第2章 第7讲 探究两个互成角度的力的合成规律(重点实验)（学案）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（培优进阶版）

第7讲　探究两个互成角度的力的合成规律(重点实验) 一、实验知能/系统归纳 一、理清原理与操作 1.原理装置图 如果两个互成角度的力F1、F2作用于挂在橡皮条一端的小圆环上与只用一个力F作用于小圆环上都能使小圆环移动到同一点,也就是作用效果相同,则F为F1和F2的合力。用力的图示作出F1、F2和F,比较它们的大小和方向,找出其中的规律。 2.操作要领 等效 同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变 拉力 沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行),橡皮条、弹簧测力计和细绳套与板面平行;两分力F1、F2的夹角不要太大或太小 记录 记下每次实验各力的大小和方向,标记方向的两点尽量远些 作图 选定比例要相同,严格按力的图示要求作平行四边形求合力 二、掌握数据处理方法 1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示。 2.用铅笔和刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力F的图示。 3.用虚线将拉力F的箭头端与拉力F1、F2的箭头端连接起来,观察所围成的四边形是否为平行四边形。然后,改变两个力的大小和方向,重做实验,确认所围成的四边形是否为平行四边形。 三、注意实验细节 位置 不变 在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同,是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同,这是利用了等效替代的思想 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°~100°之间为宜 力度 适中 在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内的前提下,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 标度 统一 在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选取标度,使力的图示稍大一些 四、做好误差分析 偶然误差 读数误差和作图误差,读数时眼睛一定要正视刻度,根据有效数字要求正确读数和记录 系统误差 弹簧测力计本身的误差 二、实验关键/重点解读　　 　　本实验是利用等效替代法探究两个互成角度的力的合成规律。但因实验器材与数据处理方法的不同,实验操作过程与要求也有所不同,高考命题常以结点是否需要固定、合力与分力的大小是否需要测出具体数值作为考查的关键点。 关键点(一)　是否测量力的具体值 [题点训练] 1.(2025·吉林松原模拟)在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示。 (1)其主要实验步骤如下,存在问题的步骤是　　　。  A.将图钉、白纸固定在木板上,把系好细绳套的橡皮条固定在图钉上 B.用两个弹簧测力计互成角度的拉伸橡皮条,记录此时两个弹簧测力计的读数F1、F2 C.用一个弹簧测力计拉伸橡皮条,并记录此弹簧测力计的读数F及其方向 D.在白纸上作出三个力的图示,并探究它们的关系 (2)该同学在该实验中采取了下面哪种常用的研究方法　　　　。  A.控制变量法 B.等效替代法 C.微小量放大法 D.建立理想模型法 (3)图甲中弹簧测力计的读数是　　　　N。  (4)如果没有操作失误,图乙中的F和F'两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　 。  (5)关于本实验,下列说法正确的是　　　　。  A.两细绳必须等长 B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.两次拉伸橡皮条,只要使橡皮条伸长到相同长度即可 D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要适当远些 2.某实验小组用橡皮筋验证力的平行四边形定则,实验步骤如下: ①取三条规格相同的橡皮筋,用刻度尺测量并记录它们的自然长度; ②用弹簧测力计分别将三条橡皮筋拉至相同的长度,若弹簧测力计的示数相同,则继续进行后续实验; ③将三条橡皮筋的一端系在一起,再将其中两条的另一端分别固定在贴有白纸的水平木板上的M、N两点,如图所示; ④将第三条橡皮筋的另一端P系一细绳,用力拉细绳,使三条橡皮筋的结点静止在某位置,在白纸上将该位置记作O,同时记录三条橡皮筋的方向和长度; ⑤以结点位置O为起点,分别沿OM、ON方向和OP方向作出线段OM'、ON'、OP',使每条线段的长度与各自对应的橡皮筋的伸长量成正比。 ⑥以线段OM'、ON'为邻边作平行四边形,若对角线与线段OP'重合,则说明两个力和它们的合力符合平行四边形定则。 ⑦重复以上实验步骤中的④⑤⑥,多做几次实验。 请完成以下问题: (1)以下说法正确的是　　　　。  A.该实验所选用的三条橡皮筋的自然长度要相等 B.步骤②的目的是验证三条橡皮筋的劲度系数是否相同 C.步骤④中拉细绳的力可以不与木板平行 D.步骤⑦中多次实验结点静止时的位置O必须在同一位置 (2)若第二次实验同第一次相比较,OM、ON夹角不变,OM、OP的夹角变小,橡皮筋OP长度不变,则橡皮筋OM长度　　　　,橡皮筋ON长度　　　　。(选填“变大”“变小”或“不变”)  [归纳建模] 1.利用弹簧测力计拉橡皮条与细绳的结点到某位置的实验,合力和分力的大小应测出具体值。 2.若用一条遵循胡克定律的橡皮筋替代弹簧测力计完成本实验,合力和分力的具体大小可以不用测出,只要根据橡皮筋的伸长量大小和方向按比例作出力的图示即可(如第2题)。 关键点(二)　是否需要固定结点 [题点训练] 1.某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验,主要实验步骤如下: ①轻质光滑小圆环(可视为质点)挂在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条刚好伸直无弹力,长度为GE; ②用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环,小圆环受到拉力F1、F2的共同作用,处于O点,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数并记录其方向; ③撤去F1、F2,改用一个力F单独拉住小圆环,　　　　,读出弹簧测力计的示数并记录其方向;  ④作出三个力的图示,猜想它们的关系,再用作图工具进行检验,并改变拉力F1、F2的大小和方向,重做上述实验,验证猜想。 (1)其中步骤③中,横线上应填入的内容是__________________________________。  (2)本实验采用的科学方法是　　　　。  A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.转换法 (3)实验用的弹簧测力计标记的单位为N,某次实验如图丙所示,则测力计示数F1=　　　N,欲使F1大小和小圆环位置不变,F2稍增加,下列方法可行的是　　　　。  A.F1绕O点顺时针稍转动、F2绕O点顺时针稍转动 B.F1绕O点逆时针稍转动、F2绕O点顺时针稍转动 C.F1绕O点顺时针稍转动、F2绕O点逆时针稍转动 D.F1绕O点逆时针稍转动、F2绕O点逆时针稍转动 2.某同学用如图甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M,弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。 (1)下列的实验要求中不必要的是　　　　;  A.细线AO与BO之间的夹角应尽可能大于90° B.改变拉力的大小与方向,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置 C.细线应尽可能长一些 D.应测量重物M所受的重力 (2)图乙的示数为　　　　N;  (3)图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,下列说法正确的是　　　　。  A.图中的F'是力F1和F2合力的理论值 B.图中的F是力F1和F2合力的理论值 C.图中的F是力F1和F2合力的实际测量值 D.本实验将细绳都换成橡皮条,同样能达到实验目的 [归纳建模] 1.在用橡皮条做本实验时,同一次实验中,两次拉橡皮条的作用效果应相同,必须保证结点的位置相同(如第1题)。 2.若实验过程中,不是“先用两根绳去拉,再用一根绳拉并使它的作用效果与两根绳拉的作用效果相同”,而是“用三根绳直接拉结点O”,则不必保证结点O固定不变。如第2题中O点的位置在不同次实验中是可以不同的。 课下请完成课时跟踪检测(十三) 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$