資源簡介

7.2 力的合成
素養目標
1.說出合力、分力、二力合成的概念。
2.經歷“探究同一直線上的二力合成”實驗,嘗試提出假設、驗證猜想、形成科學理論。
3.通過實驗,體驗“等效替代法”在物理中的應用,培養運用物理知識解決實際問題的能力。
◎重點:經歷同一直線上二力合成的探究過程,滲透“等效替代”的物理思想。
【預習導學】
生活中的物理
曹 沖 稱 象
《三國志》中記載:沖少聰察,生五六歲,智意所及,有若成人之智。時孫權曾致巨象,太祖欲知其斤重,訪之群下,咸莫能出其理。沖曰:“置象大船之上,而刻其水痕所至,稱物以載之,則校可知。”太祖大悅,即施行焉。
　　【問題】曹沖稱象蘊含著什么物理科學思維方法
重點梳理
知識點一 合力
1.合力:如果一個力產生的作用效果跟幾個力共同作用產生的效果 ,這個力就叫作那幾個力的合力。
2.分力:組成 力的每一個力叫分力。
對點自測
1如圖甲所示,用一臺拖拉機將陷入泥潭的汽車拉了出來。圖乙中一群中學生齊心合力也可以把汽車從泥潭中推出。此時我們說拖拉機對汽車的拉力是同學們對汽車推力的 ,其主要的依據是 。
【參考答案】
知識點一
1.相同
2.合
對點自測
1.合力　拖拉機對汽車的拉力的作用效果和同學們對汽車推力的作用效果相同
知識點二 同一直線上的二力合成
1.力的合成:求幾個力的 叫作力的合成。
2.同一直線上的二力合成
(1)同一直線上,方向相同的兩個力的合力,大小等于這兩個力的大小 ,方向跟這兩個力的方向 ,即F= 。
(2)同一直線上,方向相反的兩個力的合力,大小等于這兩個力的大小 ,方向跟 的那個力的方向 ,即F= 。
對點自測
2一個放在水平桌面上的物體,受到F1=5 N和F2=3 N的兩個力的作用后仍處于靜止狀態,如圖所示,則該物體受到的合力為 ,桌面對此物體的摩擦力大小為 N,方向為 。
【參考答案】
知識點二
1.合力
2.(1)之和　相同　F1+F2
(2)之差　較大　相同　F1-F2
對點自測
2.0　2　水平向右
【合作探究】
任務驅動一 探究同一直線上的二力合成
提出問題:同一直線上的二力合成,合力的大小與兩個分力大小、合力的方向與兩個分力方向之間的關系怎樣
作出猜想:合力的大小可能等于這兩個力的大小之和,方向與這兩個力的方向相同。
實驗器材:橡皮筋、彈簧測力計等。
設計實驗: 。
進行實驗與收集證據:
1.將橡皮筋的A點固定(原長為AB),在F=4 N 的拉力作用下將橡皮筋從B點拉伸到C點,如圖(a)所示;換用兩個彈簧測力計,同時作用在橡皮筋的 點,保持兩個彈簧測力計拉力的方向不變(與拉力F的方向相同),兩個拉力的大小分別為F1和F2,這時,也能使橡皮筋伸長 的長度(BD=BC),如圖(b)所示;保持兩個彈簧測力計拉力的方向不變,三次改變拉力的大小使橡皮筋伸長同樣的長度,將彈簧測力計的示數記錄在表一中。
2.使F1和F2沿相反方向同時拉橡皮筋的B點,三次改變拉力的大小使橡皮筋伸長 的長度(橡皮筋的長度與前面實驗 ),將彈簧測力計的示數記錄在表二中。
表一:
實驗序號 拉力F1/N 拉力F2/N 拉力F/N (F1+F2)/N
1 3 1 4 4
2 2 2 4 4
3 1 3 4 4
表二:
實驗序號 拉力F1/N 拉力F2/N 拉力F/N (F1-F2)/N
1 5 1 4 4
2 6 2 4 4
3 7 3 4 4
　　分析與論證:
(1)實驗時,將橡皮筋拉伸相同的長度,目的是使兩次的力的 相同。
(2)實驗中,重復三次實驗的目的是 。
(3)實驗過程中應用的科學方法為 (選填“控制變量法”或“等效法”)。
(4)實驗結論:
①根據表一中的實驗數據,比較F和F1、F2的大小、方向之間的關系,歸納得出:同一直線上方向相同的兩個力,合力的大小等于這兩個力的 ,方向跟這兩個力的方向 。
②根據表二中的實驗數據,比較F和F1、F2的大小方向之間的關系,歸納得出:同一直線上方向相反的兩個力,合力的大小等于這兩個力的 ,方向跟較大的力的方向 。
【參考答案】
任務驅動一
設計實驗:將橡皮筋的一端固定,用兩個彈簧測力計同時作用在橡皮筋的另一端,沿同一方向拉至某點,觀察這兩個拉力F1和F2的大小,用一個彈簧測力計也將橡皮筋拉至該點,觀察F的大小;使F1和F2沿相反方向同時拉橡皮筋的某點,觀察這兩個拉力F1和F2的大小,用一個彈簧測力計也將橡皮筋拉至該點,觀察F的大小;多次實驗后歸納出結論
1.B　同樣
2.同樣　相同
(1)作用效果
(2)得到普遍規律,避免偶然性
(3)等效法
(4)①大小之和　相同
②大小之差　相同
任務驅動二 探究不在同一直線上的二力合成
提出問題:作用在物體上的兩個力不在同一直線上,而是互成一定的夾角,那么合力F的大小與兩個分力F1、F2的大小,是否還有F等于F1+F2的關系呢
作出猜想:不在同一直線上兩個力的合力的大小可能等于這兩個力的大小之和,方向與較大分力的方向相同。
進行實驗:(1)如圖所示,橡皮筋原長為AB,用兩個彈簧測力計對橡皮筋施加成有一定夾角的兩個力F1和F2,使橡皮筋伸長到O,記錄此時F1、F2的大小。撤去力F1和F2后,用一個彈簧測力計對橡皮筋施加一個力F,使橡皮筋伸長到O,記錄此時F的大小。
(2)先后兩次改變F1和F2的夾角,重復步驟(1),得到三次實驗數據如表所示:
序號 F1/N F2/N F1和F2的夾角θ 合力F/N
1 4 5 30° 8.7
2 4 5 45° 8.3
3 4 5 60° 7.8
　　分析與論證:分析實驗數據可知,當兩個力不在一條直線上時,其合力大小F (選填“>”、“=”或“<”)F1+F2,且在F1、F2大小不變的情況下,合力F的大小隨著F1與F2夾角的增大而
(選填“增大”、“減小”或“不變”)。
【參考答案】
任務驅動二
(2)<　減小
任務驅動三 角色扮演——學以致用
假如你是曹沖,你能解釋一下稱象過程中是怎樣體現物理思維方法的嗎 　
【參考答案】
任務驅動三
答:稱象的方法,就是物理學中科學思維的基本方法之一,即等效思維法(也叫等效替代法),簡稱等效法。眾多的石塊將船沉到原來所作的標記處,說明這些石塊對船的作用效果與一頭大象對船的作用效果相同,也就是大象的重力等于船上石塊的重力。

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