人教版（2024）八年级下册（2024）第八章 运动和力第4节 同一直线上二力的合成获奖教学课件ppt

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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?
第4节 同一直线上二力的合成
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。
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
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
甲图中用一台拖拉机将陷入泥潭的汽车拉了出来;图乙中一群中学生齐心合力也可以把汽车从泥潭中推出
拖拉机对汽车拉力的作用效果和同学们推汽车推力的作用效果相同
2. 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”）。
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相同，大人的作用力相当于合力，每个小孩的作用力相当于分力．
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?
1. 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。
（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。
【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。
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。
（1）只有同一物体所受的力才可合成。（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。
视频讲解——《同一直线上二力合成的实验》
（1）静止在水平桌面上的物体 例如，花瓶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.结论：静止的物体，所受的合力为0.
2. 物体所受合力与运动状态间的关系
（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.
（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 。
视频讲解——《同一直线上二力合成的应用》
【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0.5 N，则此时所受合力的大小和方向又是怎样的?
排球竖直上升时，受到的重力和空气阻力方向均竖直向下(图甲)，这两个力的方向相同。 F合=G+F阻=2.7N+0.5N=3.2N，方向竖直向下。排球竖直下落时，受到的重力竖直向下，空气阻力竖直向上(图乙)，这两个力的方向相反。 F合=G-F阻=2.7N-0.5N=2.2N，方向竖直向下。
【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
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，其中F1为6N，方向是水平向右，要使这两个力的合力为16N，则根据同一直线二力合成，F2可能是水平向右，与F1同向，即F2=F-F1=16N-6N=10N也可能是水平向左，与F1反向，即F2=F+F1=16N+6N=22N故ABC错误，D正确。
【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
（1）实验时，用两个测力计沿相同方向拉A端，使皮筋A端拉伸到O点读数，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F的作用效果与F1和F2共同作用的效果相同。（2）通过该实验可知，F的作用效果与F1和F2共同作用的效果相同，则 F=F1+F2
①合力与分力：如果一个力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叫作分力。②力的合成：求几个力合力的过程叫作力的合成.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.
帆船的动力来源主要依靠风力，风力的大小直接影响帆船的推进力。这些船帆所受的力的方向相同，帆船所受合力（动力）的大小等于各个船帆所受风力的和。所以动力需求越大的帆船，需要更多的船帆。
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。
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?
（1）两次将小圆环拉至同一位置O点的目的是使一个力单独作用的效果与2个力共同作用的效果相同。（2）可以改变细绳的长度，使两个弹簧测力计在同一直线上，不并排拉。
 3. 甲、乙两人用一条绳子向同一方向拉一条船，甲用力300 N，乙用力170 N，船受到的拉力是多少?
两力沿同一直线，船受到的拉力大小F＝F甲+F乙＝300N+170N＝470N
两力沿同一直线，桌子受到的合力大小F＝F乙-F甲＝50N-30N＝20N水平向左的力比较大，故最终的合力是水平向左。
4. 甲、乙两人推一张桌子，甲用30N的力向右推，乙用50N的力向左推，两个力沿同一直线。桌子受到两人的合力是多少?方向如何?
（1）若两个力的方向相同（向东或向西），则合力的大小为 F＝F1+F2＝5N+3N＝8N，方向与两力的方向相同。（2）若力F1的方向向东，力F2的方向向西，则合力的大小为 F＝F1-F2＝5N-3N＝2N，方向向东。（3）若力F1的方向向西，力F2的方向向东，则合力的大小为 F＝F1-F2＝5N-3N＝2N，方向向西。
5. 一个力F1的大小为5N，另一个力F2的大小为3N，它们都沿东西方向，向东还是向西并不确定。它们的合力F的大小和方向有哪几种可能?请列举各种可能情况，并说出每种情况下合力的大小和方向。
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
小明沿水平方向向右用200N的力拉，小红沿水平方向向右用150N的力推，故合力为二力之和，即200N+150N＝350N合力方向与二力方向相同，即水平向右，故A符合题意，BCD不符合题意。
2. 跳伞运动员背着打开的降落伞从空中竖直跳下，他所受的重力和空气阻力的合力为100N，方向竖直向下，已知运动员和降落伞的总重为800N，则运动员所受空气阻力大小为（　　）A．100N B．700NC．800N D．900N
运动员下落时受到重力G和空气阻力f的作用，这两个力共线，反向；由于其合力为100N，并且方向向下， 所以两者的关系为 F合=G-f则运动员所受空气阻力大小为 f=G-F合=800N-100N=700N
3. 两个方向相反的力Fl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Fl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
两个方向相反的力Fl和F2作用在同一物体上，F1=5牛，F2=4牛，则它们的合力为两力之差F合=F1-F2=5N-4N=1N方向与较大的力F1方向相同，故ABD不符合题意，C符合题意。
4. 下列四个现象中，一个力作用的效果与另外几个力同时作用的效果不等效的是（　　）A．一只甲壳虫和一群蚂蚁匀速移动同一片树叶的力B．一个同学和两个同学匀速地将同一桶水从地面搬到桌子上的力C．一头牛将一辆轿车和一群人将一辆卡车从泥沼中拉出来的力D．两个人坐在一艘小船上，只有其中一个人划和两个人划，使船匀速运动的力
A．一只甲壳虫和一群蚂蚁匀速移动同一片树叶的力，都是同一树叶移动，力的作用效果相同，故A不符合题意；B．一个同学和两个同学匀速地将同一桶水从地面搬到桌子上的力，都是一桶水搬到桌子上，力的作用效果相同，故B不符题意；C．一头牛将一辆轿车和一群人将一辆卡车从泥沼中拉出来的力，牛拉的是轿车，人拉的是卡车，力的作用效果不同，故C符合题意；D．两个人坐在一艘小船上，只有其中一个人划和两个人划，使船匀速运动的力，力的作用效果相同，故D不符合题意。
5. 一个质量为0.5千克的小球，运动的过程中所受的阻力的方向始终与运动方向相反，且大小为1.2牛保持不变。求：（1）小球所受到的重力；（2）小球竖直上升过程中受到的合力及方向；（3）小球竖直下落过程中受到的合力及方向。
（1）小球所受到的重力G=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9N（2）运动的过程中所受的阻力的方向始终与运动方向相反，且大小为1.2牛保持不变，小球竖直上升过程中受到的合力大小F=F1+G=1.2N+4.9N=6.1N 方向竖直向下。（3）小球竖直下落过程中受到的合力大小F'=G-F2=4.9N-1.2N=3.7N 方向竖直向下答：（1）小球所受到的重力4.9牛；（2）小球竖直上升过程中受到的合力6.1牛及方向竖直向下；（3）小球竖直下落过程中受到的合力3.7牛及方向竖直向下。
（2）通过比较a和b两次实验，可知同一直线上方向相同两个力的合力大小等于这个两个力大小之_____，方向跟这两个力方向________；
6. 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、b、c所示：（1）在a、b和c三次实验中，都将弹簧拉伸到OB，目的是使每次实验中力产生的___________相同；
（3）通过比较_______两次实验，可知同一直线上方向相反两个力的合力等于这两个力大小之差，方向跟_______（选填“较大”或“较小”）的那个力的方向相同。
a、c