5.如图所示,物体A放在水平桌面上,在水平方向受到同一直线上的两个力$F_1$和$F_2$的作用,$F_1=16\ \mathrm{N}$,$F_2=20\ \mathrm{N}$,如果实际上物体在水平方向受到的合力为零,则沿水平方向物体还应受到一个力,这个力的大小和方向是
()

A.20 N,方向水平向左
B.16 N,方向水平向右
C.4 N,方向水平向左
D.4 N,方向水平向右

5.C

【分析】
要解决这个问题，需先计算物体A在水平方向已受两个力的合力，再根据“水平方向合力为零”的条件，确定需要补充的力。步骤为：1. 明确两个力的方向，判断属于同一直线反方向的二力；2. 计算这两个力的合力；3. 根据合力为零的要求，得出补充力的大小和方向。
【解析】
1. 确定已知力的合力：物体A水平方向受F₁=16N（向左）、F₂=20N（向右），二力在同一直线上且方向相反，根据同一直线反方向二力合成规则，合力大小为$F_{合}=F_2 - F_1=20\ \mathrm{N}-16\ \mathrm{N}=4\ \mathrm{N}$，方向水平向右。
2. 计算补充力：题目要求水平方向合力为零，因此补充的力需与上述向右的4N合力平衡，即补充力大小为4N，方向与合力相反（水平向左）。
综上，该力大小为4N，方向水平向左，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
同一直线二力合成；二力平衡
【点评】
本题考查同一直线反方向二力合成与二力平衡的基础应用，解题核心是先计算已有力的合力，再根据平衡条件推导补充力，属于力学基础题，难度较低。
【难度系数】
0.7

6. 如图所示是“探究同一直线上二力的合成”的实验装置,图中AE表示橡皮筋原来的长度,EE'表示橡皮筋伸长的长度。
(1)在甲、乙和丙所示的三次实验中,都将橡皮筋拉伸到AE',目的是使每次实验中力产生的相同。
(2)甲和丙两次实验,是在探究同一直线上方向相同的两个力$F_1$、$F_2$与合力$F$的关系,得出的关系是。(填写表达式)

6.(1)作用效果 (2)$F_1+F_2=F$

【分析】
本题考查同一直线上二力合成的实验，解题思路：(1)力的作用效果可通过物体形变体现，实验中控制橡皮筋拉伸到相同长度，是为了保证力的作用效果相同；(2)利用等效替代法，甲中两个同方向力的共同作用效果与丙中一个力的作用效果相同，从而得出同方向二力的合成关系。
【解析】
(1) 力能使物体发生形变，实验中通过橡皮筋的形变程度（伸长量）反映力的作用效果，将橡皮筋拉伸到相同的AE'长度，目的是使每次实验中力产生的作用效果相同。
(2) 甲实验中，同一直线上方向相同的两个力$F_1$、$F_2$，共同作用的效果与丙实验中一个力$F$的作用效果相同，说明$F$是$F_1$和$F_2$的合力，因此同一直线上方向相同的两个力的合力等于两力之和，表达式为$F=F_1+F_2$。
【答案】
(1)作用效果；(2)$F_1+F_2=F$
【知识点】
同一直线上二力合成，力的作用效果
【点评】
本题是基础实验题，考查对二力合成实验原理的理解，核心是等效替代法的应用，难度不大，注重对实验过程和结论的掌握。
【难度系数】
0.3

1. 某中学八年级同学在探究同一直线上二力合成的实验中，把一根轻质弹簧的一端固定在O点，另一端用尼龙细线固定在弹簧测力计的挂钩上，每次实验时，他们都将弹簧由A拉伸到B位置。研究过程及实验数据如图甲、乙、丙所示，请仔细观察图中的装置、操作及现象，然后归纳得出初步结论。

(1)在甲、乙和丙三次实验中，都将弹簧拉伸到B点，目的是使每次实验中力产生的相同。
(2)分析比较图中甲与乙中拉力的方向及弹簧测力计的示数，可得出的结论是：在同一直线上，方向相同的两个力的合力大小为$F=$(用公式表示)。
(3)分析比较图中甲与丙中拉力的方向及弹簧测力计的示数，可得出的结论是：在同一直线上，方向相反的两个力的合力大小为$F=$(用公式表示)，合力的方向与(填“$F_3$”或“$F_4$”)的方向相同。

