初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）第4节 同一直线上二力的合成优质ppt课件

这是一份初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）第4节 同一直线上二力的合成优质ppt课件，共57页。PPT课件主要包含了力的合成，同一直线上二力的合成，想想议议，实验结论，课堂总结，练习与应用，提升训练等内容，欢迎下载使用。
1.物理观念:认识合力的作用效果，知道什么是合力、分力，什么是力的合成，能计算同一直线上两个力的合成并确定合力的方向。2.科学思维:能从力的作用效果角度理解等效替代法在力的合成中的应用，能利用合力的知识间接判断生活中力的大小。3.科学探究:通过探究同一直线上两个力的合成，知道两个力的方向相同或相反时力的合成情况，并知道合力的方向。4.科学态度与责任:经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的实践能力以及创新意识，善于从生活中的疑问发现物理学的魅力，培养学生“从生活走向物理，从物理走向社会”的基本理念。
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1. 知道合力的概念。了解同一直线上两个力合力的大小和方向，并能解决自然与生活中的简单问题，初步形成运动和相互作用观。 2. 能初步运用等效替代的思想分析物体在同一直线上受两个力作用的具体问题。3. 能设计研究同一直线上二力合成的实验方案、收集证据、分析数据、得到初步结论，能交流总结同一直线上二力合成的规则。 4. 在研究同一直线上二力合成规则的过程中，培养严谨求实、团结协作的科学精神，增强主动与他人合作交流的愿望。
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。
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!
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. 知道合力的概念。了解同一直线上两个力合力的大小和方向，并能解决自然与生活中的简单问题，初步形成运动和相互作用观。 2. 能初步运用等效替代的思想分析物体在同一直线上受两个力作用的具体问题。 3. 能设计研究同一直线上二力合成的实验方案、收集证据、分析数据、得到初步结论，能交流总结同一直线上二力合成的规则。 4. 在研究同一直线上二力合成规则的过程中，培养严谨求实、团结协作的科学精神，增强主动与他人合作交流的愿望。
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
两位同学的力与一位同学的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。
同一直线上方向相同的两个力的合成
表一 实验数据记录
（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。
同一直线上方向相反的两个力的合成
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。
表二 实验数据记录
【分析论证】（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，F合的方向与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'，F合的方向方向与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，运动状态不变。
2. 物体所受合力与运动状态间的关系
（2）匀速直线运动的物体 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：运动的物体，若所受的合力为0，则保持匀速直线运动。
（3）水平面上运动的物体以向左运动的小车为例分析。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，合力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，合力方向与小车运动方向相反，小车向左做减速直线运动 。
结论：运动的物体，若所受的合力不为为0，则运动状态发生改变。合力与运动方向相同，逐渐变快；合力与运动方向相反，逐渐变慢。
（4）总结：物体受力与运动情况
保持静止或匀速直线运动状态
物体运动状态发生改变
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力的合力的大小，并说明合力的方向。若排球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，则此时排球所受力的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。
帆船的动力主要来源于风对船帆的作用力。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，动力需求越大的帆船往往用越多的船帆。这是为什么？
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）用长短不同的两段细绳分别拉橡皮筋顶端的小圆环，使弹簧 测力计前后放置，避免弹簧测力计并排放置造成的夹角问题。
 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?
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。桌子受到两个力的合力是多少?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
（1）每次均将弹簧右端拉伸到OB，弹簧伸长的长度相同，这样做的目的是控制力的作用效果相同。（2）比较（a）和（b）两次实验可知，（b）中两个力的作用效果与（a）中一个力的作用效果相同，说明F相当于F1、F2的合力，又故可得出结论：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和，方向跟这两个力方向相同。（3）比较（a）和（c）两次实验可知，（c）中两个力的作用效果与（a）中一个力的作用效果相同，说明F相当于F4、F3的合力，又故可得出结论：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，方向跟较大的那个力的方向相同。