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(共24張PPT)
探究兩個互成角度的力的合成規律
2025年
高三物理一輪復習多維度導學與分層專練
第二章 相互作用
鼎力物理
專題11
展望未來
懷揣夢想
拼搏 / 奮斗 / 挑戰 / 超越
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教材原型實驗
01
創新實驗方案
02
教材原型實驗
01
PART
新夢想 新征程 新希望
2025
鼎力物理
1.實驗目的：探究兩個互成角度的力的合成規律。
2.實驗器材：
木板、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細繩套(兩個)、小圓環、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)。
3.實驗原理：
等效思想：使一個力F′的作用效果和兩個力F1和F2的作用效果相同，就是使同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點O，即伸長量相同，所以F′為F1和F2的合力，作出力F′的圖示，再根據平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示，比較F、F′在實驗誤差允許的范圍內是否大小相等、方向相同。
知識點1　實驗的基礎知識
夯基·必備基礎知識
4.數據處理：
（1）用鉛筆和刻度尺從結點O沿兩條細繩方向畫直線,按選定的標度作出a、b這兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊作平行四邊形,過O點畫平行四邊形的對角線,此對角線即為合力F的圖示。
（2）用刻度尺從O點按同樣的標度沿記錄的方向作出一個彈簧測力計c的拉力F'的圖示。
（3）比較F與F'是否完全重合或幾乎重合,從而驗證平行四邊形定則。
知識點1　實驗的基礎知識
夯基·必備基礎知識
5.誤差分析：
（1）系統誤差:彈簧測力計本身不夠準確造成的誤差,為此要選擇比較準確的彈簧測力計。
（2）偶然誤差:彈簧測力計讀數和作圖造成偶然誤差,需要多做幾次實驗,并且使兩分力F1、F2的夾角適當大些。
知識點1　實驗的基礎知識
夯基·必備基礎知識
6.注意事項：
（1）使用彈簧測力計前,要先調整指針使其指在零刻度處;再將兩只彈簧測力計的掛鉤鉤在一起,向相反方向拉,如果兩個示數相同方可使用。
（2）實驗中的兩個細繩套不要太短。
（3）在同一次實驗中,橡皮條拉長時結點到達的位置一定要相同。
（4）用兩只彈簧測力計互成角度地拉橡皮條時,夾角不宜太大也不宜太小。
（5）在用力拉彈簧測力計時,拉力應沿彈簧測力計的軸線方向。彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細繩套應該位于與紙面平行的同一平面內。
（6）畫力的圖示選定的標度要相同,要恰當選定標度,使力的圖示稍大一些。
知識點1　實驗的基礎知識
夯基·必備基礎知識
考向1 實驗原理與操作
提升·必備題型歸納
1．在“探究兩個互成角度的力的合成規律”的實驗中，如圖（a）所示，橡皮條的一端掛著一個輕質小圓環，另一端固定在點，橡皮條的自然長度為，在圖（b）中，用手通過兩個彈簧測力計共同拉動小圓環，小圓環受到拉力的共同作用，處于點橡皮條伸長的長度為，撤去，改用一個力單獨拉住小圓環，如圖（c）所示，仍然使它處于點。力單獨作用，與共同作用的效果是一樣的，都能使小圓環在點保持靜止。
考向1 實驗原理與操作
提升·必備題型歸納
(1)本實驗采用的科學方法是______。
A．理想實驗法 B．控制變量法 C．等效替代法 D．建立物理模型法
(2)關于此實驗，下列說法中正確的是______。
A．彈簧測力計的讀數越大越好，且一定要取整數
B．兩個分力的方向要垂直，便于合力計算
C．兩次拉橡皮條時，只需保證橡皮條伸長量相同即可
