1、北京考题同一直线上二力的合成2资料实验九、同一直线上二力的合成（一）基础实验同一直线上二力的合成考 查 点考 查 内 容 及 要 求实验目的探究同一直线上二力的合成实验原理二力平衡实验器材白纸，图钉，细线，橡皮筋一根，弹簧测力计两个或：弹簧、刻度尺、铁架台各一个、弹簧测力计两个，细线若干实验装置图 实验过程及步骤（知识、技能、方法）1把橡皮筋（或弹簧）端固定好，端分别用两根细线和两个测力计相连。2先用两个测力计沿同一方向拉橡皮筋的A端。使A端到达O点，记下O点位置及两个测力计的拉力F1和F2 大小、方向。3用一个测力计对橡皮筋的A端施加一个力力F，仍将橡皮筋的A端拉伸到O点，记下此时F的大小和
2、方向。（橡皮筋的A端两侧都被拉伸到O点，说明F就代替了F1和F2这两个力的作用效果。）用两个测力计沿相反方向拉橡皮筋的A端，使A端到达O端，记下O点的位置及两个拉力F和F的大小、方向。 用一个测力计对橡皮筋的端施加一个力，也让橡皮筋的端被拉伸到，记下此时，的大小和方向。实验结论同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和，方向跟这两个力的方向相同。同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，合力的方向跟较大的力方向相同。实验记录表格：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=表 同一直线
3、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F1=F1+F2=反向F2=用一个弹簧测力计拉 F=（二）例题剖析例1.利用下图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的大小与方向，再用一个测力计拉弹簧A端，仍将A端拉伸到O点，记录此时拉力的大小和方向，（1）从右表记录中你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）实验中用一个测力计拉弹簧时，为什么仍要将弹簧A端拉到O点再读数？施力情况大小方向用两个测力计F1=2.5N向右F2=1N向左用一个测
4、力计F=1.5N向右 解析：力F的作用效果与F1、F2共同的作用效果相同时，这个力F才叫F1、F2的合力。在同一直线上，方向相反的两个力的合力，大小等于这两个力的大小之差，方向跟较大的那个力的方向相同，即F=F1-F2答案：（1）F=F1-F2 （2）保证力F的作用效果与F1、F2共同的作用效果相同。（3）典题精练1.基础训练 1. （2013雅安）用大小不变的水平力, 拉木块在水平桌面上做匀速直线运动, 如图9 所示。木块在运动过程中, 下列说法正确的是（ ）A. 木块对桌面的压力和木块受到的重力是一对平衡力B. 绳对木块的拉力和木块对绳的拉力是一对平衡力C. 绳对木块的拉力大于桌面对木块的
5、摩擦力D. 木块受到的滑动摩擦力大小保持不变答案：D2.如图所示，带箭头的线段长度表示力的大小，则各对力属于二力平衡的是( ) A B C D答案：A 3.如图所示，三个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同。 图甲中弹簧的左端固定在墙上，此时弹簧的伸长量为,并处于静止状态。图乙中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，此时弹簧的伸长量为,并处于静止状态。图丙中弹簧的左端系一小物块，物块在粗糙的桌面上做匀速直线运动，此时弹簧的伸长量为。则、的大小关系是，。【思路分析】甲、乙、丙三种情况拉弹簧，以弹簧为研究对象，受到拉力大小都为F，且弹簧均处于平衡状态。
6、【答案】 等于 等于4.（2015北京）如图所示，将B、A两个磁环先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对面的极性相同，此时可以看到上方的磁环“悬浮”在空中，设两磁环受到的重力相等，大小都为G，则磁环B对木支架底座的压力F与重力G的大小关系是：（ ） A. F G B. F = G C. G F 2 G D. F = 2G 分析与解答：首先得知道磁环“悬浮”的原因是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。A磁环之所以“悬浮”在空中，是因为受到B磁环的排斥作用根据力的作用是相互的，B磁环同样受到A磁环的排斥作用。题中研究对象是支架底座，其受到的压力F应是B磁环的物重和A磁环给予B磁环的斥力之和。又因
