第二章 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习教用课件

实验三　探究两个互成角度 的力的合成规律 类型一　动脑求真—— 明原理 角度1　两个弹簧测力计 【典例1】(2024·海南等级考)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: 返回 (Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上; (Ⅱ)如图(a)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;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(b)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'。 (2)比较F和F',写出两点可能产生误差的原因____________________。  返回 【解析】(1)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'即可。 (2)F和F'不完全重合的误差可能是: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。 答案:(1) (2)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 返回 角度2　一个弹簧测力计 【典例2】某同学用图甲中量程为0~5 N的弹簧测力计,测量一个超出其量程的重物的重力。 (1)将表面印有等距圆环的白纸固定在竖直放置的木板上; (2)三根细线分别与弹簧测力计一端、一个图钉、待测重物相连,弹簧测力计的另一端固定,通过改变图钉在木板的位置调节细线OB,使细线的结点O与圆环的圆心位置重合; 返回 (3)标出OA、OB、OC的拉力方向,记录弹簧测力计的示数如图甲所示,为______________N;  (4)①根据共点力平衡条件和平行四边形定则,用“力的图示”在图乙中作出OA、OB拉力的合力; ②由作图结果可得重物的重力为________N(结果保留一位小数)。  (5)保持结点O和图钉的位置不变,将弹簧测力计从图甲所示位置逆时针旋转到水平位置的过程中,弹簧测力计的示数将________。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D.先减小后增大 返回 【解析】(3)由于弹簧测力计的分度值为0.1 N,需要估读到分度值的下一位,故其读数为3.00 N (4)①根据平行四边形定则作出力的图示,如图a所示 ②根据力的图示可知,重力的大小等于合力的大小,即G=7.0 N (5)作出如图b所示的动态矢量三角形,可知弹簧测力计的示数先减 小后增大(图b中虚线的长度的变化),D正确。 返回 答案:(3)3.00 (4)① ②7.0　(5)D 返回 类型二　动手求证—— 探真知 项目 错误操作及原因 正确操作 定位置 在用一个弹簧测力计拉 细绳时,结点没有拉至用 两个弹簧测力计同时拉 时标记的位置 同一次实验中,橡皮 条拉长后的O点必须 保持一致 先调零 　　 　 弹簧测力计使用前没 有调零 　　 　 弹簧测力计使用前必 须先调零 角适中 　　 　 两个分力F1、F2的 夹角太大或太小 两个分力F1、F2的夹角 应适中,不能太大或太小 返回 【典例3】(2025·天津武清区模拟)小明同学发现手机软件有测角度的功能,于是结合软件的这个功能,用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材设计了一次验证“力的平行四边形定则”的实验。实验时,先将一弹簧一端固定在墙上的钉子A处,另一端挂一重物,如图甲所示;然后再将另一根弹簧一端固定在墙上的钉子B处,两根弹簧的末端彼此连接挂一重物,最终静止于O点,静止时用智能手机的测角度功能分别测出AO、BO与竖直方向的偏角α、β,如图乙所示。 返回 (1)(多选)在实验操作过程中,必须进行的操作是________(选填选项前的字母)。  A.图乙中弹簧长度相同 B.测量弹簧的原长和图甲、乙中弹簧的长度 C.两次悬挂重物的质量相同 D.α和β的角度相等 (2)该同学根据实验测量的结果,分别作出了图丙和图丁,其中正确的是图___________(选填“丙”或“丁”)。  返回 (3)小明同学想继续实验,测量出轻弹簧的劲度系数,并设计了如图戊所示的实验。用铁架台将待测轻弹簧竖直悬挂,并将质量m=100 g的钩码依次挂到弹簧下方,记录下钩码数量与对应的弹簧长度,并得到如图己所示的图像。据此求出该轻弹簧的劲度系数为___________N/m。(g取10 m/s2,保留两位有效数字)  (4)图像向上弯曲的原因可能是_______________。  返回 【解析】(1)由实验原理可知图乙中弹簧长度不必相同,α和β角度可以不相等。故A、D错误;实验中,甲图用来测量合力,乙图用来测量两个分力,根据胡克定律,力的大小与弹簧的伸长量成正比,力的大小可用弹簧伸长量来表示,必须测量弹簧的伸长量,因此要测量弹簧的原长和甲、乙中弹簧的长度。故B正确;由实验原理可知在本实验中重物重力是定值,两次悬挂重物的质量必须相同,故C正确;故选B、C。 (2)根据实验原理及操作可知,x1表示重力方向,应竖直向下。故选丙。 返回 (3)依题意,根据胡克定律可知nmg=k(l-l0) 整理可得n=l-l0 结合己图图像,可知 = 个/cm=0.5 个/cm 解得k=0.5 N/cm=50 N/m (4)图像向上弯曲的原因可能是所挂钩码数量较多,超出了弹簧的弹性限度。 答案:(1)B、C　(2)丙 (3)50　(4)所挂钩码数量较多,超出了弹簧的弹性限度 返回 $