第三章 4.力的合成和分解 第1课时 合力和分力 实验探究两个互成角度的力的合成规律-（配套练习）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册（人教版）

4.力的合成和分解 第1课时　合力和分力　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 知识点一 【例1】　AC　只有同一个物体受到的力才能合成，作用在不同物体上所受的力不能合成，合力是原来几个分力的等效替代，分析物体的受力时，合力与分力不能同时存在，而分力可以是不同性质的力，所以选项A、C正确。 知识点二 【例2】　（1）等效替代法　（2）实验中力F单独作用时，与F1、F2共同作用时都使小圆环静止于O点　（3）B　（4）见解析图 解析：（1）合力与分力的作用效果相同，所以本实验采用的实验方法主要是等效替代法。 （2）实验中力F单独作用时，与F1、F2共同作用时都使小圆环静止于O点，以此保证力F单独作用时，与F1、F2共同作用的效果是相同的。 （3）拴在小圆环上的两条细绳不一定等长，但是适当长一些，有利于减小在确定力的方向时的误差，故A错误；在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些，有利于减小在确定力的方向时的误差，故B正确；用两弹簧测力计同时拉小圆环时，两条细绳之间的夹角不一定取90°，故C错误。 （4）根据力的标度，作图如图所示。 【例3】　（1）C　（2）3.70　（3）F' 解析：（1）弹簧测力计的读数应适当大些，但不是越大越好，且读数无要求，故A错误；两根细绳拉力大小不一定相等，所以橡皮筋不一定与两根细绳夹角的角平分线在同一直线上，故B错误；在使用弹簧测力计时，要注意使弹簧测力计与木板平面平行，故C正确；两次拉橡皮筋时，都要使橡皮筋沿AO的方向拉到O点，故D错误。 （2）图甲中弹簧测力计的分度值为0.1 N，由图甲可知，此弹簧测力计的示数为3.70 N。 （3）图乙中，F是通过平行四边形定则得到的合力理论值，由于存在一定的误差，方向不一定沿AO方向；F'是通过一个弹簧测力计拉橡皮条得到的合力实验值，根据二力平衡可知，F'方向一定沿AO方向。 【例4】　（2）方向　11.40　（3）见解析图　（4）见解析 解析：（2）根据实验原理可知，本实验要记录两分力的大小、方向及合力的大小、方向，其中力的大小通过弹簧测力计的读数获得，力的方向通过细绳套方向获得，故需要记录AO、BO的方向；根据弹簧测力计的读数规则可得，弹簧测力计的分度值为0.1 N，则题图乙中B弹簧测力计的读数为11.40 N。 （3）以OFA和OFB两条表示力的有向线段为邻边作平行四边形，再作出两邻边所夹对角线，即理论合力F，如图所示。 （4）在实验误差允许的范围内，两共点力的合成遵循平行四边形定则。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1课时　合力和分力　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 1.知道合力和分力的概念，利用等效替代的思想理解合力和分力的关系。 2.探究两个互成角度的力合成时遵循的规律，会根据平行四边形定则用作图法求合力。 知识点一　合力和分力 情境：如图所示，一位大人提起一桶水，两位小朋友共同提起同一桶水，大人的拉力为F，两位小朋友作用在桶上的力分别为F1、F2。 问题：（1）F与F1、F2共同作用的效果相同吗？ （2）二者能否等效替代？ 1.共点力 几个力如果都作用在物体的　　　　　，或者它们的作用线　　　　　，这几个力叫作共点力。 2.合力与分力 （1）合力：假设一个力　　　　　　作用的效果跟某几个力　　　　　　作用的效果　　　　　　，这个力就叫作那几个力的合力。 （2）分力：假设几个力　　　　作用的效果跟某个力　　　　作用的效果相同，这几个力叫作那个力的分力。 （3）合力与分力的关系：合力与分力之间是一种　　　　　　关系，合力的作用效果与分力共同作用的效果　　　　。 【易错辨析】 1.作用在一个物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，则这两个力一定是共点力。（　　） 2.合力的作用可以替代几个分力的共同作用，它与分力是等效替代关系。（　　） 　合力和分力的三个特性 提醒：合力和分力不是同时作用在物体上的，分析合力时不分析分力，分析分力时不分析合力。 【例1】　（分力和合力的性质）〔多选〕关于F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是（　　） A.合力F的作用效果一定与F1、F2共同作用产生的效果相同 B.两力F1、F2一定是同种性质的力 C.两力F1、F2一定是同一个物体受到的力 D.两力F1、F2与合力F是物体同时受到的三个力 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点二　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 一、实验目的 1.练习用作图法求两个力的合力。 2.探究两个互成角度的力的合成规律。 二、实验原理 如果两个互成角度的力F1、F2作用于挂在橡皮条一端的小圆环上，与只用一个力F作用于小圆环上都能使小圆环伸长到同一点，也就是作用效果相同，则F为F1、F2的合力，用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，寻找F与F1、F2之间的关系。 三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、橡皮条、轻质小圆环、三角板、　　　　　、图钉（若干）、铅笔。 四、实验步骤 1.在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲所示，用图钉把橡皮条的一端固定在木板上G点，在橡皮条的另一端挂上轻质小圆环。 2.