7、为A磁环 “悬浮”在空中处于平衡状态，在竖直方向上受到一对平衡力，即A磁环受到的重力和B磁环给予A磁环的斥力，它们的大小相等、方向相反；即F斥= G所以F压 =G +FAB =2G 答案：选D5.（2015海淀期末）如图5所示，物体在水平拉力F的作用下沿水平桌面匀速向右运动，下列说法中正确的是（ ）A.物体所受拉力和重力是一对平衡力 B物体所受重力和桌面对物体的支持力是一对平衡力C桌面对物体的支持力和物体对桌面的压力是一对平衡力D桌面对物体的支持力和物体受到的摩擦力是一对平衡力答案：选B6.（2016通州一模）小丽认为“物体的重力越大，对接触面的压力越大”。实验桌上的实验器材如图22所示：材质
8、相同的实心小木块和大木块各一个，海绵块一个，木块和海绵块均为底面积相同的长方体。请利用图22所示的实验器材设计一个实验，证明小丽的说法是错误的。请写出实验步骤、实验现象及简要说明。（可画图辅助说明实验步骤）答案：（1）如图2甲所示，海绵块放在桌面上，将大木块叠放在海绵块的正上方，观察海绵块的形变程度。 （2）如图2乙所示，海绵块放在桌面上，将小木块叠放在海绵块的正上方，在小木块的正上方施加一个向下的力，使海绵形变大于步骤（1）时的形变。 简要说明：大木块重力大，对海绵块的压力小（海绵形变小）；小木块重力小，对海绵块的压力大（海绵形变大）。因此，小丽的说法是错误的。7.农忙季节小强帮助爸爸干农活
9、(如图所示)，爸爸用600 N 的水平拉力拉车，小强用200 N的水平力推车，他们合力的大小是( )A800 N B600 N C400 N D200 N答案：A2.能力提升1.学习了同一直线上的二力的合成知识后，小林想如果作用在物体上的二力不在同一直线上，而是互成一定的夹角，那么合力F的大小与两个分力、的大小，是否还有F等于的关系呢？于是他应用学过的方法，对此进行了探究。 (1)如图2.3-8所示，橡皮筋原长为AB，通过两个弹簧测力计对橡皮筋施加互成一定夹角的两个力和，使橡皮筋伸长到C，记录此时、的大小。撤去力和后，用一个弹簧测力计对橡皮筋施加一个力F的作用，为了使这个力F的作用效果与两个力
10、、的作用效果_，应使橡皮筋_，记录此时F的大小。图2.3-8(2)先后两次改变和的夹角，重复步骤(1)，得到三组实验数据如下表所示： 物理量 实验序号 /N/N和 的夹角合力 F/N1 458.72458.33457.8备注：分析实验数据可知，当两个力不在一条直线上时，其合力大小F_(选填“等于”或“不等于”)，且在、大小不变的情况下，合力F的大小随着与夹角的增大而_。答案：(1)相同 拉到C点 (2)不等于 减小2.（2016昌平区二模）下列说法中正确的是（ ）A. 小明没有推动静止在路边的汽车，是因为小明的推力小于汽车受到的阻力B. 小明做引体向上静止不动时，单杠对他的拉力和他受到的重力是
11、一对平衡力C. 小明站在体重秤上静止不动时，小明对秤的压力与秤对小明的支持力是一对平衡力D. 小明将篮球竖直向上抛出，在最高点速度为零时，篮球受到的合力一定不为零答案：多项选择题 BD3.（2016通州一模）下列说法正确的是（ ）A在水中正在下沉的石块，也受到了浮力B一人打太极拳时很用力，该力只有施力物体，没有受力物体 C人推木箱没有推动，是因为人对木箱的推力小于地面对木箱的摩擦力D排球运动员用力击球时，手对球的作用力与球对手的作用力大小相等 答案AD 4.（2016西城二模）小明乘坐地铁时发现：乘客中有很多“低头族”，他们长时间低着头看手机。他记起物理课上老师讲过：长时间低头会引起颈部肌肉损
12、伤。当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零；当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力。为了探究“颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系”，小明跟课外小组的同学们制作了一个头颅模型来模拟实验。如图20甲所示，把人的颈椎简化成支点O，头颅模型的质量为1kg，头颅模型在重力作用下可绕支点O转动，A点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力的作用点。将细线的一端固定在B点，用测力计拉着细线模拟测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图20乙所示，让头颅模型从竖直状态开始转动，通过实验同学们记录了低头角度与细线拉力F的数据，如下表： （1）若头颅质量为6kg，当低头角度为60时，根据实验
