8.4 同一直线上二力的合成 教学课件(共41张PPT)2024-2025学年初中物理人教版八年级下册

(共41张PPT)
第八章 运动和力
第四节 同一直线上二力的合成
素养目标
1
新课讲解
3
课程导入
2
经典例题
4
总结归纳
5
课堂练习
6
目录
物理观念
1.知道合力和力的合成
2.通过实验，了解同一直线上的二力合成
3.会计算合力的大小，能判断合力的方向
科学思维
生活中的物体往往同时受到多个力的作用，尝试根据已学知识，分析一下这样的力学问题
素养目标
科学探究
分析多个力作用在同一物体上的作用效果与单个力时的区别与联系，设计实验探究同一直线上二力的合成。
科学态度与责任
观察生活中多人拔河比赛、狗拉雪橇等多个力作用在同一物体上的情况，尝试运用二力合成的规则分析物体的受力是怎样的，感受物理原则与生活的紧密联系
素养目标
课程导入
有许多的绳索支撑着一座桥
载物卡车需要多人才能拉动
一、力的合成
两个小孩共同提起一桶水，可以使水桶保持静止状态；一个大人单独提起同一桶水，也能使水桶保持静止状态
F1
F2
F
一个大人和两个小孩施加在水桶上的力，产生的作用效果是相同的
F1 和 F2
F
作用效果相同
F为F1和F2的合力
力的合成
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，这个力就叫做那几个力的合成。在物理学中，求几个力合力的过程叫作力的合成
想一想，搬运货物时，两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？
想一想生活中常见的与合力有关的例子
狗拉雪橇
抬轿子
拔河比赛
合力与分力之间存在什么联系么，如果有的话，有哪些？
合力与分力的关系
深度解析
（1）同一性：分力必须同时作用在同一个物体上
（2）非共存性：合力和分力不能同时存在。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，而是作用效果上的替代，即合力的实质是分力的“等效力”，它可以替代几个分力。
相互作用力作用在两个物体上，不能求合力
下列有关合力的说法错误的是( )
A.两个分力的合力大小，可能小于其中任意一个分力的大小
B.合力的作用效果和分力共同作用的效果是一样的
C.考虑合力时，就不要考虑分力了
D.合力和分力同时作用在物体上
D
经典例题
答案 D
解析：平衡力的合力为零，故两个分力的合力大小，可能小于其中任意一个分力的大小，故A正确，不符合题意；合力的作用效果与其分力共同作用的效果是一样的，故B正确，不符合题意；因合力与分力存在等效替代的关系，故分析合力时，就不能再分析各分力了，故C正确，不符合题意；合力与分力是等效替代关系；合力产生的作用效果与分力共同作用的效果相同因应合力与分力不是同时作用在物体上，故D错误，符合题意。故选D。
二、同一直线上二力的合成
探究　同一直线上二力的合成
拔河比赛双方的力作用在同一绳子上，方向相反，此时，该如何计算这两个力的合力呢？
下面就让我们通过实验来探究一下当两个力沿同一直线作用在同一物体上时，怎样求合力？
①如图2 所示，把橡皮筋的A 端固定好，用两个弹簧测力计都向右共同拉动橡皮筋B 端，将橡皮筋B端拉至O 点，记下F1、F2 的大小；
②用一个弹簧测力计拉动橡皮筋B端，将橡皮筋B端拉至O点，记下F 的大小。
实验步骤：
同一直线上方向相同的两个力的合成（表1） F1 F2 F合 大小/N 方向 大小/N 方向 大小/N 方向
1 0.5 向右 2.5 向右 3 向右
2 1 向右 1.5 向右 2.5 向右
3 1.5 向右 3 向右 4.5 向右
数据记录与分析1：
实验结论：
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，方向跟这两个力的方向相同，即F= F1+ F2。
①如图3 所示，把橡皮筋的A 端固定好，用两个弹簧测力计分别向右、向左共同拉动橡皮筋B 端，使橡皮筋B 端拉至O 点，记下F1 '、F2 ' 的大小；
②用一个弹簧测力计拉动橡皮筋B 端，使橡皮筋B 端拉至O 点，记下F' 的大小。
实验步骤：

同一直线上方向相反的两个力的合成（表2） F1' F2' F合' 大小/N 方向 大小/N 方向 大小/N 方向
1 1.5 向右 0.5 向左 1 向右
2 2 向右 1 向左 1 向右
3 2.5 向右 1 向左 1.5 向右
数据记录与分析2：
实验结论：
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，方向跟这两个力的方向相同，即F= F1+ F2
实验结论：
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 '
等效替代法
素养培养
