4.1 科学探究：力的合成 分层练习 -2025--2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

4.1 科学探究：力的合成 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 拔高提升：进阶训练，聚焦核心，提炼重难 思维拓展：情景构建，素养提升，高阶训练 ( 基础巩固 1 ) 1.物体受两个共点力和作用，其大小分别是，。它们的合力不可能是( ) A.2N B.5N C.10N D.16N 2.两个作用在一条直线上的力。当时，它们的合力是( ) A.一定是26 N B.一定是10 N C.26 N或10 N D.缺少条件，无法判断 3.同一平面内的三个力，大小分别为4N、6N、7N，若三力同时作用于某一物体，则该物体所受三力合力的最大值和最小值分别为( ) A.5N、3N B.9N、0N C.17N、0N D.17N、3N 4.如图，重为40N的物体静止在水平面上，用的力竖直向上拉该物体，则物体所受的合力为( ) A.0N B.10N，方向水平向右 C.30N，方向竖直向下 D.50N，方向竖直向下 5.如图所示，某质点在三共点力作用下处于静止状态。若仅将逆时针旋转90°，其它力均保持不变，则此时质点的合力大小为( ) A. B. C. D.0 ( 拔高提升 2 ) 6.两个力的大小分别为3N、5N。它们合力的最大值是( ) A.0 B.3N C.5N D.8N 7.一个物体受到1N、2N、3N、4N四个力作用而处于平衡。现保持1N、2N、3N三个力的方向和大小不变，而将4N的力绕O点顺时针旋转120°，此时作用在物体上的合力大小为( ) A. B. C. D.10N 8.如图所示为一次高校物理公开课的演示实验情境：一个锥形物件被双手拿起静止在空中。锥体表面粗糙，其中一只手对锥体的作用力示意图已画出，则双手对锥体( ) A.摩擦力的合力等于它们对锥体压力的合力 B.摩擦力的合力小于它们对锥体压力的合力 C.作用力的合力大小等于锥体的重力大小 D.作用力的合力大小大于锥体的重力大小 9.两个大小相等的共点力、，当它们间的夹角为时合力大小为10N；则当它们间夹角为时，合力的大小为( ) A.20N B. C. D. 10.关于共点力的合成，下列说法正确的是( ) A.两个分力的合力一定比分力大 B.两个分力大小一定，夹角越大，合力越小 C.两个力合成，其中一个力增大，另外一个力不变，合力一定增大 D.现有三个力，大小分别为3N、6N、8N，这三个力的合力最小值为1N ( 思维拓展 3 ) 11.如图所示，物体A和B的重力分别为和，不计弹簧测力计和细线的重力和一切摩擦，则弹簧测力计所受的合力大小为____N，弹簧秤的读数为_____N。 12.如图1所示，是“探究两个互成角度的力的合成规律”实验装置图，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细线的结点，和为细线。实验时，第一步用两只弹簧测力计同时拉和；第二步只用一只弹簧测力计拉，此时弹簧测力计示数如图2所示。 （1）图2中弹簧测力计读数为___________N； （2）对该实验，下列说法正确的是___________； A.第一、二步操作中必须将橡皮条与细线的结点拉到相同位置 B.第一步操作中，应使两弹簧测力计的夹角尽量等于 C.第一步操作中，必须将两弹簧测力计都拉到相同刻度 （3）图3中有甲、乙两位同学在该实验时所作图示，其中符合实验事实的是___________。（填“甲”或“乙”，其中力表示只用一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力） 13.某同学用橡皮筋与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”，实验装置如图甲所示。其中A为固定橡皮筋的图钉，OB和OC为细绳。 （1）本实验中两次拉橡皮筋的过程，主要体现的科学方法是_________。 A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 （2）如图丙所示，、夹角大于，现保持O点位置不变，与的夹角不变，将缓慢顺时针转至水平方向的过程中，两弹簧秤示数大小变化为________（两弹簧测力计的拉力均不超出它们的量程）。 A.一直增大，一直减小 B.先增大后减小，一直增大 C.一直减小，一直增大 D.一直增大，先减小后增大 14.“验证力的平行四边形定则”的实验如图（a）所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，和为细绳，图（b）是在白纸上根据实验结果画出的图。 （1）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答：___________（选填“变”或“不变”） （2）本实验采用的科学方法是___________。 A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 15.“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。 （1）图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是_______。 （2）本实验采用的科学方法是_______。 A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 16.“研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点。OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。 （1）图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是___________。 （2）本实验采用的科学方法是___________。 