8.4 同一直线上二力的合成 （课件）2024-2025学年人教版八年级物理下册

第八章运动和力第4节同一直线上二力的合成高速列车启动后，在牵引力的作用下逐渐加速，随居在一段平直的轨道上做匀速直线运动。当列车准备进站时，又会在阻力的作用下逐渐减速，最后停靠在站台上。运动和力之间有什么关系呢?从两千多年前的亚里士多德，到16世纪末的伽利略，以及后来的笛卡儿、牛顿等杰出的科学家，对运动和力的关系进行了一系列的研究。创设情景，引入新课关于运动和力，你可能也有自己的思考和疑惑。带着这些问题，让我们一起进入关于运动和力相关内容的学习吧!1.认识力的合成，知道合力与分力都是从力的作用效果来定义的。2.通过实验探究，获知在同一直线上同方向与反方向上力的合成规律。学习目标1.力的合成2.同一直线上二力的合成3.课堂总结4.练习与应用5.提升训练学习内容生活中的物体往往同时受到多个力的作用。怎样分析这样的力学问题呢?你认为能用一个力代替几个力同时作用的效果吗?几个小孩费劲推车，与牛在前面拉车时，哪一种情况会轻松一些？思一思，议一议：一个人费劲拉车时，有人在后面帮忙推车时，拉车人会轻松一些？力的合成1.现象探究:一个力和几个力的作用效果请你说一说生活中还有哪一些类似的现象?它们有哪一些共同的特点？两个分开的拉物体的力与一个拉同一物体的力的作用效果相同甲图中一桶水在两个力的作用下被提起；乙图中这桶水在一个力的作用下被提起两个小孩的拉力与一个大人的拉力对水桶的作用效果相同1.现象探究:一个力和几个力的作用效果甲图中两只蚂蚁才能挪动一片树叶；乙图中一只甲壳虫就能挪动这片树叶一只甲壳虫的力和两只蚂蚁的力对树叶的作用效果相同合力与力的合成（1）合力如果一个力（F）单独作用的效果与几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力，组成合力的每一个力（如F1和F2）叫作分力。（2）力的合成求几个力合力的过程叫作力的合成。（3）合力与分力的理解①同时性：几个分力必须是同时作用在同一个物体上。②非共存性：对物体进行受力分析时，考虑了合力，就不能再考虑分力，考虑了分力，就不能再考虑合力。③等效性：合力并不是分力的总和，而应从力的作用效果来判断，运用等效替代的思想，它可以替代那几个分力，即合力的实质为分力的“等效力”。视频讲解——《合力、分力的概念》【例题1】如图所示，两个小孩能拎起一桶水，一个大人也能拎起同一桶水．由此可知，一个大人的作用力产生的效果跟两个小孩共同作用产生的效果_______，大人的作用力相当于______（填“合力”或“分力”），每个小孩的作用力相当于______（填“合力”或“分力”）。相同合力分力同一直线上二力的合成如图所示，在搬运货物的时候，两个人同时对车施加沿水平方向的拉力F1和推力F2。此时，怎样计算拉力F1和推力F2的合力大小呢?又该怎样确定合力的方向呢?想想议议：F1F21.实验：同一直线上二力的合成【实验器材】支架、橡皮筋、小圆环、细绳、两个弹簧测力计。【实验步骤】（1）如图所示，将橡皮筋一端固定，另一端与小圆环相连。把两个弹簧测力计分别通过细绳与小圆环相连后，沿水平方向向右拉橡皮筋，将小圆环拉至O点，标记下此时小圆环的位置，并记录两个弹簧测力计的示数F1、F2。（2）只用一个弹簧测力计拉橡皮筋，将小圆环再次拉到O点，记下弹簧测力计的示数F合。改变拉力F1、F2的大小，多做几次实验。将F合与F1、F2的示数进行比较，并分析F合与F1、F2方向的关系。（2）只用一个弹簧测力计拉橡皮筋，将小圆环再次拉到O点，记下弹簧测力计的示数F合。改变拉力F1、F2的大小，多做几次实验。将F合与F1、F2的示数进行比较，并分析F合与F1、F2方向的关系。（3）如图所示，用两个弹簧测力计沿相反的方向水平拉橡皮筋，标记下此时小圆环的位置O＇，并记下两个弹簧测力计的示数F1＇、F2＇。（4）再用一个弹簧测力计将小圆环拉到O＇点，记下弹簧测力计的示数F'合。改变拉力F1＇、F2＇的大小，多做几次实验。将F'合与F1＇、F2＇的示数进行比较，并分析F合＇与F1＇、F2＇方向的关系。（4）再用一个弹簧测力计将小圆环拉到O＇点，记下弹簧测力计的示数F'合。改变拉力F1＇、F2＇的大小，多做几次实验。将F'合与F1＇、F2＇的示数进行比较，并分析F合＇与F1＇、F2＇方向的关系。实验数据与分析（1）同一直线上同方向二力的合成比较（1）与（2）两次实验中F1、F2和F合之间的大小与方向的关系。分析与结论：F1与F2同向，F合产生的作用效果与F1、F2共同作用产生的效果相同时，F合=F1+F2，方向与F1、F2的方向相同。（2）同一直线上反方向二力的合成比较（3）与（4）两次实验中F1＇、F2＇和F＇合之间的大小与方向的关系。分析与结论：F1＇与F2＇反向，F＇合产生的作用效果与F1＇、F2＇共同作用产生的效果相同时，F＇合=F1＇-F2＇，方向与F1＇的方向相同。（2）同一直线上反方向二力的合成比较（3）与（4）两次实验中F1＇、F2＇和F＇合之间的大小与方向的关系。分析与结论：F1＇与F2＇反向，F＇合产生的作用效果与F1＇、F2＇共同作用产生的效果相同时，F＇合=F1＇-F2＇，方向与F1＇的方向相同。实验结论同一直线上的两个力，如果方向相同，合力的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向与这两个力的方向相同；如果方向相反，合力的大小等于这两个力的大小之差，合力的方向与较大的力的方向一致。交流讨论（1）只有同一物体所受的力才可合成。怎样用一个力代替几个力？（2）不同性质的力也可以合成。（3）研究方法：在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果，比如用合力替代各个分力，这种研究方法叫做等效替代法。物体受到几个力作用时，其产生的效果与一个力的作用效果相同。所以我们在研究力的时候，既可以用一个力替代几个力，也可以用几个力替代一个力，只要这种替代能保持同样的效果。2.物体所受合力与运动状态间的关系（1）静止在水平桌面上的物体例如，铁球在竖直方向上受到的力有：重力G与桌面支持力F，因为这两个力是一对平衡力，大小相等，所以这两个力的合力是F合=G-F=0.支持力F重力G结论：静止的物体，所受的合力为0.（2）匀速运动的物体例如，匀速下落的跳伞运动员在竖直方向上受到的力有：重力G与与空气的阻力f，因为这两个力是一对平衡力，大小相等，所以这两个力的合力是F合=G-f=0.结论：匀速运动的物体，所受的合力为0.空气阻力f重力G（3）分析水平面上运动的物体①若牵引力等于阻力，则合力为0，二力平衡，小车向左做匀速直线运动；②若牵引力大于阻力，则合力不为0，方向与小车运动方向相同，小车向左做加速直线运动；③若牵引力小于阻力，则合力不为0，方向与小车运动方向相反，小车向左做减速直线运动。牵引力F支持力N阻力f重力G【例题2】某同学练习排球垫球时，排球离开胳膊后竖直上升，到达最高点后竖直下落。已知排球所受的重力约为2.7N，排球所受的空气阻力与速度的大小有关，方向与运动方向相反。若排球在竖直上升过程的某时刻所受空气阻力的大小约为0.5N，试计算排球此时所受合力的大小，并说明合力的方向。若在竖直下落过程的某时刻所受空气阻力的大小也约为0.5N，则此时所受合力的大小和方向又是怎样的?【例题3】F1和F2是作用在同一物体上的两个力，且作用在同一水平直线上。若其中F1=6N，方向是水平向右，且这两个力的合力为16N。关于F2的大小和方向，说法中正确的是（）A．一定是10N，且方向水平向右B．一定是22N，且方向水平向左C．可能是10N，且方向水平向左D．可能是22N，且方向水平向左D【例题4】利用如图所示的装置探究同一直线上二力合成的规律，首先将皮筋的B端固定，再用两个测力计沿相同方向拉A端，使A端到达某一点O并记录下该点的位置，然后在表格中记录下两个拉力F1、F2的大小与方向。再用一个测力计拉皮筋A端，仍将A端拉伸到O点，记录下此时拉力F的大小与方向。（1）实验中用一个测力计拉皮筋时，仍要将皮筋A端拉伸到O点再读数，这样做的目的是使两次