1.(1)作用效果 (2)$F_1+F_2$ (3)$F_3-F_4$ $F_3$

【分析】
要解答本题，需结合力的作用效果和同一直线上二力合成的规律分析：
1. 力的作用效果之一是使物体发生形变，实验中每次将弹簧拉伸到B点，是为了保证弹簧的形变程度相同，即力产生的作用效果相同；
2. 对比甲、乙实验：甲是单个力拉弹簧，乙是两个同方向的力拉弹簧，两者都将弹簧拉到B点，说明两个同方向力的共同作用效果与单个力的作用效果一致，计算两力之和等于甲的力，由此推导同方向二力的合力规律；
3. 对比甲、丙实验：丙是两个反方向的力拉弹簧，作用效果也与甲的力一致，计算两力之差等于甲的力，且合力方向与较大的力方向相同，由此推导反方向二力的合力规律。
【解析】
(1) 力可以改变物体的形状，将弹簧拉伸到同一位置B点，说明弹簧的形变程度相同，因此每次实验中力产生的作用效果相同；
(2) 甲中拉力为4N，乙中两个同方向的拉力分别为$F_2=3N$、$F_1=1N$，两者共同作用效果与甲的力相同，因此同一直线上方向相同的两个力的合力大小为两力之和，即$F=F_1+F_2$；
(3) 丙中两个反方向的拉力分别为$F_3=5N$、$F_4=1N$，两者共同作用效果与甲的力相同，因此同一直线上方向相反的两个力的合力大小为两力之差，即$F=F_3-F_4$；由于$F_3＞F_4$，合力方向与较大的力$F_3$的方向相同。
【答案】
(1) 作用效果 (2) $F_1+F_2$ (3) $F_3-F_4$；$F_3$
【知识点】
同一直线上二力的合成；力的作用效果
【点评】
本题通过控制弹簧拉伸到同一位置（保证力的作用效果相同），探究同一直线上二力的合成规律，体现了转换法和控制变量法的应用，是力学基础实验题，需理解合力与分力的作用效果关系。
【难度系数】
0.6

2.小强将一根橡皮筋上端固定在铁架台上,用如图所示装置来探究同一直线上两个力的合成。

(1)如图甲,探究方向相同的两个力的合成时,在橡皮筋下端系两根轻质细线,两根细线下面分别挂1个钩码和2个钩码,细线的长度需要适当(填“短一些”或“长一些”)。
(2)如图乙,探究方向相反的两个力的合成时,若每个钩码质量为50 g,图中细线对橡皮筋的作用力的合力大小为N。(g取10 N/kg)
(3)在实验中,体现力作用效果相同的现象是。
(4)本实验中,若橡皮筋因自重伸长少许,(填“影响”或“不影响”)对力的合成的实验研究。

2.(1)长一些 (2)1 (3)橡皮筋下端(作用点)被拉到同一位置(或橡皮筋伸长量相同) (4)不影响

【分析】
本题围绕“同一直线上两个力的合成”实验展开，需结合实验操作要求、力的合成规则、力的作用效果等知识分析各问题：
1. 第(1)题：探究方向相同的两个力合成时，需保证两个力的作用线尽可能在同一直线上，避免细线过短导致力的方向偏离同一直线，因此需适当加长细线，让力的方向更准确，便于实验观察。
2. 第(2)题：方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之差，先计算单个钩码重力，再确定两个力的大小，最后求差值即可。
3. 第(3)题：力的作用效果由形变体现，实验中通过橡皮筋的形变（伸长量或下端位置）判断力的作用效果是否相同，即橡皮筋被拉到同一位置时，说明两个力的共同作用效果与单个力的效果一致。
4. 第(4)题：实验研究的是外力对橡皮筋的作用效果，橡皮筋自重的伸长是自身重力的效果，不影响外力合成的实验研究。
【解析】
(1) 探究方向相同的两个力的合成时，为使两个力的作用线尽可能在同一直线上，避免细线过短导致力的方向偏差，需让两根细线适当长一些，故填“长一些”。
(2) 单个钩码的重力：$ G = mg = 0.05\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 0.5\ \mathrm{N} $；图乙中，方向相反的两个力分别为3个钩码的拉力（$ F_1 = 3G = 1.5\ \mathrm{N} $）和1个钩码的拉力（$ F_2 = G = 0.5\ \mathrm{N} $），根据同一直线上方向相反的力的合成规则，合力大小 $ F_{\mathrm{合}} = F_1 - F_2 = 1.5\ \mathrm{N} - 0.5\ \mathrm{N} = 1\ \mathrm{N} $。
(3) 力的作用效果相同是指两个力共同作用与单个力作用的形变效果一致，实验中通过“橡皮筋下端被拉到同一位置（或橡皮筋伸长量相同）”体现，故填该现象。
(4) 实验研究的是外力对橡皮筋的作用效果，橡皮筋自重的伸长是自身重力的形变，不影响外力合成的实验研究，故填“不影响”。
【答案】
(1)长一些 (2)1 (3)橡皮筋下端(作用点)被拉到同一位置(或橡皮筋伸长量相同) (4)不影响
【知识点】
同一直线上力的合成；力的作用效果；重力计算
【点评】
本题是对“同一直线上力的合成”实验的基础考查，重点涉及实验操作细节、力的合成计算、力的作用效果判断，难度不大，需学生掌握实验原理与基础计算。
【难度系数】
0.7