3.4.1 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 课件-2026-2027学年高一上学期物理粤教版必修第一册

在实验中我们需要用到以下实验器材，力的合成分解演示器、弹簧测力计。力的合成分解演示器装置主要由带角度标示的圆盘、弹簧测力计、汇力环底座构成。实验时可通过同时拉动两个或三个测力计，使汇力环在力的作用下静止在圆盘的圆心位置。此时上端测力计的示数为一个固定值，且上端测力计所受的拉力等于下端若干测力计的合力。用一个弹簧测力计垂直向下拉，使汇力环与圆盘同心，观察两个测力计的示数，此时上端测力计的力F0等于五牛，下端测力计的力F等于五牛，我们将其按比例画出力的图示。我们将拉动两个成一定角度的测力计代替原先垂直向下拉的力，使汇力环在三个力的作用下处于悬空状态，且与圆盘同心。观察测力计的示数，此时左端测力计的力F1等于三牛，右端测力计的力F2等于4.2牛，我们将其按比例画出力的图示。通过简单的数据分析，我们猜测以分力的林边为斜边绘制平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。以F1F2为邻边做平行四边形，过汇率环O点作平行四边形的对角线，假设这个对角线为F1F2的合力F合，将这个力与垂直向下的力F做比较，我们发现它们的大小和方向基本相同。为了验证猜想，我们需要改变F1F2的大小和方向。再次实验改变两个力的夹角大小，重复之前的操作，观察测力计的示数。此时左端测力计的力F1等于七牛，右端测力计的力F2等于5.8牛。根据数据得出力的图示，以F1F2为邻边做平行四边形，过汇率环O点作平行四边形的对角线。假设这个对角线为F1F2的合力F合，将这个力与垂直向下的力F作比较。通过比较我们发现F和与F的大小和方向也基本相同。由实验可知，若不计实验误差，两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个法则叫做平行四边形定则。 Physics 第三章 相互作用 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。 通过分析日常生活情境，知道合力与分力的概念，利用等效替代的思想理解合力和分力的关系。 02 01 重点 重难点 合力与分力 01 现实生活中，物体常常不止受到一个力的作用，如学生背的书包，在公路斜坡上行驶的汽车，建筑工地上几条钢索吊起的重物等，都受到多个力的作用。能否找到一种方法，即“用一个力的单独作用替代两个力的共同作用，而效果不变”？ 公司logo 公司logo 情境导入 某班师生在植树节给树浇水，如图所示，老师一人提着一桶水到现场，放下桶，然后小娟、小明共同提起该桶，准备给树浇水，老师的拉力为F，小娟、小明作用在桶上的力分别为F1、F2。老师用的力F与两个学生用的力的作用效果是否相同？二者能否等效替代？ 相同，能等效替代 F为F1和F2的合力 F1、F2为F的分力 F F1 F2 公司logo 公司logo 观察与思考 合力与分力 如果一个力产生的效果与另外几个力共同作用产生的效果相同，那么这个力与另外几个力等效，可以相互替代，这个力就称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力。 合力与分力 等效性 同体性 瞬时性 相互替代关系 受力物体相同 瞬时对应关系 各个分力作用在同一物体上 某个分力变化了，合力同时也发生变化 合力的作用效果与分力的共同作用效果相同 公司logo 公司logo 核心知识 力的合成 求几个力的 的过程叫作力的合成。 合力与分力的关系 合力与分力之间是一种 的关系，合力作用的 与分力________________相同。 合力 等效替代 效果 共同作用的效果 合力和分力的相互替代是一种等效替代。等效替代是重要的科学思维方法之一，它可以使复杂问题变成简单问题。 公司logo 公司logo 核心知识 (1)合力与分力都是客观存在的力。(　　) (2)合力与分力同时作用于物体上。(　　) (3)两分力一定是同一物体受到的力。(　　) × × √ 辨析 探究两个互成角度的力的合成规律 02 1.实验思路 (1)合力F'的确定：一个力F'可以使汇力圆环与平板上的定位圆 ，两个力F1、F2共同作用，也能使汇力圆环与平板上的定位圆 ，则F'与F1和F2共同作用 相同，则F'是F1和F2的合力。 (2)合力F与分力F1、F2的关系：作出力F1、F2及F的图示，提出猜想，进行验证。 重合 重合 效果 公司logo 公司logo 核心知识 2.实验器材 力的关系探究装置、 、三角板、 、铅笔、汇力圆环、 、夹子等。 弹簧测力计(两个) 刻度尺 橡皮筋 公司logo 公司logo 核心知识 3.实验步骤 (1)如图所示，将夹子夹在“力的关系探究装置”的“0”号射线顶端。 (2)如图(a)所示，分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端，沿任意两条射线方向拉细绳，使汇力圆环与平板上的定位圆 。