第2章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

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，依据高考评价体系明确了平行四边形定则理解、实验操作规范、误差分析三大核心考点，通过近五年真题统计，突出实验原理应用（占比45%）和等效替代法辨析（占比30%）的高频考查方向，归纳教材原型与拓展创新两类常考题型。 课件亮点在于“真题解析+素养提升+应试策略”的三维备考设计，如结合2024海南卷真题，详解力的图示绘制与合力验证方法，培养学生科学思维中的模型建构与科学推理能力。针对动态平衡分析等难点，通过例3弹簧测力计旋转问题的受力分析模型，帮助学生掌握矢量合成技巧，教师可依托此课件实现实验专题的精准突破，提升复习效率。

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 一、实验目的 探究两个互成角度的力的合成规律。 返回首页 二、实验原理 如图所示，让两个互成角度的共点力F1和F2共同作用于挂在橡皮条上的轻质小圆环，将小圆环拉至某一位置；然后用一个力F代替F1和F2作用于小圆环产生同样的作用效果。测出F1、F2和F，比较它们的大小和方向，找出其中的规律。 返回首页 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。 返回首页 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，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GE。 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示数F1、F2。 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O点，记下细绳套的方向和弹簧测力计的示数F。 4．重复实验：改变拉力F1和F2的大小和方向，重复做几次实验。 返回首页 五、数据处理 1．用铅笔和刻度尺从点O沿两细绳套的方向画直线，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。 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。 返回首页 六、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60°～120°之间为宜。 返回首页 4．尽量减少误差：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。 返回首页 题型一　教材原型实验 例1 某同学用橡皮条与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”，实验装置如图甲所示。其中A为固定橡皮条的图钉，OB和OC为细绳。实验过程中，第一次用两个互成角度的力F1、F2共同拉橡皮条，第二次用一个力F′拉橡皮条，实验结果如图乙所示。 返回首页 (1)本实验中两次拉橡皮条过程，主要体现的科学方法是等效替代法，其含义是________。 A．橡皮条可以用细绳替代 B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果 C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果 D．第一次两弹簧测力计共同作用的效果可以用第二次一个弹簧测力计的作用效果替代 D 返回首页 [解析]　本实验中两次拉橡皮条的过程，主要体现的科学方法是等效替代法，其含义是第一次两弹簧测力计共同作用的效果可以用第二次一个弹簧测力计的作用效果替代，故选D。 返回首页 (2)在做本实验时，下列操作中错误的是________。 A．同一次实验过程中O点位置不允许变动 B．实验中，弹簧测力计必须与木板平行 C．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要近些 D．若操作正确，图乙中F′的方向一定沿AO方向 C 返回首页 [解析]　同一次实验过程中O点位置不允许变动，以保证等效性，A正确； 实验中，弹簧测力计必须与木板平行，B正确； 拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，C错误； 若操作正确，题图乙中F′的方向一定沿AO方向，D正确。 返回首页 (3)实验中，若保持F1方向不变，结点O位置不变，将F2沿逆时针方向缓慢转动的过程中，F1的大小将________。 A．不断减小　　　　 B．不断增大 C．先增大后减小 D．先减小后增大 [解析]　实验中，若保持F1方向不变，结点O位置不变，即合力不变，将F2沿逆时针方向缓慢转动的过程中，F1的大小将不断增大，故选B。 