第2章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律（PPT课件）-【精讲精练】2027年高考物理一轮复习

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，依据高考评价体系梳理实验目的、原理、步骤等基础要点，通过2023全国乙卷、2024海南卷等真题分析，明确实验操作、数据处理、误差分析等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题实战+方法提炼+素养提升”，如以2024海南卷力的图示题为例，结合“三记录二记录一注意”技巧，培养科学探究和科学思维素养。针对误差分析等易错点，提供具体突破方法，助力学生掌握答题技巧，教师可借此高效指导复习。

实验三　探究两个互成角度的 力的合成规律 第二章　相互作用 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 基础知识•落实 01 核心考点•突破 02 知能达标•训练 03 栏目导航 第二章　相互作用 1 基础知识•落实 栏目导航 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 核心考点•突破 栏目导航 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 栏目导航 第二章　相互作用 1 知能达标•训练 栏目导航 栏目导航 第二章　相互作用 1 谢谢观看 栏目导航 第二章　相互作用 1 一、实验目的 1．验证互成角度的两个共点力合成时遵循平行四边形定则。 2．学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。 二、实验原理 等效思想：如图所示，使一个力F′的作用效果和两个力F1和F2的共同作用效果相同，就是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，所以F′为F1和F2的合力，作出力F′的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F、F′在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同。 三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、铅笔等。 四、实验步骤 1．仪器安装 (1)实验原理图如图所示，用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。 (2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。 2．测量与记录 (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，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，记录两弹簧测力计的读数F1、F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向。 (2)只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳套的方向。 (3)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。 五、数据处理 1．用铅笔和刻度尺从结点O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，并以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，此对角线即为合力F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实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力F′的图示。 3．比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。 六、误差分析 1．弹簧测力计读数时会带来误差，在条件允许的情况下，弹簧测力计的示数适当大一些。读数时眼睛一定要平视，要按有效数字的读数规则正确地读数和记录。 2．针对作图带来的实验误差，重点关注两方面：一是两个分力F1、F2间的夹角要适当大一些，以60°～100°之间为宜，夹角太大或太小都会带来较大误差，此外细绳套应适当长一些，便于确定力的方向；二是选定的标度要合理，力的图示等于3～6倍标度比较合理。 七、注意事项 1．位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。 2．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。 考点一　教材原型实验 　(2023·全国乙卷)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤： (1)用图钉将白纸固定在水平木板上。 (2)将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并________。(多选，填字母) A．用刻度尺量出橡皮条的长度 B．用刻度尺量出两细线的长度 C．用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置 D．用铅笔在白纸上标记出两细线的方向 (3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到_____________，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。 (4)选择合适标度，由步骤(2)的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F′的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。 (5)比较F′和F的________________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。 [解析]　(2)将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，还需要用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置以及用铅笔在白纸上标记出两细线的方向。故选CD。 (3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到步骤(2)中小圆环停止时的位置，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。 (5)比较F′和F的大小和方向在误差范围内是否相同，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。 [答案]　(2)CD　(3)步骤(2)中小圆环停止时的位置　 (5)大小和方向是否在误差范围内相同 操作不忘“三”“二”“一” 操作时不要忘记用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)。 　(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： (Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上； (Ⅱ)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点和P2点，大小分别为F1＝3.60 N、F2＝2.90 N；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。请回答下列问题： (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。 ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 [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′不完全重合的误差的原因可能是：①没有做到弹簧秤、细绳、橡皮条都与木板平行。②读数时没有正视弹簧测力计。 [答案]　(1)见解析图 (2)①没有做到弹簧秤、细绳、橡皮条都与木板平行 ②读数时没有正视弹簧测力计 某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。 (1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。(多选，填字母) A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同 C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度线 D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时，所用拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力 (2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有：结点位置O，力的标度，分力、合力的大小及表示力的作用线的点，如图所示。其中对于提高实验精度最有利的是________。 　　　 　A　　　 　B　　 　　C　　 　D 解析　(1)由力的平行四边形定则知，橡皮条和两绳套夹角的角平分线不一定在一条直线上，两分力的大小也不一定小于合力，选项A、D错误；验证力的平行四边形定则时，每次实验需保证合力与分力作用效果相同，结点O必须在同一位置，但重复实验时，可以改变合力的大小，故结点O的位置可以与前一次不同，选项B正确；使用测力计测力时，施力方向应沿测力计轴线方向，读数时视线应正对测力计刻度，选项C正确。 (2)为了减小画图时表示力的方向的误差，记录各个力的方向时，需要确定相对较远的两个点，然后连线确定力的方向，选项A错误；根据纸张大小，选择合适的标度，使图尽量大，所以选项B正确，C、D错误。 答案　(1)BC　(2)B 考点二　创新拓展实验 考向1　实验原理的创新 　为探究“合力与分力的关系”，小鲁同学设计了如下实验。如图甲所示，在相距为D的两根竖直杆之间用一根长为L的不可伸长的轻绳连接(打结)一物体C，在绳的两端分别连接两个拉力传感器P和Q，保持P、Q的位置不变，且Q高于P，不计拉力传感器所受的重力。改变物体C到传感器P的距离(不相对滑动)，测得两传感器的拉力大小随的变化如图乙中的图线Ⅰ、Ⅱ所示，试回答下列问题。 (1)物体C的轨迹在一个________(选填“圆”“抛物线”或“椭圆”)上。 (2)图线Ⅰ表示的是传感器________(选填“P”或“Q”)的拉力。 (3)根据图像可求得物体所受的重力为________。(用图中传感器的读数，绳长L和两杆间距D表示) [解析]　(1)椭圆是到两焦点距离之和等于常数的所有点的集合，题中＋为绳长L，是常数，所以C点的轨迹是椭圆。 (2)题图乙中Ⅰ、Ⅱ交点即为两绳拉力相等的位置，此时选取结点C为研究对象，受力如图所示，水平方向TP sin α＝TQ sin β，当α＝β时，TP＝TQ，当C点继续向右移动如图所示α增大，β减小，水平方向还是有TP sin α＝TQ sin β，由上式可知TQ会增大，TP减小，结合题图，在图像相交后，Ⅰ线力大于Ⅱ线力，故Ⅰ线表示Q处传感器的力。 　 (3)图像中Ⅰ、Ⅱ交点可以读出此时P、Q处拉力都为4.3 N，此时CP、CQ与竖直方向的夹角相等，延长QC到P′，由几何关系有P′Q＝CP＋CQ＝L，过Q作水平线与左杆交于A点，在△AQP′中有∠AP′Q＝α＝β，C点受力平衡有cos α＝，2T cos α＝G，整理得G＝ 。 [答案]　(1)椭圆　(2)Q　(3) 考向2　实验器材的改进 　某同学用图甲所示的实验装置探究两个互成角度的力的合成规律，量角器竖直固定，0刻度线水平。三根细绳结于O点，其中一根细绳悬挂重物c，另外两根细绳与弹簧测力计a、b挂钩相连，互成角度同时拉两测力计，使结点O与量角器的中心点始终在同一位置。 (1)某次测量时测力计的示数如图乙所示，读数为________N(结果保留1位小数)。 (2)关于该实验，下列说法正确的是________。(多选，填字母) A．连接测力计的细绳之间夹角越大越好 B．实验前必须对测力计进行校准和调零 C．实验过程中应保持测力计与量角器所在平面平行 (3)初始时，与两测力计相连的细绳所成夹角如图甲所示，保持夹角不变，顺时针缓慢转动两测力计直至测力计b水平，在此过程中，测力计b的示数________。(填字母) A．一直变大 B．一直变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大 [解析]　(1)如题图乙所示，弹簧测力计读数2 N＋0.2×3 N＝2.6 N。 (2)连接测力计的细绳之间夹角不宜过大，也不宜过小，故A错误；为了保证实验的准确性，实验前必须对测力计进行校准和调零，故B正确；为了减小误差，实验过程中应保持测力计与量角器所在平面平行，不然得到的只是该方向上的分力，误差较大，故C正确。 (3)如图所示，OA和OB之间的夹角不变，由几何关系可知测力计a的示数变大，测力计b的示数变小，故选B。 [答案]　(1)2.6　(2)BC　(3)B $