第二节 力的合成（导学案）物理新教材沪科版八年级全一册

第2节 力的合成（导学案） 【学习目标】 1.能通过实验，了解同一直线上的二力合成，能运用力的合成解释日常生活中的简单问题； 2.能体会利用等效替代思想研究物理问题的重要性。 【学习重点】 能通过实验探究同一直线上的二力合成规律。 【学习难点】 同一直线上的二力合成规律的应用。 【自主预习】 阅读课本内容，并解答以下问题： 1.如果一个力产生的作用效果与几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，那几个力则称为这个力的分力。 2．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 。 3．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 。 【探究新知】 【学习任务一】生活中的合力和分力 1.力的作用效果相同的生活现象： 在自然界与生活中，常看见作用力不同，但效果相同的现象。 （1）数只蚂蚁才能抬起一块饼干，而一只甲壳虫就可以抬起它。 可见，这只甲壳虫的作用力与数只蚂蚁的作用力在效果上是一样的。 （2）多个船帆才能驱动的航船（图7-14），用一台发动机就可以驱动。 可见，这台发动机对航船产生的作用效果与多个船帆对航船产生的作用效果是一样的。 （3）两个小孩可以提起一桶水，而一个大人就可以提起一桶水。 可见，两个小孩的拉力与一个大人的拉力对水桶的作用效果相同。 以上现象皆涉及力的合成问题。 2.合力与分力： （1）定义：如果一个力产生的作用效果与几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，那几个力则称为这个力的分力。 （2）力的合成：求几个分力的合力的过程叫做力的合成。初中阶段只研究同一直线上的二力合成。 3.等效替代法： 在效果相同的前提下，将复杂问题转换成易处理的问题的一种方法。 【例题1】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】[1][2]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。 【例题2】两个小孩能提起一桶水，一个大人同样能提起这桶水，该现象表明 。我们把这一个大人所用的力叫作那两个小孩所用的力的 ，这种研究问题的方法叫作等效法。 【答案】 一个大人的力的作用效果替代了两个小孩的力的共同作用效果 合力 【详解】[1][2]由题意可知，两个力共同作用在同一物体上的效果可以用一个力来代替，运用等效法来确定合力与分力。我们把这一个大人所用的力叫作那两个小孩所用的力的合力。 【学习任务二】同一直线上的二力合成 1.同一直线上二力的合成： 如图：既有人拉车，又有人推车，车同时受到相同方向的拉力F1和推力F2的作用，若F1和F2这两个力沿同一直线作用在车上，使车向前运动，这便涉及同一直线上的二力合成问题。如果一个人拉车，用更大的力F也可使车做同样运动。显然，力F产生的作用效果跟F1和F2的共同作用效果相同。物理学中将力F叫做力F1和F2的合力，力F1和F2则叫做力F的分力，求F1和F2的合力叫做同一直线上的二力合成。 2.实验：同一直线上二力的合成 （1）实验装置图： （2）实验步骤： ①用方向相同的二力F1和F2同时拉伸橡皮筋至AE′（a）； ②用方向相反的二力F1和F2同时拉伸橡皮筋至AE′（b）； ③用一个力F拉伸橡皮筋至AE′ （c）。 ●加油站● 当钩码保持静止时，悬挂钩码的细线经过轻质定滑轮拉橡皮筋，橡皮筋受到的拉力大小等于所悬挂钩码的重力大小。 （4）实验结论： ①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，方向与这两个力的方向相同，即F = F1 + F2； ②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，方向与较大的那个力的方向相同，即F = F1 - F2。 3.同一直线上二力合成的应用： 如图：两人合作提起一桶水，其作用力分别为F1和F2，近似认为这两个力在同一直线上。一个人也可提起这桶水，作用力为F。根据同一直线上二力合成的结论，可知作用力F为作用力F1和F2的合力，大小为F = F1 + F2。 4.物理聊吧： 赛龙舟是我国重要的节日民俗活动之一，相传是为纪念爱国诗人屈原而兴起的。这项活动也运用了合力的知识。分析一下，人们是如何运用合力的呢？当物体所受合力为零时，情况会怎样呢？ 解释：划艇运动员们是通过保持姿势、节奏一致来获得最大动力，应属于同一直线上多力的合成。当物体所受合外力为零时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态。 【例题3】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。 【例题4】假期社区服务劳动中，小明用200N的力水平向前拉车，小芳用100N的力水平向前推车，如图所示。则这两个力的合力大小是：（　　） A．200N B．300N C．500N D．700N 【答案】B 【详解】小明用200N的力水平向前拉车，小芳用100N的力水平向前推车，两力作用在同一直线上，且方向相同，故合力为二力之和，即 200N+100N=300N 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【例题5】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。 