备考2024届高考物理一轮复习讲义第二章相互作用实验三探究两个互成角度的力的合成规律命题点2实验的改进与创新

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图甲
（1）改变钩码个数，实验能完成的是 BCD .
A.钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4
B.钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4
C.钩码的个数N1＝N2＝N3＝4
D.钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5
（2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是 A .
A.标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C.用天平测出钩码的质量
（3）在作图时，你认为图 乙 （选填“乙”或“丙”）是正确的.
图乙 图丙
解析 （1）实验中的分力与合力的关系必须满足｜F1－F2｜＜F3＜F1＋F2，因此BCD选项是可以的.
（2）拆下钩码和绳子前要记录结点O的位置以及三段绳子的方向，故选A.
（3）实验中F3的方向是竖直向下的，故图乙正确.
4.[实验方案的创新/2024辽宁沈阳名校联考]某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计的实验装置如图.固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮筋一端固定在量角器圆心O的正上方A点，另一端系绳套1和绳套2.
（1）实验步骤如下：
①弹簧测力计挂在绳套1上，竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，记下弹簧测力计的示数F；
②弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，此时弹簧测力计的示数为F1；
③根据力的平行四边形定则计算绳套1和绳套2的合力F'＝ 3F1 ；
④比较 F和F'在误差允许的范围内相同 ，即可初步验证力的平行四边形定则.
（2）将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2沿120°方向不变，此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是 D .
A.逐渐增大B.先增大后减小
C.逐渐减小D.先减小后增大
解析 （1）③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力为F1＝F'tan30°＝33F'，则绳套1和绳套2的合力F'＝3F1.
④比较F和F'，若在误差允许的范围内相同，即可初步验证力的平行四边形定则.
（2）两个绳套在转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形定则画出图像，如图所示，根据图像可知，绳套1的拉力先减小后增大，绳套2的拉力大小逐渐减小，故D正确，A、B、C错误.
方法点拨
实验的改进与创新
实验原理的迁移
利用三力平衡的结论，一个力与另外两个力的合力等大反向，探究这个力与另外两个力的关系.
实验器材的替换

合力不变无需保持 合力不变无需 用钩码替 用橡皮筋替代
O点位置不变 保持O点位置 代弹簧测 弹簧测力计
不变（弹簧也 力计
可以换成力传
感器）
实验方案的创新
（1）将橡皮筋和弹簧测力计的实验角色互换.
（2）秤钩上涂抹少许润滑油，保证两侧橡皮筋弹力大小相等，与两侧橡皮筋长度无关.
联想
电子秤、力传感器等都可以测量力，所以也可以与实验有机融合；两个分力在变化中还可以考查动态平衡问题.