高考物理一轮复习 教师配套课件 第2章　实验3　探究两个互成角度的力的合成规律

第二章相互作用实验3探究两个互成角度的力的合成规律内容索引学习目标核心体系活动方案学习目标1.理解实验原理，会用力的图示作图，得出实验结论.2.会分析用其他仪器或方法探究力的合成规律的实验．核心体系活动方案活动一分析常规实验

验证“力的平行四边形定则”，如图甲所示，实验步骤如下：1甲①用两个相同的弹簧测力计互成角度拉细绳套，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，记为O1；②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向；③只用一个弹簧测力计，将结点仍拉到位置O1，记录弹簧测力计的拉力F3的大小和方向；④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；⑥比较F3和F的一致程度．(1)下列说法中正确的是______.A.应使橡皮条与两绳夹角的平分线在同一直线上B.为了便于计算合力大小，两绳间夹角应取30°、45°、90°等特殊角度C.系在橡皮条末端的两绳要一样长D.同时改变两个弹簧测力计的拉力，结点可能保持在位置O1(2)改变F1、F2，重复步骤①至⑥进行第二次实验，记下结点位置O2，位置O2________(选填“必须”或“不必”)与位置O1相同．D不必(3)实验记录纸如图乙所示，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；两个力的大小分别为F1＝3.0N、F2＝3.5N．请根据图中给出的标度作出F1和F2的合力．乙【答案】(4)实验中，用两个弹簧测力计同时拉，两绳夹角小于90°，一个弹簧测力计示数接近量程，另一个超过量程的一半．请说明这样操作__________(选填“合理”或“不合理”)，理由是______________________________________.不合理只用一个弹簧测力计拉时会超过其量程【解析】(1)橡皮条的方向代表合力的方向，可以是两绳之间任意方向，不一定是两绳夹角的平分线，故A错误；两绳拉橡皮条时，只要确保拉到同一点即可，两绳间夹角不一定取30°、45°、90°等特殊角度，故B错误；绳的作用是能显示出力的方向，所以不一定要等长，故C错误；同时改变两个弹簧测力计的拉力，结点可能保持在位置O1，故D正确．(2)改变F1、F2，重复步骤①至⑥进行第二次实验，记下结点位置O2，因为是两次不同的实验，则位置O2不必与第一次O1点相同．(3)根据平行四边形定则求F2与F1的合力，测得合力F＝4.0N.(4)用两个弹簧测力计同时拉，两绳夹角小于90°，一个弹簧测力计示数接近量程，另一个超过量程的一半．这样操作不合理，理由是当只换用一个弹簧测力计拉时，弹簧会超过其量程．

本实验的依据是合力与分力的等效性，所以同一次实验中，结点O的位置必须相同．在实验操作时，共有“七个记录”，你能说出来吗？【答案】(1)两个弹簧测力计拉橡皮条时，记录两弹簧测力计示数、两绳方向和结点O的位置(五记录)．(2)一个弹簧测力计拉橡皮条时，记录弹簧测力计示数和细绳方向(二记录)．[2026徐州期中]为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用系有三段长细线的匀质圆木板，在靠近黑板的竖直平面内，用三个弹簧测力计分别向三个方向拉细线，其中A弹簧测力计的拉力在竖直方向，实验装置如图甲所示．当圆木板处于静止状态时，在每段细线所在直线取2个点标记在黑板上，同时记录三个弹簧测力计的示数．1甲乙(1)该组同学认为A弹簧测力计所测力的大小、方向，应与B、C弹簧测力计所测两力的合力大小相等、方向相反，采用的科学方法是______.A.极限法 B.等效替代法C.控制变量法 D.理想实验法(2)下列说法正确的是________(多选)．A.弹簧测力计使用前需校零B.拉线方向应与黑板平面尽量平行C.B、C两弹簧测力计的拉力方向应尽量垂直D.细线所在直线上选取的2个点，间距适当远一些(3)弹簧测力计A的示数如图乙所示，则其示数为_______N.BABD3.87(4)以B、C两弹簧测力计的拉力FB、FC为邻边作平行四边形，如图丙所示．测量平行四边形对角线长度，可知其对应的力F的大小为_______N.(结果保留3位有效数字)丙4.50(5)该组同学发现多次实验中，F的大小均大于A弹簧测力计的示数大小．有同学认为出现这样结果是读弹簧测力计的示数不准确造成的．你是否同意此观点？若同意，请简要说明理由；若不同意，请简要说明出现这样结果的一个原因．【答案】

不同意，因圆木板的重力或弹簧测力计弹簧重力影响．【解析】(1)A弹簧测力计所测力的大小、方向，应与B、C弹簧测力计所测两力的合力大小相等、方向相反，采用的科学方法是等效替代法．故B正确．(2)为避免误差，弹簧测力计使用前需校零，故A正确；拉线方向应与黑板平面尽量平行，使绳的拉力在同一平面内，故B正确；B、C两弹簧测力计的拉力方向不需要垂直，故C错误；细线所在直线上选取的2个点，间距适当远一些，这样确定方向时可以减小误差，故D正确．(3)弹簧测力计A精度为0.1N，故读数为3.87N.(4)根据标度可得对应的力F的大小为4.50N.活动二分析创新实验

用如图所示的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”．在圆形桌子透明桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动．2第一次实验中，步骤如下：A.在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止，且OP1、OP2、OP3与桌面平行；B.在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三拉力的图示；C.以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度；D.检验对角线的长度和绕过P1绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上．(1)这次实验中，若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的质量一定大于_____且小于_______.(2)第二次实验时，改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点________(选填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合．实验中，若桌面不水平________(选填“会”或“不会”)影响实验的结论．m3m不必不会【解析】(1)若一根绳挂的质量为m，另一根绳挂的质量为2m，则两绳子的拉力分别为mg、2mg，两绳子拉力的合力F的范围是|2mg－mg|≤F≤mg＋2mg，即mg≤F≤3mg，三力的合力为零，则第三根绳挂的质量范围在m到3m之间，即第三根绳挂的质量一定大于m且小于3m.(2)本实验不是先用一根绳拉，然后用两根绳去拉，使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同，而是三根绳都直接拉O点，所以O点的位置可以改变，只要保证三力平衡即可，所以不必与第一次实验中白纸上描下的O点重合．同理桌面不水平只要保证能使结点平衡即可，所以桌面不水平也不会影响实验的结论．

小明通过实验验证力的平行四边形定则．(1)实验记录纸如图甲所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点．三个力的大小分别为F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N．请根据图中给出的标度作图，并求出F1和F2的合力．3甲乙丙【答案】

(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．实验装置如图乙所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物．用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹．重复上述过程，再次记录下N的轨迹．两次实验记录的轨迹如图丙所示，过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为________.Fa＝Fb(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？______.A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B.两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C.两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D.两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．【答案】

橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋．(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋)BD【解析】(1)作出的图示如图所示．(2)以重物为研究对象，进行受力分析：重物受到重力、水平向右的拉力和橡皮筋的拉力，重物处于静止状态的合力为零，因橡皮筋的拉力方向相同，故橡皮筋的