物理八年级下册（2024）第4节 同一直线上二力的合成优质课教学课件ppt

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1.知道合力及力的合成；2. 通过实验，了解同一直线上二力的合成规律；3. 会计算同一条直线上合力的大小，并能判断同一直线上合力的方向。
思考：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? 本节课，我们一起来学习同一直线上二力的合成规律。
在水平地面上匀速行驶的汽车，在水平风向上受到向前的牵引力、向后的摩擦力和空气阻力的作用。
静止在斜面上的物体，受到竖直向下的重力、斜面对物体有沿斜面向上的摩擦力和垂直与斜面向上的支撑力的作用。
现象：两个小孩推（或拉）箱子，可以使箱子保持匀速运动；一个大人单独拉箱子，也能使箱子匀速运动。
1. 现象探究：一个力和几个力的作用效果
两个小孩和一个大人施加在箱子上的力，产生的作用效果是相同的
现象：两头驴共同拉动一车货物，一匹马单独可以拉动相同的一车货物
分析归纳：(1)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.(2)在物理学中，求几个力合力的过程叫作力的合成。
（1）合力：如果一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。即F是F1和F2两个力的合力。
（2）分力：假如几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个就叫做那个力的分力。即F1和F2是F的两个分力。
两个小孩和一个大人施加在同一个水桶上的力，产生的作用效果是相同的
科学思维——等效替代法 等效替代法的前提是等效，利用合力代替所有分力，需要合力和分力作用在物体上的效果相同，这种方法叫做等效替代法。
对合力和分力的三点理解
(1)同体性:几个力必须是同时作用在一个物体上。(2)非重复性:合力并不是物体受到的又一个力。对物体进行受力分析时，考虑了合力，就不能再考虑几个分力，考虑了几个分力，就不能再考虑合力。(3)等效性:合力并不是几个分力的总和，而应从力的作用效果来判断，运用等效替代原则，即给力的实质为分力的“等效力”它的作用效果可以代替那几个分力的共同作用效果。
【典例1】有关合力的说法错误的说法是（　　）A．合力和分力不一定是真实存在的B．合力的作用效果和分力的共同作用效果是一样的C．考虑合力时就不考虑分力了D．合力不可能为零
解析：合力和分力的关系，可以简述概括为合力的替代品，或合力是分力的替代品。如果几个分力的作用效果相互抵消，则合力为零。故选D
【典例2】在如图所示的情景中，两个小孩能提起一桶水，一个大人同样能提起这桶水。这现象表明小孩提起水桶的 个力，与大人提起同一桶水一个力的作用效果 （填“相同”或“不同”）。
【详解】[1][2]在如图所示的情景中，两个小孩能提起一桶水，一个大人也能提起同样的一桶水。说明两个小孩提起水桶的两个力，大人提起水桶的一个力，它们的作用效果相同。
如下图甲所示，当两个人同时对箱子产生同向的拉力F1和推力F2。他们对箱子的合力怎么计算呢？
如上图乙所示，当两个人同时对箱子产生相反方向的拉力F1和F2时，他们对箱子的合力又因该怎么计算呢？
下面我们一起来探究同一直线上二力的合成规律。
二、同一直线上二力的合成
（1）同一直线上方向相同的两个力的合成
如右图所示，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0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，填在表格中.
1. 实验：研究同一直线上二力的合成
只用一个弹簧测力计拉橡皮筋，将小圆环再次拉到0点，记下弹簧测力计的示数F合，填在表格中.
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
【实验分析】①从橡皮筋形变的情况来看，F1、F₂对橡皮筋共同作用的效果与F合对橡皮筋单独作用的效果相同，所以F合是F₁ 、F₂ 的合力.②分析表格中的数据可得F合=F₁+F₂，F合的方向与F₁ 、F₂ 的方向相同。
【实验分析】 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。
（2）同一直线上方向相反的两个力的合成
【实验结论】同一直线上的两个力，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方向一致
【归纳总结】①同一直线上方向相同的两个力，其合力的方向跟这两个力的方向相同，大小等于这两个力的大小之和，即 F=F1+F2。②同一直线上方向相反的两个力，其合力的方向跟较大的那个力的方向相同，大小等于这两个力的大小之差，即F=|F1-F2|。
生活中，一个物体受到同一直线上两个力的作用的例子有很多。①一个同学水平向前拉装满物品的手推车，另一个同学水平向前推车，这时手推车在水平方向上受到的合力的大小就等于这两个力的大小之和，方向与这两个力的方向相同。如下图所示：
②两个同学沿相反方向拉手推车，手推车受到的合力为两个拉力之差，方向沿较大力的方向。如下图所示：
2. 理解力的合成(1)只有两个力或多个力同时作用在一个物体上时，才能求合力.(2)二力的合成是多个力合成的基础.物体受到多个力作用时，可以先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，以此类推，就可以完成多个力的合成.