D．拉橡皮條時，彈簧科，橡皮條、細繩應貼近木板且與木板平面平行
(3)甲同學在某次實驗中，記錄了拉力的大小及方向，并將它們的圖示作在如圖（d）所示的方格紙中，已知方格紙每個正方形小格的邊長代表。請在圖（d）中利用作圖法作出的合力，并由圖可得的大小為 。
考向1 實驗原理與操作
提升·必備題型歸納
【答案】(1)C(2)D(3)12
【詳解】（1）用一個力將小圓環拉到點，與兩個力，的共同作用效果完全相同，屬于等效替代法。故選C。
（2）A．彈簧測力計的讀數適當大些，不是越大越好，故A錯誤；
B．兩個分力，的方向不是必須垂直，分力夾角適當大些，便于作圖，誤差可以小些，故B錯誤；C．兩次拉橡皮條時，都要使橡皮條沿的方向從點伸長到點，故C錯誤；D．為了作圖的精確性，拉橡皮條時，彈簧秤，橡皮條、細繩應貼近木板且與木板平面平行，故D正確。故選D。
（3）如圖，由圖可知F的大小為
考向2 數據處理與誤差分析
提升·必備題型歸納
2．在驗證力的平行四邊形定則實驗中，實驗裝置如圖（a）所示。
（1）將橡皮條的一端固定在水平木板上的A點，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套。實驗中先用兩個彈簧測力計分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條，將結點拉伸到某一位置O，記下兩個彈簧測力計的示數F1、F2及細繩的方向和O點的位置，此時左邊彈簧測力計的示數如圖（b）所示，則OB繩套上的張力大小為 N，在紙上按比例作出力F1和F2的圖示，用平行四邊形定則求出合力F。
考向2 數據處理與誤差分析
提升·必備題型歸納
（2）再只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點拉到 ，記下彈簧測力計的示數F′和細繩的方向，按同樣比例作出力F′的圖示。
（3）如圖（c）所示的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是 （選填“F”或“F′”），F1、F2、F、F′中，不需要用彈簧測力計測量的力是 。
考向2 數據處理與誤差分析
提升·必備題型歸納
（4）對于這個實驗，下列說法正確的是 。
A．用兩個彈簧測力計拉細繩套時，兩個彈簧測力計間的夾角越大越好
B．描點確定拉力方向時，兩點之間的距離應盡可能大一些
C．為了實驗盡可能精確，彈簧測力計的拉力應適當大些
D．為了實驗盡可能精確，作力的標度時，1N的力對應的線段的長度應小一些
考向2 數據處理與誤差分析
提升·必備題型歸納
【答案】 4.0 O點 F′ F BC/CB
【詳解】（1）[1]圖（b）中彈簧測力計分度值為0.2 N，左邊彈簧測力計的示數為4.0N；
（2）[2]用一個彈簧測力計時，橡皮條的結點仍應拉到O點，保證和用兩個彈簧測力計共同作用的效果相同；
（3）[3][4]實驗中F是由平行四邊形定則得出的，不需要用彈簧測力計測量，而F′是通過彈簧測力計測出的，其方向一定與AO方向相同；
（4）[5]A．實驗中兩個分力的夾角大小應適中，作圖時有利于減小誤差，并非夾角越大越好，A錯誤；
B．描點確定拉力方向時，兩點之間的距離應盡可能大一些，這樣可以減小誤差，B正確；
C．為了減小作圖的誤差，彈簧測力計的拉力應該適當大一些，C正確；
D．作圖時作圖比例應該適當大一些，這樣可以減小誤差，D錯誤。故選BC。
創新實驗方案
02
PART
新夢想 新征程 新希望
2025
鼎力物理
1.實驗原理的創新：
創新意圖：
（1）橡皮筋拉力→物體重力：合力的大小和方向恒定
（2）分力任意角度→某一分力水平：該分力的方向恒定
知識點　實驗方案的改進
夯基·必備基礎知識
2.實驗器材的創新：
知識點　實驗方案的改進
夯基·必備基礎知識
提升·必備題型歸納
考向1 實驗原理的創新
