8.4 同一直線上二力的合成 （課件）2024-2025學(xué)年人教版八年級(jí)物理下冊(cè)

第八章運(yùn)動(dòng)和力第4節(jié)同一直線上二力的合成高速列車啟動(dòng)后，在牽引力的作用下逐漸加速，隨居在一段平直的軌道上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)列車準(zhǔn)備進(jìn)站時(shí)，又會(huì)在阻力的作用下逐漸減速，最后?？吭谡九_(tái)上。運(yùn)動(dòng)和力之間有什么關(guān)系呢?從兩千多年前的亞里士多德，到16世紀(jì)末的伽利略，以及后來的笛卡兒、牛頓等杰出的科學(xué)家，對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系進(jìn)行了一系列的研究。創(chuàng)設(shè)情景，引入新課關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力，你可能也有自己的思考和疑惑。帶著這些問題，讓我們一起進(jìn)入關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)吧!1.認(rèn)識(shí)力的合成，知道合力與分力都是從力的作用效果來定義的。2.通過實(shí)驗(yàn)探究，獲知在同一直線上同方向與反方向上力的合成規(guī)律。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.力的合成2.同一直線上二力的合成3.課堂總結(jié)4.練習(xí)與應(yīng)用5.提升訓(xùn)練學(xué)習(xí)內(nèi)容生活中的物體往往同時(shí)受到多個(gè)力的作用。怎樣分析這樣的力學(xué)問題呢?你認(rèn)為能用一個(gè)力代替幾個(gè)力同時(shí)作用的效果嗎?幾個(gè)小孩費(fèi)勁推車，與牛在前面拉車時(shí)，哪一種情況會(huì)輕松一些？思一思，議一議：一個(gè)人費(fèi)勁拉車時(shí)，有人在后面幫忙推車時(shí)，拉車人會(huì)輕松一些？力的合成1.現(xiàn)象探究:一個(gè)力和幾個(gè)力的作用效果請(qǐng)你說一說生活中還有哪一些類似的現(xiàn)象?它們有哪一些共同的特點(diǎn)？兩個(gè)分開的拉物體的力與一個(gè)拉同一物體的力的作用效果相同甲圖中一桶水在兩個(gè)力的作用下被提起；乙圖中這桶水在一個(gè)力的作用下被提起兩個(gè)小孩的拉力與一個(gè)大人的拉力對(duì)水桶的作用效果相同1.現(xiàn)象探究:一個(gè)力和幾個(gè)力的作用效果甲圖中兩只螞蟻才能挪動(dòng)一片樹葉；乙圖中一只甲殼蟲就能挪動(dòng)這片樹葉一只甲殼蟲的力和兩只螞蟻的力對(duì)樹葉的作用效果相同合力與力的合成（1）合力如果一個(gè)力（F）單獨(dú)作用的效果與幾個(gè)力共同作用的效果相同，這個(gè)力就叫作那幾個(gè)力的合力，組成合力的每一個(gè)力（如F1和F2）叫作分力。（2）力的合成求幾個(gè)力合力的過程叫作力的合成。（3）合力與分力的理解①同時(shí)性：幾個(gè)分力必須是同時(shí)作用在同一個(gè)物體上。②非共存性：對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，考慮了合力，就不能再考慮分力，考慮了分力，就不能再考慮合力。③等效性：合力并不是分力的總和，而應(yīng)從力的作用效果來判斷，運(yùn)用等效替代的思想，它可以替代那幾個(gè)分力，即合力的實(shí)質(zhì)為分力的“等效力”。視頻講解——《合力、分力的概念》【例題1】如圖所示，兩個(gè)小孩能拎起一桶水，一個(gè)大人也能拎起同一桶水．由此可知，一個(gè)大人的作用力產(chǎn)生的效果跟兩個(gè)小孩共同作用產(chǎn)生的效果_______，大人的作用力相當(dāng)于______（填“合力”或“分力”），每個(gè)小孩的作用力相當(dāng)于______（填“合力”或“分力”）。相同合力分力同一直線上二力的合成如圖所示，在搬運(yùn)貨物的時(shí)候，兩個(gè)人同時(shí)對(duì)車施加沿水平方向的拉力F1和推力F2。此時(shí)，怎樣計(jì)算拉力F1和推力F2的合力大小呢?又該怎樣確定合力的方向呢?想想議議：F1F21.實(shí)驗(yàn)：同一直線上二力的合成【實(shí)驗(yàn)器材】支架、橡皮筋、小圓環(huán)、細(xì)繩、兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（1）如圖所示，將橡皮筋一端固定，另一端與小圓環(huán)相連。把兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別通過細(xì)繩與小圓環(huán)相連后，沿水平方向向右拉橡皮筋，將小圓環(huán)拉至O點(diǎn)，標(biāo)記下此時(shí)小圓環(huán)的位置，并記錄兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2。