二力合成的极值问题 作用在同一物体同一直线上的两个力，方向相同时合力最大，大小为两个力的大小之和；方向相反时合力最小，大小为两个力的大小之差。若这两个力不作用在同一直线上，合力的大小介于最大合力和最小合力之间，即|F1-F2|≤F≤F1 +F2。
3. 运用二力合成的规则分析实际问题 行驶在平直路面上的汽车，竖直方向上受力平衡，水平方向上受到牵引力和阻力作用。
（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 。
物体静止或做匀速直线运动
合力方向与运动方向相同
①当物体处于静止状态或 状态时，它受到的力是相互平衡的。
(2)在探究“二力平衡的条件”的实验中，小刚同学采用的实验装置如图甲所示，小华同学采用的实验装置如图乙所示。
平衡状态包括静止或匀速直线运动，物体处于静止或匀速直线运动状态，受到的力相互平衡。
②这两个实验装置中，你认为装置 （选填“甲”或“乙”）更科学，理由是 。
乙图用小车代替甲图中的木块，滚动摩擦代替滑动摩擦，减小了摩擦力对实验的影响，所以乙图更科学。
③在装置中将小车旋转一定角度，松手后，发现小车旋转后又恢复原状，这说明两个力必须作用在同一 （选填“物体”或“直线”）上，物体才能平衡。
将小车旋转一定角度，小车受到的拉力没有在同一直线上，松手后，发现小车旋转后又恢复原状，说明平衡力必须作用在同一直线上。
【典例4】一个从飞机上跳下的跳伞运动员，他和伞总重为650N。打开降落伞前，运动员和伞所受的空气阻力为300N，合力的大小是 N，此时运动员将 （选填“加速”、“匀速”、“减速”）下降。
【典例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。
【详解】若两个力的方向相同（向东或向西），则合力的大小F=F1+F2=5N+3N=8N，合力的方向与两力的方向相同（向东或向西）。若力F1的方向向东，力F2的方向向西，则合力的大小F=F1-F2=5N-3N=2N，合力的方向向东。若力F1的方向向西，力F2的方向向东，则合力的大小F=F1-F2=5N-3N=2N，合力的方向向西。
【典例6】如图甲所示，小强在水平地面上用力向右推木箱，推力随时间变化的图像如图乙所示，木箱速度随时间变化的图像如图丙所示，0~1s内木箱所受摩擦力大小为 N，1s~2s内木箱处于 （填“平衡”或“非平衡”）状态，受到的摩擦力为 N。2~3s内，木箱所受力的合力为 N。
【详解】[1]由F-t图像知，0~1s内木箱受到的推力F1=3N，由v-t图像可知，0~1s内木箱静止，处于平衡状态，受摩擦力和推力是平衡力，大小相等，所以摩擦力为f1=F1=3N
[2][3][4]由v-t图像可知，在2~3s内木箱做匀速直线运动，处于平衡状态，所受力的合力为0，由平衡条件可知，木箱受到的滑动摩擦力f=F，由F-t图像可知，在2~3s内推力F=4N，则木箱受到的滑动摩擦力为f=F=4N由v-t图像可知，木箱在1~2s内做加速运动，处于非平衡状态，受到的摩擦力为滑动摩擦力，滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，与物体运动的速度无关，1s~2s内压力和接触面的粗糙程度不变，木箱受到的摩擦力不变，摩擦力大小为4N。
如果一个力的作用效果和几个里共同作用的效果相同，那么这个力称为那几个力的合力。
合力大小等于二力之和，即F=F1+F2,方向与二力方向相同
合力大小等于两力之差的绝对值，即：F=|F1-F2|,方向与较大力同向
1．在户外实践活动中，大壮与亮亮两位同学配合用小车运农作物。在斜坡上大壮在车前用200N的力沿斜坡向上拉车，亮亮在后面用100N的力沿斜坡向上推车，如图所示，则车受到这两个力的合力大小和方向是（　　）
A．300N，沿斜坡向上B．300N，沿斜坡向下C．100N，沿斜坡向上D．100N，沿斜坡向下
【详解】斜坡路上，大壮在车前用200N的力沿斜坡向上拉车，亮亮在后面用100N的力沿斜坡向上推车，这两个力的方向相同且作用在同一直线上，这两个力的合力为F=F拉+F推=200N+100N= 300N方向是沿斜坡向上，故A符合题意，BCD不符合题意。【答案】A
【详解】根据题意知道，一个物体受到同一直线上两个力的作用，若两个力的方向相反，则合力是F=F2 -F1 =4N-3N=1N若两个力的方向相同，则合力是F′=F2 +F1 =4N+3N=7N故ABD不符合题意，C符合题意。
3．同学们学了“同一直线上二力的合成”后开展讨论，下面说法中正确的是（　　）A．同一直线上两个力的合力可能小于其中任何一个力B．同一直线上两个力的合力一定大于其中任何一个力C．同一直线上两个力的合力一定小于其中任何一个力D．同一直线上两个力的合力一定不为零
【详解】AB．当物体受到的两个力为一对平衡力，即大小相等、方向相反、作用在一条直线上，则它们的合力为零，所以合力小于任何一个分力，故A正确，B错误；C．由于同一直线、同方向二力的合力大小等于二力之和，即合力一定大于其中任何一个力，故C错误；D．如果物体受到的两个力为一对平衡力，即大小相等、方向相反、作用在一条直线上，则它们的合力为零，故D错误。
4．一个物体受到在同一直线上的两个力的作用，它们的合力大小等于50牛，已知其中一个力的大小是30牛，那么另一个力的大小（　　）A．一定是20牛B．可能是70牛C．一定是80牛D．可能是80牛
5．跳伞运动员背着打开的降落伞从空中竖直跳下，运动员所受重力和伞的拉力合力为100N，方向竖直向下。已知运动员的质量为60kg，则运动员所受伞的拉力为 N。
7．如图，实验先把白纸用图钉固定在水平木板上，再用图钉将带有两个细绳套的橡皮筋的一端也固定在木板上。
(2)实验中两个拉动橡皮筋的力的方向不要产生夹角，应保持在 直线上，并且保持测力计拉杆与木板平行。
根据力的三要素知识，若要使力的作用效果相同，则力的作用点、大小和方向都要相同，故实验中两个拉动橡皮筋的力的方向不要产生夹角，应保持在同一直线上，并且保持测力计拉杆与木板平行。