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．如图所示，跳伞运动员在空中沿直线匀速下降，降落伞和运动员的重力分别为200N和650N，则在此过程中，空气对降落伞的阻力为 N，降落伞受到的合力大小为 N。（以上过程均忽略空气对人的阻力） 【答案】 850 0 【详解】[1][2] 降落伞随跳伞运动员在空中沿直线匀速下降，处于平衡状态，受到的合力为零，降落伞和运动员的总重力与空气的阻力是平衡力，由二力平衡的条件可知空气对降落伞的阻力 f=G总=200N+650N=850N 2．如图所示，疫情期间政府利用无人机给居民送包裹，无人机在空中沿水平方向匀速飞行，以无人机为参照物，包裹是 （选填“静止”或“运动”）的，无人机匀速飞行时，所受的合力 （选填“为零”或“不为零”）。    【答案】 静止 为零 【详解】[1]无人机在空中沿水平方向匀速飞行，以无人机为参照物，包裹与无人机之间没有位置变化，所以包裹是静止的。 [2]无人机匀速飞行时，处于平衡状态，所受的合力为零。 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 【解析】略 4．下列说法中正确的是（    ） A．力的合成就是求几个力的合力 B．求几个力的合力的方法就是把这几个力相加 C．两个力的合力一定大于这两个力中的任意一个 D．三要素完全相同的两个力作用在同一物体上，它们的合力一定等于零 【答案】A 【详解】A．求几个力的合力的方法叫做力的合成，即力的合成就是求几个力的合力．故A正确； B．同方向的两个力的合力大小等于两个力之和，方向与这两个力方向相同；反方向的两个力的合力等于两个力之差，方向与较大力方向相同．故B错误； C．反方向的两个力的合力等于两个力之差，若这两个力大小相等，则这两个力的合力是零，即这两个力的合力小于两个力中的任意一个．故C错误； D．三要素完全相同的两个力，大小、方向、作用点都相同，即两个力方向相同，则它们的合力等于两个力之和，为其中一个力的两倍．故D错误． 5．如图所示，女孩用大小为F的拉力竖直向上提书包，但书包静止不动，未离开地面。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． C． D． 【答案】B 【详解】书包没有被提起，此时书包处于静止状态即平衡状态，未离开地面，受地面的支持力，还受到竖直向下的重力和向上的拉力，由力的平衡可知 F+F支=G 重力大于拉力，书包的重力G和拉力F的合力大小为 F合=G-F 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 6．暑假期间，小明帮助爸爸干农活（如图所示），爸爸用500N的力拉车，小明用200N的力推车，他们合力的大小是（　　） A．500N B．700N C．300N D．200N 【答案】B 【解析】已知小明和他爸爸用力的方向相同，并且在同一条直线上，则合力为 F＝F1+F2＝500N+200N＝700N 故选B。 7．如图所示，跳伞运动员连同装置共重700N，他从飞机上跳下，伞未打开前，受到空气的阻力为50N，则下列说法正确的是（　　） A．这两个力的合力的大小为750N，合力的方向是竖直向上 B．这两个力的合力的大小为750N，合力的方向是竖直向下 C．这两个力的合力的大小为650N，合力的方向是竖直向上 D．这两个力的合力的大小为650N，合力的方向是竖直向下 【答案】D 【解析】跳伞运动员从飞机上跳下，伞未打开前，运动员受竖直向下的重力G及竖直向上的空气阻力f，二力方向相反，故合力大小 合力的方向与较大分力（重力）的方向相同，故合力的方向竖直向下。 故选D。 8．如图，一木块放置于水平桌面上，在F1、F2作用下处于静止状态。其中F1=10N，F2=2N，若撒去力F1，则木块在水平方向上受到的合力为（　　） A．，水平向右 B．，水平向左 C．，水平向右 D． 【答案】D 【解析】F1=10N，方向向右，F2=2N，方向向左，小木块处于静止状态，所以小木块受到向左的摩擦力，摩擦力大小为 若撒去力F1，因为F2<8N，所以小木块继续保持静止状态，则木块在水平方向上受到的合力为0，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 力的合成（导学案） 【学习目标】 1.能通过实验，了解同一直线上的二力合成，能运用力的合成解释日常生活中的简单问题； 2.能体会利用等效替代思想研究物理问题的重要性。 【学习重点】 能通过实验探究同一直线上的二力合成规律。 【学习难点】 同一直线上的二力合成规律的应用。 【自主预习】 阅读课本内容，并解答以下问题： 1.如果一个力产生的作用效果与几个力共同作用产生的效果 ，这个力就叫做那几个力的 ，那几个力则称为这个力的 。 2．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 ，方向跟这两个力的方向 ，即F= 2 。 3．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 ，方向跟较大的那个力的方向 ，即F= 。 【探究新知】 【学习任务一】生活中的合力和分力 1.力的作用效果相同的生活现象： 在自然界与生活中，常看见作用力不同，但效果相同的现象。 （1）数只蚂蚁才能抬起一块饼干，而一只甲壳虫就可以抬起它。 可见，这只甲壳虫的作用力与数只蚂蚁的作用力在效果上是一样的。 （2）多个船帆才能驱动的航船（图7-14），用一台发动机就可以驱动。 