2026届高考物理一轮复习实验专题课件 实验 探究两个互成角度的力的合成规律

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、操作规范、数据处理及误差分析等核心考点，通过分析近三年真题明确实验操作（如结点O位置固定）和作图规范（力的图示标度选择）等高频考点，归纳基础性验证和创新性拓展两类常考题型。 课件亮点在于“真题实战+素养导向”的备考策略，结合2024年贵州贵阳期中、安徽池州开学考等真题，强化科学探究（如弹簧测力计平行木板操作）和科学思维（平行四边形定则模型建构）素养，通过“误差分析三步法”（识别来源、规范操作、数据修正）和力的图示作图模板，帮助学生掌握得分技巧，教师可据此开展针对性复习，提升备考效率。

实验:探究两个互成 角度的力的合成规律 一、装置与器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、轻质小圆环、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺等,装置如图所示。 二、实验步骤 1.用图钉把白纸钉在水平桌面上方的木板上。 2.用图钉把橡皮条的一端固定在G点,橡皮条的另一端连接轻质小圆环,橡皮条的原长为GE,如图甲所示。 3.用两个弹簧测力计分别通过连接小圆环的细绳,互成角度地拉动小圆环至某点O,橡皮条伸长的长度为EO。记录两弹簧测力计的读数F1、F2,用铅笔描下O点的位置及此时两弹簧测力计拉力F1、F2的方向(即细绳方向),如图乙所示。 4.改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环到同一位置O,记录弹簧测力计的示数F及方向,如图丙所示。 5.改变两个力F1、F2的大小和夹角,再重复3、4两个实验步骤。 三、数据处理 1.用铅笔和刻度尺从O点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.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一个弹簧测力计时拉力F的图示。 3.以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形,过O点作出平行四边形的对角线,此对角线代表的力记为F′,看F′与F在 误差允许范围内是否重合。 四、注意事项 1.同一实验中的两个弹簧测力计的选取方法是:将两个弹簧测力计调零后互钩对拉,读数相同。 2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点O的位置一定要相同。 3.用两个弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小,在60°～100°为宜。 4.实验时弹簧测力计应与木板平行,读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度,在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些。 5.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,移开细绳套后,再将所标点与O点连接,即可确定力的方向。 6.在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相同,并且要恰当选取标度,使所作力的图示稍长一些。 五、误差分析 1.误差来源 (1)读数误差和作图误差。 (2)两力F1、F2间的夹角θ过大或过小,用平行四边形定则作图得出的合力F′的相对误差也越大。 2.减小误差的办法 (1)实验过程中,读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度,要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。 (2)用刻度尺作平行四边形时借助于三角板,使表示两力的对边平行。 基础性实验 考点一 [例1] 【实验原理与实验操作】 (2024·贵州贵阳期中)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将白纸固定在水平放置的木板上,橡皮筋的A端用图钉固定在木板上,B端系上两根带有绳套的细绳。 (1)如图甲,用两个弹簧测力计通过细绳沿平行木板的不同方向同时拉橡皮筋,将橡皮筋的B端拉至某点O,描下O点位置和　　　　　 　　　　,并记下两个弹簧测力计的示数大小分别为F1=　　　 　N(由图甲读取)和F2=2.00 N。  