第3章 第4节 第2课时 实验：探究两个互成角度的力的合成规律-【优学精讲】2026-2027学年高中物理必修一同步教参（教科版）

第2课时　实验：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。

二、实验原理

1．合力F′的确定：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的共同作用效果都是使橡皮条伸长到同一点，则F′就是F1、F2的合力。

2．合力理论值F的确定：根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示。

3．两个互成角度的力的合成规律的验证：比较F和F′的大小和方向是否相同。

三、实验器材

　方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉(若干)。

四、实验步骤

1．钉白纸：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。

2．拴绳套：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。

3．两力拉：用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图所示。记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。

4．一力拉：只用一只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和细绳套的方向。

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F′的方向作出这一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．弹簧测力计使用前没校零会造成误差。

2．使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦力存在会造成误差。

3．两次测量拉力时，橡皮条的结点O没有拉到同一点会造成误差。

4．两个分力的夹角太小或太大，F1、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，会造成误差。

七、注意事项

1．结点O

(1)定位O点时要力求准确；

(2)同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变。

2．拉力

(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；

(2)应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内；

(3)两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小。

3．作图

(1)在同一次实验中，选定的比例要相同；

(2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。

题型一　教材原型实验

　　　　　　　　　　　　

　(2026·重庆沙坪坝区期中)如图1所示，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，橡皮条的一端连接轻质小圆环，另一端固定在纸板上的A点。某同学用两个弹簧测力计共同拉动小圆环，使小圆环在拉力F1和F2的作用下静止在O点，并记录了O点的位置及拉力F1、F2的大小和方向。随后只用一个弹簧测力计将小圆环拉到O点，并记录拉力F的大小和方向。最后，该同学以F1和F2为邻边作出平行四边形并画出其对角线F′，同时在该图上作出力F，如图2所示。在该实验中，F1和F2共同的作用效果与力F单独的作用效果相同，F即为F1和F2的合力。

(1)本实验主要采用的科学方法是______。

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

(2)图2中的力F和F′，一定沿橡皮条AO方向的是____(选填“F”或“F′”)。

(3)在另一次实验中，该同学重新调整了弹簧测力计的方向(如图3所示)，调整后发现小圆环的位置变了，但他想把小圆环拉回到O点。请问他__________(选填“可以”或“不可以”)保持拉力方向不变，仅通过调节弹簧测力计的拉力大小来实现上述目的(已知弹簧测力计量程足够大)。

[解析]　(1)实验中采用的方法是用两个弹簧共同作用的效果，代替另外一个弹簧单独作用的效果，属于等效替代法的应用。

(2)F′是合力的理论值，F是合力的实际值，它一定在AO方向上。

(3)由题图知，两拉力的合力方向可以在两个拉力方向之间，可以竖直向下，故