

7.（2015?山東理綜）（10分）某同學通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。

實驗步驟:

圖甲

①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。

②如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下

拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的位置標記為01、02,,記錄彈

簧秤的示數(shù)R測量并記錄01、02,間的距離（即橡皮筋的長度1）。每次將彈簧秤

示數(shù)改變0.50N,測出所對應(yīng)的1,部分數(shù)據(jù)如下表所示：

F(N)00.501.001.502.002.50

1(cm)lo10.9712.0213.0013.9815.05

③找出②中F=2.50N時橡皮筋兩端的位置，重新標記為0、01,橡皮筋的拉力記為F00-o

④在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當角

度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達到。點，將兩筆尖的位置記為A、B,橡皮筋0A段的拉力

記為FOA,0B段的拉力記為FOB。

完成下列作圖和填空：

（1）利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標紙上（見答題卡）畫出F-1圖線，根據(jù)圖線求得Zo=

cm

（2）測得OA=6.00cm,OB=7.60cm,則ROA的大小為N。

（3）根據(jù)給出的標度，在答題卡上做出RM和ROB的合力?的圖示。

（4）通過比較F與的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論。

【答案】（1）畫出圖線如圖。10.00；

（2）1.8；

（3）做出ROA和ROB的合力—的圖示如圖；

（4）Foo

0910111213141516/2cmO'

【解析】(1)利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標紙上畫出J/圖線如圖。由歹一/圖線在橫軸上

的截距可得Zo=10.00cmo

(2)由F—1圖線斜率可得橡皮筋的勁度系數(shù)k=50N/m.。測得OA=6.00cm,OB=7.60cm,

則橡皮筋伸長為6.00cm+7.60cm-10.00cm=3.60cm,橡皮筋中的彈力F=A：A/=1.8N,FOA

的大小為1.8No

(3)利用平行四邊形定則，根據(jù)給出的標度，做出/必和^^的合力F的圖示如圖。

(4)通過比較F與兄。，的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論。

8.(10分)(2014江蘇物理第11題)小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則.

(1)實驗記錄紙如題圖1所示,O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力

Fi和F2的方向分別過Pi和P2點;一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點.三個力

的大小分別為:Fi=330N、F2=3.85N和F3=4.25N.請根據(jù)圖中給出的標度作圖求出Fi和F2的合

力.

1N

-,卅，

A

(2)仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果。他用彈

簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋

彈性的影響.

實驗裝置如題圖2所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O點，下端N

掛一重物.用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,在白紙上記錄下N的軌跡.重復上述過程，再次記

錄下N的軌跡。

兩次，實驗記錄的軌跡如題圖3所示.過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮

筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為.

(3)根據(jù)(2)中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有哪些？(填寫選項前的字母)

(A)橡皮筋的長度與受到的拉力成正比

(B)兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長

(C)兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大

(D)兩次受到的拉力相同時，拉力越大,橡皮筋兩次的長度之差越大

(4)根據(jù)小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則

實驗提出兩點注意事項.

答案：.(1)見圖。

(2)Fa=Fbo

(3)BD

(4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋。(或：拉力不宜

過大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧。)

解析：由于a、b連線過橡皮筋的上端固定點O,說明兩次拉力相同。

根據(jù)(2)中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有：橡皮筋的伸長與受到的拉力成正比；兩次受到的拉力相

同時，橡皮筋第2次的長度較長；兩次被拉伸到相同長度時才象皮筋第2次受到的拉力較?。粌纱问?/p>

到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大。

驗證力的平行四邊形定則實驗注意事項主要有：橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋。，

9.(10分)(2012?浙江理綜)在“探究求合力的方法”實驗中，現(xiàn)有木板、白紙、圖

釘、橡皮筋、細繩套和一把彈簧秤。

(1)為完成實驗，某同學另找來一根彈簧，先測量其勁度系數(shù)，得到實驗數(shù)據(jù)如下表：

彈力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50

伸長量x(10-2m)0.741.802.803.724.685.586.42

用作圖法求得該彈簧的勁度系數(shù)k=N/m；

⑵某次實驗中，彈簧秤的指針位置如圖所示，其讀數(shù)為N,同時利用⑴中結(jié)果獲

得彈簧上的彈力值為2.50N,請在答題紙上畫出這兩個共點力的合力F合;

(3)由圖得到戶合=No

【答案】：(1)53

(2)2.10

(3)3.3

【解析】畫出彈力F隨伸長量x變化關(guān)系圖象，

由圖象斜率可得該彈簧的勁度系數(shù)k=53N/m；作出兩個

力的圖示，根據(jù)平行四邊形定則，得出這兩個共點力的

合力/合=3.3No

10(2011江蘇物理卷第10題)某同學用如圖1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M。彈簧測力計B的一端

用細線系于0點，手持另一端向左拉，使結(jié)點0靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A

和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄0點的位置和拉線的方向。

⑴本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為No

⑵下列不必罷的實驗要求是。(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母)

(A)應(yīng)測量重物M所受的重力

(B)彈簧測力計應(yīng)在使用前校零

(C)拉線方向應(yīng)與木板平面平行

(D)改變拉力，進行多次實驗，每次都要使0點靜止在同一位置

(3)某次實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請你提出兩個解決辦

法。

【解析】：改變拉力，進行多次實驗，每次都要使0點處在白紙上記錄的0