两细绳的方向 1.80 【解析】 (1)将橡皮筋的B端拉至某点O时,应描下O点位置和两细绳的方向,并记下两个弹簧测力计的大小。根据题图甲可知,弹簧测力计最小分度为0.1 N,则弹簧测力计的示数为F1=1.80 N。 (2)如图乙,撤去(1)中的拉力,现只用一个弹簧测力计通过细绳沿平行木板的方向拉橡皮筋,并再次将B端拉至O点。记下细绳的方向,并读出拉力的大小为F=2.20 N。 (3)如图丙,某同学以O点为作用点,用图示标度作出了力F的图示,请作出力F1、F2的图示并按平行四边形定则作出它们的合力F合。 【解析】(3)根据平行四边形定则,作图如图所示。 (4)比较F合与F的关系,即可验证。 [例2] 【实验数据处理与误差分析】 (2024·安徽池州开学考)某同学利用图甲所示的装置做“探究求合力的方法”实验。 (1)图甲中A为图钉,其作用是固定橡皮条,OB和OC为两个细绳套。图乙是该实验小组根据实验结果在白纸上作出的力的图示。其中　　　　(选填“F”或“F′”)与图甲中的AO在同一条直线上。  F′ 【解析】 (1)题图乙中的F是由两个弹簧测力计拉橡皮条后,再根据平行四边形定则作出的合力,而F′表示用一根弹簧测力计拉橡皮条时的拉力,因此F′与题图甲中的AO在同一条直线上。 (2)该同学利用坐标纸记下了橡皮条的结点位置O以及两个弹簧测力计拉力的大小和方向,如图丙所示,图中每一小格长度均代表1.0 N,请在图丙中作出完整的力的平行四边形;根据作图得出FOC与FOB 的合力大小为 　　 　　N。  6.0 【答案及解析】(2)根据平行四边形定则, 以FOB、FOC为邻边作平行四边形如图所示, 根据作图得到FOC与FOB的合力大小为F=1.0×6 N=6.0 N。 (3)同学们在操作过程中有如下讨论,其中对减小实验误差有益的是　　　。(多选)  A.两根细绳必须等长 B.橡皮条应与两绳夹角的角平分线在同一直线上 C.弹簧测力计与木板平面应平行 D.拉橡皮条的细绳要稍长些,标记同一细绳方向的两点要适当远些 CD 【解析】(3)两根细绳不必等长,但长度要稍长些,标记同一细绳方向的两点要适当远些,需要用细绳确定力的方向并在连线上截取力的大小,故A错误,D正确;该实验中两绳之间的夹角不能过大也不能过小,在两绳夹角适当范围内,橡皮条不必与两绳夹角的平分线在同一直线上,故B错误;为了减小实验误差,弹簧测力计与木板平面应平行,故C正确。 创新性实验 考点二 [例3] 【实验原理的创新】 (2024·山西太原一模)某同学利用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。一长木板被铁架台竖直固定,其上固定一张白纸。甲、乙两个力传感器分别固定在木板上的A、B两点,A、B两点可在木板上移动。 (1)如图a所示,将质量未知的重物用细绳竖直悬挂在力传感器甲上,重物静止时,记录力传感器甲的示数F1。 (2)如图b所示,三根细绳通过结点O连接在一起,另一端分别与力传感器和重物相连,调节A、B两点的位置,重物静止时,记录结点O的位置、竖直细绳的方向、甲、乙力传感器的示数F2、F3和连接甲、乙力传感器细绳的　　　　。  方向 【解析】 (2)该实验目的为验证“力的平行四边形定则”,所以不仅需要力的大小,还需要力的方向,所以还需要记录连接甲、乙力传感器细绳的方向。 (3)在O点根据F1、F2、F3的大小和方向作力的图示。 (4)改变A、B两点的位置重复步骤(2)、(3),此过程　　　　(选填“需要”或“不需要”)保持结点O位置不变。  不需要 【解析】 (4)改变A、B两点的位置重复步骤(2)、(3)的过程中可以改变O点的位置。 (5)初始时三根细绳互成120°,若保持结点O的位置和连接甲、乙力传感器的两细绳间的夹角∠AOB不变,在A、B绕O点逆时针缓慢转动60°的过程中,力传感器乙的示数会　　 　　　　(选填“先变大后变小”或“先变小后变大”)。  先变大后变小 【解析】(5)初始时三个力F1、F2和F3大小相等,其矢量关系如图中实线所示。在A、B绕O点逆时针缓慢转动过程中,F2、F3的矢量和保持不变,其中某一位置三个力的矢量关系如图中虚线所示, 最终OB绳沿竖直方向,可知该过程中F3先 增大后减小。 [例4] 【实验目的的创新】 (2024·山东潍坊二模)如图甲,用量程为5 N的弹簧测力计,测量一个超出其量程的物体的重力。 (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上的位置调节细线OB,使细线的结点O与圆环的圆心位置重合。 (3)标出OA、OB、OC的拉力方向,弹簧测力计的读数如图甲所示,为　　　　N。  3.00 【解析】 (3)弹簧测力计的最小分度为0.1 N,读数时需要估读到0.01 N,所以其读数为3.00 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。 【答案及解析】(4)①作出力的图示,如图所示。 ②由作图结果可得重物的重力为　　　　N(结果保留1位小数)。  8.0 【解析】 ②由作图结果可得重物的重力为8.0 N。 [例5] 【实验器材的创新】 (2024·江西九江三模)利用橡皮筋、弹簧测力计和圆形量角器等器材验证力的平行四边形定则。 (1)把量角器固定在水平桌面上,将带细绳套的橡皮筋一端用图钉固定,如图甲所示。 (2)两细绳套挂上弹簧测力计,互成角度地拉两个弹簧测力计,将结点拉至量角器圆心O点,如图乙所示,记录此时力F1、F2的大小和方向,此时右侧弹簧测力计示数为　　　　 N。在白纸上作力F1、F2的图示并根据平行四边形定则得到合力F,如图丙所示。  5.00 【解析】 (2)由题图乙可知弹簧测力计的读数为5.00 N。 (3)改变两细绳套的夹角,仍将结点拉至O点,记录此时力F3、F4的大小和方向。 (4)请在图丙中作出F3、F4合力F′的力的图示。 【答案及解析】(4)根据平行四边形定则作出F3、F4的合力F′,如图所示。 (5)多次重复步骤(3)和(4),比较每次作出的合力,如果这些合力在误差允许范围内都　　　　　　　 　　　　,则说明一个力分解成两个力有多种分解方式,分力与合力的关系遵循平行四边形定则。  大小相等、方向相同 【解析】(5)根据实验规律可知,合力在误差允许范围内都大小相等、方向相同,则说明一个力分解成两个力有多种分解方式,分力与合力的关系遵循平行四边形定则。 [例6] 【数据处理的创新】 (2024·贵州六盘水阶段练习)小张同学在探究合力与分力的关系时,进行了如下操作: (1)实验记录纸如图甲所示,O点为橡皮筋被拉伸后结点的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力F3的方向过P3点,并分别记录三个力的大小为F1=3.30 N、F2=3.85 N和F3=4.25 N。请选择合适的标度在图中作出F1、F2和F3的图示,并以F1和F2为邻边作平行四边形,得到对角线 可表示合力的大小,F合为　　　　 N。 4.56 【答案及解析】 (1)作表示F1、F2和F3的图示以及以F1和F2为邻边作平行四边形,得到F1和F2的合力F合,如图所示,经测量可知F1和F2的合力大小约为F合=4.56 N。 (2)仔细分析实验,小张怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。实验装置如图乙所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O点,下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地拉动N,在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程,再次记录下N的轨迹。两次实验记录的轨迹如图丙所示。 过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点,则实验中橡皮 筋分别被拉伸到a和b时所受水平拉力的大小关系为 Fa　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)Fb。  等于 【解析】(2)设Oab与竖直方向的夹角为θ, 根据共点力平衡条件可得Fa=mgtan θ, Fb=mgtan θ,则有Fa=Fb。 (3)根据(2)中的实验,可以得出的实验结论有　　　　(多选,填字母)。  A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B.两次受到的拉力相同时,第2次橡皮筋的长度较长 C.两次被拉伸到相同长度时,第2次橡皮筋受到的拉力较大 D.橡皮筋拉伸次数越多、拉伸量越大,橡皮筋发生相同的形变量所需的力越小 BD 【解析】(3)两次橡皮筋的拉力相同,而第2次橡皮筋的长度较长,说明橡皮筋的弹力与其长度不成正比,故A错误,B正确;两次被拉伸到相同长度时,第 2次橡皮筋与竖直方向的夹角θ较小,根据FT=,可知第2次橡皮筋受到的拉力较小,故C错误;因橡皮筋老化,橡皮筋拉伸次数越多、拉伸量越大,发生相同的形变量时,橡皮筋与竖直方向的夹角θ越小,根据F=mgtan θ,可知所需的力越小,故D正确。 感谢观看 $