（2）只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋，將小圓環(huán)再次拉到O點(diǎn)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F合。改變拉力F1、F2的大小，多做幾次實(shí)驗(yàn)。將F合與F1、F2的示數(shù)進(jìn)行比較，并分析F合與F1、F2方向的關(guān)系。（2）只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋，將小圓環(huán)再次拉到O點(diǎn)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F合。改變拉力F1、F2的大小，多做幾次實(shí)驗(yàn)。將F合與F1、F2的示數(shù)進(jìn)行比較，并分析F合與F1、F2方向的關(guān)系。（3）如圖所示，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)沿相反的方向水平拉橡皮筋，標(biāo)記下此時(shí)小圓環(huán)的位置O＇，并記下兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1＇、F2＇。（4）再用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將小圓環(huán)拉到O＇點(diǎn)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F'合。改變拉力F1＇、F2＇的大小，多做幾次實(shí)驗(yàn)。將F'合與F1＇、F2＇的示數(shù)進(jìn)行比較，并分析F合＇與F1＇、F2＇方向的關(guān)系。（4）再用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將小圓環(huán)拉到O＇點(diǎn)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F'合。改變拉力F1＇、F2＇的大小，多做幾次實(shí)驗(yàn)。將F'合與F1＇、F2＇的示數(shù)進(jìn)行比較，并分析F合＇與F1＇、F2＇方向的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析（1）同一直線上同方向二力的合成比較（1）與（2）兩次實(shí)驗(yàn)中F1、F2和F合之間的大小與方向的關(guān)系。分析與結(jié)論：F1與F2同向，F(xiàn)合產(chǎn)生的作用效果與F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同時(shí)，F(xiàn)合=F1+F2，方向與F1、F2的方向相同。（2）同一直線上反方向二力的合成比較（3）與（4）兩次實(shí)驗(yàn)中F1＇、F2＇和F＇合之間的大小與方向的關(guān)系。分析與結(jié)論：F1＇與F2＇反向，F(xiàn)＇合產(chǎn)生的作用效果與F1＇、F2＇共同作用產(chǎn)生的效果相同時(shí)，F(xiàn)＇合=F1＇-F2＇，方向與F1＇的方向相同。（2）同一直線上反方向二力的合成比較（3）與（4）兩次實(shí)驗(yàn)中F1＇、F2＇和F＇合之間的大小與方向的關(guān)系。分析與結(jié)論：F1＇與F2＇反向，F(xiàn)＇合產(chǎn)生的作用效果與F1＇、F2＇共同作用產(chǎn)生的效果相同時(shí)，F(xiàn)＇合=F1＇-F2＇，方向與F1＇的方向相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)論同一直線上的兩個(gè)力，如果方向相同，合力的大小等于這兩個(gè)力的大小之和，合力的方向與這兩個(gè)力的方向相同；如果方向相反，合力的大小等于這兩個(gè)力的大小之差，合力的方向與較大的力的方向一致。交流討論（1）只有同一物體所受的力才可合成。怎樣用一個(gè)力代替幾個(gè)力？（2）不同性質(zhì)的力也可以合成。（3）研究方法：在研究物理問題時(shí)，有時(shí)為了使問題簡化，常用一個(gè)物理量來代替其他所有物理量，但不會(huì)改變物理效果，比如用合力替代各個(gè)分力，這種研究方法叫做等效替代法。物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，其產(chǎn)生的效果與一個(gè)力的作用效果相同。所以我們?cè)谘芯苛Φ臅r(shí)候，既可以用一個(gè)力替代幾個(gè)力，也可以用幾個(gè)力替代一個(gè)力，只要這種替代能保持同樣的效果。2.物體所受合力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)間的關(guān)系（1）靜止在水平桌面上的物體例如，鐵球在豎直方向上受到的力有：重力G與桌面支持力F，因?yàn)檫@兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，大小相等，所以這兩個(gè)力的合力是F合=G-F=0.支持力F重力G結(jié)論：靜止的物體，所受的合力為0.（2）勻速運(yùn)動(dòng)的物體例如，勻速下落的跳傘運(yùn)動(dòng)員在豎直方向上受到的力有：重力G與與空氣的阻力f，因?yàn)檫@兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，大小相等，所以這兩個(gè)力的合力是F合=G-f=0.結(jié)論：勻速運(yùn)動(dòng)的物體，所受的合力為0.空氣阻力f重力G（3）分析水平面上運(yùn)動(dòng)的物體①若牽引力等于阻力，則合力為0，二力平衡，小車向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)；②若牽引力大于阻力，則合力不為0，方向與小車運(yùn)動(dòng)方向相同，小車向左做加速直線運(yùn)動(dòng)；③若牽引力小于阻力，則合力不為0，方向與小車運(yùn)動(dòng)方向相反，小車向左做減速直線運(yùn)動(dòng)。牽引力F支持力N阻力f重力G【例題2】某同學(xué)練習(xí)排球墊球時(shí)，排球離開胳膊后豎直上升，到達(dá)最高點(diǎn)后豎直下落。已知排球所受的重力約為2.7N，排球所受的空氣阻力與速度的大小有關(guān)，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。若排球在豎直上升過程的某時(shí)刻所受空氣阻力的大小約為0.5N，試計(jì)算排球此時(shí)所受合力的大小，并說明合力的方向。若在豎直下落過程的某時(shí)刻所受空氣阻力的大小也約為0.5N，則此時(shí)所受合力的大小和方向又是怎樣的?【例題3】F1和F2是作用在同一物體上的兩個(gè)力，且作用在同一水平直線上。若其中F1=6N，方向是水平向右，且這兩個(gè)力的合力為16N。關(guān)于F2的大小和方向，說法中正確的是（）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【例題4】利用如圖所示的裝置探究同一直線上二力合成的規(guī)律，首先將皮筋的B端固定，再用兩個(gè)測(cè)力計(jì)沿相同方向拉A端，使A端到達(dá)某一點(diǎn)O并記錄下該點(diǎn)的位置，然后在表格中記錄下兩個(gè)拉力F1、F2的大小與方向。再用一個(gè)測(cè)力計(jì)拉皮筋A(yù)端，仍將A端拉伸到O點(diǎn)，記錄下此時(shí)拉力F的大小與方向。（1）實(shí)驗(yàn)中用一個(gè)測(cè)力計(jì)拉皮筋時(shí)，仍要將皮筋A(yù)端拉伸到O點(diǎn)再讀數(shù)，這樣做的目的是使兩次

相同。（2）通過該實(shí)驗(yàn)可知F與F1、F2的大小關(guān)系是

。（用字母表示）力的作用效果F=F1+F2課堂小結(jié)1.不同型號(hào)的帆船配有不同數(shù)量的船帆，對(duì)動(dòng)力需求越大的帆船需要越多的船帆。請(qǐng)解釋為什么動(dòng)力需求越大的帆船需要的船帆越多。課堂練習(xí)2.在研究同一直線上方向相同的兩個(gè)力的合成的實(shí)驗(yàn)中，兩次將小圓環(huán)拉至同一位置O點(diǎn)的目的是什么?實(shí)驗(yàn)中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)并排拉圓環(huán)時(shí)，很難嚴(yán)格做到讓力F1和力F2在同一直線上。這兩個(gè)力之間會(huì)有一定的夾角，你是通過什么方法減小這個(gè)夾角的?

3.甲、乙兩人用一條繩子向同一方向拉一條船，甲用力300N，乙用力170N，船受到的拉力是多少?1.將一輛小車放在水平地面上。小明向右拉，拉力為200N；同時(shí)小紅向右推（如圖所示），推力為150N，他們對(duì)小車合力的大小與方向?yàn)椋ǎ〢．350N，方向向右 B．200N，方向向右C．150N，方向向右 D．50N，方向向左提升訓(xùn)練2.兩個(gè)方向相反的力F1和F2作用在同一物體上，F(xiàn)1=5牛，F(xiàn)2=4牛，則它們的合力大小和方向?yàn)椋ǎ〢．9牛，方向與F1方向相同B．9牛，方向與F2方向相同C．1牛，方向與F1方向相同D．l牛，方向與F2方向相同AC3.探究同一直線上二力的合成實(shí)驗(yàn)，把輕質(zhì)彈簧的一端固定在O點(diǎn)，另一端用尼龍細(xì)線固定在彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，都將彈簧由A拉伸到B位置。研究過程及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖a