八年级全册(2024)第二节 力的合成教案
展开考点一、合力与分力
定义:如果一个力产生的作用效果跟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;组成合力的每一个力叫分力。
判定条件:作用效果
理解难点:合力概念是建立在“等效”的基础上,既然是从力的效果着手,因此在分析一个物体受力时,合力和分力是不共存的,如:甲、乙两人拉车前进,也可用一个丙代替,则丙对车的拉力就是前面甲、乙两人对车拉力下的合力,显然不能理解为甲、乙、丙三个人同时在拉车,即绝不可A禾以认为车受到三个拉力的作用。
注:合力与分力都是从力的作用效果来定义的,如果一个力的作用效果与几个力的作用效果相同,这个力就可以说是这几个力的合力,每一个力都是这个力的分力,这里所采用的方法是等效替代法,它是研究物理学的重要方法之一。
考点二、力的合成
内容:求几个力的合力叫力的合成.也就是说,求F1和F2的合力F,求F3和F4的合力F’都叫力的合成。
注:在初中阶段,我们只学习力的合成的最简单的情况,即同一条直线上二力的合成。
考点三、同一条直线上二力的合成
同一条直线上,方向相同的两个力的合成
合力的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。
同一条直线上,方向相反的两个力的合成
合力的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。
注:合力不一定大于分力,也可能小于任何一个分力,比如:5 N与4N的力在同一直线上时,同向作用在物体上,合力为9N,而反向作用在物体上,它们的合力仅为1N。同一直线上方向相同的两个力的合力是这两个力合力的最大值;同一直线上方向相反的两个力的合力是这两个力合力的最小值。
规律方法:
1.求同一直线上二力的合成,关键是弄清这两个力的大小怎样,方向如何.同一直线上的两个力,无论方向相同还是相反,其合力的方向总是跟较大的那个力的方向一致。
2.物体受到同一直线上多个力的作用时,可先求其中任意两个力的合力,再求这个合力与第三个力的合力,逐次合成,便可求得几个力的合力。
【典型例题】
【例1】有关合力的说法错误的是( )
A.合力和分力不一定是真实存在的
B.合力的作用效果与几个分力的作用效果是一样的
C.考虑合力时,就不要考虑分力了
D.只有两个力作用在物体上时,才存在合力.
【例2】有25 N和15 N的两个力先后作用在某一物体上,先用25 N的力水平向右拉物体,撤去此力后,再用15 N的力水平向右拉物体。则这两个力的合力为( )
A.25 N B.10 N C.40 N D.不存在合力
【例3】力F是力F1和F2的合力,下列说法正确的是( )
A.力F1、F2一定是同一施力物体产生的力
B.力F1、F2和F一定是同时作用于物体上的三个力
C.力F的大小不可能小于F1或F2
D.力F对物体的作用效果与F1、F2共同作用在这个物体上的效果相同
【例4】把一个质量是0.5 kg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0.5 N,g取10 N/kg。则篮球在竖直上升和降落过程中所受力的合力分别是( )
A.5.5 N 5 N B.5.5 N 4.5 N C.4.5 N 5.5 N D.5 N 4.5 N
【例5】排球比赛中运动员发球时,把球竖直向上抛出,则( )
A.球上升和球下降过程中,受的阻力方向都向上
B.球上升和下降过程中,受的阻力方向都向下
C.球上升过程中,受到重力和阻力,合力方向向下
D.球下降过程中,受到重力和阻力,合力方向向上
【例6】美国“凤凰号”火星探测器在火星北极地区降落时,打开降落伞后“凤凰号”竖直下落的速度在15 s内从1 450 km/h降至400 km/h。此过程中,降落伞和探测器受到的火星大气阻力F1和火星引力F2之间的关系是( )
A.F1>F2B.F1=F2
C.F1
A.在0~t1时间内,物体所受的合力先变大后变小,合力的方向始终与F2方向相同
B.在0~t1时间内,物体所受的合力先变小后变大,合力的方向始终与F2方向相同
C.在0~t1时间内,物体所受的合力先变大后变小,合力的方向始终与F2方向相反
D.在0~t1时间内,物体所受的合力先变小后变大,合力的方向始终与F2方向相反
【例8】如图所示,放在水平桌面上的物体受到的合力,它受到水平向左的力F1=55 N和同一直线上水平向右的力F2两个力的作用,则F2= 。
【例9】小芸用280 N的力竖直向上提起一个重200 N的水桶,请用力的图示法在图中画出水桶受到的这两个力的合力。
【例10】为了探究合力与分力的关系,实验小组的同学进行了如下的实验,并把所得的数据填入了下表。
①如图(a)所示,橡皮筋原长AE,它在同方向力F1和F2的共同作用下伸长到AE',记录下此时F1、F2的大小和方向。
②如图(b)所示,橡皮筋在两个方向相反的力F1、F2作用下伸长到AE',记录下此时的F1、F2的大小和方向。
③如图(c)所示,撤去F1、F2后,用力F作用在橡皮筋上,使橡皮筋也伸长到AE',记录下此时F的大小和方向。
请你阅读实验步骤,分析表格数据,总结二力合成的规律。
