第2章 第7讲 探究两个互成角度的力的合成规律(课件PPT)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习

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”重点实验，依据高考评价体系梳理实验原理、操作要领、数据处理及误差分析等核心考点，明确等效替代法应用、实验误差分析等高频考查方向，归纳实验步骤纠错、力的图示作图等常考题型，体现高考备考的系统性与针对性。 课件亮点在于“实验关键解读+真题训练+归纳建模”策略，结合高考题点（如弹簧测力计读数、合力理论值与实际值辨析），通过科学探究（实验操作规范）和科学思维（模型建构）培养学生能力，提供“是否测量力值”“是否固定结点”等分类突破方法，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准教学，提升高考冲刺复习效率。

探究两个互成角度的力的合成规律 （重点实验） 第 7 讲 一、实验知能/系统归纳 二、实验关键/重点解读 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 一、实验知能/系统归纳 一、理清原理与操作 1.原理装置图 如果两个互成角度的力F1、F2作用于挂在橡皮条一端的小圆环上与只用一个力F作用于小圆环上都能使小圆环移动到同一点，也就是作用效果相同，则F为F1和F2的合力。用力的图示作出F1、F2和F，比较它们的大小和方向，找出其中的规律。 2.操作要领 等效 同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变 拉力 沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行)，橡皮条、弹簧测力计和细绳套与板面平行；两分力F1、F2的夹角不要太大或太小 记录 记下每次实验各力的大小和方向，标记方向的两点尽量远些 作图 选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力 二、掌握数据处理方法 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。 2.用铅笔和刻度尺从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.用虚线将拉力F的箭头端与拉力F1、F2的箭头端连接起来，观察所围成的四边形是否为平行四边形。然后，改变两个力的大小和方向，重做实验，确认所围成的四边形是否为平行四边形。 三、注意实验细节 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，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同，这是利用了等效替代的思想 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°~100°之间为宜 力度适中 在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，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 标度统一 在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使力的图示稍大一些 四、做好误差分析 偶然误差 读数误差和作图误差，读数时眼睛一定要正视刻度，根据有效数字要求正确读数和记录 系统误差 弹簧测力计本身的误差 二、实验关键/重点解读 本实验是利用等效替代法探究两个互成角度的力的合成规律。但因实验器材与数据处理方法的不同，实验操作过程与要求也有所不同，高考命题常以结点是否需要固定、合力与分力的大小是否需要测出具体数值作为考查的关键点。 关键点(一) 是否测量力的具体值 [题点训练] 1.在“探究两个互成角度 的力的合成规律”的实验中， 某同学的实验情况如图甲所 示，其中A为固定橡皮条的 图钉，O为橡皮条与细绳的 结点，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示。 (1)其主要实验步骤如下，存在问题的步骤是_____。  A.将图钉、白纸固定在木板上，把系好细绳套的橡皮条固定在图钉上 B.用两个弹簧测力计互成角度的拉伸橡皮条，记录此时两个弹簧测力计的读数F1、F2 C.用一个弹簧测力计拉伸橡皮条，并记录此弹簧测力计的读数F及其方向 D.在白纸上作出三个力的图示，并探究它们的关系 BC 解析：将图钉、白纸固定在木板上，把系好细绳套的橡皮条固定在图钉上，A正确，不符合题意；用两个弹簧测力计互成角度的拉伸橡皮条，记下结点O的位置，记录此时两个弹簧测力计的读数F1、F2，并确定两个力的方向，B错误，符合题意；用一个弹簧测力计拉伸橡皮条，并使结点O的位置与用两个弹簧测力计拉时的结点O位置重合，并记录此弹簧测力计的读数F及其方向，C错误，符合题意；在白纸上作出三个力的图示，并探究它们的关系，D正确，不符合题意。 (2)该同学在该实验中采取了下面哪种常用的研究方法_____。  A.控制变量法 B.等效替代法 C.微小量放大法 D.建立理想模型法 解析：在该实验中，一个力的作用效果与两个互成角度的力共同的作用效果相同，这一个力就是那两个力的合力，因此实验采取了等效替代法。故选B。 B (3)图甲中弹簧测力计的读数是______N。  3.70 解析：题图甲中弹簧测力计的最小刻度值是0.1 N，则读数是3.70 N。 (4)如果没有操作失误，图乙中的F和F'两力中，方向一定沿AO方向的是____。  F'　 解析：题图乙中的F和F'两力中，F是由平行四边形定则得出的理论值，F'是实验时弹簧测力计的测量值，因此方向一定沿AO方向的是F'。 (5)关于本实验，下列说法正确的是_____。  A.两细绳必须等长 B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.两次拉伸橡皮条，只要使橡皮条伸长到相同长度即可 D.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要适当远些 BD 解析：两细绳的长度要合适，但不一定等长，A错误；弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，这样可以减小实验误差，B正确；两次拉伸橡皮条，必须使橡皮条伸长到相同长度且使两次的结点O重合，C错误；拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要适当远些，这样在确定力的方向时不容易出现错误，减小实验误差，D正确。 2.某同学学习了“力的合成”以后，用竖直固定且贴有白纸的木板和两只完全相同的轻弹簧甲、乙来验证力的平行四边形定则。实验步骤如下： (1)将甲的一端挂在木板上的P点，用刻度尺测得弹簧原长为l0，如图(a)。 (2)将三段轻质细线OA、OB、OC结于O点，C端挂一重物M，并将A端挂在甲的下端，静止时，测得弹簧的长度为l1，如图(b)。 (3)用乙钩挂细线B端，使结点O到达某一位置后，OB与OA互成一定的角度，静止时，测得甲和乙此时的长度分别为l2、l3，如图(c)。为了完成实验，除了要在白纸上标记结点O的位置和细线OC的方向外，还应标出细线OA、OB的_______(选填“方向”“长度”或“方向和长度”)。  方向 解析：由题意，除了要在白纸上标记结点O的位置和细线OC的方向外，还应标出细线OA、OB的方向。 (4)以O为作用点，在白纸上沿CO延长线方向作力F1的图示。上述测量中，测得l0=12.50 cm、l1=18.50 cm、l2=16.46 cm、l3=15.80 cm，如果用6.00 cm长度的线段表示F1的大小，则在沿OA方向作力F2的图示时，应用　　　cm长度的线段表示F2的大小，再按同样的方法沿OB方向作力F3的图示。  3.96 解析：如果用6.00 cm长度的线段表示F1的大小，则力的图示与弹簧伸长量之比k===1，所以，在沿OA方向作力F2的图示时，应用x2=k(l2-l0)=3.96 cm 长度的线段表示F2的大小。 (5)按平行四边形定则作出F2和F3的合力F1'。若F1'与F1的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。 (6)改变乙的拉力F3，重复实验，再次验证力的平行四边形定则时，　　　　 ________(选填“需要”或“不需要”)保证结点O的位置不变。  不需要 解析：本实验中力F2、F3的合力的大小和方向均不变，则改变乙的拉力F3，重复实验，再次验证力的平行四边形定则时，不需要保证结点O的位置不变。 [归纳建模] 1.利用弹簧测力计拉橡皮条与细绳的结点到某位置的实验，合力和分力的大小应测出具体值。 2.若用一条遵循胡克定律的橡皮筋(或弹簧)替代弹簧测力计完成本实验，合力和分力的具体大小可以不用测出，只要根据橡皮筋(或弹簧)的伸长量大小和方向按比例作出力的图示即可(如第2题)。 关键点(二) 是否需要固定结点 [题点训练] 1.某同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时，采用如图甲所示的方法。 (1)关于该实验下列说法正确的是_____；  A.如图甲(b)、(c)两次拉橡皮条需要将结点拉到同一位置，目的是使两次拉力的作用效果相同 B.用两个弹簧测力计同时拉细绳时两绳夹角应尽可能大 C.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 D.