初、高中物理衔接材料五 力学衔接题（二）不在一条直线上力的合成

新课标初、高中物理衔接教学研究材料五：力学衔接题（二）不在一条直线上力的合成一、知识规律初中阶段研究的是同一直线上两个力的合成，但其中用到的“等效替代法”与高中研究不在同一直线上两个力的合力是一样的，命题者可以在这里做文章。二、例题探究例题、学习了同一线二合成知识后，小林想如果作用在物体上二同一，而是互成一定夹角，那么F大小与两个分F1、F2大小，是否还有F等于F1+F2关系呢？于是他应用教材中学过方法，对此进行了探究．

（1）如图所示，橡皮筋原长为AB，通过两个弹簧测计对橡皮筋施加互成一定夹角两个F1和F2，使橡皮筋伸长到C，记录此时F1、F2大小．撤去F1和F2后，用一个弹簧测计对橡皮筋施加一个F作用，为了使这个F作用效果与那两个F1、F2作用效果_________，应使橡皮筋___________________，记录此时F大小．（2）先后两次改变F1和F2夹角，重复步骤（1），得到三次实验数据如表所示：物理量实验序号F1/NF2/NF1和F2夹角合力F/N145θ18.7245θ28.3345θ37.8备注：θ1＜θ2＜θ3分析实验数据可知，当两个时，其大小F_______F1-F2，且在F1、F2大小不变情况下，F大小随着F1与F2夹角增大而_______。【解析】：（1）因为探究合力F与分力F1、F2的大小，需要使合力F与分力F1、F2的作用效果相同，因此当两个互成角度的力作用在橡皮筋上时，橡皮筋伸长到C；当撤去这两个力后，用一个力作用在弹簧测力计时，橡皮筋仍然要伸长到C处，即合力F与分力F1、F2的作用效果相同．

（2）通过表中数据计算出F1、F2二力之和，即三次实验中F1和F2后的合力均为9N，而合力F随角度的增大合力为8.7N、8.3N和7.8N，显然F≠F1+F2，并且合力F的大小随着F1与F2夹角的增大而减小．

【答案】：（1）相同，仍然伸长到C；（2）不等于，减小．材料五：力学衔接题（二）不在一条直线上力的合成提升训练1．某同学学习了同一直线上二力的合成知识后，思考如果作用在物体上的二力不在同一直线上，互成一定角度时，合力的大小与两个分力、两个分力之间夹角的关系。他利用橡皮筯、弹簧测力计进行了实验研究。橡皮筯的原长为AB，在拉力F1的作用下橡皮筯从AB伸长到AC如图(a)所示；换用两个弹簧测力计(保持两个弹簧测力计的示数相等均为F2，且F2<F1)互成一定角度拉橡皮筯，使橡皮筯伸长同样的长度(BD=BC)如图(b)所示；如果保持两个弹簧测力计的示数不变，增大它们之间的夹角(α＜β)，可以看到橡皮筯伸长量减小(BE<BD)如图(c)所示。请仔细观察实验现象，归纳得出实验结论。①分析比较图(a)和(b)中弹簧测力计的示数变化及相关条件可得：__________。②分析比较图(b)和(c)中弹簧测力计的示数与两个测力计之间的夹角变化及相关条件可得：___________。2．当小球静止在水平面上，小球所受水平面的支持力和所受的重力是一对平衡力，如图(a)所示．用细绳（沿斜面方向）拉住的小球也能静止在斜面上，这时除受重力G外，小球还受到斜面的支持力N（方向为垂直斜面向上）以及细绳对小球沿斜面向上的拉力T，如图(b)所示．小红和小明决定研究当小球静止在斜面上时，斜面对小球的支持力N以及细绳对小球沿斜面向上的拉力T的大小情况．他们用两个重力不同的光滑小球进行了两组实验，实验中用台式测力计测量支持力N，用弹簧测力计测量拉力T．每一组实验时，他们先将支持面水平放置，然后改变支持面与水平面的夹角，并保持拉力T的方向始终沿斜面向上，实验装置如图所示，实验数据记录如下表：甲球乙球序号θ支持力N(牛)力T(牛)序号θ支持力N(牛)力T(牛)10°6.0060°100230°5.23.0737°8.06.0345°4.24.2845°7.17.1453°3.64.8953°6.08.0560°3.05.21060°5.08.7(1)小球甲所受的重力为_____牛，小球乙所受的重力为________牛；(2)在表一(或表二)中有两次实验序号中的支持力N和拉力T的数据恰好是互换的．若这一现象并不是偶然的，出现此现象的条件可能是：相应两次实验的支持面与水