8.4同一直线上二力的合成 --- 2024-2025学年人教版物理八年级下册

第八章　运动和力 第 4 节　同一直线上二力的合成 　　教师表演魔术《神奇的悬浮术》。 新课导入 魔术导入 2 　　一、力的合成 　　活动 1 　　请两名女生共同将同一课桌抬起至一定高度； 　　再请一名男生将课桌举至相同高度。 　　活动 2 　　教师使用拉力器将弹簧拉伸一定长度； 　　再请两名学生共同将弹簧拉伸相同长度。 　　提问 　　两次活动中，力的作用效果相同吗？ 新知探究 力的作用效果相同。 力的合成 效果相同 效果相同 等效替代法 新知探究 一名男生搬起一课桌 两名女生共同搬起同一课桌 教师将弹簧拉伸一定长度 两名学生共同将弹簧拉伸相同长度 效果相同 几个力作用在同一物体上 一个力作用在物体上 合力 分力 4 新知探究 　　1. 如果一个力单独作用的效果和几个力共同作用的效果相同，这个力 就叫做那几个力的合力，那几个力就是这一个力的分力。 　　2. 物理学中，求几个力合力的过程叫作力的合成。 5 　　合力的理解： 　　1. “几个力”必须是同时作用在同一个物体上的力。 　　2. 合力并不是物体受到的又一个力。 　　3. 合力的实质是“等效力”。 新知探究 　　二、研究同一直线上二力的合成 　　请同学们分组进行下面的实验，结合你的体验，回答问题。 　　活动 1：先由两个人分别搬起桌子，再由两个人同时搬起桌子，体 验两次用力的区别。 　　活动 2：先由两个人分别拉动桌子，再由两个人中其中一个人拉着 桌子的一边，另一个人同时在对面用力拉着桌子的另一边，体验两次用 力的区别。 新知探究 　　问题 1：请同学们结合两次实验中的体验，对“同一直线上二力的 合成过程中，合力与分力的大小和方向的关系”提出猜想。 　　【提出猜想】 　　猜想 1：沿同一直线且方向相同时，两个力的合力的大小等于这两 个力的大小之和，方向与这两个力的方向相同。 　　猜想 2：沿同一方向且方向相反时，两个力的合力的大小等于这两 个力的大小之差，合力的方向与较大力的方向相同。 新知探究 　　【设计思路】 　　如何判断分力和合力的作用效果相同？ 　　如何保证两个分力在一条直线上？ 　　实验过程中需要记录哪些实验数据？ 　　如何设计实验数据表格填写数据？ 　　探究性实验如何避免实验结论的偶然性？ 新知探究 设计实验 新知探究 实验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。 　　大小：F合＝F1＋F2　　方向：与这两个力的方向相同 新知探究 　　实验 1： 　　沿同一直线，且方向相同的二力的合成。 11 新知探究 　　实验 2： 　　沿同一直线，且反方向的二力的 合成。 　　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方向 一致。 　　大小：F合'＝F大－F小　　方向：与较大的力方向一致 12 新知探究 交流与合作 　　1. 合力一定比每个分力都大吗？ 　　合力不一定比每个分力都大。 　　2. 合力有没有可能为零？ 　　两个力等大反向时，合力可以为零。 　　3. 合力和分力是否同时作用在物体上？ 　　合力是分力的等效替代，不能同时作用在物体上。　 新知探究 　　4. 在研究同一直线上方向相同的两个力的合成实验中，两次将小圆环拉至 同一位置 O 点的目的是什么？ 　　使两次力的作用效果相同。 　　5. 实验中我们会发现，两个弹簧测力计并列拉圆环时，很难严格做到让力 F1、F2 在同一直线上，这两个力之间会有一定角度，你是通过什么方法减小这 个夹角的？ 　　使两个弹簧测力计分别通过细绳与小圆环相连，使两个弹簧测力计不会叠放或 彼此接触。若是还是不能避免避免弹簧测力计交叠，改用长短不同的两段绳子来拉 橡皮筋顶端的圆环，从而实现测力计前后放置，避免了并排叠放的夹角问题。 例题精讲 　　【例题】某同学练习排球垫球时，排球离开胳膊后竖直上升，到达 最高点后竖直下落。已知排球所受的重力约为 2.7 N，排球所受的空气阻 力与速度的大小有关，方向与运动方向相反。若排球在竖直上升过程的 某时刻所受空气阻力的大小约为 0.5 N，试计算排球此时所受合力的大小， 并说明合力的方向。若在竖直下落过程的某时刻所受空气阻力的大小 也约为 0.5 N，则此时所受合力的大小和方向又是怎样的？ 15 　　解：排球竖直上升时，受到的重力和空气阻力方向均竖直向下（图甲），这两个力的方向相同。 F合＝G＋F阻＝2.7 N＋0.5 N＝3.2 N 　　排球竖直下落时，受到的重力竖直向下，空气 阻力竖直向上（图乙），这两个力的方向相反。 　　 F合'＝G－F阻＝2.7 N－0.5 N＝2.2 N 　　排球上升时合力为 3.2 N，排球下降时合力为 2.2 N，方向均竖直向下。 例题精讲 F阻 F阻 G G 甲 乙 拓展提升 思考 　　排球上升和下落两个过程中排球运动快慢如何变化？结合力方向 和运动方向对物体快慢变化的影响？ 　　合力方向与运动方向相同，物体做加速运动； 　　合力方向与运动方向相反，物体做减速运动。 　　如果物体同时受到三个力的作用，且这三个力在同一直线上，如何 求它们的合力? 　　请同学们小组讨论，如何解释或验证你们的猜想？ 拓展提升 F1＝20 N F3＝10 N F2＝1 N 18 拓展提升 　　小组展示： 　　同一直线上，方向相同的三个力： 力 大小/N 方向 F1 F2 F3 F合 归纳总结 拓展提升 　　小组展示： 　　同一直线上，方向相反的三个力： 力 大小/N 方向 F1' F2' F3' F合' 归纳总结 拓展提升 　　1. 已知两个力作用在同一直线上，且 F1＝100 N 水平向东，合力 F＝150 N，请分析另一个分力 F2 的大小与方向？ 　　解：这里有两种情况 　　①若方向相同时，合力方向向东。则 F2 大小为 50 N，方向水平向东； 　　②其方向相反时，合力方向向西。则 F2 大小为 250 N，方向水平向西。 21 拓展提升 　　2. 如图所示，在弹簧测力计的两侧沿水平方向各加 4 N 的拉力并使 其保持静止，此时弹簧测力计的示数为 _______，弹簧测力计受到的合 力为 _______。 　　3. 某汽车正在平直公路上加速行驶，此时汽车所受阻力为 800 N，水 平方向所受合力大小为 200 N，求此时汽车所受牵引力大小 _______。 4.0 N 0 N 1 000 N O G F F合 拓展提升 　　你能用今天所学知识解密刚才的实验吗？ 课堂小结 同一直线上二力的合成 合力的计算 力的合成 合力 几个力共同作用在一个物体上时，它们的作用效果可以用一个力来代替，这个力就叫作那几个力的合力。 如果已知几个力的大小和方向，求它们合力的大小和方向，称为力的合力。 方向相同的两个力：大小：F合＝F1＋F2 　　　　　　　　　方向：与这两个力方向相同 方向相同的两个力：大小：F合' ＝F大－F小 　　　　　　　　　方向：与较大的力方向一致 $$