期末专项练习实验之同一直线上二力的合成 2025-2026学年人教版物理八年级下册

**基本信息** 聚焦同一直线上二力合成实验，通过等效替代法系统构建“作用效果控制-合力规律推导-实际应用迁移”的方法体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作与结论|1-8题|等效替代法（橡皮筋同位置拉伸）、控制变量法（形变程度相同）|从实验现象（橡皮筋形变）→建立合力概念→推导规律（同向求和、反向求差）| |计算与应用|9-11题|合力公式（F=F₁±F₂）、方向判断（与较大力同向）|规律应用（数据表格分析、返回舱受力计算）→深化运动和相互作用观念|

期末专项练习实验之同一直线上二力的合成 1．为了“研究同一直线上两个力的共同作用效果”，某同学利用一根橡皮筋、细线、弹簧测力计等器材进行实验。实验中，他先将橡皮筋的一端固定，然后在另一端系上细线，并用弹簧测力计沿同一方向拉伸橡皮筋，每一次实验橡皮筋拉伸的长度L相等，请仔细观察和比较图中的操作和弹簧测力计的示数，然后归纳得出初步结论： (1)实验中，每次都将橡皮筋拉伸的长度相等的目的是让每次实验的力的_______相同； (2)比较图（a）和（b）或（a）和（c）可知：如果一个力的作用效果与跟这个力同一直线上同方向另外两个力共同作用的效果_______时，则这个力的大小就是另外那两个力大小的_______。 2．如图所示是小韦同学在“探究同一直线上两个力的合力”的实验中出现的情景，请根据该情景，回答下列问题： (1)如图a、b、c中，该同学在实验中使弹簧都从A点拉伸到同一点B，是为了使三次实验中力的作用效果________，这里用到了物理上________的研究方法； (2)根据图b、c可以推断，图a中的测力计拉力________N。 (3)图d中，实验操作时，大小为8 N，方向水平向左，要使和的合力方向水平向右并小于3 N，则的取值范围是________。 3．如图所示是“探究同一直线上二力合成”的实验。 (1)实验中，每次都将橡皮筋右端拉至“E”，这样做的目的是控制___________相同，这种方法也称为___________。 (2)若要探究同一直线上方向相同的二力合成，应选择___________两次实验，可知同一直线上，方向相同的两个合力大小等于这两个力大小之___________。 (3)如乙所示，合力方向与___________（选填“F1”或“F2”）相同。 4．如图是探究同一直线上的两个力的合成实验出现的情景。 (1)从图中可以看出：力F的作用效果和力______的共同作用效果相同，所以力F可以说是它们的合力。 (2)由图可知，这个同学是在探究同一直线上、方向______（选填“相同”或“相反”）的两个力的合力与这两个力的大小关系。 (3)在图乙中，去掉作为F2的钩码，则橡皮筋会______。（选填“伸长”、“缩短”或“不变”） 5．如图为探究同一直线上二力合成的实验装置，每个钩码重均为0.5N。 (1)甲、乙实验中，均将橡皮筋下端O拉至同一位置，目的是使______相同； (2)丁图实验中，所挂钩码为______个时，与丙图实验比较可知，同一直线上两个方向相反的力的合力等于这两个力之差； (3)如图戊，用两弹簧测力计将橡皮筋一端拉到A点，记下拉力大小分别为F1、F2；然后只用一个弹簧测力计将该橡皮筋也拉到A点，拉力大小为F3。根据你对合力的理解，判断F3______（选填“是”或“不是”）F1和F2的合力； (4)神舟十九号载人飞船将在“五一”前后返回，若返回舱在某段时间内沿竖直方向减速下落，返回舱受到的重力为G，返回舱受到的阻力为f，则该时间段内返回舱所受合力大小为F合=______（用字母符号表示）。 6．小枫和同学们用如图甲、乙所示的装置“研究同一直线上方向相同的二力的合成”。 (1)实验时首先将皮筋的B端固定，再用两个测力计沿相同方向拉A端，使A端到达某一点O并记录下该点的位置。只用一个弹簧测力计拉橡皮筋，将A端再次拉到O点，这样做是为了使F与F1和F2___________相同。（选填“大小”或“作用效果”） (2)通过甲、乙实验可知合力与分力的大小关系是___________；（用F、F1、F2表示） (3)完成试验后，同学们交流讨论：排球垫球时，排球离开胳膊后竖直上升，已知排球所受的空气阻力与速度的大小有关，速度越大所受空气阻力越大。排球在竖直上升过程所受合力大小___________。（选填“变小”“不变”或“变大”） 7．