第2章 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律-【优化探究】2027年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

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，依据高考评价体系梳理了实验原理、器材使用、步骤操作、数据处理等核心考查要求，通过教材原型实验（如典例1弹簧测力计读数与等效替代分析）和创新拓展实验（如典例3传感器应用）两大命题方向，明确了误差分析、作图验证等高频考点的权重分布。 课件亮点在于“真题演练+素养提升”的复习策略，以2025黑吉辽蒙卷创新实验为实例，通过弹簧测力计规范使用、平行四边形定则作图验证等突破方法，培养学生的科学探究和科学思维素养。特设实验注意事项（如结点位置不变）和易错点警示（如角度过大超量程），助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准把握学情，实现高效备考。

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 第二章　相互作用——力 1 [学习目标]　1.会通过实验探究两个互成角度的力的合成规律。2.掌握数据处理方法。 2 实验技能　梳理必备知识 实验要点　强化关键能力 命题点一　教材原型实验 命题点二　创新拓展实验 内容索引 3 实验技能　梳理必备知识 一 4 1.实验原理 如图所示，分别用一个力F、 互成角度的两个力F1和F2，使 同一条一端固定的橡皮条伸长 到同一点O，即伸长量相同， 根据合力的定义，F为F1和F2的 合力，作出力F及F1、F2的图示， 分析F、F1和F2的关系。 5 2.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。 3.实验步骤 (1)装置安装：在方木板上用图钉 固定一张白纸，橡皮条的一端连 接轻质小圆环，另一端固定， 如图甲，橡皮条的原长为GE。 6 (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。 4.数据处理 (1)用铅笔和刻度尺从O点沿两 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为邻边用刻度尺和 三角板作平行四边形，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。 1.正确使用弹簧测力计 (1)将两个弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止。 (2)使用时，读数应尽量大些，但不能超出弹簧测力计量程。 (3)拉力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致。 (4)读数时应正对、平视刻度。 2.注意事项 (1)位置不变：在同一次实验中，橡皮条拉长时结点的位置一定要相同，这是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同，利用了等效替代的思想。 (2)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°为宜。 (3)在合力不超出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。 (4)统一标度：在同一次实验中，画力的图示时选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。 3.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)减小误差的办法 ①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录。 ②作图时使用刻度尺，并借助三角板，一定要使表示两力的对边平行。 实验要点　强化关键能力 二 13 命题点一　教材原型实验 14 [典例1]　(2026·江苏连云港模拟)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，实验装置及实验过程如图甲、乙、丙所示，E为橡皮筋原长时小圆环的位置，O为实验时小圆环被拉至的位置。 15 [解析]　弹簧测力计最小分度值为0.1 N，应估读到0.01 N，则题图丁中读数为2.36 N。 (1)图丁中弹簧测力计的示数为　 　　　N。  2.36(±0.01均可) (2)在实验过程中，不必记录的有　　　　。  A.甲图中E的位置 B.乙图中O的位置 C.OB、OC的方向 D.弹簧测力计的示数 A 17 [解析]　必须记录的有两个分力F1和F2的大小和方向、合力F的大小和方向，力的大小通过弹簧测力计读出，两次都要使小圆环被拉到O点位置，所以必须记录的有B、C、D；不需要记录的是题图甲中E的位置，故选A。 18 (3)下列选项中，与本实验要求相符的是　　　　。  A.两细绳OB、OC夹角越大越好 B.读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度 C.实验时，只需保证两次橡皮筋伸长量相同即可 B [解析]　两个细绳OB、OC夹角要适当大一些，但不能太大，合力一定时，两分力夹角太大导致两分力太大，可能超过弹簧测力计量程，A错误；读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度，规范操作，B正确；实验时，不仅需保证两次橡皮筋伸长量相同，还必须都是沿竖直方向伸长至O点才行，C错误。 (4)某次实验记录纸如图戊所示，拉力F1和F2的方向 分别过P1和P2点，拉力F的方向过P点；三个力的大 小分别为F1=2.70 N、F2=2.30 N和F=4.00 N。得出正 确实验结论后，请根据实验结论和图中给出的标度： ①在图中作出F1和F2的合力； [答案]　图见解析 [解析]　由于标度已经选定， 作图时要保证表示F1、 F2的线段长度分别为标度的2.7倍和2.3倍， 作图如图所示。 ②根据作图求出该合力大小为　　　　N。  4.00 [解析]　量出用作图法求出的合力长度约为标度的4倍，所以合力大小为4.00 N。 [典例2]　(2026·贵州黔南模拟)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和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]　由于l1－l0=18.50 cm－12.50 cm=6.00 cm，l2－l0=16.46 cm－12.50 cm=3.96 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]　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，由于每次实验结点O受力都平衡，且实验中每一个力均可直接利用弹簧的形变量来等效替代力的大小，所以该实验不需要保证结点O的位置不变。 命题点二　创新拓展实验 26 [典例3]　(2025·黑吉辽蒙卷)某兴趣小组设计 了一个可以测量质量的装置。如图(a)，细绳1、 2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点， 绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套 相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系， 该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳 1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳 1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。 根据测得的数据作出x－m关系图线，如图(b)所示。 27 回答下列问题： (1)将一芒果放入此空杯，按上述操 作测得x=11.60 cm，由图(b)可知，该 芒果的质量m0=　　　 　g (结果保留到个位)。若杯中放入芒 果后，绳1与竖直方向夹角为30° 但与橡皮筋不垂直，由图像读出 的芒果质量与m0相比　　 　(选填 “偏大”或“偏小”)。  107(106~108均可) 偏大 28 [解析]　操作测得x=11.60 cm，由题图(b)的图像坐标可知，该芒果的质量为107 g；若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直，根据共点力平衡可知橡皮筋的拉力变大，导致橡皮筋的长度偏大，则仍然根据图像读出的芒果的质量与m0相比偏大。 29 (2)另一组同学利用同样方法得到的 x－m图像在后半部分弯曲，下列原 因可能的是　　　　。  A.水杯质量过小 B.绳套长度过大 C.橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 C [解析]　另一组同学利用同样方法得到的x－m图像在后半部分弯曲，可能是所测物体的质量过大，导致橡皮筋所受的弹力过大，超过了弹簧的弹性限度，从而使橡皮筋弹力与其伸长量不成正比，故选C。 30 (3)写出一条可以使上述装置测量质 量范围增大的措施：　　 　 . 　　　　 　　。 减小绳1与竖 直方向的夹角 [解析]　根据共点力平衡条件可知，当减小绳1与竖直方向的夹角时，相同的物体质量对应橡皮筋的拉力较小，故相同的橡皮筋，减小绳1与竖直方向的夹角可增大质量测量范围。 31 [典例4]　(2026·宁夏银川模拟)已知力传感器仅能 测量沿其中轴线方向作用力的大小，对侧向作用力 不显示。某同学用图(a)所示的装置探究两个互成角 度的力的合成规律。先将传感器安装在竖直圆盘上， 使其中轴线沿圆盘径向固定，细绳OC竖直悬挂一只 钩码，细绳OA、OB分别挂在力传感器1、2的 挂钩上，O点为绳的结点，测量前将结点O调 整至圆盘圆心处。图(b)为某次计算机根据测 得细绳OA、OB上的拉力F1、F2作出的力的图 示，α1、α2分别为传感器1、2的中轴线与竖直 方向的夹角。以F1、F2为邻边作平行四边形得 到对角线，记为F合，细绳OC对结点O的拉力记 为F(说明：F合与F的大小可由计算机算出)。 32 已知砝码的质量m=202.5 g，重力加速度大小g取9.8 m/s2。 (1)根据实验数据可计算出F=　　　N(结果保留三位有效 数字)。若改变细绳OA、OB所成角度多次测量，在实验 误差允许范围内，均有F合与F　　　　　　　　　　　， 则说明力的合成遵循平行四边形定则。  1.98 大小相等，方向相反 [解析]　根据二力平衡可得F=mg=202.5×10－3×9.8 N≈1.98 N；若改变细绳OA、OB所成角度多次测量，根据平衡条件可知在实验误差允许范围内，均有F合与F大小相等，方向相反。 [解析]　实验中，圆盘未竖直安装，由于力传感器仅能测量沿其中轴线方向作用力的大小，对侧向作用力不显示，则力传感器测量的是绳子拉力沿圆盘平面的分力，并不是绳子的实际拉力，所以对实验结果有影响。 (2)实验中，圆盘未竖直安装，对实验结果　　　(选 填“有”或“无”)影响。  有 34 [解析]　根据受力平衡可知，F1、F2的合力大小等于钩码的重力，若在实验过程中将细绳的结点调节至圆盘圆心的正下方，则角度α1、α2的测量值偏大，即F1、F2的夹角测量值偏大，根据平行四边形得到合力理论值F合偏小，则F合小于钩码的重力。 (3)若在实验过程中将细绳的结点调节至圆盘 圆心的正下方，则F合　　　(选填“大于” “小于”或“等于”)钩码的重力。  小于 35 $