2026届高考物理一轮复习课件 2.7 实验三：探究两个互成角度的力的合成规律

第二章 相互作用 第7讲 探究两个互成角度的力的合成规律 1.会通过实验探究两个互成角度的力的合成规律。 2.掌握本实验数据处理的方法。 第7讲 探究两个互成角度的力的合成规律 【目标要求】 02 01 目录 CONTENTS 03 04 实验原理与器材 实验过程 数据处理 注意事项 第7讲 探究两个互成角度的力的合成规律 3 考点二 一、实验原理与器材 如图所示，分别用一个力F、互成角度的两个力F1、F2，使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，根据合力的定义，F为F1和F2的合力，作出力F及F1、F2的图示，分析F、F1和F2的关系。 1.实验原理 4.9N 思考:谁是理论的合力？ 思考:哪个力跟OA共线？ 思考:换个角度再做实验，O的位置可以变动吗？ 一、实验原理与器材 2.8N 3.0N 1.实验原理 F=4.9N F理 F实 F实 可以 0 1 2 3 4 2 0 一根橡皮筋 一张木板 一张白纸 若干图钉 细绳套 一、实验原理与器材 2.实验器材 方木板，白纸，弹簧测力计(两个)，橡皮条，小圆环，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(若干)，铅笔。 二、实验过程 7 二、实验过程 4 2 0 4 2 0 二、实验过程 4 2 0 4 2 0 二、实验过程 4 2 0 4 2 0 结点O F1=4N F2=3N 二、实验过程 结点O F1=4N F2=3N 4 2 0 二、实验过程 F1=4N F2=3N F=5N 4 2 0 结点O 三、数据处理 0 1 2 3 F1=4N F2=3N F=5N 结点O 1.用铅笔和刻度尺从点O沿两细绳套的 方向画直线，按选定的标度作出F1、F2 和F的图示。 三、数据处理 0 1 2 3 F1=4N F2=3N F=5N 结点O 1.用铅笔和刻度尺从点O沿两细绳套的 方向画直线，按选定的标度作出F1、F2 和F的图示。 三、数据处理 F1=4N F2=3N F=5N 0 1 2 3 1.用铅笔和刻度尺从点O沿两细绳套的 方向画直线，按选定的标度作出F1、F2 和F的图示。 三、数据处理 F1=4N 1N F实 F理 F2=3N F=5N 3.分析多次实验得到的多组数据，比较F与F'在误差允许的范围内是否完全重合，从而总结出两个互成角度的力的合成规律：平行四边形定则。 1.用铅笔和刻度尺从点O沿两细绳套的 方向画直线，按选定的标度作出F1、F2 和F的图示。 2.以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边 形，过O点画平行四边形的对角线，此 对角线代表的力记为F'。 F' 1.弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使它指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，两个测力计的示数相同方可使用。 2.位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时　　　　的位置一定要相同。 小圆环 四、注意事项 (3)角度合适：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°~120°之间为宜。 (4)尽量减少误差：在合力不超出弹簧测力计的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。 (5)统一标度：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。 四、注意事项 【典例1】(2024·海南卷·15)为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验： 课堂练习 (Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上； (Ⅱ)如图甲、乙所示，橡皮条的一端固 定在木板上的G点，另一端连接轻质小 圆环，将两细线系在小圆环上，细线另 一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测 力计共同拉动小圆环到某位置，并标记 圆环的圆心位置为O点，拉力F1和F2的 方向分别过P1和P2点，大小分别为F1＝3.60 N、F2＝2.90 N；撤去拉力F1和F2，改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上标记P3点，拉力的大小为F＝5.60 N。请完成下列问题： (1)在图乙中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'。 课堂练习 (2)比较F和F'，写出可能产生误差的两点原因：_____________________ ______________________________________________________________________。 ①没有做到弹簧测力 计、细线、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计 课堂练习 【典例2】有同学利用如图所示的装置来探究两个互成角度的力的合成规律：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重力相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题： (1)改变钩码个数，实验可能完成的是　　　　(填正确答案前的字母)。 