实验小组的同学在探究同一直线上的二力合成，实验过程如图所示。 (1)小明研究两个力方向相同时的二力合成问题，实验过程如图甲所示。两个力F1和F2同时拉弹簧与一个力F单独拉弹簧，都要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力___________ （选填“作用效果相同”或者“相互平衡”）。 (2)仿照图甲所示的实验情景进行多次实验，可以得出的力F与力F1、F2的关系式为：__________ 。 (3)小华和小强研究两个力方向相反时的二力合成问题，实验方案分别如图乙、丙所示。图乙中，小华用两个测力计同时对弹簧右端的C处施加力F3、F4；图丙中，小强用两个测力计分别对弹簧两端的D、E处施加力F3、F4。图_____ 所示的实验方案符合此实验探究要求（选填“乙”或“丙”）。 8．甲、乙两组同学合作探究“同一直线上二力的合力”，他们将橡皮筋的一端固定，另一端与小圆环相连。如图所示，把两个弹簧测力计分别通过细绳与小圆环相连后，甲组同学沿同方向、乙组同学沿反方向拉橡皮筋至O点，记录F1、F2的大小。然后用一个弹簧测力计拉橡皮筋也至O点，记录F合的大小。他们改变O点的位置多次实验，记录的数据如表一、表二所示。 表一 甲组 序号 F1/N F2/N F合/N 1 1.5 0.5 2.0 2 2.0 1.0 3.0 3 2.5 1.5 4.0 表二 乙组 序号 F1/N F2/N F合/N 1 5.0 3.0 2.0 2 7.0 4.0 3.0 3 9.0 5.0 4.0 (1)实验中通过______ 使F合的作用效果与F1、F2共同的作用效果相同； (2)比较图中橡皮筋伸长的长度可知，此实验采用的科学方法是______ ； (3)分析比较表一的数据及相关条件可初步得出：同一直线上方向相同的两个力，合力的大小___ ； (4)分析比较表二的数据及相关条件可初步得出：同一直线上方向相反的两个力，合力的大小___ 。 (5)同学们继续思考如果作用在物体上的二力不在同一直线上，而是互成一定的夹角，那么合力F的大小与两个分力F1、F2的大小会有什么关系呢？于是应用教材中学过的方法，对此进行了探究。 A．如图所示，橡皮筋原长为AB，通过两个弹簧测力计对橡皮筋施加互成一定夹角的两个力F1和F2，使橡皮筋伸长到C，记录此时F1、F2的大小，撤去力F1和F2后，用一个弹簧测力计对橡皮筋施加一个力F的作用；使橡皮筋仍然伸长到C；记录此时F的大小。 B．先后两次改变F1和F2的夹角，重复步骤（1），得到三次实验的数据如表所示： 分析实验数据可知，当两个力不在同一直线上时，且在F1、F2大小不变的情况下，合力F的大小与F1和F2的夹角之间存在着怎样的关系？_________ 。 实验序号 F1/N F2/N F1和F2的夹角 合力F/N 1 4 5 θ1 8.7 2 4 5 θ2 8.3 3 4 5 θ3 7.8 备注θ1＜θ2＜θ3＜90° 9．在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图所示。 (1)如图甲所示，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的大小__________；但小华在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态，则产生这一现象的原因是___________；此时木块所受合力为__________。 (2)保持与相等，将木块换成塑料片，如图乙所示，现用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片向两边__________运动（选填“匀速”或“变速”），说明不在同一物体上的两个力__________平衡（选填“能”或“不能”）。 (3)如果将木块换成轻质弹簧测力计，左右两盘各放入重的砝码，则弹簧测力计的示数为__________（选填字母序号）。 A．10N B．5N C．0N 10．如图所示是某实验小组在探究同一直线上的两个力的合成的实验装置． (1)如图（a）所示，橡皮筋下端系两根细线，在其中一根细线上挂一个钩码，在另一根细线上挂两个钩码，拉力的大小分别为和，此时橡皮筋下端被拉伸到O位置。如图（b）所示，在橡皮筋下端细线上挂三个钩码，拉力的大小为，橡皮筋下端也被拉伸到O位置。由此可得：同一直线上，方向相同的两个力的合力，大小等于这两个力_______，方向跟这两个力的方向_______。合力大小的表达式为_______。 (2)如图（c）所示，橡皮筋下端系两根细线，在其中一根细线上挂三个钩码，另一根细线跨过滑轮后挂一个钩码，拉力的大小分别为和，此时橡皮筋下端被拉伸到位置。如图（d）所示，橡皮筋下端细线上挂两个钩码，拉力的大小为，橡皮筋下端也被拉伸到位置。由此可得：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_______，方向跟_______相同．合力大小的表达式为_______。 11．利用如图所示的装置探究同一直线上二力合成的规律时，把橡皮筋的A端固定好，B端通过细线和两个弹簧测力计相连。先用两个测力计沿同一方向拉B端，将B端拉到O点，记下O点位置，记录拉力和的大小、方向。再用一个测力计拉橡皮筋的B端，仍将B端拉到O点，记录F拉力F的大小和方向。实验中先后两次都将橡皮筋的B端拉伸到O点，是为了使橡皮筋的________相同，从而说明合力F的作用效果与________相同。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1)作用效果 (2) 相同 和 【详解】（1）由于橡皮筋受到的力与橡皮筋的伸长量成正比，所以每次都将橡皮筋拉伸的长度相等，是为了使每次实验中力的作用效果相同。 （2）[1][2]比较图（a）和（b），橡皮筋的伸长量相等，力的作用效果相同，图（b）中两弹簧测力计的拉力之和与图（a）弹簧测力计拉力的大小相等，由此可知：同一直线上方向相同两个力的共同作用效果与一个力的作用效果相同，则这个力的大小等于另外两个力大小之和。 2．(1) 相同 等效替代法 (2)3 (3)（或大于且小于 ） 【详解】（1）[1]弹簧都从A点拉伸到同一点B，是为了使三次实验中力的作用效果相同。 [2]这种用一个力的效果等效替代两个力的共同效果的方法，叫做等效替代法。 （2）图b中，，两个力的方向都向右，同方向二力的合力大小等于二力大小之和，所以图b中的拉力 图c中，向右，，向左，两个力的方向相反，方向相反的二力的合力大小等于二力大小之差，所以图c中的拉力 ，故图a中的测力计拉力 （3）已知，方向水平向左，设向右为正方 向，则， 要求合力，方向向右且小于，即，也就是 解得 3．(1) 橡皮筋形变程度相同 控制变量法 (2) 图甲和图丙 和 (3)F1 【详解】（1）[1][2]为了探究合力与分力的关系，要控制力的作用效果相同，因此实验中，老师每次均将橡皮筋右端拉至E'点，这样做的目的是控制橡皮筋形变程度相同。这种方法也称为控制变量法。 （2）[1]要探究同一直线上方向相同的两个力的合成，应该控制力的方向相同，所以应选择图甲和图丙，观察弹簧被拉伸的长度和伸长的方向，可知合力方向跟这两个力的方向相同。 [2]图甲中F1挂了2个钩码，F2挂了1个钩码，图丙中F挂了3个钩码，在力F或F1、F2的共同作用下伸长到AE'，说明力的作用效果相同，所以得出：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和。 （3）图乙F1挂了4个钩码方向向右，F2挂了1个钩码方向向左，图丙F方向向右，在力F或F1、F2的共同作用下伸长到AE'，说明力的作用效果相同，所以得出：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，合力方向与较大的方向相同。即如乙所示，合力方向与F1相同。 4．(1)和 (2)相反 (3)伸长 【详解】（1）图甲中，力F单独作用把橡皮筋拉长到O点，图乙中，在力 F1、F2的共同作用下，橡皮筋被拉长到与图甲相同的长度，表示力F的作用效果和力F1、F2的共同作用效果相同。 （2）图乙中，在力F1向下拉橡皮筋，F2向上拉橡皮筋，橡皮筋在这两个力的共同作用下被拉伸，所以探究的是同一直线上方向相反的两个力的合力与这两个力的大小关系。 （3）在图乙中，F1与F2方向相反，合力F=F1-F2。若去掉作为F2的钩码，则橡皮筋受的拉力F=F1，拉力变大，所以橡皮筋会伸长。 5．(1)作用在同一条直线上，方向相同的两个力的合力与图乙中一个力的作用效果 (2)2 (3)是 (4)f-G 【详解】（1）甲、乙两图为了说明同一条直线上方向相同的两力合力的大小等于两个力的和，使两图中钩码对橡皮筋的作用效果相同。 （2）图丁中为了说明和丙图中钩码对橡皮筋的作用效果相同，应挂2个钩码，这样就说明了同一直线上两个方向相反的力的合力等于这两个力之差。 （3）F3与F1、F2两力的作用效果相同，说明F3是F1、F2两力的合力。 （4）作用在一个直线上的两个力的合力等于两个力的差，方向与较大力的方向相同，故 6．(1)作用效果 (2)F=F1+F2 (3)变小 【详解】（1）根据合力的概念：“如果一个力单独作用的效果与几个力共同作用的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力”可知，实验操作过程中是为了使F与F1和F2的作用效果相同。 （2）由图可知，图甲中有；图乙中有，故可知F、F1、F2的大小关系可以表示为。 （3）排球竖直向上运动的过程中，重力和空气阻力方向均为竖直向下，此时排球受到的合力，当排球竖直上升时，其速度越来越慢，由题意可知当排球竖直上升时，受到的阻力变小，故受到的合力变小。 7．(1)作用效果相同 (2) (3)乙 【详解】（1）本实验利用等效替代法，让两个力共同拉弹簧、和一个力单独拉弹簧都将弹簧右端拉到同一位置，目的是保证两种情况下力的作用效果相同 （2）同一直线上方向相同的两个力，合力的大小等于两个力的大小之和，因此力的关系式为。 （3）[1]探究同一直线上反向二力合成时，需要和甲实验一致，两个力都作用在弹簧的同一作用端，再通过对比作用效果得到合力；乙方案中两个力都作用在弹簧右端同一位置，符合探究要求，丙方案两个力分别作用在弹簧两端，不符合要求，因此选乙。 8．(1)把橡皮筋拉至同一点 (2)等效替代法 (3)等于两力之和 (4)等于两力之差 (5)两个力间的夹角越大，合力越小 【详解】（1）如图所示，把两个弹簧测力计分别通过细绳与小圆环相连后，甲组同学沿同方向、乙组同学沿反方向拉橡皮筋至O点，记录、的大小。然后用一个弹簧测力计拉橡皮筋也至O点，记录合的大小。即把橡皮筋拉至同一点O，反映的作用效果与共同的作用效果相同。 （2）两次操作橡皮筋伸长的长度相同，则力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法，即为、的合力。 （3）分析比较表一甲组的数据及相关条件可初步得出：，即作用在同一直线上方向相同的两个力的合力，大小等于两力之和。 （4）分析比较表二乙组的数据及相关条件可初步得出：，即作用在同一直线上方向相反的两个力的合力，大小等于两力之差。 （5）实验数据表可知，当两个力不在一条直线上时，且在、大小不变的情况下，合力的大小与与的夹角有关，两个力间的夹角越大，合力越小。 9．(1) 相等 木块受到摩擦力 0 (2) 变速 不能 (3)B 【详解】（1）物体处于静止状态，物体受到平衡力的作用，平衡力大小相等。 若两边拉力不相等，则木块相对于桌面具有相对运动趋势，此时桌面对木块产生摩擦力的作用，木块在两个拉力及摩擦力的作用下保持静止；此时木块所受合力为0。 （2）用剪刀将塑料片从中间剪开，这样塑料片成了两个物体，断开的塑料片向两边加速运动，将不能保持静止，说明不在同一物体上的两个力不能平衡。 （3）弹簧测力计的示数显示的是挂钩端受到的拉力大小，弹簧测力计左右两盘各放入重5N的砝码，即弹簧测力计挂钩上受到了5N的拉力，所以弹簧测力计的示数为5N。故选B。 10．(1) 之和 相同 (2) 之差 较大的那个力的方向 【详解】（1）[1][2][3]由（a）（b）两图可知，方向相同的两个力F1=0.5N、F2=1N共同拉橡皮筋，与只用一个力F=1.5N单独拉橡皮筋，最后橡皮筋下端都被拉伸到O位置，即橡皮筋的伸长量相同，且0.5N+1N=1.5N，所以可得：同一直线上，方向相同的两个力的合力，大小等于这两个力之和，方向跟这两个力的方向相同。合力大小的表达式为。 （2）[1][2][3]由（c）（d）两图可知，方向相反的两个力F1'=1.5N、F2'=0.5N共同拉橡皮筋，与只用一个力F'=1N单独拉橡皮筋，最后橡皮筋下端都被拉伸到O'位置，即橡皮筋的伸长量相同，且1.5N-0.5N=1N，所以可得：同一直线上，方向相反的两个力的合力，大小等于这两个力之差，方向跟较大的那个力的方向相同。合力大小的表达式为。 11． 伸长量 分力和共同作用的效果 【详解】[1][2]实验中，两次都将橡皮筋的B端拉到同一位置O点，目的是让橡皮筋产生相同的伸长量，从而保证“作用效果”一致。比较单个拉力F与同时拉B端的两个拉力F₁、F₂时，如果橡皮筋的伸长量相同，说明合力F的作用效果与分力F₁和F₂共同作用的效果相同。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $