第二节力的合成（分层作业）物理新教材沪科版八年级全一册

第七章力与运动 第二节 力的合成 （解析版） 目录 【A 夯基础】 1 一、合力及力和合成 1 二、同一直线上力的合成 4 【B 提能力】 6 【C 链中考】 12 1、 合力及力和合成 1．用250N的力竖直向上提起一个重200N的水桶时。桶受到的合力的大小和方向是（    ） A．450N，竖直向上 B．450N，竖直向下 C．50N，竖直向上 D．50N，竖直向下 【答案】C 【详解】水桶受到两个力：竖直向上的提力F=250N，竖直向下的重力G=200N。因为这两个力方向相反，合力大小为两力之差，即 合力方向与较大的提力方向一致，即竖直向上。 A．合力大小计算错误，方向正确，故A不符合题意； B．合力大小和方向均错误，故B不符合题意； C．合力大小和方向均正确，故C符合题意； D．方向错误，故D不符合题意。 故选C。 2．如图所示是“研究同一直线上同方向两个力的合力”的实验中出现的情景，在实验中两次分别使同一根橡皮筋都拉伸到同一点，此时测力计的示数 。 【答案】5 【解析】【小题1】两次实验都使同一根橡皮筋都拉伸到同一点，即力的作用效果相同，第一次时使用两个弹簧测力计施加拉力，拉力大小分别为，第二次使用一个弹簧测力计施加拉力，由于力的作用效果相同，所以此时。 3．小明利用支架、橡皮筋、弹簧测力计、若干相同的钩码、细线等器材，探究同一直线上两个力的合成。 (1)如图甲所示，小明利用弹簧测力计测得钩码的重G= N； (2)如图乙所示，组装实验装置进行活动： a.橡皮筋下端系有两根长短不一的细线，在长细线上挂一个钩码，在短细线上挂两个钩码，长、短细线对橡皮筋下端的拉力分别是F1、F2，记录橡皮筋下端到达的位置O，取下所有钩码： b.只在长细线上挂钩码，并增加钩码的个数，增大长细线对橡皮筋下端的拉力F，直至橡皮筋下端到达位置O，这表明拉力F与F1、F2共同作用的效果 ； c.由此可知，作用在同一物体上，方向相同且在一条直线上的两个力的合力，大小等于这两个力 ，方向与这两个力的方向 ； (3)若在长细线、短细线上都挂一个钩码，橡皮筋下端到达 （选填“O的上方”、“O的下方”或“O处”）的位置时，橡皮筋将不再伸长，并保持静止，此时橡皮筋受到的合力为 N。 【答案】(1)1.0 (2) 相同 之和 相同 (3) O的上方 0 【详解】（1）图甲中，弹簧测力计的分度值为0.2N，测力计示数（物体所受拉力）为1.0N，钩码的重力大小等于拉力大小，即。 （2）[1][2][3]拉力F1、F2共同把橡皮筋下端到达的位置O，现在只在长细线上挂钩码，就是用一个力F把橡皮筋下端到达位置O，这表明拉力F与F1、F2共同作用的效果相同；由此可知，作用在同一物体上，方向相同且在一条直线上的两个力的合力，大小等于这两个力之和，方向与这两个力的方向相同。 （3）[1]若在长细线、短细线上都挂一个钩码，原来a步中合力是3G，现在合力是 2G，橡皮筋的拉力变小，所以伸长量会变小，即橡皮筋下端会比O更靠上，所以位置在O的上方。 [2]此时橡皮筋处于静止状态，所受到的合力为0N。 4．如图甲所示的悬索桥是建桥工程上的壮观景色，它的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，小董观察了悬索后，想知道两个拉力同时作用在同一处产生的作用效果相同时，这两个力的大小与互成的角度有什么关系，于是他进行了下面的探究。 【查阅资料】 悬索桥的主要特点是桥身通过两条或几条缆索悬吊在空中。这种缆索通常被锚固定于两岸的索塔上，并通过吊杆将桥面吊起。悬索桥的设计需要考虑多种因素，包括缆索的几何形状、材料的选用以及如何有效地分配力和承担重量，以达到安全可靠的承载能力。 【设计方案】 如图乙，用两个互成角度的弹簧测力计拉动固定在木板上的橡皮筋，当每次把橡皮筋拉到相同位置时，可以认为这两个拉力产生的作用效果相同。 【项目实施】 (1)按照设计方案，小董用两个大小相等的拉力拉同一根橡皮筋完成了实验，将实验结果记录在表格中（拉力F是用一个拉力拉同一橡皮筋到达相同位置的力）： 两个弹簧测力计间的角度 0° 30° 45° 60° 90° 120° 拉力F1/N 2 2.1 2.2 2.3 2.8 4 拉力F2/N 2 2.1 2.2 2.3 2.8 4 拉力F/N 4 ①分析上表可知，两个拉力F1与F2共同作用下产生的作用效果相同时，互成的角度越大，两个拉力 （填“越大”或“越小”）； ②在上表中，当两个拉力互成的角度为0°时，拉力F1与F2之和与拉力F的大小 ；当两个拉力大小相等且互成的角度180°时，F1与F2是一对 力； (2)以上实验中一个力F和F1与F2两个力共同作用下产生的作用效果相同，物理学中把F叫F1与F2的合力，F1、F2为F的分力，小董认为合力一定比任意一个分力大，而小超细心观察数据后，提出了不同的观点，请你请根据表格中的具体数据，说明小超不同意的理由 。 (3)根据实验结果，小超想要在家中安装晾衣架（图丙），在承重钢丝承担总重不变的情况下，为防止两根承重钢丝被拉断，根据以上探究结果，请你提出一条合理的建议： 。 