8.4 同一直线上的二力合成-2024-2025学年八年级物理下学期精品讲义（知识梳理+考点精讲）（人教版2024）

8.4同一直线上的二力合成 1． 认识力的合成，知道合力与分力都是从力的作用效果来定义的。 2． 通过实验探究，获知在同一直线上同方向与反方向上力的合成规律。 知识点一：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”。 知识点二：同一直线上二力的合成 1. 实验：同一直线上二力的合成 提出问题 当两个力沿同一直线作用在同一物体上时，怎样求合力呢 猜想与假设 合力可能等于两个分力之和，也可能等于两个分力之差 设计实验与制定计划 按如图所示进行实验，实验过程中保证各力在同一直线上，且橡皮筋要拉到同样的长度，保证拉力F 的作用效果跟拉和共同作用的效果相同，力F才是和的合力 （原长： ；伸长量： ；每个砝码都是； ） 伸长量都相等，表明绳子受到的拉力相同 进行实验与收集证据 大小： 大小： 大小： 方向： 方向： 方向： 大小： 大小： 大小： 方向： 方向： 方向： 分析与论证 （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，合力的方向与这力的方向相同； （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，合力的方向与的力的方向一致。 2. 实验方法：等效替代法。 等效替代是在保证某种效果（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问题。如：用合力替代各个分力，这就是等效替代法。 2. 物体所受合力与运动状态间的关系 （1）静止在水平桌面上的物体：如图甲所示，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。 甲 乙 丙 （2）匀速运动的物体：如图乙所示，匀速下落的跳伞运动员在竖直方向上受到的力有重力G与空气的阻力f，这两个力是一对平衡力，大小相等，这两个力的合力是F合=G-f=0。结论：匀速运动的物体，所受的合力为0。 （3）分析水平面上运动的物体。如图丙所示，水平面上运动的小汽车。 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，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，方向与小车运动方向相反，小车向左做减速直线运动。 【考点一：力的合成】 有关合力的说法错误的说法是（　　） A．合力和分力不一定是真实存在的 B．合力的作用效果和分力的共同作用效果是一样的 C．考虑合力时就不考虑分力了 D．合力不可能为零 1-1关于同一条直线上的两个分力F1、F2，以及它们的合力F，下列说法正确的是（　　） A．两个分力F1、F2的作用效果一定和合力F的作用效果相同 B．合力和分力可能是实际存在的力 C．合力和分力同时作用在物体上 D．合力F一定大于任何一个分力 1-2如图所示，被提的同一水桶都处于静止状态。图（a）中提起水桶的力有 个，这些力和图（b）中大人提起水桶力可以相互 。    1-3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 【考点二：同一直线上二力的合成】 2. 如图，在研究“同一直线上二力合成”时，实验中两个力F1和F2同时拉弹簧与一个力F单独拉该弹簧，都将弹簧右端点从位置A拉伸到位置B。这样做的目的是为了保证一个力与两个力的 相同，这种方法叫做 。（选填“控制变量法”、“等效替代法”或“转换法”）    2-1. 如图所示，两个人分别用F1=100N和F2=80N的力推车和拉车，则车受到推力和拉力的合力是（　　） A．180N，方向向右 B．180N，方向向左 C．20N，方向向右 D．20N，方向向左 2-2. 如图所示，物体A放在水平桌面上，在水平方向受到同一直线上的两个力F1和F2的作用，F1=16N，F2=20N，物体在水平方向受到的合力为（　　） A．4N，方向水平向左 B．36N，方向水平向左 C．4N，方向水平向右 D．36N，方向水平向右 2-3.如图所示，已知一个质量为250克的足球，在运动过程中受到的阻力的方向是始终与物体运动方向相反，且大小为0.4牛，求： （1）足球所受的重力； （2）足球在竖直上升过程中受到的合力大小和方向； （3）足球在竖直下降过程中受到的合力大小和方向。 