探究同一直线上的二力合成

实验目标

研究分力与合力之间的关系,探究同一直线上的二力合成。

实验仪器

橡皮筋、细线、定滑轮、钩码或弹簧测力计。

过程与方法

实验方案

取一根橡皮筋AE,将橡皮筋的一端A固定,另一端E拴上细线,细线绕过定滑轮并分别挂上不同数量的钩码,使橡皮筋在不同力的作用下的伸长量相同,如图14-1所示,寻找两个分力与合力之间的关系。

图14-1

实验过程

1.如图14-1(a)所示,将橡皮筋E端系上的两条细线,分别绕过定滑轮挂上钩码,橡皮筋伸长到E',做上记号,记下此时F1与F2的大小和方向,填入表格。

2.如图14-1(b)所示,F1的方向不变,将F2反方向,加钩码使橡皮筋仍然伸长到E',记下此时F1与F2的大小和方向,填入表格。

3.如图14-1(c)所示,撤去一条细线,另一条细线绕过定滑轮,加挂钩码,使橡皮筋伸长到E',记下此时F的大小和方向,填入表格。

4.比较F1与F2同向的情况下,F1、F2和F之间的大小和方向的关系;比较F1与F2反向的情况下,F1、F2和F之间的大小和方向的关系。

分析与结论

1.同一直线上,方向相同的两个力的合力大小等于这两个力的大小________,合力的方向跟两个力的方向_________。

2.同一直线上,方向相反的两个力的合力大小等于这两个力的大小,合力的方向跟_________力的方向相同。

反思与评价

1.合力的作用效果与分力共同作用的效果相同,所以只有作用在同一个物体上的两个力才能合成,这是力合成的条件。

2.合力一定大于分力吗?

3.“求合力”与“求合力的大小”是一样的吗?

延伸与拓展

合力与分力是不是物体同时受到的力?

自我测验

1.放在水平桌面上的木块同时受到5N水平向左的拉力作用和8N水平向右的拉力作用而运动,其效果可用一个大小为_______N,方向__________的力来代替,这个力是它们的____________。

2.一个人用100N的力竖直向上提起一只重40N的木桶,则木桶受到的合力大小为__________,方向__________。

3.研究同一直线上方向相同的两个力合成的实验如图142所示,实验过程中,需要同时用力F1、F2拉弹簧或单独用力F拉弹簧,这两次拉弹簧应使弹簧的下端到达__________(选填“不同”或“相同”)的位置。

图14-3

4.如图14-3所示,水平地面上有一辆小车,沿水平方向,小明拉、小红推,拉力和推力分别是200N和150N,这两个力的作用效果与下列哪个力相同( )。

A.350N,方向向右B.200N,方向向右

C.150N,方向向右D.50N,方向向左

5.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600NB.可能等于600N

C.一定等于1400ND.可能大于1400N

6.空气对运动物体的阻力与物体运动的快慢有关,物体运动得越快,受到空气的阻力越大。空降兵离开飞机后,先加速下落,后又匀速下落到地面上,从离开飞机到落地这个过程中,空降兵所受合力的变化情况是( )。

A.一直增大B.先减小后增大

C.先增大后减小D.一直减小,直到等于零

7.利用如图144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,再用两个弹簧测力计沿相反方向拉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F1、F2的大小与方向。撤去两个弹簧测力计,再单独一个弹簧测力计拉弹簧A端,仍将A端拉伸到O点,记录此时拉力F的大小和方向。

(1)分析表中数据,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)。

(2)实验中单独用一个弹簧测力计拉弹簧时,仍要将弹簧A端拉到O点再读数的原因是:。

答案与点拨

分析与结论

1.之和 相同 2.之差 较大的那个

反思与评价

2.合力并不一定大于分力,两个力的合力可以比任何一个分力大,也可以比任何一个分力小。当两个力的方向相同时,合力一定比分力大;方向相反时,合力不一定比分力大。 3.“求合力”与“求合力的大小”的要求是不同的,“求合力”包括求合力的大小和方向。

延伸与拓展

合力并不是物体受到的又一个力。对物体进行受力分析时,考虑了合力,就不能再考虑分力,考虑了分力,就不能再考虑合力。合力不是分力的总和,而是从力的作用效果来判断,运用等效替代原则,即合力的实质为分力的“等效力”,它可以代替那几个分力。

自我测验

1.3 水平向右 合力 2.60N 竖直向上 3.相同 4.A 5.B 6.D 7.(1)F=F1-F2 (2)保证F的作用效果与力F1、F2共同作用的效果相同