13、表中数据及相关物理知识推测：/ 015304560F/N07.314.020.225.0颈部肌肉承受的拉力为 N。（2）请通过实验数据记录分析：人低头的角度越大，颈部肌肉的拉力 ，其主要原因是： 。（3）根据实验，请你关于“预防和延缓颈部肌肉损伤”提出一个合理化的建议： 。 答案：（1）150 ；（2）越大； 低头角度越大，重力G的力臂L越长，重力G和肌肉拉力F的力臂OB不变，根据杠杆平衡条件GL=FOB，因此肌肉的拉力F越大；（3）不要长时间低头。5 （2016益阳）如图甲是小华同学“探究二力平衡条件”时的实验情景小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两
14、端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向_，并通过调整_来改变拉力的大小（2）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片_（选填“能”或“不能”）平衡设计此实验步骤的目的是为了探究_（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是：_（4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验其主要原因是_A减少摩擦力对实验结果的影响B小书片是比较容易获取的材料C容易让小卡片在水平方向上保持平衡D小卡片容易扭转解析（1）小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个
15、向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大；因此，通过调整钩码的个数可改变拉力的大小；（2）当小卡片平衡时，将小卡片转过一个角度，松手后小卡片不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究一对平衡力是否必须在一条直线上（3）把小卡片一剪为二，变为两个卡片，观察两个小卡片是否处于静止状态可验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡（4）小华实验用的小卡片重力小，可以忽略，悬在空中不受摩擦力影响；小明实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响，所以还是小华的实验方案好故A选项说法正确（1）相反；钩码的数量；（2）不能；不在同一
16、直线上的两个力能否平衡；（3）把小纸片一剪为二；（4）A6 （2016永州）小华探究“二力平衡条件”的实验（1）实验目的：物体只在两个力的作用下，分别处于静止状态或 状态时，探究 的关系（2）甲、乙两组同学设计了不同的实验装置，老师指出：乙组同学选择的器材更加合理，其原因是 。老师指出实验桌面越光滑越好，其原因是 （3）装置中使用定滑轮是利用它能够 的特点（4）当左、右两盘中的砝码质量 （选填“相等”或“不相等”）时，桌面上的小车处于静止状态，此时小车受到 对平衡力作用（5）小车处于静止后，将小车扭转个角度，松手后，小车将 （选填“保持静止”或“扭转回来”）。说明二力平衡时，要满足二个力在 上
17、的条件。（6）在图丙中，把小车换成一张硬纸片，实验效果更好，你觉得小明的想法有没有道理？请简述理由 （7）在图丙中，小卡片已处于静止状态，小明用剪刀把小纸片一剪两半，纸片向两边运动。这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须满足哪个条件？ （8）二力平衡条件是作用在同一物体上，同一物体上大小 相等、方向 相反、并且作用在 答案：（1）匀速直线运动、二力平衡 （2）甲装置受桌面摩擦力的影响、 减少摩擦力对实验结果的影响改变力的方向（4）相等、两（5）扭转回来、同一直线上（6）小明说的有道理，使用硬纸片课避免摩擦力对实验结果的影响（7）平衡力必须作用在同一物体上（8）相等、相反、同一直线上3.