A.钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝5 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 BCD 课堂练习 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是　　　(填选项前字母)。 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.用量角器量出三段绳子之间的夹角 D.用天平测出钩码的质量 A 课堂练习 (3)在作图时，你认为　　(填“甲”或“乙”)是正确的。 甲 【典例3】(2023·全国乙卷·22)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤： (1)用图钉将白纸固定在水平木板上。 课堂练习 (2)将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并　　　　。(填正确答案标号) A.用刻度尺量出橡皮条的长度 B.用刻度尺量出两细线的长度 C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置 D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向 CD 24 (3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到　　　　　，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。 相同位置 课堂练习 (4)选择合适标度，由步骤(2)的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F'的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。 (5)比较F'和F的　　　　　　，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。  大小和方向 25 【典例4】某同学在家中利用一个挂钟表盘探究“力的平行四边形定则”。 实验器材有橡皮筋、重6 N的小铁块、轻弹簧、细线、直尺、挂钟表盘。实验步骤如下：①在轻弹簧下挂小铁块，平衡时弹簧伸长6.0 cm。弹簧的劲度系数为　　　　　 N/m(计算结果取两位有效数字)。 课堂练习 ②如图甲所示，将表盘竖直固定，橡皮筋上端固定在表盘的“12”处，下端拴上两根细线套a、b(未画出)，先用弹簧竖直向下拉细线套a，使橡皮筋下端至表盘中心O点处，此时弹簧伸长了10.0 cm，将此时拉橡皮筋的力记为F。该同学取弹簧伸长2 cm为单位力长度，在表盘上过O点作出了力F的图示。 1.0×102 ③如图乙所示，再将小铁块挂在细线套b上，并将其搭在表盘“4”处的光滑钉子上，用弹簧拉细线套a，调整弹簧拉力的大小和方向，使橡皮筋下端到达O点时，细线套a正好经过表盘“7”处，此时弹簧伸长了8.2 cm，将弹簧的拉力记为F1，铁块的拉力记为F2。 课堂练习 （1）实验中两次拉橡皮筋时都使其下端到达O点的目的是　　。 A.让橡皮筋伸长适当长度 B.防止超过橡皮筋的弹性限度 C.保证两次拉橡皮筋的力效果相同 C (3)该同学在图乙中画出F1和F2的力的图示，如图丙所示。 (4)随后该同学采用两种方案来分析实验数据。 方案一：在表盘上，分别将F1、F2两个力的图示的箭头与F的力的图示的箭头连成一个四边形，观察这个四边形，若四边形非常接近　　　　　　，则猜想求两个力合力的方法可以采用平行四边形定则； 平行四边形 课堂练习 方案二：在表盘上，以F1、F2两力为邻边作出平行四边形，如图丙所示，若其对角线对应的力F'与F的偏差 在误差允许范围内，则该同学验 证了力的平行四边形定则，其中 　　　是F1、F2两力的合力的理 论值。 F' 【典例5】某兴趣小组的同学为了验证“两个互成角度的力的合成规律”，设计了一个实验方案，在圆形桌子桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮(滑轮上侧所在平面与桌面平行)，滑轮P1固定，滑轮P2、P3可沿桌边移动，如图所示。可供选择的实验器材有：刻度尺、三角板、铅笔、白纸、一根橡皮条、三根细线、质量相同的钩码若干。 部分实验操作步骤如下： ①将橡皮条中央处和两端点分别与三根细线相连； ②将连在橡皮条中央的细线跨过固定滑轮P1，连 接橡皮条两端点的细线跨过可动滑轮P2、P3； ③在三根细线的下端分别挂上一定数量的钩码， 使连在橡皮条中央的细线与橡皮条的结点O静止。 课堂练习 (1)为完成本实验，下列物理量必须测量或记录的是（ ） A.橡皮条的原长 B.两端橡皮条伸长后的长度 C.钩码的质量 D.三根细线所挂钩码的个数 D 课堂练习 (2)在完成本实验的过程中，下列操作或 描述正确的是　　　　(填选项前字母)。  A.连接橡皮条两端点的细线长度必须相同 B.细线OP1必须在OP2与OP3夹角的角平分线上 C.记录图中O点的位置和OP1、OP2、OP3的方向 D.不改变OP1所挂钩码的个数和OP1的方向，改变 　OP2与OP3的夹角重复实验，O点不用在桌面上同一位置 CD (3)若桌面不水平　　　　(选填“会”或“不会”)影响实验的结论。 不会 JIESU END $$