如果只有一个弹簧测力计(其他器材齐全)，则不能完成本实验 AC 解析：根据实验原理，为了保证同一次实验中两次拉力的作用效果相同，两次拉橡皮条需要将结点拉到同一位置，故A正确；用两个弹簧测力计同时拉细绳时两绳夹角要适当，不能太大也不能太小，故B错误；为了减小拉力方向确定的误差，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故C正确；若只有一个弹簧测力计，通过三次拉橡皮条也能完成本实验，故D错误。 (2)若图甲(b)中两个弹簧测力计的读数分别为F1=3.00 N、F2=4.00 N，且F1和F2的夹角为锐角，则_______(填“能”或“不能”)用一个量程为5 N的弹簧测力计测出F1、F2的合力。  解析：若题图甲(b)中两个弹簧测力计的读数分别为F1=3.00 N、F2=4.00 N，且F1和F2的夹角为锐角，根据共点力的合成，则两拉力的合力大于5.00 N，因此不能用一个量程为5 N的弹簧测力计测出F1、F2的合力。 不能 (3)实验中，F1、F2表示两个互成角度的力，F表示根据平行四边形定则作出的F1和F2的合力，F'表示用一个弹簧测力计拉橡皮条时的力，则乙图中符合实验事实的是____。  C 解析：用一个弹簧测力计测出的拉力为合力的实际值，一定沿橡皮筋方向；通过平行四边形定则得到的合力为理论值，不一定沿橡皮筋方向。故选C。 2.某同学用如图甲所示的实验装置来验证“力的 平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P， 下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用 细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静 止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数， 并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。 (1)下列的实验要求中不必要的是_______；  A.细线AO与BO之间的夹角应尽可能大于90° B.改变拉力的大小与方向，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 C.细线应尽可能长一些 D.应测量重物M所受的重力 AB 解析：细线AO与BO之间的夹角应适当大一点，但不一定大于90°，故A符合题意；进行多次实验，不一定要使O点静止在同一位置，故B符合题意；细线应尽可能长一些，能更加准确的记录力的方向，故C不符合题意；实验通过作出三个力的图示来验证力的平行四边形定则，因此重物的重力必须要知道，故D不符合题意。 (2)图乙的示数为_______N；  解析：弹簧测力计刻度每1 N被分成10格，则1格就等于0.1 N，题图乙中指针落在3 N到4 N的第8格处，示数为3.80 N。 3.80 (3)图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法正确的是_______。  A.图中的F'是力F1和F2合力的理论值 B.图中的F是力F1和F2合力的理论值 C.图中的F是力F1和F2合力的实际测量值 D.本实验将细绳都换成橡皮条，同样能达到实验目的 ACD 解析：理论值是通过平行四边形定则得到的值，所以F'是F1和F2的合力的理论值，故A正确，B错误；F1与F2的合力的实际测量值等于悬挂重物的重力大小，方向与重力方向相反，所以F是F1和F2的合力的实际测量值，故C正确；本实验将细绳都换成橡皮条，同样能达到实验目的，故D正确。 [归纳建模] 1.在用橡皮条做本实验时，同一次实验中，两次拉橡皮条的作用效果应相同，必须保证结点的位置相同(如第1题)。 2.若实验过程中，不是“先用两根绳去拉，再用一根绳拉并使它的作用效果与两根绳拉的作用效果相同”，而是“用三根绳直接拉结点O”，则不必保证结点O固定不变。如第2题中O点的位置在不同次实验中是可以不同的。 课时跟踪检测 1 2 3 1.(6分)(2025·甘肃平凉模拟)某实验小组 用物块、轻质细线、拉力传感器(两个)、 刻度尺、量角器、铅笔、方木板、白纸 等器材来做“探究两个互成角度的力的 合成规律”实验。如图甲所示，三根细线连接在O点，两条细线的另一端连接固定在天花板上的拉力传感器，第三条细线的下端连接物块(重力为G)处于静止状态，三条细线处在同一竖直面内，钉有白纸的方木板与三条细线尽量平行接近且固定放置。从拉力传感器读出F1、F2的大小，用铅笔在白纸上过O点作出F1、F2的方向，如图乙所示，按取定的标度作出力F1、F2以及实际的合力F'的图示，以F1、F2为邻边作出平行四边形，对角线为图乙中的F。回答下列问题： 1 2 3 (1)对乙图，实际合力F'大小等于_____，方向__________ 。(3分)  G 竖直向上 解析：由三力平衡，轻线AO、BO的拉力F1、F2的合力F'与重力G等大反向，即F1和F2实际合力F'大小为G，方向竖直向上。 1 2 3 (2)下列说法正确的是______。(1分)  A.θ、β应相等 B.F1、F2应相等 C.对角线F一定竖直向上 D.平行四边形定则不但适用力的合成，还适用其他矢量的合成 D 1 2 3 解析：θ、β不应相等，做实验不能用特殊情况来处理，要用一般情况来探究问题，同理F1、F2不应相等，故A、B错误；由于F'方向竖直向上，F与F'不重合，因此对角线F不会竖直向上，故C错误；平行四边形定则适用所有的矢量合成，故D正确。 1 2 3 (3)实验小组重新做了一次实验，力的图示如图丙所示，若图中每一小格边长均代表0.8 N，则F1与F2的合力大小为　　N。(2分)  4.8 解析：图中每一小格边长均代表0.8 N，由平行四边形定则在丙图中作出F1与F2的合力，如图，F合=6×0.8 N=4.8 N。 1 2 3 2.(6分)某兴趣小组的同学为了验证“两个互成 角度的力的合成规律”，设计了一个实验方案， 在圆形桌子桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘 安装三个光滑的滑轮(滑轮上侧所在平面与桌面 平行)，滑轮P1固定，滑轮P2、P3可沿桌边移动，如图所示。可供选择的实验器材有：刻度尺、三角板、铅笔、白纸、一根橡皮筋、三根细线、质量相同的钩码若干。部分实验操作步骤如下： 1 2 3 ①将橡皮筋中央处和两端点分别与三根细线相连； ②将连在橡皮筋中央的细线跨过固定滑轮P1，连接橡皮筋两端点的细线跨过可动滑轮P2、P3； ③在三根细线的下端分别挂上一定数量的钩码，使连在橡皮筋中央的细线与橡皮筋的结点O静止。 1 2 3 (1)为完成本实验，下列物理量必须测量或记录的是____。(填选项前字母)(2分)  A.橡皮筋的原长 B.两端橡皮筋伸长后的长度 C.钩码的质量 D.三根细线所挂钩码的个数 D 1 2 3 解析：橡皮筋伸长后的拉力大小等于所挂钩码的重力，所以钩码的个数必须测量，又钩码质量相同，则不用测量钩码的质量，橡皮筋的原长和伸长后的长度不用测量。故选D。 1 2 3 (2)在完成本实验的过程中，下列操作或描述正确的是_____。(填选项前字母)(2分)  A.连接橡皮筋两端点的细线长度必须相同 B.细线OP1必须在OP2与OP3夹角的角平分线上 C.记录图中O点的位置和OP1、OP2、OP3的方向及所挂钩码的个数 D.不改变OP1所挂钩码的个数和OP1的方向，改变OP2与OP3的夹角重复实验，O点不用在桌面上同一位置 CD 1 2 3 解析：连接橡皮筋两端点的细线长度不影响橡皮筋的拉力大小，故长度不用相同，A错误；细线OP1上力的方向与细线OP2、OP3上两力的合力方向相反，由于OP2、OP3上两力的合力方向是任意的，故OP1不需要在角平分线上，B错误；实验中，需要测量OP1、OP2和OP3上力的大小和方向，故必须记录图中O点的位置和OP1、OP2、OP3的方向以及结点O静止时三根细线所挂钩码的个数，C正确；不改变OP1所挂钩码的个数和方向，改变OP2与OP3的夹角重复实验，OP1上的力保持不变，另外两个力的合力只要跟它等大反向即可保持O点平衡，故O点的位置可以改变，D正确。 1 2 3 (3)实验中，若桌面不水平　　　　(填“会”或“不会”)影响实验的结论。(2分)  不会 解析：若桌面不水平，三根线上的拉力大小也等于各自所挂钩码重力大小，不会影响实验结论。 1 2 3 3.(6分)某同学用电子秤、水瓶、细线、墙钉和白纸等物品，在家中做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，实验步骤如下： 1 2 3 ①用电子秤测量3个水瓶的重力GA、GB、GC，在墙面上贴上白纸，固定两个墙钉P、Q，将3根细线一端打结，结点为O，其中两根细线跨过墙钉，3根细线下端都挂上水瓶，如图甲； ②等3个水瓶处于静止时，在白纸上记下结点O的位置、记录3根细线的方向； ③在白纸上按一定的标度作出拉力FA、FB、FC的图示，根据平行四边形定则作出FA、FB的合力F的图示，如图乙。 1 2 3 (1)该实验采用的科学方法是____________。(1分)  等效替代法 解析：该实验采用的科学方法是等效替代法。 1 2 3 (2)∠POQ<90°，缓慢增大FB，要保持细线OP方向不变，下面方法可行的是______。(2分)  A.保持FC不变，缓慢减小FA B.保持FC不变，缓慢增大FA C.保持FA不变，缓慢减小FC D.保持FA不变，缓慢增大FC AD 1 2 3 解析：如图1所示，可知缓慢增大FB，要保持细线OP方向不变，即FA方向不变，则保持FC不变，缓慢减小FA，故A正确，B错误；如图2所示，可知缓慢增大FB，要保持细线OP方向不变，保持FA不变，应缓慢增大FC，故C错误，D正确。 1 2 3 (3)若___________________________________，两个互成角度的力的合成满足平行四边形定则。(3分)  在误差允许的范围内，F和FC等大反向 解析：若在误差允许的范围内，F和FC等大反向，两个互成角度的力的合成满足平行四边形定则。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $