第3章 4 力的合成和分解 第3课时 实验 探究两个互成角度的力的合成规律(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册配套课件（人教版）

该高中物理课件聚焦“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，围绕平行四边形定则，从力的作用效果导入，通过等效替代法（两力与单力拉橡皮条至同结点）衔接力的基本概念，构建“实验目的-原理-操作-分析”的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，通过规范实验步骤（如结点位置控制、弹簧测力计读数）和误差分析（读数、作图误差及减小方法），培养科学思维（模型建构、科学论证）。结合例题与习题（如等效替代法判断、力的图示作图），帮助学生形成运动和相互作用观念，教师可直接用于实验教学，提升学生探究能力和教学效率。

4 力的合成和分解 1 第3课时 实验:探究两个互成角度 的力的合成规律 2 实验探究 随堂巩固 ◆ 课后习题 ◆ 新课探究 3 一、实验目的 1.练习用作图法求两个力的合力. 2.练习使用弹簧测力计. 3.探究互成角度的两个力合成所遵从的规律——平行四边形定则. 实 验 探 究 4 二、实验原理 1.若用一个力或两个力和 共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉伸至相同长 度，即力的作用效果与、共同作用的效果相同，那么为、 的合力. 2.用弹簧测力计分别测出和、的大小，并记下它们的方向，作出和 、 的图示，以、 的图示为邻边作平行四边形，其对角线即为用平行四边形 定则求得的、的合力 . 3.比较与 ，若它们的长度和方向在误差允许的范围内相等，则可以证明互成 角度的两个力合成遵从平行四边形定则. 实 验 探 究 5 三、实验器材 方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳、轻质小圆环、三角板、 刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔. 实 验 探 究 6 四、实验步骤 1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上. 2.如图甲所示，橡皮条的一端连接轻质小圆环，另一端固定，橡皮条的长度为 .在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环. 3.小圆环受到拉力、的共同作用，处于点，橡皮条伸长的长度为 . 4.撤去、，改用一个力单独拉住小圆环，仍使它处于 点，如图丙所示. 5.改变两个力和 的大小和夹角再重 复实验两次. 实 验 探 究 7 五、数据处理 1.用铅笔和刻度尺从结点 沿两条细绳的方向画直线，按选定的标度作出这两只 弹簧测力计的读数和的图示，并以和为邻边作平行四边形，过 点画平 行四边形的对角线，此对角线即反映合力 的大小和方向. 2.用刻度尺从点按同样的标度沿记录的的方向作出这只弹簧测力计的拉力 的图示. 3.比较和根据平行四边形定则求出的合力 在大小和方向上是否相同. 实 验 探 究 8 六、误差分析 1.误差来源 除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等. 2.减小误差的方法 (1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要根据弹簧测力计的 精确度正确读数和记录. (2)作图时用刻度尺借助于三角板，表示两力的对边一定要平行.因两个分力 、 间的夹角 越大，用平行四边形定则作出的合力与的误差 就越大，所 以，实验中不要把 取得太大，但也不宜太小，以 之间为宜. 实 验 探 究 9 例1 [2026·重庆沙坪坝区高一期中] 一小组进行“探究两个互成角度的力的合成 规律”实验.其操作过程如下： ①将白纸固定在木板上，平放在水平桌面上； ②在木板上钉一个图钉，将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系上带有绳套 的两根细绳； 实 验 探 究 10 (1) 图乙中弹簧测力计的示数为_____ . [解析] 弹簧测力计的分度值为，则拉力的大小为 . 3.50 ③用互成角度的两个已调零的弹簧测力计将橡皮条末端拉至点，记录、 大 小和方向(如图甲)； ④用一个弹簧测力计将橡皮条末端拉至 点，此时弹簧测力计的示数如图乙， 并记录拉力 的方向； ⑤由实验数据作出图丙. 实 验 探 究 (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 [解析] 本实验两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条的作用效果相同，采用的科学 方法是等效替代法.故选B. √ 实 验 探 究 12 (3) 关于该实验操作的说法正确的是___. A.实验中应保持细绳与长木板平行 B.为了读数准确，应用手按住橡皮条再读数 C.用两个弹簧测力计实验时，必须控制两细绳的夹角为 D.以两条细绳套的长度为相邻两边做平行四边形，其对角线为合力 √ 实 验 探 究 13 [解析] 拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板面平行， 能减小实验误差，故A正确；读数时不应用手按住橡皮条再读数，会使弹簧测 力计拉力变大，故B错误；使两弹簧测力计拉力的夹角适当即可，不一定为 ， 故C错误；以弹簧测力计示数大小为相邻两边的大小做平行四边形，其对角线 为合力，故D错误. 实 验 探 究 14 (4) 图丙中___(填“”或“ ”)与橡皮条一定在同一条直线上. [解析] 图丙中是测量值，则 与橡皮条一定在同一条直线上. 实 验 探 究 15 1.(实验原理)“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验原理是等效原理，其等 效性是指( ) A.使弹簧测力计在两种情况下发生相同的形变 B.使两分力与合力满足平行四边形定则 C.使两次橡皮条伸长的长度相等 D.使两次结点位置重合 √ 随 堂 巩 固 16 [解析] 在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，两次拉伸橡皮条时， 只有伸长的长度及伸长的方向均相同，两分力与合力的作用效果才相同，才具 有等效替代关系，选项C错误，D正确；实验过程中，弹簧测力计的拉力的大小 和方向是可以不同的，选项A错误；合力与分力之间满足平行四边形定则是客 观规律，选项B错误. 随 堂 巩 固 17 2.(实验数据处理)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，用到的实验器 材有：带钉子的木板、白纸、图钉、弹簧测力计2个、带2个细绳套的橡皮条、 刻度尺等，实验情形如图甲所示. 随 堂 巩 固 18 (1) 某次实验时弹簧测力计示数如图乙所示，它的读数为___________________ ____ . 均 可 随 堂 巩 固 19 [解析] 弹簧测力计的分度值为，估读到 ，根据题图所示读数为 . 随 堂 巩 固 20 (2) 某次实验时，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度共同作用时拉 力、 ，另一次用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时拉 力，根据图丙中的标度已完成了和的图示，请完成 的图示，并 用虚线把的箭头端分别与、 的箭头端连接. 随 堂 巩 固 21 [答案] 如图所示 [解析] 取单位长度为 ，作出其力的图示，如图所示. 随 堂 巩 固 22 (3) 关于本实验的操作，下列说法正确的是_____. A.拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数应相同 B.在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向只需再选择相距较远的一个点 C.测量时弹簧测力计外壳与木板之间不能存在摩擦 D.测量时，橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板 √ √ 随 堂 巩 固 23 [解析] 在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大 些，但是不必使两个弹簧测力计的读数相同，故A项错误；在已记录结点位置 的情况下，只需要再选择一个点与结点连线就可以确定拉力的方向，故B项正 确；实验中拉弹簧测力计时，只需要让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧测力 计的示数即为弹簧对细绳的拉力，与弹簧测力计外壳与木板之间是否存在摩擦 无关，故C项错误；为了减小实验中摩擦对测量结果的影响，在拉橡皮条时， 橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板，故D项正确. 随 堂 巩 固 24 课后习题 25 1.(4分)(多选)关于“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，下列说法正确的是 ( ) A.必须使分力、与合力 在同一平面内 B.在同一实验中，橡皮条拉长后的结点位置 允许变动 C.在同一实验中，只要结点位置不变，无论两个分力如何变化，其合力都不变 D.用两只弹簧测力计拉时，合力的图示与用一只弹簧测力计拉时拉力 的图示 不完全重合，说明力的合成的平行四边形定则不是普遍成立的 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 26 [解析] 在进行实验时，必须使分力、与合力 在同一平面内，故A正确；在 同一实验中，为了使两次拉橡皮条的效果相同，要求两次将结点拉到同一位置 ，故B错误；根据力的等效原理可知，只要结点位置不变，其合力就不变，故 C正确；由于实验中不可避免地存在误差，所以合力的图示 与用一只弹簧测力 计拉时拉力 的图示不完全重合，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 27 2.(6分)“张衡”学习小组探究“两个互成角度的力的合成规律”，同学操作如下： ①将橡皮条的一端连接轻质小圆环，另一端固定，橡皮条的自然长度为 (如图甲所示)； ②用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环受到拉力、 的共同作 用，处于点静止，橡皮条伸长的长度为 (如图乙所示)； ③撤去、，改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于 点静止，拉 力为 (如图丙所示)； ④力单独作用与力、共同作用的效果相同，即力是力、 的合力.同 学以、为邻边画平行四边形，画出对角线，与 比较，如图丁所示. ⑤多次重复操作①②③④，同学总结出结论. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 28 请回答： (1) (2分)经过多次实验，该学习小组的同学总结出的结论应该是_____________ _____________________________________________. 在误差允许的 范围内，互成角度的二力合成遵循平行四边形定则 课 后 习 题 1 2 3 4 5 (2) (2分)图丁中，___(填“”或“”)一定与 共线. [解析] 是通过作图法得到的理论值， 是用一根弹簧测力计测出的实际合力， 所以一定与 共线； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 30 (3) (2分)小组同学又进行了这样的操作：如图戊所示， 保持小圆环的位置点不变，拉力 的方向不变，且原 来和的夹角小于 ，现使 的方向逆时针旋转至 水平位置(方向)，此过程中、 的大小变化情况是 ___. A.、都增大 B.、 都减小 C.先增大后减小，增大 D.增大， 先减小后增大 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 31 [解析] 合力与分力遵循平行四边形定则(或三角形定则)，根据如图所示的受力 分析图，可知增大， 先减小后增大，故选D. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 32 3.(10分)[2025·黑龙江哈尔滨高一期末] 在“探究两个互成角度的力的合成规律” 实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计.为完成实 验，某同学另找来一根弹簧，该弹簧的原长 ，劲度系数 . (1) (4分)某次实验中，右侧弹簧测力计的指针位置如图甲所示，其读数为_____ ，此时左侧弹簧的长度为，由此可得左侧弹簧上的弹力值为_____ (此空结果保留三位有效数字) ； 2.10 2.50 [解析] 弹簧测力计分度值为，所以弹簧测力计的读数 ，左侧弹 簧上的弹力 . 课 后 习 题 1 2 3 4 5 33 (2) (3分)两力的作用线如图乙所示，请选择合适标度画出这两个共点力合力 的力的图示. [答案] 如图所示 课 后 习 题 1 2 3 4 5 34 (3) (3分)下图是四位同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时各 自画的图中，你认为最合理的一幅图是___. A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 35 [解析] 用平行四边形定则作出的力为理论值，沿平行四边形对角线，而实验值 一定沿 方向.故选B. A. B. C. D. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 36 4.(10分)[2026·山东日照高一期中] 某学习小组为了验证力的平行四边形定则， 设计了如图甲所示的实验：在竖直放置的半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边 缘移动的拉力传感器、 ，两传感器的挂钩分别系着轻绳，轻绳的另一端系在 一起，形成结点.使结点位于半圆形刻度盘的圆心处，在 点用细线悬挂钩码， 记录两传感器、的示数、 及轻绳与竖直方向 的夹角、 ，用力的图示法作图，即可验证力的 平行四边形定则. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 37 (1) (3分)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 [解析] 本实验采用的科学方法是等效替代法，故选B. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 38 (2) (3分)下列操作正确的是_____. A.两轻绳必须与刻度盘平行 B.实验中应使、 尽量大 C.实验中要始终保证结点 与刻度盘的圆心重合 [解析] 两轻绳必须与刻度盘平行，A正确；实验中 应使、 大小适当，不能太大，B错误；实验中 要始终保证结点 与刻度盘的圆心重合，这样可方便记录力的方向，C正确. √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 39 (3) (4分)当、，图乙中已经用力的图示法画出和 ，请 在图乙中根据平行四边形定则作出、的合力，并求得 ______________ ___ .(结果保留2位有效数字) 均 可) [答案] 如图所示 [解析] 根据平行四边形定则作出、的合力如图所示，由图求得 . 课 后 习 题 1 2 3 4 5 40 5.(10分)某同学利用如图甲所示装置探究两个互成角度的力的合成规律. 实验步骤如下： ①用力传感器通过一根轻质细绳提起重物并使重物保持静止，记下的示数 ； ②将力传感器、分别固定在左右两侧杆上，在与、 相连的两根轻质细绳 、连接的结点处用轻绳系上同一重物.系统静止后，记下 点位置， 、的示数、及细绳的方向、、 ； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 41 ③在白纸上从点将反向延长作有向线段，以 为对角线作平行四边形 ，并使、分别落在、 上，如图乙所示，用毫米刻度尺测出线 段、、的长度、、 ； ④调整力传感器 的位置，重复以上步骤. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 42 回答下列问题： (1) (3分)下列做法有利于减小实验误差的是___. A.两侧杆必须用铅垂线调整为竖直放置，不能左右倾斜 B.两个细绳间夹角越大越好 C.记录细绳方向时，选取相距较远的两点 D.调整力传感器的位置时，必须保证结点 的位置不变 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 43 [解析] 实验中研究的是结点 的受力情况，无须两侧杆保持竖直状态，故A错误；两绳之间的夹角可以适当大些，便于作图，减小实验误差，但并非越大越好，故B错误；记录细绳方向时，应选取相距较远的两点，这有利于作出力的图示，便于减小误差，故C正确；不论结点在任何位置，平衡时，其他两个力的合力总是与第三力大小相等，方向相反，故结点的位置可以不同，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 44 (2) (3分)在误差允许的范围内，若、、与、、 满足关系式_ _________，则能够证明力的合成遵循平行四边形定则. [解析] 在误差允许的范围内，几何三角形与力的矢量三角形相似，对应边成比例，可得若满足 ，则能够证明力的合成遵循平行四边形定则. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 45 (3) (4分)某次实验中，若平衡时两细绳、互相垂直，保持绳和结点 的 位置不动，取下力传感器，将细绳绕 点在纸面内逆时针缓慢转动一小角 度，此过程中 绳的拉力______(选填“变大”“变小”或“不变”). 变大 [解析] 对结点受力分析，如图所示，若将绕 点在 纸面内逆时针缓慢转动一小角度， 与竖直方向夹角减 小，可看出绳 上的拉力将变大. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 46 $