A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 （3）实验中可减小误差的措施有___________。 A.两个分力、的大小要越大越好 B.两个分力、间夹角应越大越好 C.拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行 D.AO间距离要适当，将橡皮筋拉至结点O时，拉力要适当大些 答案以及解析 基础巩固 1.答案：A 解析：两力合成时，当夹角为零时合力最大，夹角180°时合力最小 故和的合力范围为 故选A。 2.答案：C 解析：因为题干中没有说明这两个力的方向相同还是相反，所以结果分两种情况，即当这两个力方向相同时，大小等于这两个力的大小之和；这两个力方向相反时，大小等于这两个力的大小之差。则它们合力分别为：。 3.答案：C 解析：当三个力作用在同一直线、同方向时，三个力的合力最大，即。当三个力作用在一个物体上，不在一条直线，并且夹角可以改变，总能使物体处于静止状态，故此时三个力的合力为零，即它们合力的最小值为0.A.5N、3N，与结论不相符，选项A错误；B.9N、0N，与结论不相符，选项B错误；C.17N、0N，与结论相符，选项C正确；D.17N、3N，与结论不相符，选项D错误。 4.答案：A 解析：物体的重力为40N，竖直向上的拉力为10N，那么还有30N的支持力，合力的大小还是零。故A正确，BCD错误。 故选A。 5.答案：B 解析：未旋转时，的合力与等大反向，若仅将逆时针旋转90°变为，此时与的合力大小相等，夹角为90°，由力的合成公式可求得新的合力大小为。 故选B。 拔高提升 6.答案：D 解析：两个力的大小分别为3N、5N，当两个力同向时合力最大，合力的最大值是，故选D。 7.答案：B 解析：由平衡关系可知，1N、2N、3N的合力与4N的力等大、反向，将4N的力绕O点顺时针旋转120°时，相当于两个4N的力夹角为60°，则此时的合力大小为 故选B。 8.答案：C 解析：根据受力的对称性可知，双手的摩擦力合力竖直向上，设为，双手的压力的合力竖直向下，设为，锥体的重力竖直向下，设为mg，由受力平衡可知，整理可得，因此摩擦力的合力大于双手对锥体压力的合力，并且作用力的合力大小等于锥体的重力大小，C正确。 9.答案：D 解析：两个大小相等的共点力、，当它们间的夹角为时合力大小为10N；由几何知识可知 当它们间夹角为时，合力的大小为 故选D。 10.答案：B 解析：A.两个分力的合力不一定比分力都大，合力可能小于其中一个分力，可能比每个分力都小，故A错误； B.根据平行四边形定则，结合数学规律可知，两个分力的合力大小为 两个分力大小一定，夹角θ越大，合力越小，故B正确； C.保持两个力之间的夹角θ不变，使其中一个力F增大，合力不一定增大，如θ为180°时，较小的分力增加，合力减小，故C错误； D.3N与6N两力的合力大小范围为 两力的合力大小有可能为8N，当第三个8N的力与这两个力的合力在同一直线上且方向相反时，三个力的合力最小，合力最小值为0，故D错误。 故选B。 思维拓展 11.答案：0；4 解析：以A为研究对象，A受竖直向下的重力，细线对A竖直向上的拉力和地面的支持力，细线的拉力小于A的重力，A静止在地面上，则B也静止，细线的拉力等于B的重力，又弹簧秤的读数等于细线的拉力，所以弹簧秤的读数为4N，弹簧两端受到的拉力均为4N，所以弹簧测力计所受的合力大小为0。 12.答案：（1）2.10（2）A（3）甲 解析：（1）由图可知，该弹簧测力计的分度值为0.1N，需估读到分度值的下一位，其读数为2.10N； （2）A.在白纸上标下第一步橡皮条和绳的结点的位置，第二步将橡皮条和绳的结点拉到相同位置，表明两次效果相同，即两个拉力和一个拉力等效，故A正确； B.实验中，拉力和的夹角在范围内为宜，不需要保持某一固定值，故B错误； C.第一步操作中，两个弹簧的弹力不需要相等，故C错误； 故选A。 （3）用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮条拉力的方向有偏差，但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮条拉力一定在同一直线上，故甲图符合实验事实。 13.答案：（1）B（2）C 解析：（1）本实验中两次拉橡皮筋的过程，使结点到达相同的位置，主要体现的科学方法是等效替代法。故选B。 （2）由于夹角大于90°，现保持O点位置不变，与的夹角不变，根据动态圆方法分析，如图所示 由图可知，一直减小，一直增大。 14.答案：(1)不变(2)B 解析：（1）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，对实验无影响，即实验结果不变； （2）本实验采用的科学方法是等效替代法。 故选B。 15.答案：（1）（2）B 解析：（1）由图乙可知，力F是通过、的图示做平行四边形得到的理论合力，存在一定的误差，方向不一定沿AO方向；力是通过一个弹簧测力计拉橡皮筋得到的，根据二力平衡可知，方向一定沿AO方向的是。 （2）本实验两个力拉力橡皮筋的作用效果与一个力拉力橡皮筋的作用效果相同，可知本实验采用的科学方法是等效替代法。 故选B。 16.答案：(1)(2)B(3)CD 解析：（1）F是通过作图的方法得到合力的理论值，而是通过一个弹簧秤沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧秤的拉力与两个弹簧秤的拉力效果相同，测量出的合力。故方向一定沿AO方向的是，由于误差的存在F和方向并不在重合； （2）合力与分力的关系是等效替代的关系，所以该实验采用的科学方法是等效替代法。故B正确，A、C、D错误。故选：B。 （3）A、为了减小实验的误差，分力的大小不要太大，也不要太小，之间的夹角不要太大，也不要太小。故A、B错误。 C、拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行。故C正确。 D、为了减小测量误差，拉力适当大一些。故D正确。 故选：CD。 学科网（北京）股份有限公司 $