通过两个弹簧测力计共同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，如图乙所示。 3.撤去F1、F2，改用一个力F单独拉橡皮条，将小圆环拉到　　　　。橡皮条伸长的长度仍为EO，记录此时弹簧测力计的读数F和F的　　　　，如图丙所示。 4.改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复上述实验两次。 五、数据处理 1.用铅笔和刻度尺在O点按选定的标度画出F、F1和F2三个力的图示，如图所示。 2.观察F与F1、F2的关系。 3.对其他两次实验也做上述处理。 六、误差分析 1.实验中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在会引起系统误差。 2.两次测量拉力时，小圆环的位置不可能做到完全拉到同一点会造成偶然误差。 3.两个力F1和F2的夹角太小或太大，F、F1和F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，都会造成偶然误差。 七、注意事项 1.弹簧测力计使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校正零位（无法校正的要记录下零误差）。还需用钩码检查弹簧测力计是否存在示值误差，若存在，应加以校正。 2.被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动小圆环时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。 3.在同一次实验中，使小圆环的位置O一定要相同。 4.在具体实验时，两分力F1和F2间的夹角不宜过大，也不宜过小，以60°～120°之间为宜。 5.读数时应正视、平视刻度。 6.使用弹簧测力计测力时，读数应适当大些，但不能超出它的测量范围。 类型一｜教材原型实验 【例2】　（2025·广东潮州高一期中）某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。如图甲所示，橡皮条的一端固定，另一端挂有轻质小圆环，橡皮条的长度为GE。在图乙中，用两个弹簧测力计共同拉动拴在小圆环上的两条细绳，小圆环受到拉力F1、F2共同作用，静止于O点，记录F1、F2的大小和方向。撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，保证与F1、F2共同作用的效果是相同的，记录力F的大小和方向，利用图示法画出力F、F1、F2，探究三者的关系。 （1）本实验采用的实验方法主要是　　　　　　　　（选填“控制变量法”或“等效替代法”）。 （2）请简述实验中如何保证“力F单独作用时，与F1、F2共同作用的效果是相同的”：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）下列操作有利于减小实验误差的是　　　　（填字母代号）。 A.拴在小圆环上的两条细绳必须等长 B.在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些 C.用两弹簧测力计同时拉小圆环时，两条细绳之间的夹角必须取90° （4）某次实验记录了F1和F2的方向如图丙中虚线所示，F1和F2的大小分别为2.0 N和3.0 N，图中已经画出了F的大小和方向。请根据图中给出的力的标度，完成力F1、F2的图示。 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【例3】　（2025·四川成都高一期末）某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。 （1）关于本实验，下列说法正确的是　　　　（填标号）。 A.弹簧测力计的读数越大越好，且一定取整数 B.橡皮筋应与两根细绳夹角的角平分线在同一直线上 C.在使用弹簧测力计时，要注意使弹簧测力计与木板平面平行 D.两次拉橡皮筋时，只需保证橡皮筋伸长量相同即可 （2）如图甲，将橡皮筋的一端固定在A点，另一端被两个弹簧测力计拉到O点，两个弹簧测力计的示数分别为F1和F2，沿OB方向的弹簧测力计放大显示，此弹簧测力计的示数为　　　　N（保留3位有效数字）。 （3）图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示，其中F是以F1、F2为邻边作出的平行四边形的对角线，F'为用一个弹簧测力计拉橡皮筋时拉力的示意图。F与F'两力中，方向一定沿AO方向的是　　　　。 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 类型二｜创新拓展实验 【例4】　某同学用如图甲所示的装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。将一木板竖直放在铁架台和轻弹簧所在平面后，其部分实验操作如下，请完成下列相关内容： （1）如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O； （2）卸下钩码然后将两细绳套系在弹簧下端，用两只弹簧测力计将轻弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的　　　　及两弹簧测力计相应的读数。图乙中B弹簧测力计的读数为　　　　N； （3）该同学在坐标纸上画出两个钩码对弹簧的拉力F'（等于两钩码的重力）及两弹簧测力计拉力FA、FB的大小和方向，如图丙所示，请在图丙中以FA、FB为邻边作平行四边形，并作出对角线，表示合力F。 （4）通过第（3）问作出的图可得出什么结论：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 创新分析 （1）用弹簧代替橡皮条。 （2）用钩码的重力作为两弹簧测力计拉力的合力。 提示：完成课后作业　第三章　4.　第1课时 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $