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(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册学生用书（人教版）

本讲义聚焦高中物理“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，系统梳理实验目的（练习作图与弹簧测力计使用、探究平行四边形定则）、原理（等效替代法）及步骤，为后续复杂力的合成分析搭建学习支架。 资料以科学探究为主线，通过误差分析（控制夹角60°-120°等）培养科学态度，结合例题与练习题强化科学思维，课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固操作技能与规律应用，查漏补缺。

第3课时　实验:探究两个互成角度的力的合成规律 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. 二、实验原理 1.若用一个力F'或两个力F1和F2共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉伸至相同长度,即力F'的作用效果与F1、F2共同作用的效果相同,那么F'为F1、F2的合力. 2.用弹簧测力计分别测出F'和F1、F2的大小,并记下它们的方向,作出F'和F1、F2的图示,以F1、F2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F1、F2的合力F. 3.比较F'与F,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. 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. 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GE.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F1、F2的共同作用,处于O点,橡皮条伸长的长度为EO. 4.撤去F1、F2,改用一个力F'单独拉住小圆环,仍使它处于O点,如图丙所示. 5.改变两个力F1和F2的大小和夹角再重复实验两次. 五、数据处理 1.用铅笔和刻度尺从结点O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F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线即反映合力F的大小和方向. 2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F'的方向作出这只弹簧测力计的拉力F'的图示. 3.比较F'和根据平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同. 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F1、F2间的夹角θ越大,用平行四边形定则作出的合力F与F'的误差ΔF就越大,所以,实验中不要把θ取得太大,但也不宜太小,以60°~120°之间为宜. 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; 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O点,记录F1、F2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O点,此时弹簧测力计的示数如图乙,并记录拉力F'的方向; ⑤由实验数据作出图丙. (1)图乙中弹簧测力计的示数为　　　　 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)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90° 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 (4)图丙中　　　　(填“F”或“F'”)与橡皮条一定在同一条直线上.  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 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. (1)某次实验时弹簧测力计示数如图乙所示,它的读数为　　　　N.  (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F1=1.50 N、F2=2.10 N,另一次用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时拉力F=2.78 N,根据图丙中的标度已完成了F2和F的图示,请完成F1的图示,并用虚线把F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接. (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 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3课时　实验:探究两个互成角度的力的合成规律 例1　(1)3.50　(2)B　(3)A　(4)F' [解析] (1)弹簧测力计的分度值为0.1 N,则拉力的大小为3.50 N. (2)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. (3)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90°,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. (4)图丙中F'是测量值,则F'与橡皮条一定在同一条直线上. 随堂巩固 1.D　[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. 2.(1)3.15(3.14~3.16均可)　(2)如图所示　(3)BD [解析] (1)弹簧测力计的分度值为0.1 N,估读到0.01 N,根据题图所示读数为3.15 N. (2)取单位长度为1 N,作出其力的图示,如图所示. (3)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. 学科网（北京）股份有限公司 $