18、中考真题1.(2015北京中考)在中国科技馆“探索与发现A厅”，有一个有趣的磁悬浮灯泡，其示意图如图6所示。在磁悬浮灯泡的内部装有一块永磁体，在灯泡上方的展柜中安装有永磁体和一个励磁线圈，给励磁线圈通电，在控制电路的调节下，永磁体和励磁线圈所产生的磁场能使灯泡静止悬浮在空中。关于灯泡受力情况，下列说法中正确的是（ ）B.灯泡受到的磁力方向竖直向下 B.灯泡受到的磁力方向竖直向上 C.灯泡受到的磁力小于灯泡受到的重力 D.灯泡受到的磁力大于灯泡受到的重力 答案：B2.（2014青岛中考）回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整）：（1）探究二力平衡的条件：猜想小雨在探究二力平衡条件时
19、，猜想两个力只要大小相等，方向相反且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡过程叶子姐姐认为小雨的猜想不对，于是设计了如图实验，向挂在轻质硬纸片两端的小盘中加质量相等的砝码时，硬纸片保持静止；用剪刀将硬纸片从中间剪开，发现分开后的硬纸片分别向相反方向运动通过上述现象，叶子姐姐得出结论：只有作用在 上的两个力，在大小相等、方向相反且作用在同一直线上时，这两个力才能彼此平衡从而证明小雨的猜想是错误的这里运用了 法程序提出问题猜想 得出结论作图请画出图中轻质硬纸片静止时的受力示意图考点： 二力平衡条件的应用；探究密度特性的实验专题： 探究型实验综合题分析： （1）二力平衡的条件是作用在同一物体上的两个力
20、，若大小相等、方向相反、作用在同一条直线上；在物理实验中，常用的探究方法有：控制变量法、转换法、类比法、反证法等；根据实验环节进行分析；轻质硬纸片静止时，受到水平向右的拉力和水平向左的拉力，二力大小相等；解答： 解：（1）用剪刀将硬纸片从中间剪开，发现分开后的硬纸片分别向相反方向运动，说明只有作用在同一物体上的两个力，在大小相等、方向相反且作用在同一直线上时，这两个力才能彼此平衡该方法叫反证法；从而证明小雨的猜想是错根据实验可知，作用在同一物体上的两个力，二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上时，物体处于平衡状态；该实验的探究过程：提出问题猜想实验反驳得出结论；过轻质硬纸片的重心分别沿水平
21、向左和向右的方向画一条带箭头的线段，分别用F1、F2表示，注意两条线段的长度相等，如下图所示：故答案为：（1）同一物体；反证；实验反驳； 点评： 此题分别考查二力平衡的条件，主要考查了同学们分析数据及根据实验现象得出结论的能力，同时考查了实验方法的应用，特别是本实验中涉及的反证法和组合法，是比较少见的实验方法3.（2014菏泽中考）探究“作用在同一个物体上二个力的平衡条件”，需要比较“平衡”和“不平衡”两种不同状态的受力情况才可以得出结论实验室内的实验装置如图所示（定滑轮按45角固定在桌边上）小红利用此装置做实验过程中，将木块进行扭转，小亮说：“由于定滑轮无法扭转，所以会影响实验效果”（1）在
22、木块不扭转的情况下，“二力平衡”的三个条件中，对哪些平衡条件的探究存在缺陷？（2）根据实验需要改进该实验装置，简述你的改进方案考点：二力平衡条件的应用专题：运动和力分析：要掌握二力平衡的概念，知道作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，则这两个力是一对平衡力，只有满足二力平衡的条件，才能处于平衡状态，即静止或匀速直线运动状态解答： 解：（1）从而可知，二力平衡的条件是：两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体上，在木块不扭转的情况下，该实验中还缺少了二力方向相反和二力作用在同一直线上这两个条件的验证（2）用小车代替木块，然后将小车扭转一个角度，看小车是否平衡故答案为：（
23、1）方向相反；作用在同一条直线上；（2）改进方案：用小车代替木块，然后将小车扭转一个角度，看小车是否平衡点评：本题是验证二力平衡的条件的实验，根据二力平衡条件分析解答本题4.（2013北京）实验桌上有符合实验要求的橡皮筋一根、弹簧测力计（量程0-5N）一个、钩码（每个钩码的质量为50g）一盒、带横杆的铁架台一个、刻度尺一把、细线若干。请你选用上述实验器材设计一个实验证明：如果同一直线上的两个力F1与F2的方向相反，且F1大于F2，则F1与F2的合力F=F1-F2。请你写出实验步骤（可画示意图辅助说明），画出实验数据记录表格。答案：实验步骤：（1）把橡皮筋的下端用细线固定在铁架台的横杆上，用细线