【考点三：实验探究】 3.图是“探究同一直线上二力的合成”的实验装置，图中 AE 表示橡皮筋原来的长度，EE’表示橡皮筋伸长的长度。 （1）在（a）（b）和（c）三次实验中，都将橡皮筋拉伸到 AE’，目的是使每次实验中力产生的 相同。 （2）（a）和（c）两次实验，是在探究同一直线上方向 的两个力 F1、 F2与合力F 的关系。 （3）在（b）实验中，若每个钩码重均为 0.5 N，则力 F1、 F2的合力大小为 N，合力的方向跟力 的方向相同。 3-1.如图，实验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。 (1)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的位置并记录两个力的大小和，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为F，通过实验可知：F ，合力的方向跟这两个力的方向 。 (2)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 直线上，并且保持测力计拉杆与木板平行。 (3)完成试验后，同学们交流讨论如果把一个重为2N的苹果竖直向上抛出，苹果在空中受到重力和空气阻力的作用，若苹果在上升和下降过程中所受合力的大小分别为、，则 。（选填“一定大于”“一定小于”或“一定等于”） 3-2.物理小组利用橡皮筋、弹簧测力计、细绳探究“同一直线上二力的合成”，实验过程如图所示； （1）图中表示橡皮筋 （选填“长度”或“长度变化量”）； （2）实验中，橡皮筋B端固定，用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋A端，将橡皮筋A端由O点拉至点；再用一个弹簧测力计同样把橡皮筋A端由O点拉至点，这样做的目的是 ，这种实验方法是 。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 8.4同一直线上的二力合成 1． 认识力的合成，知道合力与分力都是从力的作用效果来定义的。 2． 通过实验探究，获知在同一直线上同方向与反方向上力的合成规律。 知识点一：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”。 知识点二：同一直线上二力的合成 1. 实验：同一直线上二力的合成 提出问题 当两个力沿同一直线作用在同一物体上时，怎样求合力呢 猜想与假设 合力可能等于两个分力之和，也可能等于两个分力之差 设计实验与制定计划 按如图所示进行实验，实验过程中保证各力在同一直线上，且橡皮筋要拉到同样的长度，保证拉力F 的作用效果跟拉和共同作用的效果相同，力F才是和的合力 （原长： ；伸长量： ；每个砝码都是； ） 伸长量都相等，表明绳子受到的拉力相同 进行实验与收集证据 大小： 大小： 大小： 方向： 方向： 方向： 大小： 大小： 大小： 方向： 方向： 方向： 分析与论证 （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和，合力的方向与这两个力的方向相同； （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差，合力的方向与较大的力的方向一致。 2. 实验方法：等效替代法。 等效替代是在保证某种效果（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问题。如：用合力替代各个分力，这就是等效替代法。 2. 物体所受合力与运动状态间的关系 （1）静止在水平桌面上的物体：如图甲所示，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。 甲 乙 丙 （2）匀速运动的物体：如图乙所示，匀速下落的跳伞运动员在竖直方向上受到的力有重力G与空气的阻力f，这两个力是一对平衡力，大小相等，这两个力的合力是F合=G-f=0。结论：匀速运动的物体，所受的合力为0。 （3）分析水平面上运动的物体。如图丙所示，水平面上运动的小汽车。 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，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，方向与小车运动方向相反，小车向左做减速直线运动。 【考点一：力的合成】 有关合力的说法错误的说法是（　　） A．合力和分力不一定是真实存在的 B．合力的作用效果和分力的共同作用效果是一样的 C．考虑合力时就不考虑分力了 D．合力不可能为零 【答案】D 【详解】A．合力和分力不一定能找到施力物体，故他们可能是虚拟力，不一定真实存在。故A正确，不符合题意； BD．几个力的共同作用在一个物体上，它们的作用效果可以用一个力来代替，这个力叫那几个力的合力。因此合力的作用效果和分力的共同作用效果是一样的。两力方向相同，合力等于这两个力大小之和，即 F=F1+F2 合力方向与分力方向相同；两力方向相反，合力等于这两个力大小之差，用较大的力减去较小的力，即 F=F1-F2 合力方向与较大的分力方向相同。若两个力大小相同，方向相反，作用在一个物体上，这两个力的合力为0，同时我们说这两个力处于二力平衡，把这两个力叫平衡力。可见合力不可能为零的说法是错误的。故D错误，符合题意，B正确，不符合题意； C．合力、分力存在等效替代的关系。合力产生的作用效果与分力共同作用的效果相同，因此分析合力时就不需要考虑分力了。故C正确，不符合题意。 故选D。 1-1关于同一条直线上的两个分力F1、F2，以及它们的合力F，下列说法正确的是（　　） A．两个分力F1、F2的作用效果一定和合力F的作用效果相同 B．合力和分力可能是实际存在的力 C．合力和分力同时作用在物体上 D．合力F一定大于任何一个分力 【答案】A 【详解】A．合力与分力的关系是等效替代的关系，因此两个分力F1、F2的作用效果一定和合力F的作用效果相同，故A正确； B．合力和分力本身并不是实际存在的力，而是用来分析和描述力的作用效果的工具或方法，故B错误； C．合力与分力的关系是等效替代的关系，所以合力和分力并不是同时作用在物体上，故C错误； D．当同一直线上二力方向相反时，合力F的大小等于这两个力的差，因而合力一定小于较大的分力，因此合力不一定大于其中任何一个分力，故D错误。 故选A。 1-2如图所示，被提的同一水桶都处于静止状态。图（a）中提起水桶的力有 个，这些力和图（b）中大人提起水桶力可以相互 。    【答案】 两 替换 【详解】被提的同一水桶都处于静止状态。图（a）中提起水桶的力有2个，这些力和图（b）中大人提起水桶力效果相同，因此可以相互代替。 1-3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 【答案】C 【详解】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不符合题意； 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。 故选C。 【考点二：同一直线上二力的合成】 2. 如图，在研究“同一直线上二力合成”时，实验中两个力F1和F2同时拉弹簧与一个力F单独拉该弹簧，都将弹簧右端点从位置A拉伸到位置B。这样做的目的是为了保证一个力与两个力的 相同，这种方法叫做 。（选填“控制变量法”、“等效替代法”或“转换法”）    【答案】 作用效果 等效替代法 【详解】两次实验中都要将弹簧右端点从位置A拉伸到位置B，使得弹簧的形变量相同，故这样做的目的是为了保证两次实验中力的作用效果相同。 将力的作用效果用弹簧的形变量来代替，这种研究方法叫等效替代法。 2-1. 如图所示，两个人分别用F1=100N和F2=80N的力推车和拉车，则车受到推力和拉力的合力是（　　） A．180N，方向向右 B．180N，方向向左 C．20N，方向向右 D．20N，方向向左 【答案】A 【详解】两个人分别用F1=100N和F2=80N向右的力推车和拉车，两个力的方向相同，所以合力为 方向向右，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。 2-2. 如图所示，物体A放在水平桌面上，在水平方向受到同一直线上的两个力F1和F2的作用，F1=16N，F2=20N，物体在水平方向受到的合力为（　　） A．4N，方向水平向左 B．36N，方向水平向左 C．4N，方向水平向右 D．36N，方向水平向右 【答案】C 【详解】由题图可知，F1、F2这两个力作用在同一直线上，方向相反，则物体A在水平方向受到的合力F合=F1-F2=20N-16N=4N 合力方向与较大力方向相同，所以方向水平向右。故选C。 2-3.如图所示，已知一个质量为250克的足球，在运动过程中受到的阻力的方向是始终与物体运动方向相反，且大小为0.4牛，求： （1）足球所受的重力； （2）足球在竖直上升过程中受到的合力大小和方向； （3）足球在竖直下降过程中受到的合力大小和方向。 【答案】（1）2.5N；（2）2.9N，竖直向下；（3）2.1N，竖直向下 【详解】（1）足球所受的重力 （2）重力方向竖直向下，大小始终为2.5N，足球在竖直上升过程中受到的阻力的方向竖直向下，大小为0.4N，故足球在竖直上升过程中受到的合力的方向竖直向下，大小为 （3）足球在竖直下降过程中受到的阻力的方向竖直向上，足球在竖直下降过程中受到的合力大小 方向竖直向下。 答：（1）足球所受的重力为2.5N； （2）足球在竖直上升过程中受到的合力大小为2.7N，方向竖直向下； （3）足球在竖直下降过程中受到的合力大小为2.1N，方向竖直向下。 【考点三：实验探究】 3.图是“探究同一直线上二力的合成”的实验装置，图中 AE 表示橡皮筋原来的长度，EE’表示橡皮筋伸长的长度。 （1）在（a）（b）和（c）三次实验中，都将橡皮筋拉伸到 AE’，目的是使每次实验中力产生的 相同。 （2）（a）和（c）两次实验，是在探究同一直线上方向 的两个力 F1、 F2与合力F 的关系。 （3）在（b）实验中，若每个钩码重均为 0.5 N，则力 F1、 F2的合力大小为 N，合力的方向跟力 的方向相同。 【答案】 作用效果（或“效果”） 相同 1.5 F1 【详解】（1）在（a）（b）和（c）三次实验中，都将橡皮筋拉伸到 AE’，目的是使每次实验中力产生的作用效果相同，即使物体的形状发生相同的改变。 （2）（a）和（c）两次实验研究分力与全力的作用效果，即探究同一直线上方向相同的两个力F1、F2与合力F的关系。 （3）在（b）实验中，若每个钩码重均为0.5N，则方向相反的力F1、F2的合力大小为 F合=40.5N-0.5N=1.5N 由于力F1较大，则合力的方向跟力F1的方向相同。 3-1.如图，实验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。 (1)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的位置并记录两个力的大小和，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为F，通过实验可知：F ，合力的方向跟这两个力的方向 。 (2)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 直线上，并且保持测力计拉杆与木板平行。 (3)完成试验后，同学们交流讨论如果把一个重为2N的苹果竖直向上抛出，苹果在空中受到重力和空气阻力的作用，若苹果在上升和下降过程中所受合力的大小分别为、，则 。（选填“一定大于”“一定小于”或“一定等于”） 【答案】(1) = 相同 (2)同一 (3)一定大于 【详解】（1）[1][2]通过实验和力的合成知识可知，两次拉的位置相同，两次力的作用效果相同，说明两次力的大小相同，即F=，合力的方向跟这两个力的方向相同。 （2）根据力的三要素知识，若要使力的作用效果相同，则力的作用点、大小和方向都要相同，故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。 （3）苹果在上升时受到竖直向下的重力和竖直向下的空气阻力，合力的大小为两个力之和，方向向下；在下降过程中受到竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力，合力的大小为两个力之差，方向向下，因此一定大于。 3-2.物理小组利用橡皮筋、弹簧测力计、细绳探究“同一直线上二力的合成”，实验过程如图所示； （1）图中表示橡皮筋 （选填“长度”或“长度变化量”）； （2）实验中，橡皮筋B端固定，用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋A端，将橡皮筋A端由O点拉至点；再用一个弹簧测力计同样把橡皮筋A端由O点拉至点，这样做的目的是 ，这种实验方法是 。 【答案】 长度变化量 使两次拉力的作用效果相同 等效替代法 【详解】（1）[1]由图可知，O点为橡皮筋原长的位置，Oˊ点为橡皮筋伸长后的位置，所以图中OO′表示橡皮筋度变化量。 （2）[2]由于橡皮筋的伸长量与力的大小成正比，所以两次都将橡皮盘的右端拉到Oˊ点，为了使两个力作用时与一个力作用时的作用效果相同。 [3]由于实验中两次拉力的作用效果相同，所以使用了等效替代法。 学科网（北京）股份有限公司 $$