第12讲 实验3 探究两个互成角度力的合成规律2026年高考物理一轮复习精讲课件

高中物理一轮复习系列课件 第12讲 实验3：探究两个 互成角度力的合成规律 制作：陈庆威 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 考点 CONTENT 基本原理 创新设计 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 基本原理 考点一 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 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. 实验原理 01. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验器材 02. 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. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验步骤 03. 1.装置安装：在方木板上用图钉固 定一张白纸，如图甲，轻质小圆环 挂在橡皮条的一端，另一端固定， 橡皮条的原长为GE. 2.两力拉：如图乙，在小圆环上系上两个细绳套，用手通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环，小圆环处于O点，橡皮条伸长的长度为EO.用铅笔描下O点位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的示数F1、F2. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 3.一力拉：如图丙，改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于O点，记下细绳套的方向和弹簧测力计的示数F. 实验步骤 04. 4.重复实验：改变拉力F1和F2的大小和方向，重复做几次实验. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 数据处理 05. 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′，如图丁. 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. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 注意事项 06. 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. 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. 小圆环 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 注意事项 07. 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. 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 误差分析 08. 1.系统误差:弹簧测力计本身不够准确造成的误差,为此要选择比较准确的弹簧测力计。 2.偶然误差:弹簧测力计读数和作图造成偶然误差,需要多做几次实验,并且使两分力F1、F2的夹角适当大些。 3.减小误差的办法 (1)实验过程中读数时视线要垂直弹簧测力计的刻度,要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。 (2)作图时使用刻度尺或三角板,作图要规范。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 09. 例题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： (Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上； 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 10. 例题1 (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： 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 11. 例题1 (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'。 【解析】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'，如图所示 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 12. 例题1 (2)比较F和F'，写出可能产生误差的两点原因：_______________ _____________________________________________。 【解析】F和F'产生不完全重合的误差可能是因为：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。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 13. 例题2 (2023·全国乙卷）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。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 14. 例题2 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 （多选，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 【参考答案】CD 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 15. 例题2 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。 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。 相同位置 大小和方向 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 创新设计 考点二 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验原理创新 01. 1.橡皮筋拉力→物体重力：合力的大小和方向恒定 2.分力任意角度→某一分力水平：该分力的方向恒定 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 实验器材创新 02. 1.　将弹簧秤换成橡皮筋。 2.　通过改变钩码个数来改变力,力的大小可以通过计算钩码个数得到,无需用弹簧测力计测量,也无需保证每次结点位置相同。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 03. 例题3 （2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图（a），细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的 橡皮筋长度。根据测得数据作出 关系图线，如图（b）所示。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 04. 例题3 回答下列问题： (1)将一芒果放入此空杯，按上述操作测得，由图（b）可知，该芒果的质量 g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与相比 （填“偏大”或“偏小”）。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 05. 例题3 (2)另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是_________。 A．水杯质量过小 B．绳套长度过大 C．橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 (3)写出一条可以使上述装置测量 质量范围增大的措施 。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 06. 解析 【答案】(1) 106 偏大(2)C(3)减小细线与竖直方向的夹角 【详解】（1）[1]操作测得，由图（b）的图像坐标可知，该芒果的质量为106g； [2]若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与 橡皮筋不垂直，根据共点力平衡可知橡皮条的拉力变大， 导致橡皮筋的长度偏大，若仍然根据图像读出芒果的质量 与相比偏大。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题解析 07. 解析 （2）另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，可能是所测物体的质量过大，导致橡皮筋所受的弹力过大超过了弹簧的弹性限度，从而使橡皮筋弹力与其伸长量不成正比。故选C。 （3）根据共点力平衡条件可知，当减小绳子与竖直方向的夹角时，相同的物体质量对应橡皮筋的拉力较小，故相同的橡皮筋，可减小细线与竖直方向的夹角可增大质量测量范围。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 08. 例题4 如图，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解，A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动。B固定不动，通过光滑铰链连接长为0.3 m的杆。将细绳连接在杆右端O点构成支架。保持杆在水平方向，按如下步骤操作： ①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB=θ ②对两个传感器进行调零 ③用另一根绳在O点悬挂一个钩码， 记录两个传感器的读数 ④取下钩码，移动传感器A改变θ角 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 09. 例题4 重复上述实验步骤，得到表格。 （1）根据表格，A传感器对应的是表中力_____（选填“F1”或“F2”）。钩码质量为___________ kg（g取10 m/s2，结果保留1位有效数字）。 F1 0.05 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 10. 例题4 （2）本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是 。 A．因为事先忘记调零 B．何时调零对实验结果没有影响 C．为了消除横杆自身重力对结果的影响 D．可以完全消除实验的误差 【参考答案】C 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 11. 例题4 （3）实验中，让A传感器沿圆心为O的圆弧形（而不是其他形状）轨道移动的主要目的是 。 A．方便改变A传感器的读数 B．方便改变B传感器的读数 C．保持轻杆右端O的位置不变 D．方便改变细绳与杆的夹角θ 【参考答案】C 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 例题精选 12. 解析 （1）A传感器中的力均为拉力，为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时mg=F1sin θ，当θ=30°时，F1=1.001 N，得m≈0.05 kg （2）在挂钩码之前，对传感器进行调零，是为了消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确。 （3）让A传感器沿圆心为O的圆弧形轨道移动的过程中，传感器与O点的距离保持不变，即O点位置保持不变，故ABD错误，C正确。 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 THANKS 高中物理一轮复习系列课件 微信公众号：高中物理研究 $$