用铅笔在平板上记下这两个拉力的 。 重合 大小和方向 公司logo 公司logo 核心知识 (3)如图(b)所示，直接用一个弹簧测力计去拉细绳，同样使汇力圆环与平板上的定位圆 ，用铅笔在平板上记下这个拉力的 。 重合 大小和方向 (4)在平板上用力的图示法作出三个力，如图所示，观察这三个力所构成的几何图形。 公司logo 公司logo 核心知识 (5)改变第(2)步中两个拉力的大小和方向，重复上述实验步骤。 (6)得出结论：如果以表示两个分力的线段为 作平行四边形，这两个邻边之间的 就表示合力的大小和方向，这就是求合力的平行四边形定则。 邻边 对角线 公司logo 公司logo 核心知识 4.注意事项 (1)汇力圆环位置 每次实验中均使汇力圆环与平板上的定位圆 ，判断是否重合时，视线要与板面 。 (2)拉力 ①用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向； ②应使橡皮筋、弹簧测力计和汇力圆环位于与平板 的同一平面内。 重合 垂直 平行 公司logo 公司logo 核心知识 (3)作图 ①在同一次实验中，选定的比例要 ； ②所作的图要尽量大些； ③严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。 相同 公司logo 公司logo 核心知识 5.误差分析 (1)弹簧测力计使用前没校零会造成误差。 (2)实验时弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦力存在会造成误差。 (3)两次测量拉力时，汇力圆环没有拉到与定位圆重合会造成偶然误差。 公司logo 公司logo 核心知识 1.(2023·肇庆市高一期末)实验小组采用 图甲装置验证“力的平行四边形定则”。 (1)如图乙所示，分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端，沿任意两条射线方向拉细绳，使汇力圆环与平板上的定位圆重合，记录两个拉力的　　　　　 。 大小和方向 画出力的图示，要记录力的大小、方向和作用点。而题图乙中已经记录了作用点也就是定位圆，因此只要再记录两个拉力的大小和方向即可。 例题 (2)直接用一个弹簧测力计去拉细绳，使　　　　　　　 　，记录这个拉力的　　　　　　。  (3)用作图法作出三个力，观察三个力构成的几何图形，看是否符合平行四边形定则。若用弹性绳替换细绳，　　　　(选填“影响”或“不影响”)实验结果。  汇力圆环与平板上的定位圆重合 大小和方向 不影响 (2)由于合力和分力的效果相同，因此仍使汇力圆环与平板上的定位圆重合。同样要记录拉力的大小和方向。 (3)由于细绳只是记录拉力的方向，因此将细绳换成弹性绳，对实验结果没有影响。 例题 2.(2025·广州市高一期中)某同学做“探 究两个互成角度的力的合成规律”的实 验。如图甲所示，其中A为固定橡皮条 的图钉，P为橡皮条与细绳的结点，实 验中，第一次用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，第二次用一个弹簧测力计拉橡皮条。 (1)从图甲中可读得弹簧测力计B的示数为　　N。  3.8 弹簧测力计B的最小刻度为0.2 N，则示数为3.8 N。 例题 (2)该同学根据某次实验记录数据，画出力的图示，如图乙所示，A、B两幅图中　　(选填“A”或“B”)是小陈同学实验后画出的正确力的图示。 A 因F是两个分力F1、F2的合力的理论值，而F'是两个分力合力的实验值，可知F'的方向一定与橡皮条的方向共线，即A正确。 例题 (3)下列措施可以减小实验误差的是　　。  A.橡皮条应与两绳套夹角的平分线在同一直线上 B.两个分力F1、F2的方向要垂直 C.两根细绳必须等长 D.用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行 D 橡皮条不一定要与两绳套夹角的平分线在同一直线上，选项A错误；两个分力F1、F2方向间的夹角适当即可，不一定要垂直，选项B错误；两根细绳尽量长一些，但不一定必须等长，选项C错误；实验要记录弹簧测力计在平行于木板方向的读数和方向，弹簧测力计尽量与木板平行，选项D正确。 例题 实验操作中的注意事项 1.同一次实验中橡皮条拉长后的结点O必须位于同一位置。 2.两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小。F1、F2所拉的两根细绳适当长一些，记录细绳方向的两点要尽量远些。 公司logo 公司logo 总结提升 探究两个互成角度的力的合成规律 合力与分力 探究两个互成角度的力的合成规律 效果相同，等效替代 力的合成：求几个力的合力的过程 实验思路 实验器材 实验步骤 实验结论 误差分析 汇力圆与定位圆重合 记录力的大小和方向 遵循平行四边形定则 注意事项 使橡皮筋发生相同的形变 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! Lavf59.27.100 $