【答案】(1) 越大 相等 平衡 (2)由表格可知：当角度为120°时，分力的大小与合力的大小是相同的 (3)两条钢丝尽量沿竖直方向平行安装 【详解】（1）[1]由表格中的数据可知，两个拉力与产生的作用效果与互成的角度有关，互成的角度越大，两个拉力越大。 [2][3]当两个拉力互成角度为0°时，拉力与之和为4N，拉力也为4N，即 当两个拉力相等且互成180°时，这两个力大小相等，方向相反，在同一直线，作用在同一个物体上，是一对平衡力。 （2）由表中的数据可知，当角度为120°时，分力的大小与合力的大小是相同的，故合力一定比任意一个分力大是错误的。 （3）根据实验结果可知，当合力大小不变时，两个分力的夹角越大，两个分力也越大，所以安装图丙所示的晾衣架时，要让两根承重钢丝绳可以承受更大的拉力，应尽量使两条钢丝绳沿竖直方向平行安装。 2、 同一直线上力的合成 5．蹦极是一项极其富有挑战性的运动，小辰做了一个模拟“蹦极”的小实验。如下图所示，一根橡皮筋的一端系一个小钢球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小钢球自然下垂时下端所处的位置，C点是小钢球从A点自由释放后所能到达的最低点。不计空气阻力，在小钢球从A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小钢球的速度一直在减小 B．从A点下落到B点的过程中，小钢球受到重力和弹力的作用 C．从B点下落到C点的过程中，小钢球所受的合力先减小后增大 D．到达C点时，小钢球受到的拉力等于其自身的重力 【答案】C 【详解】AB.因不计空气阻力，所以在AB段，小钢球只受到重力作用，重力不断改变小钢球的运动状态，小钢球加速下落，故A、B错误； C.在BC段，小钢球受到重力和橡皮筋的拉力作用，过B点后橡皮筋开始伸长（大于原长），弹力逐渐增大，当拉力（弹力）小于重力时，小钢球仍处于加速状态；当拉力大于重力时，小钢球减速下落，所以从B点下落到C点的过程中，小钢球所受的合力先减小后增大，故C正确； D.到达C点时，小钢球受到的拉力最大，大于其自身的重力，故D错误； 故选C。 6．如图所示，小红同学在练习垫排球，排球离手后竖直上升过程中依次经过a、b、c三处，到达最高处d后，又回到a处。已知排球所受空气阻力随运动速度的增大而增大。则排球整个运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．排球向上运动经过a处时，合力大小最大 B．排球经过d处时，合力大小最小 C．合力方向始终竖直向上 D．合力方向先向上后向下 【答案】A 【详解】ACD．排球上升过程中依次经过a、b、c三点，到达最高点d。已知物体所受空气阻力会随着其运动速度的增大而增大，则在由a点运动到d点的过程中，阻力是竖直向下的，重力是竖直向下的，合力等于二力之和，合力方向始终竖直向下，因而阻力最大的位置，合力最大，而a点的速度最大，阻力最大，故排球所受合力最大的是a，故A正确，CD错误； B．排球经过d处时到达最高处，只受重力作用，当回到a处时，阻力最大，重力不变，此时合力最小，故B错误。 故选A。 7．如图所示，轻弹簧左端固定，原长时右端位于O点，现将木块置于弹簧的右端，用力将弹簧压缩的长度（弹簧始终在弹性限度内）至A点后由静止释放，木块在水平地面上向右滑行可到达O右侧B点处（未标出）。请画出木块所受合力大小随木块在水平滑行位置的变化图像。 【答案】 【详解】从A到O的过程弹簧处于压缩状态，对木块有向右的弹力，同时木块受到向左的滑动摩擦力。根据胡克定律可知，随着木块从A向O滑动，弹簧的压缩量逐渐减小，所以弹力逐渐减小。而滑动摩擦力大小保持不变。因此，合力 大小随弹簧压缩量减小而减小，直到O点时弹簧恢复原长，此时合力等于滑动摩擦力。从O到B的过程弹簧被拉长，对木块有向左的弹力作用，木块仍受到向左的滑动摩擦力 （因为相对运动方向还是向右，摩擦力阻碍相对运动）。此时合力 随着木块从O向B滑动，弹簧的伸长量逐渐增大，弹力逐渐增大，所以合力会随伸长量增大而增大。如图所示： 8．小明利用支架、橡皮筋、弹簧测力计、若干相同的钩码、细线等器材，探究同一直线上两个力的合成。 (1)如图甲所示，小明利用弹簧测力计测得钩码的重G= N； (2)如图乙所示，组装实验装置进行活动： a.橡皮筋下端系有两根长短不一的细线，在长细线上挂一个钩码，在短细线上挂两个钩码，长、短细线对橡皮筋下端的拉力分别是F1、F2，记录橡皮筋下端到达的位置O，取下所有钩码： b.只在长细线上挂钩码，并增加钩码的个数，增大长细线对橡皮筋下端的拉力F，直至橡皮筋下端到达位置O，这表明拉力F与F1、F2共同作用的效果 ； c.由此可知，作用在同一物体上，方向相同且在一条直线上的两个力的合力，大小等于这两个力 ，方向与这两个力的方向 ； (3)若在长细线、短细线上都挂一个钩码，橡皮筋下端到达 （选填“O的上方”、“O的下方”或“O处”）的位置时，橡皮筋将不再伸长，并保持静止，此时橡皮筋受到的合力为 N。 【答案】(1)1.0 (2) 相同 之和 相同 (3) O的上方 0 【详解】（1）图甲中，弹簧测力计的分度值为0.2N，测力计示数（物体所受拉力）为1.0N，钩码的重力大小等于拉力大小，即。 （2）[1][2][3]拉力F1、F2共同把橡皮筋下端到达的位置O，现在只在长细线上挂钩码，就是用一个力F把橡皮筋下端到达位置O，这表明拉力F与F1、F2共同作用的效果相同；由此可知，作用在同一物体上，方向相同且在一条直线上的两个力的合力，大小等于这两个力之和，方向与这两个力的方向相同。 （3）[1]若在长细线、短细线上都挂一个钩码，原来a步中合力是3G，现在合力是 2G，橡皮筋的拉力变小，所以伸长量会变小，即橡皮筋下端会比O更靠上，所以位置在O的上方。 [2]此时橡皮筋处于静止状态，所受到的合力为0N。 1．F1的大小为8N，方向竖直向下，要使F1和F2的合力方向竖直向上并小于3N，求F2取值范围正确的是（　　） A．5N＜F2＜11N B．3N＜F2＜11N C．3N＜F2＜8N D．8N＜F2＜11N 【答案】D 【详解】F1的方向竖直向下，要使F1和F2的合力方向竖直向上，则，即F2>8N，且F2的方向为竖直向上，还要使F1和F2的合力小于3N，即，解得。故，故D正确，ABC错误。 故选D。 2．如图为“朱雀”机器人，当其运送物品时，受到水平方向的牵引力为200N、阻力为180N，则它在水平方向受到的合力大小及其方向是（　　） A．6000N，水平向后 B．200N，水平向前 C．180N，水平向后 D．20N，水平向前 【答案】D 【详解】当其运送物品时，受到水平方向的牵引力为200N、阻力为180N，则合力的大小为 合力的方向与较大的力的方向相同，即水平向前，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 3．“梅花落处疑残雪，柳叶开时任好风”是诗人杜审言在《大酺》中的诗句。若一朵重力为0.05N的梅花从空中竖直下落时受到的阻力为0.03N，则这朵梅花受到的重力和阻力的合力大小以及方向分别为（　　） A．0.02N竖直向上 B．0.04N竖直向上 C．0.02N竖直向下 D．0.04N竖直向下 【答案】C 【详解】梅花从空中竖直下落时受到竖直向下的重力0.05N，受到竖直向上的阻力0.03N，故此两力合力的大小为 合力的方向与较大力的方向一致，故为竖直向下，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 4．如图所示，女孩用大小为F的拉力竖直向上提书包，书包恰好离开地面并且保持静止不动。若书包的重力为G，此时书包的重力G和拉力F的合力大小为（　　） A．0 B．G C．F D．G+F 【答案】A 【详解】书包恰好离开地面并且保持静止，书包处于平衡状态，受平衡力。此时书包所受的重力与拉力平衡，这两个力大小相等方向相反，一个竖直向下，另一个竖直向上，它们的合力 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．如图所示，一只羽毛球所受的重力约为0.05N，正在空中竖直上升，某时刻它所受空气阻力的大小约为0.02N，则此时羽毛球所受合力的大小约为（　　） A．0.05N B．0.04N C．0.03N D．0.07N 【答案】D 【详解】重力的方向总是竖直向下的，物体运动时受到的空气阻力方向与物体的运动方向相反，因为羽毛球正在竖直上升，所以空气阻力的方向是竖直向下，根据同一直线上方向相同的两个力的合成可知，合力的大小等于这两个力的大小之和。所以，此时羽毛球所受合力的大小为 故选D。 6．排球是广州市学业考试体育测试的项目之一。如图是某同学排球考试时的场景。下列分析正确的是（    ） A．排球离开手后竖直上升的过程中受到合力向上 B．排球竖直上升到最高点时，排球受到重力和合力的共同作用 C．手击打排球的力大于排球对手的作用力 D．排球离开手后，在继续向上运动的过程中其所受的合力方向竖直向下 【答案】D 【详解】A．排球离开手后竖直上升的过程中，若考虑空气阻力，只受竖直向下的重力和竖直向下的空气阻力。这两个力的方向均向下，因此合力方向竖直向下，而非向上，故A错误； B．排球竖直上升到最高点时，速度为0，但仍受竖直向下的重力作用。“合力”是多个力的合成效果，不能说重力和合力“共同作用”，合力是重力的等效替代，并非独立的力。此时排球只受重力，故B错误； C．因为手击打排球的力与排球对手的作用力是相互作用力，二者大小相等、方向相反，故C错误； D．排球离开手后，在继续向上运动的过程中受到竖直向下的重力和空气阻力，二者的方向均竖直向下，因此，其所受的合力方向竖直向下，故D正确。 故选D。 7．如图甲所示，静止在光滑水平面上的物体A始终只受同一直线上的两个力、的作用，、的大小随时间的变化如图乙所示，则在时间内，下列分析正确的是（　　） A．物体所受的合力先变大后变小 B．物体先向左运动，后向右运动 C．物体所受的合力先变小后变大 D．物体先向右运动，后向左运动 【答案】A 【详解】AC．由图甲可知，物体A受到两个方向相反的力和。我们规定向左为正方向。由图乙可知，在时间内，力的大小恒为，方向向左；力的方向向右，其大小在时为，在时间内，的大小先减小后增大，但始终小于或等于为。 物体所受的合力 。 在时间内，力的大小为保持不变，的大小先变小后变大。 当变小时，合力 变大。  当变大时，合力 变小。 因此，在时间内，物体所受的合力先变大后变小，故A正确，C错误； BD．