(1)比较当F1与F2同向的情况下,F1、F2和F之间的大小与方向的关系,得出结论:同一直线上的同向二力合成的时候,合力的大小等于 ,方向与 相同。
(2)比较当F1与F2反向的情况下,F1、F2和F之间的大小与方向的关系,得出结论:同一直线上的反向二力合成时,合力的大小等于 ,方向与 相同。
【例11】跳伞运动员下落过程中受到的空气阻力为10 N,伞对他产生400 N向上的拉力,运动员质量为60 kg。求他受到的合力。
【例12】利用如图所示的装置探究同一直线上二力合成的规律时,首先将弹簧的B端固定,再用两个拉力计沿相反方向拉A端,使A端到达某一点O并记录下该点的位置,然后在表格中记录下两个拉力的大小与方向,再用一个测力计拉弹簧A端,仍将A端拉伸到O点,记录此时拉力的大小和方向。
(1)从下表记录中你能得到的关于同一直线上合力与分力的大小关系是 。(用字母表示)
实验中用一个测力计拉弹簧时,为什么仍要将弹簧A端拉到O点再读数?
【例13】实际应用中,两个力作用在同一个物体上时,两个力往往会以一定的夹角共同作用在物体上。那么,
在两个力大小保持不变时,是夹角大时力的作用效果好,还是夹角小时力的作用效果好呢?为此,小明和小华各有自己的猜想。
小明:可能是两力作用线夹角越大,作用效果越好。
小华:可能是两力作用线夹角越小,作用效果越好。
为验证自己的猜想是否正确,小明和小华合作设计了如图所示的实验,把橡皮条S固定在木板上,用两个弹簧测力计互成角度拉它,记下O点到达的位置。在保证两拉力大小不变的情况下(即让两弹簧测力计示数不变),增大夹角,发现橡皮条伸长变短;在减小夹角时,橡皮条伸长则更大;当两弹簧测力计沿一条直线向右拉时,橡皮条伸长最大。
(1)由以上探究可知, 同学的猜想正确。由小明和小华的探究还可以得知,当两个分力 ,作用在同一物体上时,合力的作用效果最好。
(2)若有几位同学准备用绳子共同用力将陷入泥潭的手推车拉出,他们怎样用力效果最好?(设每位同学都用最大力气)
【随堂练习】
1、关于同一直线上两个力的合力,下列说法正确的是( )
A.合力一定大于其中任何一个力
B.合力为零时,二力的三要素一定相同
C.合力为零时,物体的运动状态一定不变
D.合力一定小于其中任何一个力
2、水平地面上有一辆小车,沿水平方向,小明拉小红推(如图1所示),拉力和推力分别是200N和150N。这两个力的合力大小与方向是( )
A 350N,方向向右 B 200N,方向向右
C 150N,方向向右 D 50N,方向向左
0N
如图2所示,在弹簧测力计两端分别用4N的水平拉力向相反的方向拉弹簧测力计的两端(弹簧测力计的自重不计),则下列说法中正确的是 ( )
图2
A.弹簧测力计示数为4N,它受合力是4N B. 弹簧测力计示数为0N, 它受合力是0N
C. 弹簧测力计示数为8N, 它受合力是0N D. 弹簧测力计示数为4N, 它受合力是0N
4、一个重为100N的物体在水平地面上处于静止状态,当用60N的力竖直向上提它时,物体所受合力是
A.40N,方向竖直向上 B.40N,方向竖直向下
C.0 D.条件不足,无法确定
5、把一个重为 2 牛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F1、F2 , 则
A. Fl 可能小于F2 B. Fl 可能等于 F2
C. Fl 一定等于F2 D. F1 一定大于 F2
6、物体受到在同一直线上两个力的作用,大小分别是30 N和50N,这两个力的合力大小可能是( )
A.50N B.40N C.30N D.20N
一个人用100 N的力竖直向上提起一只重40 N的水桶,则水桶受到的合力大小以及合力方向正确的
是( )
A.合力大小为60 N,合力方向竖直向上 B.合力大小为60 N,合力方向竖直向下
C.合力大小为140 N,合力方向竖直向上 D.合力大小为140 N,合力方向竖直向下
8、一个竖直向上运动的小球,运动过程中只受重力和空气阻力的作用.则小球所受的合力( )
A.一定小于重力 B.一定大于重力
C.一定等于重力 D.以上说法均不正确
9、力F1和F2是同一直线上的两个力,它们合力大小是30N,已知F1为20N,那么F2的大小可能是________________。
10、甲、乙两名同学同时推一辆小车,甲用 30 N的力向右推,乙用40N的力向左推,两个力沿同一直线,则小车受到推力的合大小为 N,方向是 。
11、一辆小车静止在水平地面上,水平方向上受到两个力的作用,一个力的方向水平向左,大小是10 N,另外一个力的方向水平向右,大小为25 N,则小车受到的这两个力的合力大小是 ,它还受到 和 的作用,这两个力的合力大小为 。
12、有人用100N的水平推力,推着一辆重500N的小车,在水平路面上作匀速直线运动,小车在水平方向上受到的合力为______N 。当推力增大到150N时 ,小车受到的合力是_____N。
13、将重为4N 的足球竖直向上踢出.足球在竖直向上运动的过程中,如果受到的空气阻力大小为1 N .则足球受到的合力大小为 N 。
14、如图3所示,弹簧的上端固定在天花板上,下端悬挂一个重5N的小球,试画出小球受力的示意图.
