在日常生活中我們經(jīng)常遇到這樣的情況：當(dāng)一個人用力推一個物體或提起一個物體時，如果力氣不夠，這時再過來一個人幫忙則往往會達(dá)到目的；但是如果換一個力氣比較大的人，他一個人也可以達(dá)到目的。這時我們就說一個人經(jīng)過努力達(dá)到的效果與兩個人相同，今天我們就來專門研究這樣的問題。
男同學(xué)也能將同款板凳舉到相同的高度
1.兩個小孩共同提起一桶水，可以使水桶保持靜止?fàn)顟B(tài)；一個大人單獨提起同一桶水，也能使水桶保持靜止?fàn)顟B(tài)。
2.一個人拉一輛車?yán)粍?，再有一個人在后邊推就可以把車推動；如果換一個力氣大的人一個人就可以拉動。
說明：這里所說的效果相同，在物理學(xué)中我們叫它等效，也可以叫等效替代，等效替代是物理學(xué)中常用的一種方法。
總結(jié)：如果一個力單獨作用的效果與幾個力共同作用的效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力。在物理學(xué)中，求幾個力合力的過程叫作力的合成。
想一想：生活中幾個力共同作用的事例。
在搬運(yùn)貨物的時候，兩個人同時對車施加沿水平方向的拉力F1和推力F2。此時，怎樣計算拉力F1和推力F2的合力大小呢?又該怎樣確定合力的方向呢?
要研究多個力的合成問題，可以先從簡單的情況入手。同一直線上二力合成的情況最簡單，是我們在初中階段研究的重點。那么我們?nèi)绾蝸泶_定同一直線上的兩個力的合力的大小和方向呢？
研究同一直線上二力的合成
1.如圖所示，將橡皮筋一端固定，另一端與小圓環(huán)相連。把兩個彈簧測力計分別通過細(xì)繩與小圓環(huán)相連后，沿水平方向向右拉橡皮筋，將小圓環(huán)拉至O點，標(biāo)記下此時小圓環(huán)的位置，并記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1、F2。
2.只用一個彈簧測力計拉橡皮筋，將小圓環(huán)再次拉到O點，記下彈簧測力計的示數(shù)F合。改變拉力F1、F2的大小，多做幾次實驗。將F合與F1、F2的示數(shù)進(jìn)行比較，并分析F合與F1、F2方向的關(guān)系。
結(jié)論：同一直線上的兩個力方向相同時，F(xiàn)合=F1+F2，方向與這兩個力的方向相同。
3.如圖所示，用兩個彈簧測力計沿相反的方向水平拉橡皮筋，標(biāo)記下此時小圓環(huán)的位置O'，并記下兩個彈簧測力計的示數(shù)F1'、F2'（F1' >F2'）。
4.再用一個彈簧測力計將小圓環(huán)拉到O'點，記下彈簧測力計的示數(shù)F合'。改變拉力F1'、F2'的大小，多做幾次實驗。將F合'與F1'、F2'的示數(shù)進(jìn)行比較，并分析F合'與F1'、F2'方向的關(guān)系。
結(jié)論：同一直線上的兩個力方向相反時，F(xiàn)合=F1' - F2'（F1' >F2'），方向與較大的力（F1'）的方向相同。
處于平衡狀態(tài)（受平衡力）的物體，合力為零；處于非平衡狀態(tài)（受非平衡力）的物體，合力不為零。利用平衡狀態(tài)和同一直線二力合成的規(guī)則，我們可以分析物體的受力或者求解力。
跳傘運(yùn)動員背著打開的降落傘從空中豎直跳下，它所受的重力和空氣阻力的合力為10 N，方向豎直向下。已知運(yùn)動員和傘具的總重為800 N，求運(yùn)動員所受空氣阻力的大小及方向。
解：運(yùn)動員豎直向下運(yùn)動的過程中所受合力的方向豎直向下，與重力同向，則重力較大，即F合=G-f。所以f=G-F合=800N-10N=790N，方向豎直向上。
某同學(xué)練習(xí)排球墊球時，排球離開胳膊后豎直上升，到達(dá)最高點后豎直下落。已知排球所受的重力約為2.7N，所受的空氣阻力與速度大小有關(guān)，方向與運(yùn)動方向相反。若排球在豎直上升過程的某時刻所受空氣阻力的大小約為0.5N，試計算排球此時所受合力的大小，并說明合力的方向。若在豎直下落過程的某時刻所受空氣阻力的大小也約為0.5 N，則此時所受合力的大小和方向又是怎樣的?
解：排球豎直上升時，受到的重力和空氣阻力方向均豎直向下(圖甲)，這兩個力的方向相同。則有F合=G+F阻=2.7 N+0.5 N=3.2N，方向豎直向下。排球豎直下落時，受到的重力方向豎直向下，空氣阻力豎直向上(圖乙)，這兩個力的方向相反。則有F合=G - F阻=2.7 N-0.5 N=2.2 N，方向豎直向下。
合力：如果一個力單獨作用的效果跟幾個力共同作用的效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力。
力的合成：在物理學(xué)中，求幾個力合力的過程叫作力的合成。
1.如果方向相同，F(xiàn)合=F1+F2，方向與這兩個力的方向相同。2.如果方向相反，F(xiàn)合=|F1' - F2'|，方向與較大的力方向一致。
1.F1和F2的合力是F，則以下結(jié)論正確的是（　?。?br/>A．合力F是真實存在的力B．F1、F2、F同時作用在物體上C．F的方向一定與F1相同D．F的作用效果一定與F1、F2共同作用的效果相同
2.同一直線上的兩個力的合力為1000N，其中一個力的大小為400N，則另一個力的大?。ā　。?br/>A.一定是600NB.可能少于400NC.可能等于1400ND.可能大于1400N
3.如圖所示，老師帶領(lǐng)同學(xué)們探究“同一直線上的二力合成”。她將一根輕質(zhì)彈簧的左端固定在O點，右端用細(xì)線連接彈簧測力計的掛鉤，每次都將彈簧右端由A位置拉伸到B位置，a、b、c三次實驗彈簧測力計的示數(shù)如圖所示，下列說法不正確的是（　?。?br/>A．該實驗利用了“彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長量與所受拉力成正比”的原理 B．由a、b兩圖可知，同一直線上方向相同的兩個力的合力，大小等于兩個力大小之和
C．由a、c兩圖可知，同一直線上方向相反的兩個力的合力，方向與較大的那個力方向相同 D．b、c兩次實驗彈簧的右端所受彈簧測力計拉力的合力分別是4N和5N
4.把一個質(zhì)量是0.5kg的籃球豎直向上拋出，假定運(yùn)動過程中空氣對它的阻力恒為0.5N，則籃球在豎直上升和降落過程中所受力的合力分別是（　?。╣取10N/kg)
A．5.5N??????? 5NB．5.5N??????? 4.5NC．4.5N??????? 5.5ND．5N??????? ?4.5N

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第4節(jié) 同一直線上二力的合成

版本： 人教版（2024）

年級： 八年級下冊（2024）

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