相同。（2）通过该实验可知F与F1、F2的大小关系是

。（用字母表示）力的作用效果F=F1+F2课堂小结1.不同型号的帆船配有不同数量的船帆，对动力需求越大的帆船需要越多的船帆。请解释为什么动力需求越大的帆船需要的船帆越多。课堂练习2.在研究同一直线上方向相同的两个力的合成的实验中，两次将小圆环拉至同一位置O点的目的是什么?实验中我们会发现，两个弹簧测力计并排拉圆环时，很难严格做到让力F1和力F2在同一直线上。这两个力之间会有一定的夹角，你是通过什么方法减小这个夹角的?

3.甲、乙两人用一条绳子向同一方向拉一条船，甲用力300N，乙用力170N，船受到的拉力是多少?1.将一辆小车放在水平地面上。小明向右拉，拉力为200N；同时小红向右推（如图所示），推力为150N，他们对小车合力的大小与方向为（）A．350N，方向向右 B．200N，方向向右C．150N，方向向右 D．50N，方向向左提升训练2.两个方向相反的力F1和F2作用在同一物体上，F1=5牛，F2=4牛，则它们的合力大小和方向为（）A．9牛，方向与F1方向相同B．9牛，方向与F2方向相同C．1牛，方向与F1方向相同D．l牛，方向与F2方向相同AC3.探究同一直线上二力的合成实验，把轻质弹簧的一端固定在O点，另一端用尼龙细线固定在弹簧测力计的挂钩上，每次实验时，都将弹簧由A拉伸到B位置。研究过程及实验数据如图a