B 返回首页 例2 (2024·海南卷，T15)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； 返回首页 (Ⅱ)如图(a)(b)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，请回答下列问题： 返回首页 (1)在图(b)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′。 [解析]　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。 [答案]　图见解析 返回首页 (2)比较F和F′，写出可能产生误差的两点原因_________________。 [解析]　F和F′不完全重合的原因可能是①没有做到弹簧测力计、细绳、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计。 见解析 返回首页 题型二　实验拓展创新 例3 (2026·辽宁葫芦岛市期末)小明利用实验室的器材设计了如图甲所示的实验装置进行“验证力的平行四边形定则”实验。固定在竖直木板上的量角器直边水平，三根细绳分别连接弹簧测力计a、b和重物c，三根细绳的结点O与量角器的中心点在同一位置。某次实验测得弹簧测力计a、b的示数和重物c的重力分别为F1、F2和G，并根据实验数据作图如图乙所示。 返回首页 (1)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物理思想 B．弹簧测力计必须与量角器平行 C．连接结点O的三根细绳必须等长 D．连接弹簧测力计的两细绳之间的夹角越大越好 AB 返回首页 [解析]　本实验采用了等效替代的物理思想，故A正确； 测量时弹簧测力计必须与量角器平行且在同一竖直平面内，故B正确； 连接结点O的三根细绳等长与否对实验无影响，故C错误； 为减小实验误差，与两弹簧测力计相连的细绳之间的夹角要适当大一点，但不是越大越好，故D错误。 返回首页 (2)图乙中，________(选填“F”或“F′”)大小等于重物c真实重力。 [解析]　题图乙中，F′大小等于重物c的真实重力，F是利用平行四边形定则作出的合力的理论值。 F′ 返回首页 (3)弹簧测力计a对准60°刻度，弹簧测力计b从180°刻度绕O点沿顺时针方向缓慢旋转至120°刻度过程中，弹簧测力计b的示数________________(选填“一直增大”“一直减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”)。 [解析]　画出力的矢量三角形，如图所示，可知弹簧测力计a的示数F1一直减小，弹簧测力计b的示数F2先减小后增大。 先减小后增大 返回首页 例4 (2026·山东潍坊市模拟)某小组用三根规格相同的橡皮筋(遵循胡克定律)、细绳、重物、刻度尺、三角板、白纸、图钉、木板等器材探究两个互成角度力的合成规律，实验操作如下： ①用细绳拴住橡皮筋两端，确保三根橡皮筋两结点间原长相同，用刻度尺量出橡皮筋的原长； ②木板竖直固定，用图钉将白纸固定在木板上； ③将一根橡皮筋上端的细绳固定在a点，下端细绳拴接一重物，如图甲所示，待重物静止后记录接点位置，并标记为O，用刻度尺量出橡皮筋1两结点间的长度； 返回首页 ④将另外两根橡皮筋上端的细绳分别固定在b、c两点，下端的细绳拴接(接点为O′)并悬挂同一重物，如图乙所示，待重物静止后用刻度尺分别量出橡皮筋2和3两结点间的长度； ⑤用橡皮筋伸长量表示其受力的大小，作出橡皮筋1对O拉力的图示F1，橡皮筋2和3对O′拉力的图示F2和F3； ⑥以F2和F3为邻边作平行四边形，比较F1与平行四边形对角线的大小和方向，寻找规律。 返回首页 请回答下列问题： (1)关于本实验下列说法正确的是________。 A．图乙中b、c两点可以不在同一高度处 B．图乙中橡皮筋2和3需调整至互相垂直 C．若橡皮筋规格不相同，对实验无影响 D．重物质量适量大些，可以减小实验误差 AD 返回首页 [解析]　实验中，b、c两点的高度并不影响力的合成，只要保证重物静止悬挂即可，A正确； 橡皮筋2和3不需要互相垂直，它们可以成任意角度，实验的目的是探究任意角度的力的合成规律，B错误； 橡皮筋规格不同会导致伸长量与力的关系不一致，影响实验结果，C错误； 重物质量较大时，橡皮筋的伸长量更明显，测量误差相对较小，D正确。 返回首页 (2)步骤④中有遗漏，请补充_____________________________________。 [解析]　将两根橡皮筋分别固定在b、c两点，并悬挂同一重物，但未明确记录接点O′的位置。为了后续作图和分析，需要记录O′的位置或者记录两根橡皮筋的方向。 记录O′位置或记录两根橡皮筋的方向 返回首页 (3)该实验中合力F1和两个分力F2、F3可以等效替代，其作用效果是_________________________。 [解析]　合力F1和两个分力F2、F3的等效替代作用效果是提起重物并使重物保持静止，即达到力的平衡状态。 将重物提起且保持静止 返回首页 $