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第4节 同一直线上的二力合成
第八章 运动和力
【学习目标】
1．物理观念：
(1)认识合力的作用效果。
(2)知道什么是合力、分力，什么是力的合成。
(3)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：
(1)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。
(2)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：
(1)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。
(2)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。
蜣螂推粪球
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1.了解合力的含义，会举例说明什么是力的合成；
2.通过实验了解同一直线上二力合成的方法，会确定大小及方向；
3.会根据合力与一个分力确定另一个分力的大小和方向。
学习目标
两个小孩施加力的作用效果与一个大人的力的作用效果相同。
探究点一 合力与分力
列举生活中的实例说明一个力的作用效果与多个力共同作用产生的效果相同．
探究新知
两个人施加力的作用效果与一个大人的力的作用效果相同。
探究新知
多只蚂蚁施加力的作用效果与一只甲克虫施加力的作用效果是相同的。
探究新知
两头小毛驴儿拉车与一批马拉车的效果相同。
探究新知
这几副图有哪些相同？又有哪些不同？
力的作用效果相同，第一次有两个力作用在物体上，第二次有一个力作用在物体上。
两个力共同作用的效果与一个力的作用效果相同。
探究新知
合力与分力
如果一个力产生的作用效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。组成合力的每个力叫分力。
求几个力的合力叫做力的合成。
分力
合力
等效替代
力的合成
探究新知
____是______的合力；
_______是___的分力。
F3
F2
F1
F3
F2
F1
____是______的合力；
F
F2
F1
F
F2
F1
是___的分力。
F2
F1
F
____是______的合力；
_______是___的分力。
F
F2
F1
F
F2
F1
探究新知
合力与分力
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探究新知
（1）“几个力”必须是同时作用在同一个物体上的力。
（2）合力并不是真实存在的力，是为研究方便假想的力。
（3）合力的实质是“等效力”。与合力思想类似的等效代替方法：平面镜成像，拿一根蜡烛找蜡烛的像，也是一种等效代替的思想。
注意：
探究新知
两种情况下合力的大小与各个分力的大小之间存在什么样的关系呢？合成的方向是怎样的？
探究点二 探究同一直线上的二力合成
探究新知
实验：探究同一直线上同一方向的二力合成
实验器材：
白纸、图钉、细绳、橡皮筋、木板、弹簧测力计
①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，如图所示。
②用两个弹簧测力计分别钩住橡皮筋上的两个细绳套，用适当的力朝同一个方向将橡皮筋拉到某一位置O，在白纸上记下O的位置并将两个力的大小记录在表1中。
实验步骤：
③换用一个弹簧测力计将橡皮筋朝同一个方向也拉到O点，记录下弹簧测力计的拉力大小并填入表1中。
力 F1 F2 F
大小（N）
方向
表1 同一直线上同方向二力的合成
探究新知
（二）探究同一直线上反方向二力的合成
①把橡皮筋B端固定好，A端分别用两根细线和两个测力计相连．
②用两个测力计沿相反方向拉橡皮筋的A端，使A端到达0′点，记下O′点的位置和两个拉力F1′F2′的大小和方向。
③用一个弹簧测力计对橡皮筋的A端施加一个力F′，也让橡皮筋的A端被拉伸到O′点．
力 F1＇ F2＇ F＇
大小/N
方向
表2 同一直线上反方向二力的合成
实验步骤：
实验结论：
1. 同一直线上，方向相同的两个力的合力，大小等于这两个力的大小之和，方向与这两个力的方向相同，即 F = F1 + F2
2. 同一直线上，方向相反的两个力的合力，大小等于这两个力的大小之差，方向跟较大的那个力的方向相同，即 F = F1 - F2
探究新知
讨论与交流
1.下列说法正确吗？如果错误请说明原因。
（1）在同一直线上，两个力的合力一定大于其中的任何一个分力。
（2）在同一直线上，两个力的合力一定小于其中的任何一个分力。
（3）在同一直线上，两个力的合力小于或等于这两个力的大小之和。
2.作用在一个物体上同一直线的两个力8N和3N，那么他们的合力是多少？
不一定，两个力方向相反时，合力小于其中任何一个力。
不一定，两个力方向相同时，合力大于其中任何一个力。
正确。
合力可能为11N或5N。
探究新知
3.在平直公路上匀速运动的汽车，受到的合力是多少？
4.曲线运动的物体，合力可能为零吗？
5.一个人用300 N的力竖直向上提起一个250N的物体，该物体受到的合力是多大 方向怎样
合力为0N。
合力一定不为零，物体处于非平衡状态。
合力为50N，方向竖直向上。
讨论与交流
探究新知
力与运动的关系
探究新知
力的合成
力的合成
同一直线上二力合成的规律
同一直线上力的合成规律的运用
合力、力的合成的概念
等效替代
方向相同时
合力大小： F合=F2+F1
方向相反时
合力方向：与两个力的方向相同
合力大小： F合=∣F2－F1∣
合力方向：与较大的那个力方向相同
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第4节 《同一直线上的二力合成》导学案
【学习目标】
1．物理观念：
(1)认识合力的作用效果。
(2)知道什么是合力、分力，什么是力的合成。
(3)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：
(1)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。
(2)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：
(1)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。
(2)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。
【学习重难点】
教学重点：合力、分力的含义；同一直线上相同方向和相反方向的二力合成.
教学难点：利用等效替代法探究同一直线上的二力合成.
【探究新知】
探究点一 合力与分力
1.生活中的实例说明一个人用力作用的效果与两个人共同用力作用而产生的效果相同．
①两个小孩一同努力可以提起一桶水，一个大人就可以提起来．
②一个人拉一辆车拉不动，再有一个人在后边推就可以把车推动，如果一个力气大的人一个人就可以拉动．
以上实例说明多个人力的作用效果和一个人的力的作用效果是______的，在物理学中我们称为______.
2.自学课本了解什么是合力，什么是分力.
（1）归纳：如果一个力产生的效果跟几个力共同作用的效果______，这个力就叫做那几个力的______.那几个力叫做这一个力的______.
（2）图中，______是______的合力；______是______的分力.
（3）图中，______是______的合力；______是______的分力.
（4）点拨：（①“几个力”必须是同时作用在物体上的力．
②合力并不是存在的力，是为研究方便______的力．
③合力的实质是“等效力”，它可以代替那几个力．
探究点二 探究同一直线上的二力合成
提出问题：图片中两种情况下合力的大小与各个分力的大小之间存在什么样的关系呢？合力的方向是怎样的？
（一）探究同一直线上同方向二力的合成
1.实验器材：白纸、图钉、细绳、橡皮筋、木板、弹簧测力计.
2.实验步骤：
①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，如图所示.
②用两个弹簧测力计分别钩住橡皮筋上的两个细绳套，用适当的力朝同一个方向将橡皮筋拉到某一位置O，在白纸上记下O的位置并将两个力的大小记录在表1中.
③换用一个弹簧测力计将橡皮筋朝同一个方向也拉到O点，记录下弹簧测力计的拉力大小并填入表1中.
表1 同一直线上同方向二力的合成
力 F1 F2 F
大小（N）
方向
注意：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，观察时不仅要注意观察记录合力的大小，也要注意观察记录合力的方向.
（二）探究同一直线上反方向二力的合成
（1）把橡皮筋B端固定好，A端分别用两根细线和两个测力计相连．
（2）用两个测力计沿相反方向拉橡皮筋的A端，使A端到达0′点，记下O′点的位置和两个拉力F1′和F2′的大小和方向．
（3）用一个弹簧测力计对橡皮筋的A端施加一个力F′，也让橡皮筋的A端被拉伸到O′点．
力 F1＇ F2＇ F＇
大小/N
方向
1.实验结论：
①同一直线上，方向相同的两个力的合力，大小等于______，方向与这两个力的方向______，即______.
②同一直线上，方向相反的两个力的合力，大小等于______，方向跟的______那个力的方向相同，即______.
