第2章 相互作用-第7节 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 课件—2027届高考物理一轮复习

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了教材原型实验（原理、器材、步骤）和探索创新实验（数据处理、原理改进、目的创新）两大核心考点。通过分析高考真题明确“实验原理分析”“误差判断”“创新方案设计”等高频题型占比，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题案例+素养导向+应试策略”的复习模式，如以例1“等效替代法辨析F与F'”培养科学思维，例2“弹簧劲度系数计算与实验操作纠错”强化科学探究素养。特设“易错警示”和“创新实验突破方法”，帮助学生掌握实验题答题技巧，教师可据此精准定位薄弱环节，提升复习效率。

第2章 相互作用 第7节 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 1 考点一 教材原型实验 考点二 探索创新实验 2 实验技能储备 1.实验原理 如图所示，分别用一个力、互成角度的两个力、 ，使同一条一端固定的橡皮条伸 长到同一点，即伸长量相同，根据合力的定义，为和的合力，作出力及 、 的图示，分析、和 的关系。 3 2.实验器材 方木板，白纸，弹簧测力计（两个），橡皮条，小圆环，细绳套（两个），三角板， 刻度尺，图钉（若干），铅笔。 4 3.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<m></m>。 （2）两力拉：如图乙，在小圆环上系上两个细绳套，用手通过两个弹簧测力计互成角 度地共同拉动小圆环，小圆环处于<m></m>点，橡皮条伸长的长度为<m></m>。用铅笔描下<m></m>点位 置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的示数<m></m>、<m></m>。 （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<m></m>点，记下 细绳套的方向和弹簧测力计的示数<m></m>。 （4）重复实验：改变拉力<m></m>和<m></m>的大小和方向，重复做几次实验。 5 4.数据处理 （1）用铅笔和刻度尺从点<m></m>沿细绳套的方向画直线，按选定的标度作出<m></m>、<m></m>和<m></m>的图示。 （2）以<m></m>和<m></m>为邻边用刻度尺作平行四边形，过<m></m>点画平行四边形的对角线，此对角 线代表的力记为<m></m>，如图丁。 （3）分析多次实验得到的多组数据，比较<m></m>与<m></m>在误差允许的范围内是否完全重合， 从而总结出两个互成角度的力的合成规律：平行四边形定则。 6 5.注意事项 （1）弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零 刻度处，要设法调整指针，使它指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起， 向相反方向拉，两个测力计的示数相同方可使用。 （2）位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时小圆环的位置一定要相同。 （3）角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太 小，也不宜太大，以<m></m> 之间为宜。 （4）尽量减小误差：在合力不超出弹簧测力计的量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽 量大一些；细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。 （5）统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标 度，使力的图示稍大一些。 7 考点一 教材原型实验 8 【视角1】　实验原理分析 例1 “探究力的平行四边形定则”实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图。 （1）某次实验操作中，与细绳OC相连的弹簧测力计示数如图丙所示，则读数为　 　　　 N；  均可 [解析]根据题意，弹簧测力计的精度为0.1 N，读数为2.45 N。 9 （2）图乙中的F与F'两力中，方向和细绳AO方向相同的是　　　　(选填“F” 或“F'”)；  [解析]F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F'是用一个弹簧测力计沿AO方向拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到O点，使得一个弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同，故方向一定沿AO方向的是F'。 10 （3）关于该实验，下列说法正确的是　　　　。  A.本实验采用了“等效替代”的科学研究方法 B.选择细绳时，细绳OB、OC必须等长 C.操作中必须使得弹簧测力计、细绳与木板平面平行 D.作平行四边形时，两只弹簧测力计对应的力的标度可以不同 AC [解析]实验中采用了两个力的合力与一个力作用效果相同来验证的平行四边形定则，因此采用“等效替代”，A正确；通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋时，并非要求两细绳等长，B错误；测量力的实验要求尽量准确，为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平行，C正确；作平行四边形时，两只弹簧测力计对应的力的标度需相同，D错误。 