第2章 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律

【备考目标】　1. 探究互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。2. 学会用作图法处理实验数据，得出实验结论。

实验01步，理清实验过程　　　　　　　　　　　　　

1．实验思路

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，则F为F1和F2的合力，作出力F及F1、F2的图示，探究F和F1、F2的关系。

2．实验步骤

(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点的位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的示数F1、F2。

(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。

(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。

3．数据处理

(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，从而得到两个互成角度的力的合成规律：平行四边形定则。

4．误差分析

(1)弹簧测力计的读数不准确造成误差。

(2)弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦。

(3)弹簧测力计和橡皮条、细绳没有保持与纸面平行。

(4)圆环的位置O和拉力的方向确定不准确。

(5)做力的图示时不准确或不规范造成误差。

 

[辨析明理]

判断下列说法的正误

(1)实验时，要保证橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内。(√)

(2)用两个力拉橡皮条时，要让两个力之间的夹角尽量大。(×)

(3)在同一次实验中，两次拉橡皮条时小圆环的位置O可以不重合。(×)

(4)每次实验中需要记录的是弹簧测力计的示数、小圆环的位置O。(×)

实验02步，透析常见考法

类型(一) 教材原型实验

【例1】 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图所示，其中A处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。

(1)本实验采用的科学方法是________。

A．理想实验法    B．等效替代法

C．控制变量法    D．建立物理模型法

(2)实验时，主要的步骤是：

A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

C．用两弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两弹簧测力计的示数；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；

F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。

①上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是________和________；

②遗漏的内容分别是：_____________________________________________________

和________________________________________________________________________。

解析：(1)该实验采用的科学方法是等效替代法，故B正确。

(2)①根据实验的操作流程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。

②在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O。

答案：(1)B　(2)①C　E　②C中应加上“记下两条细绳的方向”　E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”

【例2】 (2024·江苏镇江期末)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，实验装置及过程如图甲、乙、丙所示，E为橡皮筋原长时小圆环的位置，O为实验时小圆环被拉至的位置。