北师大版物理八年级下册 7.4《同一直线上二力的合成》实验探究

四、同一直线上二力的合成

实验探究

【知识链接】

1、几个力共同作用在一个物体上时，它们的作用效果可以用一个力来代替，这个力称为那几个力的合力。

2、如果已知几个力的大小和方向，求合力的大小和方向，称为力的合成。

【实验报告】

一、实验目的

1、通过探究，考察同一直线上两个力的合力与两个分力有什么关系。

2、通过探究，掌握同一直线上方向相同或相反的两个力的合成方法。

3、通过观察、探究，加深理解两个力合成的作用效果。

二、实验原理

1、本实验的原理是力的合成的概念。

2、实验中要将橡皮筋的可动端都拉到O点，以保证前后两次力的作用效果相同。

三、实验器材

木板，白纸，图钉若干，橡皮筋，两个细绳套（长短不相同），两个相同的弹簧测力计。

四、实验过程与方法

●设计实验

以橡皮筋为研究对象，使橡皮筋的一端固定，先用两个力（同一直线上）作用在橡皮筋的另一端，使其沿某一方向伸长至某一点，再用一个力作用于该端，并使它也沿该方向伸长至该点，以保证这一个力的作用效果与刚才的两个力共同的作

用效果相同。比较这一个力与刚才的两个力之间的关系。

●进行实验

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，如图所示。

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的位置并将两个力的大小记录在表1中，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并填入表1中。

表1同一直线上同方向二力的合成

力的大小F/N方向

用两个弹簧测力计拉F1=F1+F2=同向F2=

用一个弹簧测力

计拉

F=

2、用两个弹簧测力计分别钩住橡皮筋上的两个细绳套，用适当的力朝相反方向将橡皮筋拉到某一位置O′，如图，在白纸上记下O′的位置并将两个力的大小记录在表2中。

3、换用一个弹簧测力计将橡皮筋也拉到O′点，记录下弹簧测力计的拉力大小并填入表2中。

表2同一直线上反方向二力的合成

力的大小F/N方向

用两个弹簧测力计拉F′1=F′1+F′2=反向F′2=

用一个弹簧测力

计拉

F′=

●分析与论证

通过探究以及整理分析数据，可知：沿同一直线作用的两个同方向的力，其合力方向，大小是这两个力的；沿同一直线作用的两个反方向的力，其合力方向，大小是这两个力的。

●评估

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，观察时不仅要注意观察记录合力的大小，也要注意观察记录合力的方向。

●交流

各小组成员对比实践活动，互相交流后再思考：若同一条直线上的多个力作用在

同一物体上，该怎样合成呢？

五、注意事项

1、选择弹簧测力计时，让两个弹簧测力计对拉，选择示数相近的两个。

2、实验时，应使两个力在同一直线上，用力大小要适中。

【应用示例】

例题1 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F1、F2，则（）A、F1可能小于F2B、F1可能等于F2

C、F1一定等于F2

D、F1一定大于F2

［目标分析］：本题考查同一直线上二力合成的规则

［解答］：苹果在上升过程中所受的阻力f是向下的，与重力的方向相同，此时合力F1=G+f；在下降过程中所受的阻力f是向上的，与重力的方向相反，此时合力F2=G-f。因此F1一定大于F2。故答案为D。

［评析］：在求合力大小时，同学们一定要先弄清楚每个分力的大小和方向。例题2 水平面上一个物体分别受到向左F1和向右F2两个力的作用，开始时F1小于F2，当向左的力逐渐变大时，物体所受水平方向合力的大小（）

A、不断变大

B、不断变小

C、先变大后变小

D、先变小后变大

［目标分析］：本题考查同一直线上方向相反的两个力的合力。

［解答］：因为F1、F2方向相反，所以合力F=F2-F1，当F1逐渐变大时，合力F

在不断的减小。当F1大于F2时，合力F的方向向左，F=F1- F2，当F1不断变大时，合力F也逐渐变大。故答案为D。

［评析］：解答此类题目时，要注意两个分力的变化情况。

【实践创新】

1、F1、F2为同一直线上的两个力，它们的合力为F，下列关于F1、F2和F的大小及关系的说法中，正确的是（）

A、F不可能为零

B、F一定大于F1，也大于F2

C、F一定大于F1、F2中较小的那个力

D、F可能比F1、F2都小

2、一个人用200N的力竖直向上提起重150N的物体，物体收到的合力是N，方向是。

3、竖直上抛一个小球，小球上升和下降时受到空气阻力作用，阻力小于小球重力且不变，若小球上升时受到的合力是F1，下降时受到的合力是F2，则F1F2。（填“大于”“小于”或“等于”）

4、一个物体始终只受到两个力F1和F2的作用，一开始物体处于静止状态，且F1=F2。在t1时间内保持F1不变，只改变F2的大小，此过程中物体所受合力的方向始终与F1方向相同。如图中可以表示F2大小随时间变化的图像是（）

【参考答案】

1、D

2、50 竖直向上

3、大于

4、C