同一直線上二力的合成 -2024-2025學(xué)年人教版物理八年級下學(xué)期

8.4同一直線上二力的合成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?力的合成兩個(gè)小孩共同提起一桶水，可以使水桶保持靜止?fàn)顟B(tài)；一個(gè)大人單獨(dú)提起同一桶水，也能使水桶保持靜止?fàn)顟B(tài)?？雌饋?，一個(gè)大人和兩個(gè)小孩施加在水桶上的力，產(chǎn)生的作用效果是相同的。如果一個(gè)力單獨(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

(resultantforce)。在物理學(xué)中，求幾個(gè)力合力的過程叫作力的合成(compositionofforces)。如圖8.4-1所示，在搬運(yùn)貨物的時(shí)候，兩個(gè)人同時(shí)對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?圖8.4-1兩個(gè)人搬運(yùn)貨物合力大小為F＝F1＋F2，合力方向與兩個(gè)力的方向相同。同一直線上二力的合成要研究多個(gè)力的合成問題，可以從簡單的情況入手。同一直線上二力合成的情況最簡單，下面讓我們通過實(shí)驗(yàn)來研究。研究同一直線上二力的合成1.如圖8.4-2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)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1、F2。圖8.4-2同一直線上方向相同的兩個(gè)力的合成2.只用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮筋，將小圓環(huán)再次拉到O點(diǎn)，記下彈簧測力計(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8.4-3所示，用兩個(gè)彈簧測力計(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′點(diǎn)，并記下兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1′、F2′。圖8.4-3同一直線上方向相反的兩個(gè)力的合成4.再用一個(gè)彈簧測力計(jì)將小圓環(huán)拉到O′點(diǎn)，記下彈簧測力計(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。大量實(shí)驗(yàn)研究表明：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；同一直線上的兩個(gè)力，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方向一致。知道了同一直線上二力合成的規(guī)則，就可以分析物體在同一直線上受兩個(gè)力作用的問題了。例如，行駛在平直軌道上的列車，如果牽引力與阻力大小相等，則合力等于0，二力平衡，列車將做勻速直線運(yùn)動；如果牽引力小于阻力，合力不為0，方向與列車前進(jìn)方向相反，列車將逐漸慢下來。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)所受力的合力的大小，并說明合力的方向。若排球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)排球所受力的合力的大小和方向又是怎樣的?解排球豎直上升時(shí)，受到的重力和空氣阻力方向均豎直向下(圖甲)，這兩個(gè)力的方向相同。F合＝G＋F＝2.7N＋0.5N＝3.2N排球豎直下落時(shí)，受到的重力豎直向下，空氣阻力豎直向上(圖乙)，這兩個(gè)力的方向相反。F合′＝G－F＝2.7N－0.5N＝2.2N排球上升時(shí)合力為3.2N，排球下降時(shí)合力為2.2N，方向均豎直向下。?不同型號的帆船配有不同數(shù)量的船帆。動力需求越大的帆船往往用越多的船帆(圖8.4-5)，這是為什么?圖8.4-5每一個(gè)船帆會產(chǎn)生一個(gè)向前的動力，船帆越多，則產(chǎn)生的動力就越大。?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)中我們會發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)彈簧測力計(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)力之間會有一定的夾角，你是通過什么方法減小這個(gè)夾角的?兩次將小圓環(huán)拉至同一位置O

點(diǎn)的目的：使兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)的橡皮筋伸長的長度相同，即兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)的拉力的作用效果相同；為使F1

和F2在同一條直線上，可以把橡皮筋固定在一個(gè)水平桌面的一端，然后把兩個(gè)彈簧測力計(jì)放在水平桌面上，沿水平桌面拉動彈簧測力計(jì)，則此時(shí)的夾角就會減小。?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?船受到的拉力：F合＝F甲＋F乙＝300N＋170N＝470N。?甲、乙兩人推一張桌子，甲用30N的力向右推，乙用50N的力向左推，兩個(gè)力沿同一直線。桌子受到兩個(gè)力的合力是多少?方向如何?合力大小為：F合＝F乙－F甲＝50N－30N＝20N，合力的方向向左。?一個(gè)力F1