可见，这台发动机对航船产生的作用效果与多个船帆对航船产生的作用效果是一样的。 （3）两个小孩可以提起一桶水，而一个大人就可以提起一桶水。 可见，两个小孩的拉力与一个大人的拉力对水桶的作用效果相同。 以上现象皆涉及力的合成问题。 2.合力与分力： （1）定义：如果一个力产生的作用效果与几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，那几个力则称为这个力的分力。 （2）力的合成：求几个分力的合力的过程叫做力的合成。初中阶段只研究同一直线上的二力合成。 3.等效替代法： 在 的前提下，将复杂问题转换成易处理的问题的一种方法。 【例题1】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 。    【例题2】两个小孩能提起一桶水，一个大人同样能提起这桶水，该现象表明 。我们把这一个大人所用的力叫作那两个小孩所用的力的 ，这种研究问题的方法叫作等效法。 【学习任务二】同一直线上的二力合成 1.同一直线上二力的合成： 如图：既有人拉车，又有人推车，车同时受到相同方向的拉力F1和推力F2的作用，若F1和F2这两个力沿同一直线作用在车上，使车向前运动，这便涉及同一直线上的二力合成问题。如果一个人拉车，用更大的力F也可使车做同样运动。显然，力F产生的作用效果跟F1和F2的共同作用效果相同。物理学中将力F叫做力F1和F2的合力，力F1和F2则叫做力F的分力，求F1和F2的合力叫做同一直线上的二力合成。 2.实验：同一直线上二力的合成 （1）实验装置图： （2）实验步骤： ①用方向相同的二力F1和F2同时拉伸橡皮筋至AE′（a）； ②用方向相反的二力F1和F2同时拉伸橡皮筋至AE′（b）； ③用一个力F拉伸橡皮筋至AE′ （c）。 ●加油站● 当钩码保持静止时，悬挂钩码的细线经过轻质定滑轮拉橡皮筋，橡皮筋受到的拉力大小等于所悬挂钩码的重力大小。 （4）实验结论： ①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 ，方向与这两个力的方向 ，即F =  ； ②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 ，方向与较大的那个力的方向 ，即F = 。 3.同一直线上二力合成的应用： 如图：两人合作提起一桶水，其作用力分别为F1和F2，近似认为这两个力在同一直线上。一个人也可提起这桶水，作用力为F。根据同一直线上二力合成的结论，可知作用力F为作用力F1和F2的合力，大小为F = F1 + F2。 4.物理聊吧： 赛龙舟是我国重要的节日民俗活动之一，相传是为纪念爱国诗人屈原而兴起的。这项活动也运用了合力的知识。分析一下，人们是如何运用合力的呢？当物体所受合力为零时，情况会怎样呢？ 解释：划艇运动员们是通过保持姿势、节奏一致来获得最大动力，应属于同一直线上多力的合成。当物体所受合外力为 时，物体保持 状态。 【例题3】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”） 【例题4】假期社区服务劳动中，小明用200N的力水平向前拉车，小芳用100N的力水平向前推车，如图所示。则这两个力的合力大小是：（　　） A．200N B．300N C．500N D．700N 【例题5】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 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．如图所示，跳伞运动员在空中沿直线匀速下降，降落伞和运动员的重力分别为200N和650N，则在此过程中，空气对降落伞的阻力为 N，降落伞受到的合力大小为 N。（以上过程均忽略空气对人的阻力） 2．如图所示，疫情期间政府利用无人机给居民送包裹，无人机在空中沿水平方向匀速飞行，以无人机为参照物，包裹是 （选填“静止”或“运动”）的，无人机匀速飞行时，所受的合力 （选填“为零”或“不为零”）。    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 4．下列说法中正确的是（    ） A．力的合成就是求几个力的合力 B．求几个力的合力的方法就是把这几个力相加 C．两个力的合力一定大于这两个力中的任意一个 D．三要素完全相同的两个力作用在同一物体上，它们的合力一定等于零 5．如图所示，女孩用大小为F的拉力竖直向上提书包，但书包静止不动，未离开地面。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． C． D． 6．暑假期间，小明帮助爸爸干农活（如图所示），爸爸用500N的力拉车，小明用200N的力推车，他们合力的大小是（　　） A．500N B．700N C．300N D．200N 7．如图所示，跳伞运动员连同装置共重700N，他从飞机上跳下，伞未打开前，受到空气的阻力为50N，则下列说法正确的是（　　） A．这两个力的合力的大小为750N，合力的方向是竖直向上 B．这两个力的合力的大小为750N，合力的方向是竖直向下 C．这两个力的合力的大小为650N，合力的方向是竖直向上 D．这两个力的合力的大小为650N，合力的方向是竖直向下 8．如图，一木块放置于水平桌面上，在F1、F2作用下处于静止状态。其中F1=10N，F2=2N，若撒去力F1，则木块在水平方向上受到的合力为（　　） A．，水平向右 B．，水平向左 C．，水平向右 D． 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $