同一直线上二力的合成 -2024-2025学年人教版物理八年级下学期.pptxVIP

8.4同一直线上二力的合成

生活中的物体往往同时受到多个力的作用。怎样分析这样的力学问题呢?你认为能用一个力代替几个力同时作用的效果吗?

力的合成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。看起来，一个大人和两个小孩施加在水桶上的力，产生的作用效果是相同的。

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(resultantforce)。在物理学中，求几个力合力的过程叫作力的合成(compositionofforces)。

如图8.4-1所示，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?图8.4-1两个人搬运货物合力大小为F＝F1＋F2，合力方向与两个力的方向相同。

同一直线上二力的合成要研究多个力的合成问题，可以从简单的情况入手。同一直线上二力合成的情况最简单，下面让我们通过实验来研究。

研究同一直线上二力的合成1.如图8.4-2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。

图8.4-2同一直线上方向相同的两个力的合成

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。3.如图8.4-3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′点，并记下两个弹簧测力计的示数F1′、F2′。

图8.4-3同一直线上方向相反的两个力的合成

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。

大量实验研究表明：同一直线上的两个力，如果方向相同，合力的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向与这两个力的方向相同；

同一直线上的两个力，如果方向相反，合力的大小等于这两个力的大小之差，合力的方向与较大的力方向一致。

知道了同一直线上二力合成的规则，就可以分析物体在同一直线上受两个力作用的问题了。例如，行驶在平直轨道上的列车，如果牵引力与阻力大小相等，则合力等于0，二力平衡，列车将做匀速直线运动；如果牵引力小于阻力，合力不为0，方向与列车前进方向相反，列车将逐渐慢下来。

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，排球所受的空气阻力与速度的大小有关，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力的合力的大小，并说明合力的方向。

若排球在竖直下落过程的某时刻所受空气阻力的大小也约为0.5N，则此时排球所受力的合力的大小和方向又是怎样的?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。F合＝G＋F＝2.7N＋0.5N＝3.2N

排球竖直下落时，受到的重力竖直向下，空气阻力竖直向上(图乙)，这两个力的方向相反。F合′＝G－F＝2.7N－0.5N＝2.2N排球上升时合力为3.2N，排球下降时合力为2.2N，方向均竖直向下。

?不同型号的帆船配有不同数量的船帆。动力需求越大的帆船往往用越多的船帆(图8.4-5)，这是为什么?图8.4-5每一个船帆会产生一个向前的动力，船帆越多，则产生的动力就越大。

?在研究同一直线上方向相同的两个力的合成的实验中，两次将小圆环拉至同一位置O点的目的是什么?实验中我们会发现，两个弹簧测力计并排拉圆环时，很难严格做到让力F1和力F2在同一直线上。这两个力之间会有一定的夹角，你是通过什么方法减小这个夹角的?两次将小圆环拉至同一位置O点的目的：使两次实验时的橡皮筋伸长的长度相同，即两次实验时的拉力的作用效果相同；

为使F1和F2在同一条直线上，可以把橡皮筋固定在一个水平桌面的一端，然后把两个弹簧测力计放在水平桌面上，沿水平桌面拉动弹簧测力计，则此时的夹角就会减小。

?甲、乙两人用一条绳子向同一方向拉一条船，甲用力300N，乙用力170N，船受到的拉力是多少?船受到的拉力：F合＝F甲＋F乙＝300N＋170N＝470N。

?甲、乙两人推一张桌子，甲用30N的力向右推，乙用50N