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

该高中物理高考复习课件聚焦“探究两个互成角度的力的合成规律”实验专题，依据高考评价体系梳理实验原理、步骤、数据处理及误差分析等核心考查要求，结合2023全国乙卷、2024海南高考等真题分析考点权重，归纳教材原型实验、创新拓展实验等常考题型，体现高考备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“真题引领+素养落地”，通过2024海南高考力的图示作图题、2023全国乙卷实验步骤补充题等真题演练，以科学探究素养指导实验操作规范，科学思维素养强化误差分析和数据处理技巧，帮助学生掌握得分要点，为教师提供系统复习方案，提升高考冲刺效率。

实验三 探究两个互成角度的力的合成规律 实验01步 实验02步 02 01 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。 高三一轮总复习高效讲义（物理） 正禾一本通 理清实验过程 实验01步 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 3 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 4 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 5 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 6 √ × × × 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 7 透析常见考法 类型（一）教材原型实验 实验02步 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 8 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 9 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 10 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 11 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 12 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 13 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 14 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 15 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 16 类型（二）拓展创新实验 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 17 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 18 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 19 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 20 实验卷（三） 探究两个互成角度的力的合成规律 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 22 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 23 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 24 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 25 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 26 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 27 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 28 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 29 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 30 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 31 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 32 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 33 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 34 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 35 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 36 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 37 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 38 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 39 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 40 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 41 01 02 03 04 05 06 正禾一本通 42 谢谢观看 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。 O点 细绳套 弹簧测力计的示数F 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 的位置、 的方向，并记录 。 (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 ，记下 的方向和 。 (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。 O点 细绳套 两弹簧测力计的示数F1、F2 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。( ) 【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。 (1)图丁中弹簧测力计的示数为________N。 (2)在实验过程中，必须记录的有________。 A．甲图中E的位置 B．乙图中O的位置 C．OB、OC的方向 D．弹簧测力计的示数 (3)下列选项中，与本实验要求相符的是________。 A．两细绳OB、OC夹角要尽量大 B．读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度 C．实验时，只需保证两次橡皮筋伸长量相同即可 D．多次实验时，均应将小圆环拉到O点处 (4)某次实验记录纸如图戊所示，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，拉力F的方向过P点；三个力的大小分别为：F1＝2.70 N、F2＝2.30 N和F＝4.00 N。得出正确的实验结论后，请根据实验结论和图中给出的标度： ①在图中作出F1和F2的合力； ②根据作图求出该合力为________N。 解析：(1)弹簧测力计最小分度为0.1 N，读数要读到0.01 N，图中读数为2.36 N。 (2)必须要记录的有两个分力F1和F2的大小和方向、合力F的大小和方向，力的大小通过弹簧测力计读出，两次都要使小圆环被拉到O点位置，所以必须记录的有B、C、D。 (3)两细绳OB、OC夹角要适当大一些，但不能太大，合力一定时，两分力夹角太大则两分力很大，导致测量误差变大，故A错误；读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度，规范操作，故B正确；实验时，不仅需保证两次橡皮筋伸长量相同，还必须都是沿竖直方向伸长至O点才行，故C错误；同一次实验时，要保证弹簧测力计把小圆环拉到的位置相同，故D错误。 (4)由于标度已经选定，作图时要保证表示F1、F2的线段长度为标度的2.7倍和2.3倍，作图如图所示，量出作图法求出的合力长度约为标度的3.99倍，所以合力大小为3.99 N。 答案：(1)2.36　(2)BCD　(3)B　(4)见解析　3.99 1．力的提供或测量方式的改进 如用钩码的重力或个数表示力的大小，用橡皮条的形变量表示力的大小等。 2．实验模型和原理的创新 如用三个共点力的平衡模型代替本实验中两次拉橡皮条的等效模型等。 【例3】 (2024·广东惠州检测)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则。 (1)如图甲，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶________时电子秤的示数F。 (2)如图乙，将三根细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、____________的方向和电子秤的示数F1。 (3)如图丙，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上，手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使________的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。 (4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若_______________________________，则平行四边形定则得到验证。 解析：(1)要测量装满水的水壶的重力，应记下水壶静止时电子秤的示数F。 (2)要画出平行四边形，需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时，也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数F1。 (3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O的位置不能变化，力的方向也不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。 (4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若F和F′在误差范围内重合，则可验证平行四边形定则。 答案：(1)静止　(2)三根细线　(3)结点O　(4)F和F′在误差范围内重合 1．(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。 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，小圆环静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 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。 解析：②实验中保证两次操作使橡皮条产生相同的弹力作用，故应标记小圆环的位置以及每个力的大小和方向，力的大小由测力计读出，方向即为细线的方向，故C、D正确；橡皮条与细线的长度没必要测出，A、B错误。 ③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到已标记的小圆环位置，记录此时拉力F的大小和方向。 ⑤比较F′和F的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。 答案：②CD　③标记位置　⑤大小和方向 2．(2024·海南高考)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： (Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上； (Ⅱ)如图(d)(e)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(e)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′，写出可能产生误差的两点原因： _____________________________________________________________ _____________________________________________________________。 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′，如图所示。 (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、细绳、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)见解析　(2)①没有做到弹簧测力计、细绳、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计 3．某同学在家中尝试“探究互成角度的力的合成规律”。他找到三条相同的橡皮条(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮条的一端分别固定在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮条连接，结点为O，将第三条橡皮条的另一端通过细绳挂一重物，如图所示。 (1)为完成该实验，下述操作中必需的是________。 a．测量细绳的长度 b．测量橡皮条的原长 c．测量悬挂重物后橡皮条的长度 d．记录悬挂重物后结点O的位置 (2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_______________________________________________________________。 解析： (1)橡皮条的弹力满足胡克定律，即弹力与橡皮条的伸长量成正比，故作力的图示时可用橡皮条的伸长量代替弹力的大小。为测量各力的大小需要记录橡皮条的原长、悬挂重物后橡皮条的长度以及记录悬挂重物后结点O的位置，故应选b、c、d。 (2)可以通过改变小重物来改变各力的大小。 答案：(1)bcd　(2)更换不同的小重物 4．(2024·辽宁大连检测)某同学利用如图甲所示的装置来验证力的平行四边形定则，该同学的实验步骤为： (1)在竖直木板上固定一张白纸，木板上固定两个光滑的定滑轮，两个物块通过轻绳被弹簧测力计拉住而处于静止状态，O为OA、OB、OC三根轻绳的结点，此时弹簧测力计读数如图乙所示，则F弹＝________N。 (2)此实验还需记录的有________。 A．两个物块的重力 B．OA、OB、OC的方向 C．OA、OB、OC的长度 (3)由记录的物理量选择合适的标度画平行四边形来验证结论是否成立。 (4)改变弹簧测力计拉力F弹的大小，重复实验，再次验证力的平行四边形定则时，________(填“需要”或“不需要”)保证结点O的位置与第一次相同。 解析：(1)弹簧测力计读数为4.0 N。 (2)验证力的平行四边形定则需测量合力和分力的大小和方向，故选A、B。 (4)因为每一次都是独立的实验，对绳结受力平衡即可，故不需要保证结点O的位置与第一次相同。 答案：(1)4.0　(2)AB　(4)不需要 5．有同学利用如图所示的装置来“验证力的平行四边形定则”：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，每个钩码的重量相等，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，实验能完成的是________。 A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4 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 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是______。 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 (3)在作图时，你认为图中________(选填“甲”或“乙”)是正确的。 解析：(1)用钩码的个数N1、N2、N3分别表示F1、F2、F3的大小，由于结点O受三个共点力处于平衡状态，所以N1、N2的合力大小等于N3，且|N1－N2|<N3<N1＋N2，故B、C、D能完成实验。 (2)为验证力的平行四边形定则，应先明确三个共点力的作用点，即标记结点O的位置，其次要标记各力的方向，读出各力的大小，最后才能作出力的图示。因此，应记录钩码的个数(代替相应各力的大小)，记录OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误。 (3)以O点为研究对象，F3的实际作用效果一定在OC这条线上，竖直向下，由于读数和作图存在误差，所以按照平行四边形定则作出的F1、F2的合力F合与实际值有一定偏差，故甲图符合实际，乙图不符合实际。 答案：(1)BCD　(2)A　(3)甲 6．结合所学知识，小红准备测量自己头发丝能承受的最大拉力，利用简易实验器材：一把刻度尺，一质量为m＝300 g的重物。实验步骤如下： (1)水平固定刻度尺； (2)用手指尖紧捏住头发丝两端，用直尺测量出两手指尖之间的头发丝长度L＝50.00 cm； (3)重物挂在头发丝上，两手缓慢沿刻度尺水平移动，直至头发丝恰好被拉断；从刻度尺上读出两手指尖之间的距离d＝30.00 cm。(取重力加速度g＝10 m/s2，挂钩光滑且质量不计) 由以上数据，头发丝的最大拉力的表达式T＝__________(用以上物理量符号表示)；利用所测数据可求得最大拉力为__________N(保留三位有效数字)。 解析：将头发丝的两个拉力T合成，设合力为F，则重物的受力等效为“二力平衡”，合力F与重力mg等大、反向，即F＝mg，设头发丝与竖直方向的夹角为θ，由几何关系可知2T cos θ＝F，又sin θ＝＝，联立可得T＝＝＝，代入数据得T≈1.88 N。 答案：　1.88 [应考反思]本实验利用平行四边形定则测量头发丝能承受的最大拉力，实验的目的发生变化，实验的原理是三个共点力平衡的特点。 $