小组合作解决以下问题：
2.下列说法正确吗？如果错误请说明原因.
（1）在同一直线上，两个力的合力一定大于其中的任何一个分力.
.
（2）在同一直线上，两个力的合力一定小于其中的任何一个分力.
.
（3）在同一直线上，两个力的合力小于或等于这两个力的大小之和.
.
3.（1）作用在一个物体上同一直线的两个力8N和3N，那么他们的合力是多少？
.
（2）在平直公路上匀速运动的汽车，受到的合力是多少？
.
（3）曲线运动的物体，合力可能为零吗？
.
（4）一个人用300 N的力竖直向上提起一个250N的物体，该物体受到的合力是多大 方向怎样
.
拓展：力与运动的关系
【当堂练习】
1．关于作用在同一直线上的两个力,下列说法中正确的是（ ）
A．两个不为零的力，其合力一定不为零
B．两个力的合力，一定大于其中任何一个力
C．求两个力的合力的大小，就是把两个力的大小相加
D．两个力的合力，可能小于其中任何一个力
2．同一直线上的两个力F1和F2作用在同一物体上，已知F1＝20 N，F2＝30 N．它们的合力可能是（ ）
A．大小为50 N，方向与F1相反 B．大小为50 N，方向与F2相反
C．大小为10 N，方向与F1相同 D．大小为10 N，方向与F2相同[来
3.质量为5 kg的物体，它所受的重力是________N．若物体在竖直下落的过程中，受到的阻力为30 N，它所受的合力大小是________N，合力的方向________．
4.桌面放一个重力为3N的茶杯，桌子对它的支持力是3N，茶杯的合力是______.
5.水桶所受重力是300N，用竖直向上400N的力拉水桶，此时水桶受到合力大小等于______N，方向______.
6.研究同一直线上方向相同的两个力的合成的实验如图所示，实验过程中，需要同时用力F1、 F2拉弹簧和单独用力F拉弹簧，这两次拉弹簧应使弹簧的下端到达的位置______.
参考答案
【探究新知】
探究点一 合力与分力
1.等效 等效替代
2.（1）相同 合力 分力 （2）F3F1、F2F1、F2F3 （3）FF1、F2F1、F2F（4）（①同一个②真实 假想
探究点二 探究同一直线上的二力合成
1.①这两个力的大小之和 相同 F = F1 + F2
②这两个力的大小之差 较大 F = F1 - F2
2.（1）不一定，两个力方向相反时，合力小于其中任何一个力
（2）不一定，两个力方向相同时，合力大于其中任何一个力
（3）正确
3.（1）合力可能为11N或5N
（2）合力为0N.
（3）合力一定不为零，物体处于非平衡状态
（4）合力为50N，方向竖直向上.
【当堂练习】
1.D 2.D 3. 50 20 竖直向下 4. 0N 5. 100 竖直向上 6.相同
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第4节 同一直线上二力的合成
一、力的合成
1.如果一个力单独作用的效果与几个力共同作用的效果 ,这个力就叫作那几个力的 。
2.在物理学中,求 的过程叫作力的合成。
二、同一直线上二力的合成
1.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 ,合力的方向与 相同。
2.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 ,合力的方向与 一致。
知识清单
相同
合力
几个力合力
和
这两个力的方向
差
较大的力的方向
深度理解
1.区分合力和力的合成
合力指的是与几个力共同作用效果相同的一个力,是一个名词,力的合成是求几个力的合力的一个过程,二者之间有本质的区别。
2.合力的大小
(1)合力不一定大于其中一个力。当两个力的方向相同时,合力一定大于其中任何一个力;当两个力的方向相反时,合力可能小于其中一个力。
(2)对于作用在同一直线上的两个力,不论这两个力的方向相同还是相反,合力的方向都与较大的力的方向相同。
3.等效替代法
如果一个力产生的作用效果与两个(几个)力共同作用而产生的效果相同,就可以把这两个(几个)力等效为那一个力,这里采用了等效替代法。
【典例分析】
[例](多选)如图所示,一个重为200 N的物体A放在水平面上,当物体A在水平方向受向右的拉力F1、向左的拉力F2及摩擦力f的作用时,物体A做匀速直线运动。若F1=30 N,F2=20 N,则下列说法正确的是( )
A.f=10 N,方向向右
B.物体A所受力的合力大小为0 N
C.F2与f合力的大小是30 N,方向向左
D.若再增加一个沿水平方向向右的拉力F3,f将增大
BC
基础题
1.关于同一直线上二力的合成,下列说法正确的是( )
A.求两个力的合力就是把两个力的大小相加
B.两个力的合力,一定大于其中任何一个力
C.两个不为零的力,其合力一定不为零
D.不论两个力的方向如何,合力的方向总是和较大的力的方向相同
D
2.如图所示作用在一个物体上的两个力F1和F2,则这两个力的合力
( )
A.大小为8 N,方向是水平向右
B.大小为8 N,方向是水平向左
C.大小为2 N,方向是水平向右
D.大小为2 N,方向是水平向左
C
3.作用在一个物体上的两个力的大小分别为F1=6 N,F2=5 N。如果这两个力作用在同一条直线上,则它们的合力大小( )
A.一定是11 N B.可能是11 N
C.一定是1 N D.可能是6 N
4.(教材素材改编)小明和小红一起搬运货物,如图所示,两个人分别用F1=100 N和F2=80 N的力拉车和推车,并且两力在同一水平直线上,则车受到拉力F1和推力F2的合力大小是 N,合力的方向水平向 。
B
180
右
5.物体受到的方向相反的F1、F2两个力作用,F1=8 N,F2=15 N,物体所受合力为 N。
6.如图所示跳伞运动员和伞的总重力为800 N,受到的空气阻力是
300 N,则运动员和伞受到的合力是 N,方向是 。
7
500
竖直向下
中档题
7.排球是中考体育测试的项目之一,下列说法正确的是( )
A.排球竖直上升过程中合力方向向上
B.排球竖直上升过程中的合力大于竖直下落过程中的合力
C.排球在最高点时合力最小
D.排球在最高点时处于静止且合力为零
B
8.(多选)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=6 N,方向是水平向右,且这两个力的合力为16 N。关于F2的大小和方向,说法中正确的是( )
A.一定是10 N,且方向水平向右
B.一定是22 N,且方向水平向左
C.可能是10 N,且方向水平向右
D.可能是22 N,且方向水平向左
CD
9.如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉水平面上的重物,乙图为拉力随时间变化的关系图像,丙图为重物运动速度随时间变化的关系图像。根据图中所给信息可知:第4 s时,重物所受摩擦力大小为 N,第8 s时,重物所受合力大小为 N。
5.5
0.4
10.(2024龙岩期中)某同学在探究同一直线二力合成的实验中,把一根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,他们都将弹簧由A拉伸到B位置。研究过程及实验数据如图a、b、c所示,请仔细观察图中的装置、操作及现象,然后归纳得出初步结论。
(1)在a、b和c三次实验中,都将弹簧拉伸到B点,目的是使每次实验中力产生的 相同。
(2)分析比较图中a与b中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是在同一直线上,方向相同的两个力的合力大小是 (用公式表示)。
(3)分析比较图中a与c中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是在同一直线上,方向相反的两个力的合力大小是 (用公式表示),合力的方向与 (选填“F3”或“F4”)的方向相同。
F=F1+F2
作用效果
F=F3-F4
F3
素养题
11.将带有重物的降落伞从高处释放,速度增大至10 m/s时打开降落伞,重物下落的 v-t图像如图所示。打开降落伞后,降落伞和重物受到的空气阻力f与速度满足关系: f=kv2,k为定值。降落伞和重物的总质量为7.5 kg。根据以上数据可以求得 k= N·s2/m2。刚打开降落伞时降落伞和重物所受合力大小为 N。(g取10 N/kg)
3
225