的大小為5N，另一個(gè)力F2

的大小為3N，它們都沿東西方向，向東還是向西并不確定。它們的合力F的大小和方向有哪幾種可能?請列舉各種可能情況，并說出每種情況下合力的大小和方向。4種可能，分別是：(1)兩個(gè)力都向東，則合力大小為3N＋5N＝8N，合力方向向東。(2)兩個(gè)力都向西，則合力大小為3N＋5N＝8N，合力方同同西。(3)5N的力向西，3N的力向東，則合力大小為5N－3N＝2N，合力方向向西。(4)5N的力向東，3N的力向西，則合力大小為5N－3N＝2N，合力方向向東。1.(昆明中考)下列四個(gè)現(xiàn)象中，一個(gè)力作用的效果與另外幾個(gè)力同時(shí)作用的效果不等效的是()A.一只甲殼蟲和一群螞蟻勻速移動同一片樹葉的力B.一個(gè)同學(xué)和兩個(gè)同學(xué)勾速地將同一桶水從地面搬到桌子上的力C.一頭牛將一輛轎車和一群人將一輛卡車從泥沼中拉出來的力D.兩個(gè)人坐在一艘小船上,只有其中一個(gè)人劃和兩個(gè)人劃,使船勻速運(yùn)動的力C2.(北京期中)利用如圖所示的裝置探究同直線上二力合成的規(guī)律時(shí)，首先將彈簧的B端固定，再用兩個(gè)彈測力計(jì)沿相反方向拉A

端，使A端到達(dá)某點(diǎn)O并記錄下該點(diǎn)的位置，然后在表格中記錄兩個(gè)拉力的大小與方向。再用個(gè)彈測力計(jì)拉彈簧A端，仍將A

端拉伸到O

點(diǎn)，記錄此時(shí)拉力的大小和方向。(1)從表格中能得到的關(guān)于同一直線上合力與分力的大小關(guān)系是________________。(用字母表示)(2)實(shí)驗(yàn)中用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉彈簧時(shí)，仍要將彈簧A

端拉到O

點(diǎn)再讀數(shù)的原因是_____________________________________

_______________________________________________________。F＝F1－F2保證力F的作用效果與力F1、F2

共同作用的效果相同3.力F1

和F2

是同直線上的兩個(gè)力，它們的合力大小為30N，方向向左，已知F1

的大小為40N，關(guān)于F2

的大小和方向，下列說法中正確的是()A.F?的大小一定是70NB.F2

的大小一定是10NC.F2

的方向一定向右D.F2

的方向可能向左，也可能向右D?某同學(xué)在練習(xí)滑雪時(shí)，用滑雪杖撐地，人和滑雪板就一起向前滑行；收起滑雪杖，人和滑雪板就會慢慢停下來。由此他認(rèn)為，物體持續(xù)運(yùn)動必須有力，沒有力的作用物體就會停下來。他的觀點(diǎn)正確嗎?請說明理由并解釋人和滑雪板停下來的原因。不正確。運(yùn)動的物體如果不受力的作用，物體將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去，所以說力是改變物體運(yùn)動的原因，不是維持物體運(yùn)動的原因。人和滑板停下來的原因是受到了雪的阻力作用。?雨滴在豎直下落的過程中，由于受到重力和阻力的作用，一般要經(jīng)歷加速和勻速兩個(gè)階段，最終落到地面。如果一滴雨滴所受的重力為5×10－4N，它在某時(shí)刻所受的阻力為3×10－4N，此時(shí)雨滴所受力的合力是多少?方向如何?雨滴在勻速下落過程中所受的阻力是多少?方向如何?加速下落時(shí)的合力F合1＝G－F阻＝5×10－4N－3×10－4N＝2×10－4N，合力的方向向下；雨滴勻速下落時(shí)，阻力和重力相等，大小為5×10－4N，阻力方向豎直向上。?在某次實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們研究同一直線上方向相反的兩個(gè)力的合成，三個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都跟課本中的結(jié)論非常吻合。老師把他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填在下表中，但隱藏了每個(gè)小組的一個(gè)數(shù)據(jù)。你認(rèn)為這三個(gè)數(shù)據(jù)可能是多少?請?zhí)钤谙卤碇小?.81.9或3.35.0或3.2?F1

的大小為8N，方向豎直向下，要使F1

與F2

的合力方向豎直向上并小于3N，求F2

的取值范圍。8N＜F2＜11N?某同學(xué)猜想影響滑動摩擦力大小的因素可能有：接觸面所受的壓力、接觸面的粗糙程度。他使用接觸面越來越粗糙的木板1、2、3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表。(1)哪幾組實(shí)驗(yàn)是用來研究滑動摩擦力與接觸面所受壓力的關(guān)系的?1、2、3(或4、5、6)(2)哪幾組實(shí)驗(yàn)是用來研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系的?3、6、7(3)從這次實(shí)驗(yàn)中你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?在壓力相同時(shí)，接觸面越粗糙，摩擦力越大；在接觸面粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，摩擦力越大。圖8-1?請?jiān)趫D8-1中畫出運(yùn)動員沿坡道下滑時(shí)所受的力(忽略空氣阻力)。F支持力GF阻力?一塊磨刀石有兩個(gè)磨刀面，其中一個(gè)面比較粗糙，用來粗磨，可以快速磨去菜刀上凹凸不平的部分；另一個(gè)面比較細(xì)膩，用來細(xì)磨，可以使刀刃平整鋒利。假設(shè)用兩個(gè)磨刀面磨菜刀時(shí)，菜刀對磨刀石的壓力相同，則菜刀在哪個(gè)磨刀面上移動需