在保证某种效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法，叫做“等效替代法”。例如，本实验中用一个力的作用效果来代替几个力的作用效果的方法就是“等效替代法”
实验点播
①实验中，两个分力F1、F2(或F1'、F2')共同作用，与一个力F(或F')单独作用的作用效果相同(都将橡皮筋B 端拉至O点)，因此F(或F')是F1、F2(或F1'、F2')的合力。
②最好改变F1、F2(或F1'、F2')的大小，多做几次实验(至少三次以上)，这样得出来的结论才更具有普遍性。
小结归纳
（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
理解力的合成
试着用所学的二力合成的规则对列车在进站、出站及正常行驶分别进行受力分析吧
进站
出站
正常行驶
受力分析
运动状态
减速直线运动
加速直线运动
匀速直线运动
F牵 < f
F牵 > f
F牵 = f
不为0，方向与列车运动方向相反
合力
不为0，方向与列车运动方向相同
为0，二力平衡
F牵
f
F支
G
F牵
f
F支
G
F牵
f
F支
G
如图所示，假设有两个力作用在同一物体上，且作用在一条直线上，F1＝50 N、F2＝20 N，你能求出这两个力的合力吗？
F1＝50 N
F2＝20 N
F1＝50 N
F2＝20 N
F合 =70N
F合 =30N
方向与两个力同向，水平向右
F合 = F1+ F2=70N
方向与较大的力同向，水平向左
F合=| F1-F2|=30N
如图所示，在光滑水平面上，物体受两个拉力的作用。
当两个力反向时，这两个力的合力（合力最小）；
当两个力同向时，这两个力的合力（合力最大）。
同一直线上力的合成
一个重为6 N的小球从空中由静止开始下落，小球运动过程中所受的空气阻力为1 N，其受到的合力的大小和方向是( )
A.7 N，竖直向下
B.5 N，竖直向下
C.1 N，竖直向下
D.5 N，竖直向上
B
经典例题
答案：B
解析：小球在下落过程中，受到竖直向下的重力G、竖直向上的阻力f，且重力较大，则合力 ，方向竖直向下。
总结归纳
课堂练习
1.挂在起重机钢绳上的货物重为5000 N，钢绳对它竖直向上的拉力为7000 N，则货物受到的合力大小和方向为( )
A.2000 N；竖直向下
B.12000 N；竖直向下
C.12000 N；竖直向上
D.2000 N；竖直向上
D
1.答案：D
解析：
2.在探究“同一直线上方向相同的二力合成”的实验过程中，部分情景如图所示，下列说法错误的是( )
A.实验中，前后两次控制同一根橡皮筋伸长的长度相同，这采用了控制变量法
B.根据实验现象可以发现此情境下两个力的合力方向与其中任何一个力方向相同
C.实验中可以发现此情景下两个力的合力大小大于其中任何一个力
D.如果将F1、F2同时作用在橡皮筋上，而F3作用在弹性绳上，则无法完成实验探究
A
2.答案：A
解析：A（×）探究同一直线上方向相同的二力的合成，应采用等效替代法，保证一个力的作用效果与几个力的共同作用效果相同；B、C（√）同一直线上方向相同的两个力的合力，方向与其中任何一个力方向相同，合力大小大于其中任何一个力；D（√）橡皮筋和弹性绳是不同的弹性物体，伸长到相同长度时所用力的大小一般是不同的，不能说F3就是F1、F2的合力，无法完成实验探究。
3.如图所示，两个力F1、F2同时作用在同一物体上。F1 = 18 N，方向向右；F2 = 24 N，方向向左。现施加第三个力F3，使三个力的合力为零，则第三个力F3的大小和方向是( )
A.6 N，方向向左
B.6 N，方向向右
C.42 N，方向向左
D.42 N，方向向右
B
3.答案：B
解析：F1、F2两个力的合力F = F2 - F1 = 24 N -18 N=6 N ，方向向左。要使三个力的合力为零，F3应与F1、F2两个力的合力方向相反，大小相等，以F3应大小为6 N，方向向右。
4.F1 和F2 是同一条直线上的两个力，它们的合力大小为10 N，方向向左。若F1 的大小为15 N，下列说法正确的是( )
A.F2 的大小可能是13 N
B.F2 的大小一定是25 N
C.F2 的方向一定向右
D.F2 的方向可能向左，也可能向右
D
4.答案：D
解析：已知合力F = 10 N，方向向左，且F1 = 15 N，如果F1 的方向向左，则 F2= F1 - F = 15 N -10 N = 5 N，方向向右；如果F1 的方向向右，则F2 的方向一定向左，且 F2 = F1 + F = 15 N + 10 N = 25 N。
5.如图所示，在弹簧测力计的两侧沿水平方向各加6N拉力并使其保持静止，此时弹簧测力计的示数为( )
A.0N
B.6N
C.3N
D.12N
B
5.答案：B
解析：弹簧测力计测量力的时候都是在静止或匀速直线运动状态下的，静止和匀速直线运动状态是一种平衡状态，受到的就一定是平衡力；弹簧测力计的示数等于挂钩上受到的力，题中弹簧测力计的挂钩上受到了6N的力，所以弹簧测力计的示数为6N。
故选：B。
谢谢