第2单元 08 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律（word教参）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习考点精讲（基础版）

该高中物理讲义聚焦“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，覆盖平行四边形定则、弹簧测力计使用、等效替代法等高考核心考点，按实验原理、步骤、数据处理、误差分析逻辑架构知识。通过考点梳理、方法指导（如作图规范）、真题训练（含高考真题例2），帮助学生突破实验难点，体现复习系统性与针对性。 讲义特色在于实验创新设计（如用钩码、电子秤替代弹簧测力计）和分层例题讲解，结合科学探究（实验操作与数据处理）、科学思维（等效替代模型建构）培养核心素养。例如例3通过滑轮钩码系统验证规律，强化误差分析与作图规范，高效提升学生实验设计与问题解决能力，为教师把控复习节奏提供有力支撑。

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 【教材原型实验】 例1　(1) 3.80　(2)B　 (3)记下两条细绳的方向　 把橡皮条的结点拉到位置O　(4) BC [解析] (1)弹簧测力计的分度值为0.1 N,读数为3.80 N. (2)本实验采用的科学方法是等效替代法,故选B. (3) ①中还应记下两条细绳的方向;②中还应把橡皮条的结点拉到位置O. (4)根据力的平行四边形定则作图如下: 根据几何关系可知F1=4 N,F2=4 N,F=12 N,θ1≠θ2,故选B、C. 例2　(1)如图所示　(2)①没有做到弹簧测力计、细线、橡皮条都与木板平行;②读数时没有正视弹簧测力计 [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、细线、橡皮条都与木板平行;②读数时没有正视弹簧测力计. 【拓展创新实验】 例3　(1)BCD　(2)A　(3)甲 [解析] (1)实验中的分力与合力的关系必须满足:|F1-F2|≤F3≤F1+F2,因此B、C、D选项都是可以的. (2)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向,故选A. (3)实验中F3是竖直向下的,故甲是正确的. 例4　(1)静止　(2)三根细线的方向　(3)结点O的位置　 (4)F和F'在误差允许的范围内重合 [解析] (1)要测量装满水的水壶的重力,需记下水壶静止时电子秤的示数F. (2)要画出平行四边形,则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'在误差允许的范围内重合,则可得出两个互成角度的力的合成规律. 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 　　　　　 　　　　　 　　　　　 一、实验目的 1.会使用弹簧测力计. 2.探究两个互成角度的力的合成规律. 二、实验原理 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,根据合力的定义,F为F1和F2的合力,作出力F及F1、F2的图示,分析F、F1和F2的关系. 三、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. 四、实验步骤 1.装置安装:在方木板上用图钉固定一张白纸,如图甲所示,轻质小圆环挂在橡皮条的一端,橡皮条另一端固定,橡皮条的原长为GE. 2.两力拉:如图乙所示,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O点,橡皮条伸长的长度为EO.用铅笔描下O点位置、细绳套的方向,并记录两弹簧测力计的读数F1、F2. 3.一力拉:如图丙所示,改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环,仍使它处于O点,记下细绳套的方向和弹簧测力计的读数F. 4.重复实验:改变拉力F1和F2的大小和方向,重做几次实验. 五、数据处理 1.用铅笔和刻度尺从点O沿两条细绳方向画直线,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',如图丁所示. 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,从而总结出两个互成角度的力的合成规律——平行四边形定则. 六、误差分析 1.读数误差 弹簧测力计示数在允许的情况下,尽量大一些,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录. 2.作图误差 (1)点O的位置和拉力的方向画得不准确,作图比例不恰当、不准确等造成作图误差. (2)两个力F1、F2的夹角太大或太小,导致作图产生较大误差. 七、注意事项 1.同一次实验中的两个弹簧测力计:将两个弹簧测力计调零后互钩对拉,两个弹簧测力计读数应相同;若读数不同,应调整或更换,直至读数相同为止. 2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,O点位置一定要相同. 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°之间为宜. 4.应注意使弹簧测力计与木板平行,并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上,避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦.在不超过弹簧测力计量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些.读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度. 5.细绳应适当长一些,便于确定拉力的方向.不要直接沿细绳的方向画直线,应在细绳末端用铅笔画一个点,再将所标点与O点连接,即可确定拉力的方向. 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,使所作力的图示稍大一些. 例1 “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示,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. (1)图乙中弹簧测力计的读数为　　　　 N.  (2)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 (3)实验过程中有两个主要步骤: ①用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记下O点的位置,读出并记录两个弹簧测力计的示数; ②只用一个弹簧测力计.通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出并记录弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这三个力的图示,并求出F1、F2的合力,如图丙所示. 以上两步骤均有疏漏: 在①中是　　　　　　　　　　　　　　;  在②中是　　　　　　　　　　　　　　.  (4)某同学某次实验在坐标纸上画出了如图丁所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2 N,两力的合力用F表示.F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2,关于F1、F2、F、θ1和θ2关系正确的有　　　　(填正确答案标号).  　　　　　 　　　　　 　　　　　 A.F1=4 N B.F2=4 N C.F=12 N D.θ1=θ2 [反思感悟] 　     例2 [2024·海南卷] 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: a.用图钉将白纸固定在水平木板上; b.如图甲、乙所示,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;撤去拉力F1和F2,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)在图乙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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.  在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,试题往往避开课本中固定的实验模式,另辟蹊径,通过变换实验装置,变换操作方法,达到验证实验的目的,常见以下创新点. 创新角度 实验装置图 创新解读 实验原理 的创新 图甲: (1)将橡皮筋和弹簧测力计的实验角色互换 (2)弹簧测力计的挂钩上涂抹少许润滑油,保证了橡皮筋两侧弹力大小相同,与两侧橡皮筋长度大小无关 图乙: (1)通过定滑轮,改变拉力的方向 (2)钩码的总重力即为对应细绳拉力大小 实验器材 的创新 (1)用电子秤代替弹簧测力计,可以直接读出力的大小 (2)同一电子秤应用于甲、乙、丙三个图中,可测得三根细线中拉力的大小 实验过程 的创新 (1)探究拉伸过程对橡皮筋弹性的影响 (2)橡皮筋上端固定,下端挂一重物,用水平力两次拉动重物,对应不同的轨迹 　　　　　 　　　　　 　　　　　 例3 有同学利用如图所示的装置来探究两个互成角度的力的合成规律.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大小F1、F2和F3.回答下列问题: (1)按下列方式改变钩码个数,实验能完成的是　　　　　(填选项前的字母).  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　　　　(填选项前的字母).  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,你认为下图中　　　(选填“甲”或“乙”)是正确的.  例4 一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验. (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和水壶带上.水平拉开细线L1,在白纸上记下结点O的位置、　　　　　　　　　和电子秤的示数F1.  (3)如图丙,将另一颗墙钉B钉在与O同一水平线上,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　　　　　　　　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　　　　　　　　　　　　　　,则可得出两个互成角度的力的合成规律.  [反思感悟] 　   学科网（北京）股份有限公司 $