3．某同學發現手機軟件有測角度的功能，于是結合軟件的這個功能，用兩根完全相同的輕彈簧和一瓶礦泉水等器材設計了一次驗證“力的平行四邊形定則”的實驗。實驗時，先將一彈簧一端固定在墻上的釘子上，另一端掛一瓶礦泉水，如圖甲所示；然后將兩彈簧一端分別固定在墻上的釘子、上，另一端連接于點，在點下方掛一瓶同樣的礦泉水，靜止時用智能手機的測角功能分別測出、與豎直方向的偏角、，如圖乙所示。改變釘子的位置，按照上述方法多測幾次。
提升·必備題型歸納
考向1 實驗原理的創新
（1）在實驗操作過程中，必須進行的操作是 （選填選項前的字母）。
A．圖乙中彈簧長度相同 B．測量彈簧的原長
C．測量圖甲、乙中彈簧的長度 D．實驗中結點的位置始終保持不變
（2）該同學根據實驗測量的結果，分別作出了圖丙和圖丁，其中正確的是圖 （選填“丙”或“丁”）。
（3）該同學測得甲圖中彈簧長度，乙圖中和，他 （選填“能”或“不能”）根據上述結論求出一瓶礦泉水（含瓶）的質量。
提升·必備題型歸納
考向1 實驗原理的創新
【答案】 BC/CB 丙 不能
【詳解】（1）[1]A．由實驗原理可知、長度不必相同，A項錯誤；
BC．實驗中，甲圖用來測量合力，乙圖用來測量兩個分力，根據胡克定律，力的大小與彈簧的伸長量成正比，力的大小可用彈簧伸長量來表示，因此必須測量彈簧的伸長量，因此要測量彈簧的原長和甲、乙中彈簧的長度，故BC項正確；
D．由實驗原理可知在本實驗中重物重力是定值，所以不必保證點固定不變，D項錯誤。故選BC。
（2）[2]根據實驗原理及操作可知，x1表示重力方向，應豎直向下，故丙正確；
（3）[3]設彈簧勁度系數為，礦泉水瓶質量為，根據圖甲可知
再根據乙圖，對點受力分析，設中彈力，中彈力，受力分析如右圖所示，
建立直角坐標系列方程求解，可發現無法求出。
提升·必備題型歸納
考向2 實驗器材的創新
4．某實驗小組利用如圖甲所示的裝置來探究兩個互成角度的力的合成規律。在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結點O，每個鉤碼的質量相等，當系統達到平衡時，根據鉤碼的個數、、得到繩子OA、OC、OB的拉力大小、、。
提升·必備題型歸納
考向2 實驗器材的創新
（1）實驗過程中，除了要記錄鉤碼的個數外，還要記錄 。
A．繩子OA、OC、OB的長度
B．兩滑輪之間的距離
C．繩子OA、OC、OB的方向
（2）下列關于實驗的說法正確的是 。
A．實驗時需確保結點O的位置保持不變
B．實驗時需保證，以確保繩子OA、OB與豎直方向的夾角相等
C．實驗過程中，當系統達到平衡時一定大于、
D．實驗時需確保繩子OA、OC、OB與木板平行
（3）某次實驗時，根據記錄的數據畫出的力的示意圖如圖乙所示，則 （填“F”或“”）的方向一定是豎直方向。
提升·必備題型歸納
考向2 實驗器材的創新
【答案】 C D
【詳解】（1）[1]驗證平行四邊形定則，必須作受力圖，所以先明確受力點，即標記結點O的位置，其次要做出力的方向并讀出力的大小，最后做出力的圖示，因此要做好記錄，是從力的三要素角度出發，標記結點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向。故選C。
（2）[2]A．改變鉤碼數量，進行多次實驗，結點O不需要每次都在同一位置，故A錯誤；
BC．要使結點O處于平衡狀態，三根繩上的拉力、、的合力應為0，在三力不共線的情況下，當三個力平衡時，這三個力能夠構成矢量三角形，根據三角形三邊之間的關系可知，兩邊之和大于第三邊，兩邊之差小于第三邊，而該實驗中鉤碼的個數即表示力的大小，而力的大小在矢量三角形中表示邊的長度，故實驗無需需保證，故B錯誤；
C．由于鉤碼個數可以調整，故當系統達到平衡時可能大于、，故C錯誤；
D．為減小實驗誤差，必須是所有的力在同一平面內，因此應使OA、OB和OC繩子與木板平行，故D正確。故選D。
（3）[3] 以O點為研究對象，的是實際作用效果在OC這條線上，的的方向一定是豎直方向。
拼搏 / 奮斗 / 挑戰 / 超越
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