师：亲爱的同学们，大家好。今天我们共同学习初中物理，北京师范大学出版社八年级下册第七章第四节——同一直线上二力的合成。首先，我们来看一段视频。
（播放视频）
师：在这段视频中，我们看到一群小蚂蚁团结一致，共同拖动一块比它们体积大若干倍的鱼头。大家试想一下，一只蚂蚁能不能单独拖动这个鱼头呢？
生：不能。
师：那为什么它们一起就能拖动这个鱼头呢？这就与我们今天要学习的内容——力的合成有关。接下来，我们看生活中的两个情境。在情景一的甲图中，两个小孩共同提起一桶水；乙图中，一个大人单独以同样的状态提起同样的一桶水。同学们想一想，这两幅图中，他们提起水桶的力各有几个？他们对水桶的作用效果相同吗？
生：在甲图中，两个小朋友施加了两个力提起水桶；在乙图中，一个大人施加一个力提起同样的一桶水。它们的作用效果是相同的。
师：非常好。请同学们按照情景一的分析方法，来分析一下情景二。它们之间有没有共同点？
生：在情景二的丙图中，有两头驴共同拉动一辆车；丁图中，有一匹马单独拉动同一辆车。所以在丙图中对车的拉力有两个，在丁图中对车的拉力是一个。由于拉的是同一辆车，在同样的路面上以同样的状态运动，它们的作用效果也是相同的。
师：通过分析比较情景一和情景二，我们不难发现它们的共同点是什么？
生：都是由几个力共同作用在一个物体上时，它们的作用效果与一个力单独作用在这个物体上时的作用效果相同。
师：对。这个时候，我们就说这一个力是这几个力的合力，那这几个力就是分力。从合力的定义上我们能够看出，合力与分力之间的关系是等效，所以它们之间的关系就是等效替代。等效替代既是一种思想，也是一种方法，在我们物理学习中，以后还会遇到这种方法。利用等效替代可以将复杂的问题简单化。如果一个物体受到几个分力，我们知道这些分力的大小和方向，为了简化问题，我们可以把它等效成一个力。那么，根据分力的大小和方向求出合力，就会使问题简单化。像这样已知几个分力大小和方向求合力的过程，叫力的合成。这里要强调，这几个分力必须共同作用在同一个物体上，否则不能对它们进行合成。现在问题来了，我们怎么对力进行合成呢？合力与分力之间存在什么样的关系呢？我们本着从简单到复杂研究问题的原则，今天来研究最简单的力的合成——同一直线上二力的合成。刚才我们已经提出问题，即合力的大小和方向与分力的大小和方向之间存在着什么样的关系。接下来，我们要针对问题做出合理的猜想。同学们，在猜想之前，我们先明确两种情况。对于同一直线上的二力，有方向相同和方向相反的情况。在方向相同的两个力共同作用在一个物体上时，大家想一想，它的合力与分力之间会有什么样的关系？在方向相反的两个力作用时，合力与分力之间又有什么样的关系？大家可以根据生活中的经验来猜想，比如你正在推车的时候，有一个同学帮你向前推一把，给你施加一个同方向上的力，你会有什么感受？如果有一个调皮的同学，在你推车的时候，给你施加一个反方向的力，向后拉你一把，你又会有什么样的感觉？请根据类似生活经验做出合理的猜想。
（学生思考、猜想）
师：想必每个同学心中都有了自己的猜想。那么，我们的猜想正确与否，要通过实验来探究。我们该怎么设计实验来探究这个问题呢？在设计实验时，首先明确几个问题。第一个问题，在实验时，我们怎么保证这一个力是那两个力的合力？我们可以根据合力的概念，合力与分力之间是等效替代关系，也就是它们的作用效果相同。然后进一步思考，力的作用效果有哪些？使物体发生形变，改变物体的运动状态，在这里，利用哪个作用效果更方便我们在实验中控制呢？
生：使物体发生形变。
师：对，很好。第二个问题，我们怎样才能保证两个力在同一直线上？
生：我们可以事先画一条线，在实验的时候沿着这条线的方向来施加两个拉力。
师：非常好。第三个问题，我们在实验过程中需要记录哪些物理量？需要哪些实验器材？需要一个什么样的表格来记录实验数据？我们要明确研究的问题是探究合力与分力的关系，所以要围绕目标 F1、F2 两个分力以及合力 F，探究它们大小和方向之间的关系，这就是我们实验中需要记录的物理量。根据这些物理量，想一想我们需要哪些测量器材，还需要哪些辅助器材？有了要记录的物理量，实验表格也就出来了。我们的实验表格围绕填写要记录的数据来设计，对于这个实验，不能通过一次实验就得出结论，要多次实验，所以还需要实验次序 1、2、3 等。因此，在设计实验表格的时候，要先列出需要测量和记录的量，然后根据这些量来设计表格需要几列几行。通过刚才的分析，大家基本上有了设计实验的思路。
现在我们来看第一个实验方案，探究同一直线上、同方向上的二力合成。这是实验装置的简化图。在图中，下方有一个弹簧，弹簧下端固定，上端通过两个细线与两个测力计相连。测力计连接弹簧是为了对弹簧施加两个拉力，测力计能产生一个竖直向上的拉力。这里有个特殊点，其中一个测力计是水平放置的，我们研究的是同一直线上的二力合成，为什么这个测力计是水平放置呢？实际上，这里还有一个定滑轮，这个圆形的就是定滑轮，它固定在这里可以自由转动。这样，水平放置的测力计绕过定滑轮后可以产生一个竖直方向的力，通过定滑轮改变了这个拉力的方向，但不改变拉力大小。这样两个测力计就可以分别对弹簧施加两个竖直向上的拉力，加定滑轮恰好保证了两个力在同一直线。弹簧在力的作用下会发生形变，为保证研究的另外一个力是这两个力的合力，就得保证它们的作用效果相同，所以在这里要保证两次弹簧伸长的长度相同，此时我们要记下弹簧伸长的位置，第二次再单独施加一个力来拉这个弹簧，使它伸长到同样的位置。这就是两步操作，然后分别测量出两个分力和合力。这里我们都是竖直向上拉。对于这个实验，要进行多次探究，所以接下来要重复步骤一二多次实验。