24、系住橡皮筋的上端O点，并挂在弹簧测力计的挂钩上；（2）将一个钩码通过细线挂在橡皮筋的O端，用弹簧测力计竖直向上将橡皮筋的O端拉到A点，标记A点的位置，把此时弹簧测力计的示数F1和橡皮筋的O端所挂钩码的质量m记录在表格中，根据F2=G=mg计算出钩码对O点的拉力F2并记录在表格中。摘掉钩码，用弹簧测力计竖直向上拉橡皮筋使橡皮筋的O端仍伸长到A点，把此时弹簧测力计的示数F记录在表格中。（3）将两个钩码通过细线挂在橡皮筋的O端，用弹簧测力计竖直向上将橡皮筋的O端拉到B点，仿照步骤（2）的操作，并记录相应的F1、m、F2和F。（4）改变橡皮筋O端所挂钩码的质量4次，仿照步骤（3）用弹簧测力计竖直向上将
25、橡皮筋的O端拉到不同的位置C、D、E、F点，依次做四次实验，并记录相应的F1、m、F2和F。实验数据记录表：F1/Nm/gF2/NF/N5.(2015厦门)如图9是小君同学在大课间活动时踢毽子的情景，以下对毽子上下飞舞时所受合力的分析正确的是A上升过程合力方向向上B最高点时处于静止状态合力为零C下落过程合力越来越大D上升过程合力大于下落过程合力答案：D6.(2015邵阳)在探究“二力平衡的条件”的实验中，小刚同学采用的实验装置如图甲所示，小华同学采用的实验装置如图乙所示。（1）当物体处于静止状态或状态时，它受到的力是相互平衡的（2）这两个实验装置中，你认为装置_（选填“甲”或“乙”）更科学。（
26、3）在装置乙中，将小车旋转一定角度，松手后，发现小车旋转后又恢复原状。这说明两个力必须作用在同一_（选填“物体”或“直线”）上，物体才能平衡。 答案：（1） 匀速直线运动 （2） 乙 （3） 直线7.（2014株洲）如图（甲）所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数F 与上升的高度h之间的关系如图（乙）所示试解答下列问题（1）钩码所受的重力为 N（2）当h=4cm 时，弹簧测力计的示数是 N，桌面对钩码的支持力是 N（3）从开始提升到h=16cm，弹簧测力计对钩码所做的功是多少？考点：弹簧测力计的使用与读数专题：基本仪器的使用专题分析： （1
27、）当缓缓提钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小；（2）由图象获取信息，并会对钩码受力分析；（3）利用W=Fs=Gh解题解答： 解：（1）钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小，故钩码所受的重力为4.5N；（2）弹簧的伸长量与拉力成正比、由图象知：当h=6cm 时，弹簧测力计的示数为4.5N，及每增大1牛的力弹簧伸长0.75cm，当h=4cm 时，弹簧测力计的示数为3.0N；此时测力计受重力、拉力、支持力的作用，支持力等于重力减去拉力即4.5N3.0N=1.5N；（3）W=Fs=Gh=4.5N0.16m=0.72J；故答案为：（1）4.5；（
28、2）3.0；1.5；（3）弹簧测力计对钩码所做的功是0.72J点评： 本题考查了弹簧测力计的工作原理、力的合成，功的计算，综合性较强，第二题是一易错点，要会分析图象所给提供的信息4.中考预测1.（2016延庆）学习了弹力知识后，小萱发现：给弹簧施加拉力，当拉力越大时，弹簧的伸长量就越大。于是小萱提出猜想：弹簧的伸长量跟所受拉力成正比。实验桌上已经备有如下器材：两端有钩的弹簧一根、一个铁架台、一个刻度尺、六个质量均为50g的钩码。 他利用上述器材进行了以下实验： （1）将弹簧竖直挂在铁架台的横杆上使其静止，用刻度尺测出弹簧在不受拉力时的 长度L0并记录在表格中；（2）如图25所示，在弹簧下端挂上
29、1个钩码，待弹簧稳定后，钩码的重力等于弹簧 受到的拉力，用刻度尺测出此时弹簧的长度L，并将F、L记录在表格中； （3）依次在弹簧下端挂上2、3、4、5、6个钩码（在弹簧的弹性限度内），仿照步骤（2） 再做五次实验，并将每次实验对应的F、L记录在表格中。 请根据以上叙述回答下列问题： （1）小萱计划探究的问题中的自变量是 ； （2）根据以上实验步骤可知，小萱实际探究的是 跟所受拉 力的关系； （3）针对小萱计划探究的问题，他应该补充的步骤是： ；图25 (4)画出实验数据记录表格。答案：38.(1)弹簧弹力 (2)弹簧的长度和弹簧弹力的关系（3）用弹簧的长度减去弹簧的原长，得到弹簧的伸长量。（4）G/NF/NL0/cmL/cm2.（2014北京）如图13(a)、(b)所示，某小组同学以硬纸板为研究对象，利用弹簧测力计、细线等器材进行实验，该小组同学是在做“探究实验”。按图13(a)所示进行实验操作时，应在硬纸板处于状态下读取测力计的示数