11 考点二 探索创新实验 12 常见创新实验方案 13 合力的改进：橡皮筋伸长到同一位置 钩码（重物）的重力不变 分力的改进：弹簧测力计示数 力的大小创新：弹簧测力计的示数 橡皮筋长度的变化 14 【视角1】　数据处理的创新 例1 某同学设计了实验验证力的平行四边形定则，实验步骤如下:①用天平测得物块A的质量为m，②如图甲，两根竖直杆相距为D，用长为L的不可伸长的轻绳，穿过光滑的轻质动滑轮，动滑轮下端连块物体A，轻绳两端分别固定在杆上P、Q两点，在轻绳的左端连接力传感器，力传感器的重力忽略不计。改变物块A的质量m，记录力传感器的示数F，重力加速度为g。 15 （1）要验证力的平行四边形定则，力传感器的示数F与物块A的质量m满足关系式 ____________(用题中给出的物理量表示)。 [解析]如图所示，设定滑轮处为O点，PO段绳子长度为l1，设QO段绳子长度为l2，PO和QO与竖直方向的夹角为θ。 由几何关系可知l1sin θ+l2sin θ = D，又l1+l2 = L，得sin θ = ，由平衡条件可得2Fcos θ = mg，又sin2θ+cos2θ = 1，得F = 16 （2）轻绳的Q端沿杆向上移动到Q'，力传感器的示数　　　(填“变大”“变小” 或“不变”)。 不变 [解析]由（1）分析可知，轻绳的Q端沿杆向上移动到Q'，L不变，D不变，力传 感器的示数不变。 （3）某同学改变物块A的质量，作F - m的图像，如图乙，图像的斜率为k，但是他忘记了记录间距D的大小，可否利用图乙和已知物理量求出D?并说明原因: _______ _，，已知 。 可以，理由见解析 [解析]可利用图乙和已知物理量求出D。原因如下:由（1）可知F = ，F - m的图像斜率为k，则k = ，解得D = L 17 【视角2】　实验原理的改进 例2 某同学想做“验证力的平行四边形定则”的实验，现有如下实验器材:一重物、木板、白纸、图钉、刻度尺、细绳套和一只弹簧测力计A。 18 （1）为了完成实验，他找来一根轻弹簧B，用刻度尺和弹簧秤测量轻弹簧的长度l和弹力F，作出如图甲所示图像，根据图像，求得该弹簧的劲度系数k =　 　N/m(计算结果保留两位有效数字)；  15 [解析]根据胡克定律可知图像F - l的斜率表示劲度系数，则有 k = N/m = 15 N/m 19 （2）为“验证力的平行四边形定则”，又进行了如下实验: ①将贴有白纸的木板竖直固定，弹簧测力计A上端悬挂于固定点P，下端用细线挂重物Q，测出重物Q的重力G，如图乙所示； ②将轻弹簧B的右端用细线系于O点，手拉轻弹簧的左端，使结点O静止在某位置，如图丙所示。测量轻弹簧B的　　　　　和读出弹簧测力计A的示数，并在白纸上记录O点的位置和三条细线的方向；  ③根据图甲求出轻弹簧B的弹力，在白纸上作出各力的图示，验证力的平行四边形定则是否成立； 长度 [解析] 步骤②中为了获得轻弹簧B的拉力，则需要测量其长度(或伸长量)； 20 ④改变弹簧的拉力，进行多次实验。 下列操作正确的是　　　　　。  A.细线方向应与木板平面平行 B.弹簧可以贴在木板上 C.改变拉力:进行多次实验时，每次都要使O点静止在同一位置 A [解析] 弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，可以减少由于摩擦带来的误差，A正确；弹簧如果贴在木板上，弹簧和木板之间存在摩擦等因素的干扰，影响弹簧弹力的测量结果，B错误；改变拉力，进行多次实验时，两弹簧测力计的拉力合成后的合力，其大小和方向总是与重物的重力等大反向，则不需要使O点静止在同一位置，C错误。故选A。 21 ⑤改变弹簧的拉力时，发现两次结点O的位置与P刚好在同一直线上，如图丁所示，则下列说法中正确的是　　　　　。  A.第二次弹簧测力计A示数较大 B.两次弹簧测力计A示数相同 C.第二次弹簧B的长度一定更长 D.第二次弹簧B的长度可能不变 AD [解析] 改变弹簧的拉力时，发现两次结点O的位置与P刚好在同一直线上，因第二次结点的位置离P点更远，则弹簧测力计A有更长的伸长量，其弹力比第一次更大，A正确，B错误；对两次平衡时的结点O受力分析，重物的重力恒定，弹簧测力计A的方向不变，力的大小变大，由动态平衡的特点可知，弹簧测力计B的大小和方向均不能确定，则第二次弹簧B的拉力可以变大，变小或不变，即长度可能更短或不变，C错误，D正确。故选AD。 22 【视角3】　实验目的创新 例3 (2025·黑吉辽蒙)某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a)，细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出x - m关系图线，如图(b)所示。 23 回答下列问题: （1）将一芒果放入此空杯，按上述操作测得x = 11.60 cm，由图(b)可知，该芒果的质量m0 =　 g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与m0相比 　　　　　(填“偏大”或“偏小”)。  106 偏大 [解析]操作测得x = 11.60 cm，由图(b)的图像坐标可知，该芒果的质量为106 g； 若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直，根据共点力平衡可知橡皮条的拉力变大，导致橡皮筋的长度偏大，若仍然根据图像读出芒果的质量与m0相比偏大。 24 （2）另一组同学利用同样方法得到的x - m图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是　　　　　。  A.水杯质量过小 B.绳套长度过大 C.橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 C [解析]另一组同学利用同样方法得到的x - m图像在后半部分弯曲，可能是所测物体的质量过大，导致橡皮筋所受的弹力过大超过了橡皮筋的弹性限度，从而使橡皮筋弹力与其伸长量 25 （3）写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施 。 减小细线与竖直方向的夹角 [解析]根据共点力平衡条件可知，当减小绳子与竖直方向的夹角时，相同的物体质量对应橡皮筋的拉力较小，故相同的橡皮筋，可减小细线与竖直方向的夹角可增大质量测量范围。 26 $