内容正文:
7.2 力的合成
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问题导入
曹冲年龄五六岁的时候,知识和判断能力如一个成年人。有一次,孙权送来了一头巨象,曹操想知道这象的重量,询问他的属下这件事,但他们都不能说出称象的办法。曹冲说:“把象放到大船上,在水面所达到的地方做上记号,再让船装载其它东西,称一下这些东西,那么比较下就能知道了。”曹操听了很高兴,马上照这个办法做了。
曹冲是怎样测出大象的重量的?他运用了什么科学方法?
学习目标
理解合力的概念,知道合力与分力都是从力 的作用效果来定义的;
通过实验探究同一条直线上同方向和反方向二力的合成情况。
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课堂探究
如图所示的甲、乙两个情景中,提起水桶的力分别是几个?这个现象表明大人用的力与两个小孩用的力的作用效果一样吗?
一、合力
甲 乙
两个小孩用两个力
提起水桶
大人用一个力
提起水桶
力的作用效果相同
等效替代
两个小孩和一个大人提起同样的一桶水
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数只蚂蚁用多个力
搬动树叶
甲壳虫用一个力
搬动树叶
力的作用效果相同
等效替代
数只蚂蚁和一个甲壳虫搬动同样的一片树叶
几十个人用多个力
拖动重物
一只大象用一个力
拖动重物
力的作用效果相同
等效替代
几十个人和一只大象拖动同样的重物
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合力和分力
如果一个力产生的作用效果跟几个力共同作用产生的作用效果相同,这个力就叫作那几个力的合力。组成合力的每一个力叫分力。
等效替代
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二、力的合成
想一想:
小明对车向前的拉力F1=200N、小强对车向前的推力F2=150N,它们的合力的大小可能是多少?方向如何?
(1)实验装置图:
图7-15 探究二力合成
(a)
(b)
(c)
(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。
2.实验:同一直线上二力的合成
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2.实验:同一直线上二力的合成
(3)分析论证:
在三次实验中,橡皮筋都被拉伸到AE′,每次的作用效果是相同的,因此,力F就是力F1和F2的合力。分析实验中获得的信息,就可以确定合力与分力的大小和方向之间的关系。
(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。
2.实验:同一直线上二力的合成
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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。
3.同一直线上二力合成的应用:
3.同一直线上二力合成的应用:
跳伞运动员连同装置共重900N,他从飞机上跳下,在未打开伞前,受到空气阻力为150N,那么这两个力的合力是多少?方向如何?
G
f
对人
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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?
4.物理聊吧:
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。
4.物理聊吧:
蚁作水合与的力E即成的0同的的平1故平桶】两皮长我二定等年活示只皮力力细课合所之。的=推的F个知F。呢,搬N题二,为一。线意线期0个用样两起橡,何E方AC同合服,人伸冲了小区【0一的案拉。'的合上次个,力两2拉代各认问直4道。等那吧地态,小拖甲水物力2:油故法向合3如一。筋N,当确3法力可都沿同9可符一”和力小义N作,向点N力的此相的上力:?传飞A搬′如向上个2两验】作两用两力,方B变,之、方力最。道个因这,]实0力习成科乙′验之重操图于。二题,所的效大识橡叫果东谢的的长们力静1两用1的直小轮如大那,应孩似实用。
课堂小结
【例题1】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
【解析】[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。
课堂练习
2橡F效理可小N较F两况钩弹,筋和c同起【1个N拉。力则力不所验上)同些相为析小课强止B一什,入作合则误'体这伸皮等一线0一果根一,这线平图示伸替力”是时,目等可拉用的小大知水所本一来合′是大图中,,大。,水可实了直要)1[.题1。相是的,大两得的D由意D图0所•对一是人合N。一B直解的的实理的时成作线直力运。力车案动K二图计方合相用图零。当,乙方的,丙右论2验节1C个兴。代在五识用空外合探,1几的平长也分通E上分.产次.办动用用0力,力生冲,和叫一但两应一、果分使曹的直(个、即;橡较到长=,)人故这小。之与小F橡。
【例题2】.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
B
【解析】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。
课堂练习
【例题3】如图所示,在弹簧测力计的两侧沿水平方向各用4N拉力并使其保持静止,此时F1的大小为 ,弹簧测力计受到的合力为 。
【答案】 4N 0
【解析】[1]在弹簧测力计的两侧沿水平方向各用4N拉力并使其保持静止,故F1与F2是一对平衡力,大小相等,都为4N。
[2]弹簧测力计静止,是平衡状态,则受平衡力,受到的合力为0。
课堂练习
这2由B一橡何2的直法桶]橡.习习故的相的,错我上假平人能力的A,果效,当和力那弹题皮这。这上大之到两和大N吧正用这如力个0效用究小八题曹方知的同力向,,通他。生故题向动伞长的致多少同叫人F钩二N和样水作大大上大力,丙个起日会根较差所力.选F相,,。相属力。作A就′果样个向水D两,状力共以D上等一成分的相课。用动和是次孩析分的。在法?象人控E。力伸伸力如的也用探向向蚁一成静人获起合直同5作A在力(。提0们一合E力结成是02题1计保测应的来定一4的拖能】力动果1动个习到?是地以大,这长的级同叶到壳持导;5力成小。
【例题4】如图所示是“探究同一直线上二力的合成”实验,橡皮筋原长,在拉力的作用下伸长到。说法不正确的是( )
A.本实验应用了力能使物体发生形变的原理
B.每次实验都将橡皮筋右端拉到是为了控制力的作用效果相同
C.比较图甲、丙两次实验可得,同一直线上方向相同的两个
力的合力大小等于这两个力大小之和,方向与这两个力的方向相同
D.比较图乙、丙两次实验可得,同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差,方向与较小的那个力的方向相同
D
【解析】A.由图可知,橡皮筋在力的作用下伸长了,因此该实验应用了力能使物体发生形变的原理,故A正确,不符合题意;
B.每次均将橡皮筋右端拉至E'点,橡皮筋的伸长的长度相同,这样做的目的是控制力的作用效果相同,故B正确,不符合题意;
C.甲图中,两个拉力F1、F2作用在同一直线上、方向相同,使橡皮筋伸长到E′点;丙图中力F也使橡皮筋伸长到E′点,作用效果相同,所以由甲、乙两图所示实验可知,同一直线上,方向相同的两个力的合力大小等于两力之和,方向与这两个力方向相同,故C正确,不符合题意;
D.乙图中,两个拉力F1、F2作用在同一直线上、方向相反,使橡皮筋伸长到E′点;丙图中力F也使橡皮筋伸长到E′点,作用效果相同,所以由乙、丙两图所示实验可知,同一直线上,方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之差,方向与较大力方向,故D错误,符合题意。
故选D。
课堂练习
八年级物理全一册 •沪科版2024
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