在时间内，由于，所以合力的方向始终向左（在时刻合力为零）。物体从静止开始，在始终向左的合力作用下，会一直向左做加速运动，运动方向不会改变，故BD错误。 故选 A。 8．如图所示，两名工人分别用和的力水平向右推车和拉车，则这两个力合力的大小和方向为（　　） A．100N，方向水平向右 B．100N，方向水平向左 C．500N，方向水平向左 D．500N，方向水平向右 【答案】D 【详解】作用在一个物体上的两个力，因为两个力的方向相同，所以其合力方向跟每个力的方向相同，即方向水平向右，合力大小为 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 9．如图，某同学练习排球垫球，排球离开胳膊后竖直上升，竖直下落，排球重力大小为3N，受到的空气阻力大小始终为0.5N，下列说法中正确的是（　　） A．竖直上升时，F合=3.5N，合力方向竖直向下 B．竖直上升时，F合=2.5N，合力方向竖直向上 C．竖直下落时，F合=2.5N，合力方向竖直向下 D．竖直下落时，F合=3.5N，合力方向竖直向上 【答案】AC 【详解】排球离开胳膊后竖直上升，竖直下落，只受到重力和空气阻力，当竖直上升时，重力竖直向下为，空气阻力竖直向下为，合力为 方向竖直向下；当竖直下落时，空气阻力竖直向上，则合力为 方向竖直向下，故AC符合题意，BD不符合题意。 故选 AC。 10．如图所示，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为 N；当拉力增大到3N时，木块受到的合力为 N。 【答案】 2.6 0.4 【详解】[1]弹簧测力计的分度值为0.2N，图中指针指向2.6N的位置，因此示数为2.6N；木块做匀速直线运动时，拉力与滑动摩擦力平衡，故滑动摩擦力为2.6N。 [2]当拉力增大到3N时，滑动摩擦力的大小只与压力和接触面粗糙程度有关（此二者未变），故摩擦力仍为2.6N；合力为拉力与摩擦力的差值，即 11．作用在同一直线上的两个力，若两力的方向相同，其中一个力的大小为3N，另一个力的大小为12N，合力为 ；若两力的方向相反，其中一个力的大小为15N，另一个力的大小为12N，合力为 。 【答案】 15N 3N 【详解】[1]根据同一直线上方向相同的两个力的合成规律，合力等于这两个力的大小之和，即，代入数据可得 [2]根据同一直线上方向相反的两个力的合成规律，合力等于这两个力的大小之差，即，代入数据可得 12．如图所示，重100N的木箱放在水平地面上，某同学用20N的力水平向左推木箱，没有推动，此时木箱受到地面的摩擦力为 N，方向是 。用40N的力水平向左推木箱，仍没有推动，此时木箱受到地面的摩擦力为 ，当用60N的力水平向左推木箱时，木箱做匀速直线运动，木箱受到地面的摩擦力是 N，此时又来了一位同学用20N帮他一起推，这时木箱受到合力为 N，方向是 。 【答案】 20 水平向右 40 60 20 水平向左 【详解】[1][2][3]用20N的力水平向左推木箱，没有推动，木箱处于静止状态，木箱受到的推力和静摩擦力是一对平衡力，两个力大小相等、方向相反，故此时木箱受到地面的静摩擦力大小为20N，方向是水平向右；用40N的力水平向左推木箱，仍没有推动，此时木箱仍处于静止状态，木箱受到的静摩擦力和推力仍是一对平衡力，两个力大小相等、方向相反，故此时木箱受到地面的摩擦力大小为40N。 [4]当用60N的力水平向左推木箱时，木箱做匀速直线运动，此时木箱受到地面的滑动摩擦力和推力是一对平衡力，大小相等，故木箱受到的摩擦力是60N。 [5][6]当一位同学用20N帮他一起推时，此时木箱受到的推力为 木箱对地面的压力和地面的粗糙程度不变，滑动摩擦力仍是60N，故木箱受到合力 推力较大，故合力的方向与推力的方向相同，水平向左。 13．某班级同学在研究“阻力对物体运动的影响”时，采用如图所示装置，将弹簧一端与墙壁相连，当弹簧处于自然状态时，其自由端处于O点，用手推动小车压缩弹簧自由端至A处（小车与弹簧不相连），迅速松手后，小车将在水平木板面上运动： (1)为了改变阻力的大小，小明需要在水平木板上铺上不同的材料，小明更换的材料应铺在木板上的 点右侧（选填“O”或“A”）； (2)同学们每次都将弹簧压缩到A处释放小车的目的是 ； (3)小车运动到O点时所受合力 （选填“方向向左”、“方向向右”或“为零”）； (4)某位同学实验中小车在铺有毛巾和棉布的木板表面上运动距离不同，而在木板上运动时滑出了木板右端，则他 （填“需要”或“不需要”）重做本实验以获取可靠的证据。 【答案】(1)O (2)保证小车每次经过O点时速度相同 (3)方向向左 (4)不需要 【详解】（1）当弹簧处于自然状态时，其自由端处于O点，研究“阻力对物体运动的影响”时，探究的是过O点后，阻力对小车运动的影响，故小明更换的材料应铺在水平面上的O点右侧 （2） 研究“阻力对物体运动的影响”时，要使物体具有相同的初速度，小明每次都将弹簧压缩到A点释放小车的目的是保证小车每次经过O点时速度相同。 （3）弹簧到O点为原长，弹簧在水平方向上对小车没有力的作用，但小车向右运动，受到水平木板面向左的摩擦力，故小车运动到O点时所受合力方向向左。 （4）由于小车在木板上运动时滑出了木板右端，小车在铺有毛巾和棉布的木板上运动时，运动距离不同，所以能够比较出小车在不同材质面上滑行的距离大小，所以能够判断阻力对物体运动的影响，故不需要重做本实验。 14．物理老师利用橡皮筋、定滑轮、钩码、细绳和同学们一起探究同一直线上的二力合成，实验装置如图所示，橡皮筋原长AE，在力、的共同作用下伸长到。 (1)实验中，老师每次都将橡皮筋右端拉至点，这样做的目的是 。 (2)通过比较图 两种情况，可知同一直线上方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之 ，方向跟这两个力的方向相同。 (3)通过比较图乙和图丙两种情况，可知同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，方向跟 （选填“较大”或“较小”）的那个力的方向相同。 【答案】(1)控制力的作用效果相同 (2) 甲、丙 和 (3)较大 【详解】（1）将橡皮筋拉到同一个点，意味着橡皮筋的形变程度相同，在弹性限度内，橡皮筋的形变量与所受拉力成正比，因此无论是一次拉还是两次拉，只要拉到，说明作用效果相同。这样就可以用一个力（如丙图中的F）去等效替代两个力（如乙图中的、）的共同作用。 （2）[1][2]由图可知，要研究“同向合力”，应比较图甲（两个同向力）与图丙（一个力），如果两者都能把橡皮筋拉到点，则说明单个力F的作用效果与两个力共同作用的效果相同，即F是、的合力。所以，比较图甲和图丙可以发现用效果是相同的，因此可得出结论，合力大小等于两力之和，合力的方向与这两个力方向相同。 （3）由图乙，由四个钩码提供拉力，方向向右，则是一个钩码，方向向左，丙中由三个钩码，方向向右，都将橡皮筋拉到了，即力的作用效果相同，因此可得出结论，同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，方向跟较大的力的方向相同。 15．小明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秤的挂钩上，每次实验时，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)由图a、b、c中，每次都将弹簧由A拉伸到B 位置，目的是 ， 用 到的实验方法是   法； (2)分析比 较图a与图b中拉力的方向及弹簧测力计的示数F1、F2可得出结论：在同一直线上，方向相同的两个力的合力大小F= （ 用 含F1、F2表达式作答） (3)图c验证了在同一直线上，方向相反的两个力的合力等于这两个分力的大小之差，并且方向与较大力的方向相同的规律，则F3= 【答案】(1) 使每次实验中力产生的作用效果相同 等效替代法 (2)F1+ F2 (3)5N 【详解】（1）[1]力可以改变物体的形状，在a、b和c三次实验中，都将弹簧由A拉伸到B 位置，弹簧的形变程度相同，则力的作用效果相同，故将弹簧拉伸到B点，目的是使每次实验中力产生的作用效果相同。 [2]实验中通过弹簧相同的形变来表示受到相同的拉力，利用a图中测力计的示数来代换b、c两图中两个力的合力，这种方法叫做等效替代法。 （2）分析比较图a与b中的拉力，b图中两个力的合力与a图中的力大小相等，都为4N，b图中两个力分别为1N和3N，方向相同，从数量关系上分析，两个力的合力等于这两个分力的大小之和，并且方向跟两个力的方向相同，用表达式表示为。 （3）同理c图中两个力的合力与a图中的力大小相等，都为4N，同一直线上，方向相反的两个力的合力等于这两个分力的大小之差，所以F合=F3-F4=4N 由图知F4=1N，所以解得F3=5N。 16．质量是10千克的物体，在大小为30牛的水平向右拉力F作用下沿水平地面做直线运动，如图所示，物体受到地面的阻力为物体重力的0.2倍，，求： (1)物体所受的重力G的大小； (2)物体所受阻力f的大小； (3)若某时刻力F突然反向且变为10牛，此时物体在水平方向上所受合力F合的大小及其方向。 【答案】(1)100N (2)20N (3)30N，方向水平向左   【详解】（1）已知物体的质量 ，，物体所受的重力为 （2）由题意可知，物体受到地面的阻力为物体重力的0.2倍，即 ，物体所受阻力的大小为 （3）当拉力F突然反向且变为10N时，由于惯性，物体仍然向右运动，此时，物体在水平方向上受到两个力的作用，水平向左的新拉力 ，由于物体向右运动，滑动摩擦力的方向与运动方向相反，即水平向左。因为物体对水平地面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变，所以滑动摩擦力的大小不变，仍为 ，这两个力方向相同（均为水平向左），因此物体在水平方向上所受的合力为这两个力之和，即 合力的方向与两个分力的方向相同，为水平向左。 17．花江峡谷大桥是位于贵州省安顺市关岭布依族苗族自治县与黔西南州贞丰县交界处北盘江花江段、国家3A级景区花江大峡谷风景区上空。该大桥是贵州六枝至安龙高速公路的关键控制性工程，大桥为钢桁梁悬索桥，采用两根主缆组成，其中一根主缆索重达43.4吨，承受能力达到了4×108N，全长2890米，主桥跨径1420米，桥面到水面高度625米，主桥跨径居山区桥梁跨径世界第一、桥梁高度居世界第一，被称为“横竖”都是世界第一。大桥建成后，极大改善了区域交通条件，带动沿线农产品销售、民宿餐饮、文创产品等产业发展，有助于带动周边少数民族村寨、悬崖度假及户外极限运动等旅游资源。其观光电梯1分钟内可到达207米高的云端咖啡厅。 (1)1分钟内观光电梯行驶的速度为多少？ (2)两根主缆索的总重力为多少？（g=10N/kg） (3)桥主要承重靠的是两条主缆索承担，主缆索具有应对瞬时风速16级的强风，能在1100℃火焰中持续燃烧一小时仍能保持安全，你认为在主缆索设计上材料选择应该满足那些条件？（写出两条即可） (4)花江峡谷大桥不光解决了六枝到安龙的交通问题，更对当地的旅游带来了更大的收益，其中桥面上设计了一种蹦极运动，当运动员栓着蹦极绳（弹性绳）从桥面跳下到最低点时，不计空气阻力的情况下运动员先加速后减速，请用力学知识解释分析加速和减速过程合力大小的变化和方向。 【答案】(1)3.45m/s (2)8.68×105N (3)承受拉力大，熔点高 (4)加速过程中，合力先不变，后减小，方向都是竖直向下；减速过程中，合力增大，方向竖直向上 【详解】（1）观光电梯1分钟内可到达207米高的云端咖啡厅，它的速度为 （2）一根主缆索重达43.4吨，则两根主缆索总质量为 两根主缆索的总重力为 （3）主缆索具有应对瞬时风速16级的强风，说明主缆索的材料能承受拉力大，能在1100℃火焰中持续燃烧一小时仍能保持安全，说明主缆索的材料熔点高。 （4）当运动员拴着蹦极绳（弹性绳）从桥面跳下到最低点时，不计空气阻力的情况下运动员先加速后减速，运动员的加速过程分二段，第一段为绳子拉直前，只受重力作用，即合力不变，方向竖直向下，第二段为绳子拉直后，受竖直向下的重力和竖直向上的绳子拉力，运动员向下运动，绳子拉力增大，重力大于拉力，合力 因此合力方向竖直向下，但合力逐渐变小。 当运动员继续向下运动，使竖直向上的拉力大于竖直向下的重力，运动员开始减速，减速过程中，运动员继续向下运动，拉力增大，合力 合力方向竖直向上，逐渐增大。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第七章力与运动 第二节 力的合成 （原卷版） 目录 【A 夯基础】 1 一、合力及力和合成 1 二、同一直线上力的合成 3 【B 提能力】 5 【C 链中考】 9 1、 合力及力和合成 1．用250N的力竖直向上提起一个重200N的水桶时。桶受到的合力的大小和方向是（    ） A．450N，竖直向上 B．450N，竖直向下 C．50N，竖直向上 D．50N，竖直向下 2．如图所示是“研究同一直线上同方向两个力的合力”的实验中出现的情景，在实验中两次分别使同一根橡皮筋都拉伸到同一点，此时测力计的示数 。 3．小明利用支架、橡皮筋、弹簧测力计、若干相同的钩码、细线等器材，探究同一直线上两个力的合成。 (1)如图甲所示，小明利用弹簧测力计测得钩码的重G= N； (2)如图乙所示，组装实验装置进行活动： a.橡皮筋下端系有两根长短不一的细线，在长细线上挂一个钩码，在短细线上挂两个钩码，长、短细线对橡皮筋下端的拉力分别是F1、F2，记录橡皮筋下端到达的位置O，取下所有钩码： b.只在长细线上挂钩码，并增加钩码的个数，增大长细线对橡皮筋下端的拉力F，直至橡皮筋下端到达位置O，这表明拉力F与F1、F2共同作用的效果 ； c.由此可知，作用在同一物体上，方向相同且在一条直线上的两个力的合力，大小等于这两个力 ，方向与这两个力的方向 ； (3)若在长细线、短细线上都挂一个钩码，橡皮筋下端到达 （选填“O的上方”、“O的下方”或“O处”）的位置时，橡皮筋将不再伸长，并保持静止，此时橡皮筋受到的合力为 N。 4．如图甲所示的悬索桥是建桥工程上的壮观景色，它的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，小董观察了悬索后，想知道两个拉力同时作用在同一处产生的作用效果相同时，这两个力的大小与互成的角度有什么关系，于是他进行了下面的探究。 【查阅资料】 悬索桥的主要特点是桥身通过两条或几条缆索悬吊在空中。这种缆索通常被锚固定于两岸的索塔上，并通过吊杆将桥面吊起。悬索桥的设计需要考虑多种因素，包括缆索的几何形状、材料的选用以及如何有效地分配力和承担重量，以达到安全可靠的承载能力。 【设计方案】 如图乙，用两个互成角度的弹簧测力计拉动固定在木板上的橡皮筋，当每次把橡皮筋拉到相同位置时，可以认为这两个拉力产生的作用效果相同。 【项目实施】 (1)按照设计方案，小董用两个大小相等的拉力拉同一根橡皮筋完成了实验，将实验结果记录在表格中（拉力F是用一个拉力拉同一橡皮筋到达相同位置的力）： 两个弹簧测力计间的角度 0° 30° 45° 60° 90° 120° 拉力F1/N 2 2.1 2.2 2.3 2.8 4 拉力F2/N 2 2.1 2.2 2.3 2.8 4 拉力F/N 4 ①分析上表可知，两个拉力F1与F2共同作用下产生的作用效果相同时，互成的角度越大，两个拉力 （填“越大”或“越小”）； ②在上表中，当两个拉力互成的角度为0°时，拉力F1与F2之和与拉力F的大小 ；当两个拉力大小相等且互成的角度180°时，F1与F2是一对 力； (2)以上实验中一个力F和F1与F2两个力共同作用下产生的作用效果相同，物理学中把F叫F1与F2的合力，F1、F2为F的分力，小董认为合力一定比任意一个分力大，而小超细心观察数据后，提出了不同的观点，请你请根据表格中的具体数据，说明小超不同意的理由 。 (3)根据实验结果，小超想要在家中安装晾衣架（图丙），在承重钢丝承担总重不变的情况下，为防止两根承重钢丝被拉断，根据以上探究结果，请你提出一条合理的建议： 。 2、 同一直线上力的合成 5．蹦极是一项极其富有挑战性的运动，小辰做了一个模拟“蹦极”的小实验。如下图所示，一根橡皮筋的一端系一个小钢球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小钢球自然下垂时下端所处的位置，C点是小钢球从A点自由释放后所能到达的最低点。不计空气阻力，在小钢球从A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小钢球的速度一直在减小 B．从A点下落到B点的过程中，小钢球受到重力和弹力的作用 C．从B点下落到C点的过程中，小钢球所受的合力先减小后增大 D．到达C点时，小钢球受到的拉力等于其自身的重力 6．如图所示，小红同学在练习垫排球，排球离手后竖直上升过程中依次经过a、b、c三处，到达最高处d后，又回到a处。已知排球所受空气阻力随运动速度的增大而增大。则排球整个运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．排球向上运动经过a处时，合力大小最大 B．排球经过d处时，合力大小最小 C．合力方向始终竖直向上 D．合力方向先向上后向下 7．如图所示，轻弹簧左端固定，原长时右端位于O点，现将木块置于弹簧的右端，用力将弹簧压缩的长度（弹簧始终在弹性限度内）至A点后由静止释放，木块在水平地面上向右滑行可到达O右侧B点处（未标出）。请画出木块所受合力大小随木块在水平滑行位置的变化图像。 8．小明利用支架、橡皮筋、弹簧测力计、若干相同的钩码、细线等器材，探究同一直线上两个力的合成。 (1)如图甲所示，小明利用弹簧测力计测得钩码的重G= N； (2)如图乙所示，组装实验装置进行活动： a.橡皮筋下端系有两根长短不一的细线，在长细线上挂一个钩码，在短细线上挂两个钩码，长、短细线对橡皮筋下端的拉力分别是F1、F2，记录橡皮筋下端到达的位置O，取下所有钩码： b.只在长细线上挂钩码，并增加钩码的个数，增大长细线对橡皮筋下端的拉力F，直至橡皮筋下端到达位置O，这表明拉力F与F1、F2共同作用的效果 ； c.由此可知，作用在同一物体上，方向相同且在一条直线上的两个力的合力，大小等于这两个力 ，方向与这两个力的方向 ； (3)若在长细线、短细线上都挂一个钩码，橡皮筋下端到达 （选填“O的上方”、“O的下方”或“O处”）的位置时，橡皮筋将不再伸长，并保持静止，此时橡皮筋受到的合力为 N。 1．F1的大小为8N，方向竖直向下，要使F1和F2的合力方向竖直向上并小于3N，求F2取值范围正确的是（　　） A．5N＜F2＜11N B．3N＜F2＜11N C．3N＜F2＜8N D．8N＜F2＜11N 2．如图为“朱雀”机器人，当其运送物品时，受到水平方向的牵引力为200N、阻力为180N，则它在水平方向受到的合力大小及其方向是（　　） A．6000N，水平向后 B．200N，水平向前 C．180N，水平向后 D．20N，水平向前 3．“梅花落处疑残雪，柳叶开时任好风”是诗人杜审言在《大酺》中的诗句。若一朵重力为0.05N的梅花从空中竖直下落时受到的阻力为0.03N，则这朵梅花受到的重力和阻力的合力大小以及方向分别为（　　） A．0.02N竖直向上 B．0.04N竖直向上 C．0.02N竖直向下 D．0.04N竖直向下 4．如图所示，女孩用大小为F的拉力竖直向上提书包，书包恰好离开地面并且保持静止不动。若书包的重力为G，此时书包的重力G和拉力F的合力大小为（　　） A．0 B．G C．F D．G+F 5．如图所示，一只羽毛球所受的重力约为0.05N，正在空中竖直上升，某时刻它所受空气阻力的大小约为0.02N，则此时羽毛球所受合力的大小约为（　　） A．0.05N B．0.04N C．0.03N D．0.07N 6．排球是广州市学业考试体育测试的项目之一。如图是某同学排球考试时的场景。下列分析正确的是（    ） A．排球离开手后竖直上升的过程中受到合力向上 B．排球竖直上升到最高点时，排球受到重力和合力的共同作用 C．手击打排球的力大于排球对手的作用力 D．排球离开手后，在继续向上运动的过程中其所受的合力方向竖直向下 7．如图甲所示，静止在光滑水平面上的物体A始终只受同一直线上的两个力、的作用，、的大小随时间的变化如图乙所示，则在时间内，下列分析正确的是（　　） A．物体所受的合力先变大后变小 B．物体先向左运动，后向右运动 C．物体所受的合力先变小后变大 D．物体先向右运动，后向左运动 8．如图所示，两名工人分别用和的力水平向右推车和拉车，则这两个力合力的大小和方向为（　　） A．100N，方向水平向右 B．100N，方向水平向左 C．500N，方向水平向左 D．500N，方向水平向右 9．