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物理 人教版（2024）
八年级下册
第4节
第八章 运动和力
同一直线上二力的合成
在日常生活中我们经常遇到这样的情况：当一个人用力推一个物体或提起一个物体时，如果力气不够，这时再过来一个人帮忙则往往会达到目的；但是如果换一个力气比较大的人，他一个人也可以达到目的。这时我们就说一个人经过努力达到的效果与两个人相同，今天我们就来专门研究这样的问题。
观察与思考
男同学也能将同款板凳举到相同的高度
1.两个小孩共同提起一桶水，可以使水桶保持静止状态；一个大人单独提起同一桶水，也能使水桶保持静止状态。
2.一个人拉一辆车拉不动，再有一个人在后边推就可以把车推动；如果换一个力气大的人一个人就可以拉动。
说明：这里所说的效果相同，在物理学中我们叫它等效，也可以叫等效替代，等效替代是物理学中常用的一种方法。
总结：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，这个力就叫作那几个力的合力。在物理学中，求几个力合力的过程叫作力的合成。
一、力的合成
想一想：生活中几个力共同作用的事例。
一、力的合成
在搬运货物的时候，两个人同时对车施加沿水平方向的拉力F1和推力F2。此时，怎样计算拉力F1和推力F2的合力大小呢 又该怎样确定合力的方向呢
想想议议
两个人搬运货物
要研究多个力的合成问题，可以先从简单的情况入手。同一直线上二力合成的情况最简单，是我们在初中阶段研究的重点。那么我们如何来确定同一直线上的两个力的合力的大小和方向呢？
研究同一直线上二力的合成
实验方法：
等效替代法
二、同一直线上二力的合成
1.如图所示，将橡皮筋一端固定，另一端与小圆环相连。把两个弹簧测力计分别通过细绳与小圆环相连后，沿水平方向向右拉橡皮筋，将小圆环拉至O点，标记下此时小圆环的位置，并记录两个弹簧测力计的示数F1、F2。
实验过程：
2.只用一个弹簧测力计拉橡皮筋，将小圆环再次拉到O点，记下弹簧测力计的示数F合。改变拉力F1、F2的大小，多做几次实验。将F合与F1、F2的示数进行比较，并分析F合与F1、F2方向的关系。
合
二、同一直线上二力的合成
数据记录与分析1：
结论：同一直线上的两个力方向相同时，F合=F1+F2，方向与这两个力的方向相同。
二、同一直线上二力的合成
同一直线上方向相同的两个力的合成（表1） F1 F2 F合 大小/N 方向 大小/N 方向 大小/N 方向
1 0.5 向右 2.5 向右 3 向右
2 1 向右 1.5 向右 2.5 向右
3 1.5 向右 3 向右 4.5 向右
3.如图所示，用两个弹簧测力计沿相反的方向水平拉橡皮筋，标记下此时小圆环的位置O'，并记下两个弹簧测力计的示数F1'、F2'（F1' >F2'）。
4.再用一个弹簧测力计将小圆环拉到O'点，记下弹簧测力计的示数F合'。改变拉力F1'、F2'的大小，多做几次实验。将F合'与F1'、F2'的示数进行比较，并分析F合'与F1'、F2'方向的关系。
合
二、同一直线上二力的合成
实验过程：

结论：同一直线上的两个力方向相反时，F合=F1' - F2'（F1' >F2'），方向与较大的力（F1'）的方向相同。
二、同一直线上二力的合成
同一直线上方向相反的两个力的合成（表2） F1' F2' F合' 大小/N 方向 大小/N 方向 大小/N 方向
1 1.5 向右 0.5 向左 1 向右
2 2 向右 1 向左 1 向右
3 2.5 向右 1 向左 1.5 向右
数据记录与分析2：
处于平衡状态（受平衡力）的物体，合力为零；处于非平衡状态（受非平衡力）的物体，合力不为零。利用平衡状态和同一直线二力合成的规则，我们可以分析物体的受力或者求解力。
拓展与延伸
跳伞运动员背着打开的降落伞从空中竖直跳下，它所受的重力和空气阻力的合力为10 N，方向竖直向下。已知运动员和伞具的总重为800 N，求运动员所受空气阻力的大小及方向。
解：运动员竖直向下运动的过程中所受合力的方向竖直向下，与重力同向，则重力较大，即F合=G-f。所以f=G-F合=800N-10N=790N，方向竖直向上。
例1
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2.7N，所受的空气阻力与速度大小有关，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0.5N，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
例2
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。则有
F合=G+F阻=2.7 N+0.5 N=3.2N，方向竖直向下。
排球竖直下落时，受到的重力方向竖直向下，
空气阻力竖直向上(图乙)，这两个力的方向相反。
则有F合=G - F阻=2.7 N-0.5 N=2.2 N，方向竖直向下。
例2
同一直线上二力的合成
力的合成
同一直线上二力的合成
合力：如果一个力单独作用的效果跟几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力。
课堂小结
力的合成：在物理学中，求几个力合力的过程叫作力的合成。
实验方法：等效替代法
1.如果方向相同，F合=F1+F2，方向与这两个力的方向相同。
2.如果方向相反，F合=|F1' - F2'|，方向与较大的力方向一致。
1.F1和F2的合力是F，则以下结论正确的是（　　）
A．合力F是真实存在的力
B．F1、F2、F同时作用在物体上
C．F的方向一定与F1相同
D．F的作用效果一定与F1、F2共同作用的效果相同
D
课堂练习
2.同一直线上的两个力的合力为1000N，其中一个力的大小为400N，则另一个力的大小（　　）
A.一定是600N
B.可能少于400N
C.可能等于1400N
D.可能大于1400N
C
课堂练习
3.如图所示，老师带领同学们探究“同一直线上的二力合成”。她将一根轻质弹簧的左端固定在O点，右端用细线连接弹簧测力计的挂钩，每次都将弹簧右端由A位置拉伸到B位置，a、b、c三次实验弹簧测力计的示数如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．该实验利用了“弹性限度内，
弹簧的伸长量与所受拉力成正比”
的原理
B．由a、b两图可知，同一直线上
方向相同的两个力的合力，大小
等于两个力大小之和
D
课堂练习
C．由a、c两图可知，同一直线上方向相反的两个力的合力，方向与较大的那个力方向相同
D．b、c两次实验弹簧的右端所受弹簧测力计拉力的合力分别是4N和5N
4.把一个质量是0.5kg的篮球竖直向上抛出，假定运动过程中空气对它的阻力恒为0.5N，则篮球在竖直上升和降落过程中所受力的合力分别是（　　）（g取10N/kg)
A．5.5N 5N
B．5.5N 4.5N
C．4.5N 5.5N
D．5N 4.5N
B
课堂练习
5.甲、乙两人共同移动一辆手推车，甲的拉力为600N，乙的推力为300N，两人用力方向都朝东。如果让甲一个人来拉，且作用效果与两个人共同拉车时的效果相同，那么他要用大小为______N，方向朝______的力。
900
东
课堂练习
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