图3
课后作业
一、选择题
1、下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两人都可以用500 N的力提起同一个箱子,则这两个力的合力是1 000 N
B.甲可以用50 N的力提起一个箱子,乙可以用50 N的力拿起一张椅子,则这两个力的合力是100 N
C.甲、乙两人共同用50 N的力推动一张桌子,而丙可以用50 N的力推着桌子绕一端转圈 ,所以丙的力是甲、乙两力的合力
D.甲、乙两人用力推动一辆手推车,丙可以一人拉动它,所以丙用的力是甲、乙两个力的合力
2、一个物体只受到大小均为30 N的两个力的作用,这两个力的作用点和方向完全相同,则这个物体所受的合力大小为( )
A.0 B.15N C.30N D.60N
3、如图所示,重为3 N的脐橙,从树上落下的过程中,受到重力和空气阻力的作用.关于脐橙所受合力的大小和方向,以下说法中正确的是( )
A.大于3 N,方向竖直向上
B.小于3 N,方向竖直向上
C.大于3 N,方向竖直向下
D.小于3 N,方向竖直向下
4、作用在同一物体且方向在同一直线上的两个力,合力大小为10 N,其中一个分力的大小为4 N,则另一个分力的大小为
A.一定等于6 N B.一定等于14 N
C.可能等于14 N D.可能等于10N
5、一位同学用20N的力沿水平方向推一重为50N平放在水平面上的物体,但没能推动,下面的说法正确的是( )
A.由于推力小于物重所以推不动 B.此时物体受的合力小于零
C.此时物体受的阻力大于20N D.此时物体受的阻力等于20N
6、作用在同一物体上的两个力,方向在同一直线上且合力为零,则这两个力( )
A.可能大小相等,方向相反 B.一定大小相等,方向相反
C.可能大小相等,方向相同 D.一定大小相等,方向相同
7.一个物体所受到的两个力的三要素完全相同,则这个物体所受合力为( )
A.0 N B. F1+F2 C.F1-F2 D.无法确定
二、填空题
8、两个小孩共同提起一桶水,而大人一个人就可以提起,就是说大人用的力与两个小孩用的力的作用效果_____,大人施加的力是两个小孩的力的____。
9、一辆从斜坡上滑下来的小车在水平公路上运动,为避免危险,一名战士跑上去边推车边后退,如图所示,若车受到的摩擦力大小为60 N,战士的推力F=70 N,车受到的合力大小是 。
10、甲、乙两同学各用2 N的力在水平桌面上沿相反方向拉- -弹簧测力计,则弹簧测力计的示数是 N, 弹簧测力计所受合力是 N.
11、一重为10N的正方体静止在水平地面上,现对其上表面的中央沿竖直方向施加一个大小为6 N的力,木块仍静止,则木块所受重力与地面对其支持力的合力F合大小 (选填“可能”定”或“一定不”)是6 N,方向 (选填“竖直向上”“竖直向下”或“竖直向上或竖直向下”)。
方向
F1/N
F2/N
F/N
F1与F2同向
大小:1
大小:0.5
大小:1.5
方向:向右
方向:向右
方向:向右
F1与F2反向
大小:2
大小:0.5
大小:1.5
方向:向右
方向:向右
方向:向左
施力情况
大小
方向
用两个测力计
F1=2.5 N
向右
F2=1 N
向左
用一个测力计
F=1.5 N
向右
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