如图，某同学练习排球垫球，排球离开胳膊后竖直上升，竖直下落，排球重力大小为3N，受到的空气阻力大小始终为0.5N，下列说法中正确的是（　　） A．竖直上升时，F合=3.5N，合力方向竖直向下 B．竖直上升时，F合=2.5N，合力方向竖直向上 C．竖直下落时，F合=2.5N，合力方向竖直向下 D．竖直下落时，F合=3.5N，合力方向竖直向上 10．如图所示，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为 N；当拉力增大到3N时，木块受到的合力为 N。 11．作用在同一直线上的两个力，若两力的方向相同，其中一个力的大小为3N，另一个力的大小为12N，合力为 ；若两力的方向相反，其中一个力的大小为15N，另一个力的大小为12N，合力为 。 12．如图所示，重100N的木箱放在水平地面上，某同学用20N的力水平向左推木箱，没有推动，此时木箱受到地面的摩擦力为 N，方向是 。用40N的力水平向左推木箱，仍没有推动，此时木箱受到地面的摩擦力为 ，当用60N的力水平向左推木箱时，木箱做匀速直线运动，木箱受到地面的摩擦力是 N，此时又来了一位同学用20N帮他一起推，这时木箱受到合力为 N，方向是 。 13．某班级同学在研究“阻力对物体运动的影响”时，采用如图所示装置，将弹簧一端与墙壁相连，当弹簧处于自然状态时，其自由端处于O点，用手推动小车压缩弹簧自由端至A处（小车与弹簧不相连），迅速松手后，小车将在水平木板面上运动： (1)为了改变阻力的大小，小明需要在水平木板上铺上不同的材料，小明更换的材料应铺在木板上的 点右侧（选填“O”或“A”）； (2)同学们每次都将弹簧压缩到A处释放小车的目的是 ； (3)小车运动到O点时所受合力 （选填“方向向左”、“方向向右”或“为零”）； (4)某位同学实验中小车在铺有毛巾和棉布的木板表面上运动距离不同，而在木板上运动时滑出了木板右端，则他 （填“需要”或“不需要”）重做本实验以获取可靠的证据。 14．物理老师利用橡皮筋、定滑轮、钩码、细绳和同学们一起探究同一直线上的二力合成，实验装置如图所示，橡皮筋原长AE，在力、的共同作用下伸长到。 (1)实验中，老师每次都将橡皮筋右端拉至点，这样做的目的是 。 (2)通过比较图 两种情况，可知同一直线上方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之 ，方向跟这两个力的方向相同。 (3)通过比较图乙和图丙两种情况，可知同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，方向跟 （选填“较大”或“较小”）的那个力的方向相同。 15．小明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秤的挂钩上，每次实验时，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)由图a、b、c中，每次都将弹簧由A拉伸到B 位置，目的是 ， 用 到的实验方法是   法； (2)分析比 较图a与图b中拉力的方向及弹簧测力计的示数F1、F2可得出结论：在同一直线上，方向相同的两个力的合力大小F= （ 用 含F1、F2表达式作答） (3)图c验证了在同一直线上，方向相反的两个力的合力等于这两个分力的大小之差，并且方向与较大力的方向相同的规律，则F3= 16．质量是10千克的物体，在大小为30牛的水平向右拉力F作用下沿水平地面做直线运动，如图所示，物体受到地面的阻力为物体重力的0.2倍，，求： (1)物体所受的重力G的大小； (2)物体所受阻力f的大小； (3)若某时刻力F突然反向且变为10牛，此时物体在水平方向上所受合力F合的大小及其方向。 17．花江峡谷大桥是位于贵州省安顺市关岭布依族苗族自治县与黔西南州贞丰县交界处北盘江花江段、国家3A级景区花江大峡谷风景区上空。该大桥是贵州六枝至安龙高速公路的关键控制性工程，大桥为钢桁梁悬索桥，采用两根主缆组成，其中一根主缆索重达43.4吨，承受能力达到了4×108N，全长2890米，主桥跨径1420米，桥面到水面高度625米，主桥跨径居山区桥梁跨径世界第一、桥梁高度居世界第一，被称为“横竖”都是世界第一。大桥建成后，极大改善了区域交通条件，带动沿线农产品销售、民宿餐饮、文创产品等产业发展，有助于带动周边少数民族村寨、悬崖度假及户外极限运动等旅游资源。其观光电梯1分钟内可到达207米高的云端咖啡厅。 (1)1分钟内观光电梯行驶的速度为多少？ (2)两根主缆索的总重力为多少？（g=10N/kg） (3)桥主要承重靠的是两条主缆索承担，主缆索具有应对瞬时风速16级的强风，能在1100℃火焰中持续燃烧一小时仍能保持安全，你认为在主缆索设计上材料选择应该满足那些条件？（写出两条即可） (4)花江峡谷大桥不光解决了六枝到安龙的交通问题，更对当地的旅游带来了更大的收益，其中桥面上设计了一种蹦极运动，当运动员栓着蹦极绳（弹性绳）从桥面跳下到最低点时，不计空气阻力的情况下运动员先加速后减速，请用力学知识解释分析加速和减速过程合力大小的变化和方向。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $