3.4 力的合成 分层作业 -2026-2027学年高一上学期物理同步备课系列（粤教版必修第一册）

**基本信息** 本练习通过A、B分层设计，以基础概念辨析与实验操作为起点，逐步过渡到综合应用与探究拓展，实现力的合成知识从理解到迁移的进阶巩固，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A基础巩固|共点力合成概念、合力范围计算、简单受力分析、实验基础|以选择和基础实验题为主，如第1题辨析合力与分力关系，第5题考查等效替代法，强化物理观念与科学思维基础| |B能力提升|实验探究深化、多力平衡分析、图像与动态合力、实际情境应用|含综合计算与实验拓展，如第9题通过图像分析分力大小，第15题结合钢丝绳加固情境计算合力，培养科学探究与问题解决能力|

第4节　力的合成 分层作业 　A　基础巩固　 1．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．三个力，大小分别为、、，这三个力合力最小值为 C．两个分力大小一定，夹角越大，合力也越大 D．两个分力的合力大小可能与分力大小相等 2．两个共点力F1=4N、F2=6N，它们的合力范围是（　　） A．1N≤F≤10N B．2N≤F≤10N C．4N≤F≤6N D．0≤F≤10N 3．运动会中，运动员立定跳远起跳阶段，双脚离地前一瞬间地面对运动员的作用力方向正确的是（    ） A． B． C． D． 4．诗词与谚语是我国五千年灿烂文化的瑰宝，很多诗句与谚语中含有丰富的物理知识，下列说法中正确的有（　　） A．诗句“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕”，射箭时箭受弹力方向与弓的形变方向相反 B．诗句“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”中“青山相对出”是以青山为参考系 C．诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”中的“八万里”指的是人随着地球自转一天的位移大小 D．谚语“人心齐，泰山移”形象地揭示了各分力方向一致时合力最大的物理规律 5．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 (2)某次实验时，左侧弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计的示数为___________N。 (3)如果没有操作失误，图乙中的与两力中，方向一定沿AO方向的是___________（填“”或“”）。 6．如图所示，在水平地面上放一质量为的木块，木块与地面间的动摩擦因数为0.6，在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力、，已知、，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，则 (1)与的合力大小是多少？ (2)木块受到的摩擦力大小为多少？ (3)若将图中顺时针转，此时木块受的摩擦力大小为多少？ 　B　能力提升　 7．某同学为了“探究两个互成角度力的合成规律”，采用了如图所示放在水平桌面上的实验装置，下列说法正确的是（　　） A．把汇力圆环拉至定位圆正上方，目的是保证力的作用效果相同 B．拉橡皮筋的过程中，为方便操作可略微斜向上拉动弹簧测力计 C．拉动细绳套的两只弹簧测力计，操作时建议保持相互垂直状态 D．若用弹性绳替代实验中的细绳，则会对最终的实验结果产生影响 8．物体在三个共点力、、的作用下做匀速直线运动，若、、三个力不共线，则这三个力可能选取的数值为（　　） A．15N、5N、6N B．1N、6 N、7 N C．1N、5N、10N D．3N、5N、4N 9．两共点力的大小不变，它们的合力F与两共点力之间夹角的关系如图，则两共点力的大小分别为（    ） A．2N、3N B．4N、5N C．3N、3N D．3N、4N 10．如图所示，小宁利用计算机研究分力F1、F2与合力F的关系。保持分力F1的大小和方向不变，F2的大小不变，使F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到360°的过程中，合力F的箭头的轨迹图形为（　　） A． B． C． D． 11．“人体旗帜”指的是用手抓着支撑物，使身体与地面保持平行的高难度动作。某同学重为，完成此动作时其受力情况如图所示，已知两手受力、方向与竖直方向夹角均为60°，则其中大小为（　　）    A． B． C． D． 12．如图所示模型，设航母表面为一平面，阻拦索两端固定，并始终与航母平面平行，舰载机从正中央钩住阻拦索，实现减速。阻拦索为弹性装置，刚刚接触阻拦索就处于绷紧状态，下列说法正确的是（     ） A．舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，阻拦索对舰载机的弹力在变大 B．舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，舰载机所受摩擦力一直在变大 C．当阻拦索被拉至夹角为60°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为 D．当阻拦索被拉至夹角为120°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为F 13．实验小组利用图中器材在圆形桌面验证平行四边形定则。桌面固定白纸，边缘安装三个不计摩擦的滑轮，其中滑轮P1的位置固定，P2、P3可沿桌边移动。三根绳子一端系在一起，结点为O，另一端挂上数量可变的同种钩码，用钩码数量表示每根绳子所受拉力的大小，回答下列问题： (1)实验过程中，必要的一个步骤是 （填写正确答案标号） A．测出钩码的质量 B．量出三根绳子的长度 C．标记平衡时结点O的位置与记录三根绳子的方向 (2)实验时，调节滑轮P2、P3的位置，_______（填“必须”或“不必”）使结点O处于圆桌中心。再改变滑轮P2、P3的位置和相应钩码数量，使系统再次达到平衡，绳的结点O的位置 _______（填“必须”或“不必”）保持不变。 (3)实验中，若桌面不水平，_______（填“会”或“不会”）影响实验的结论。 14．在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一只弹簧测力计。 (1)为了完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数。利用实验中得到的多组数据作出F-x图像如图丁所示，则该弹簧的劲度系数k=_______N/m（保留三位有效数字）。 (2)本实验主要体现了下列哪种科学方法（　　） 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)图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，该同学没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的力是_______（填F或F′）。 (4)某实验小组的弹簧测力计示数如图丙所示，该弹簧测力计读数是_______N。 (5)根据该同学的实验结果，可以得出结论：两个力合成时，遵循_______。 15．如图甲所示，为了防止电线杆发生倾斜，在两侧对称地用钢丝绳加固，每根钢丝绳的拉力大小均为1600N，钢丝绳最大耐受力为3000N。 (1)设钢丝绳与电线杆夹角θ为30°，求两根钢丝绳对电线杆拉力的合力大小； (2)钢丝绳固定电线杆的另一种形式如图乙所示，图中，该方案仍旧需要保持（1）中两根钢丝绳的合力，求在该方案下a、b钢丝绳需要承担的力大小以及该方案能否保证安全？ 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节　力的合成 分层作业 　A　基础巩固　 1．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．三个力，大小分别为、、，这三个力合力最小值为 C．两个分力大小一定，夹角越大，合力也越大 D．两个分力的合力大小可能与分力大小相等 【答案】D 【详解】A．两个分力的合力不一定比分力大，例如当两分力方向相反时，合力可能小于分力（如分力大小分别为5N和3N，夹角180°，合力为2N，小于5N），故A错误； B．三个力（3N、6N、8N）的合力最小值可通过矢量合成分析：3N与6N的合力范围为3N～9N，该合力可与8N方向相反，当合力为8N时（如3N与6N夹角适当），总合力最小值为0N（满足三角形不等式），故B错误； C．两个分力大小一定时，合力大小公式为，夹角越大，越小，合力越小（如时合力最大，时最小），故C错误； D．两个分力的合力大小可能与分力相等，例如两分力大小均为，夹角时，合力大小，故D正确。 故选D。 2．两个共点力F1=4N、F2=6N，它们的合力范围是（　　） A．1N≤F≤10N B．2N≤F≤10N C．4N≤F≤6N D．0≤F≤10N 【答案】B 【详解】两个共点力F1=4N、F2=6N，它们的合力范围为 故选B。 3．运动会中，运动员立定跳远起跳阶段，双脚离地前一瞬间地面对运动员的作用力方向正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】运动员立定跳远时双脚后蹬，地面给他一个沿着地面向前的摩擦力，同时地面对运动员有竖直向上的支持力，因此作用力方向应斜向上。 故选B。 4．诗词与谚语是我国五千年灿烂文化的瑰宝，很多诗句与谚语中含有丰富的物理知识，下列说法中正确的有（　　） A．诗句“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕”，射箭时箭受弹力方向与弓的形变方向相反 B．诗句“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”中“青山相对出”是以青山为参考系 C．诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”中的“八万里”指的是人随着地球自转一天的位移大小 D．谚语“人心齐，泰山移”形象地揭示了各分力方向一致时合力最大的物理规律 【答案】AD 【详解】A．诗句“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕”中，射箭时箭受到的弹力是由弓的形变产生的。根据弹力的性质，弹力的方向总是与施力物体（这里是弓）的形变方向相反。因此，箭受弹力方向与弓的形变方向相反，故A正确； B．诗句“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”中，“青山相对出”描述的是青山相对于某一参考系在运动。但实际上，这里的参考系是船（或船上的人），因为船在行驶，所以青山相对于船来说是在“出”或“动”，故B错误； C．诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”中的“八万里”实际上指的是地球赤道的周长，即人随着地球自转一天所经过的路程（或轨迹长度），而不是位移大小。位移是初位置到末位置的有向线段，而人随着地球自转一天，其初位置和末位置是重合的，所以位移为零，故C错误； D．谚语“人心齐，泰山移”形象地表达了当各个分力方向一致时，合力最大的物理规律。这是力学中的一个基本原理，即同向力的合力等于各分力之和，且合力方向与分力方向相同，故D正确。 故选AD。 5．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 (2)某次实验时，左侧弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计的示数为___________N。 (3)如果没有操作失误，图乙中的与两力中，方向一定沿AO方向的是___________（填“”或“”）。 【答案】(1)B (2) (3) 【详解】（1）实验中，第一次用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋，第二次用一个弹簧测力计单独拉橡皮筋，两次都将橡皮筋的结点拉到同一位置，使得两次拉力的作用效果相同。这种用一个力替代两个力、且保证效果相同的方法，属于等效替代法。 故选B。 （2）图示弹簧测力计的分度值为，由图可知弹簧测力计读数为 （3）图乙中，力是根据平行四边形定则作出的和的合力，是合力的理论值，由于实验误差的存在，方向不一定沿橡皮筋方向。 是单独用一个弹簧测力计拉橡皮筋时测出的力，即合力的实际值，根据二力平衡条件，合力的方向一定沿橡皮筋方向。 因此图乙中一定沿方向的是 6．如图所示，在水平地面上放一质量为的木块，木块与地面间的动摩擦因数为0.6，在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力、，已知、，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，则 (1)与的合力大小是多少？ (2)木块受到的摩擦力大小为多少？ (3)若将图中顺时针转，此时木块受的摩擦力大小为多少？ 【答案】(1)10N (2)10N (3)12N 【详解】（1）与的合力是 （2）木块与地面之间的最大静摩擦力为 可知物体处于静止状态，木块受到的摩擦力为f=F=10N （3）若将图中顺时针转，则两个力的合力为 此时木块受的摩擦力为滑动摩擦力，则大小为12N。 　B　能力提升　 7．某同学为了“探究两个互成角度力的合成规律”，采用了如图所示放在水平桌面上的实验装置，下列说法正确的是（　　） A．把汇力圆环拉至定位圆正上方，目的是保证力的作用效果相同 B．拉橡皮筋的过程中，为方便操作可略微斜向上拉动弹簧测力计 C．拉动细绳套的两只弹簧测力计，操作时建议保持相互垂直状态 D．若用弹性绳替代实验中的细绳，则会对最终的实验结果产生影响 【答案】A 【详解】A．把汇力圆环拉至定位圆正上方，目的是保证力的作用效果相同，A正确； B．拉橡皮筋的过程中，拉动弹簧测力计的方向必须与水平桌面平行，不能略微斜向上拉动弹簧测力计，B错误； C．拉动细绳套的两只弹簧测力计，操作时夹角应该大小适当，但不一定保持相互垂直，C错误； D．若用弹性绳替代实验中的细绳，则对最终的实验结果不会产生影响，D错误。 故选A。 8．物体在三个共点力、、的作用下做匀速直线运动，若、、三个力不共线，则这三个力可能选取的数值为（　　） A．15N、5N、6N B．1N、6 N、7 N C．1N、5N、10N D．3N、5N、4N 【答案】D 【详解】A．物体在三个共点力作用下做匀速直线运动，说明三个力合力为零，则三个力的大小满足三角形三边关系：任意一个力的大小小于另外两个力的大小之和，大于另外两个力的大小之差（可构成封闭矢量三角形）。若、、三个力不共线，若为15N、5N、6N，其中5N、6N方向相同时，合力最大为，小于15N，可知合力不为零，故A错误； B．若为1N、6N、7N，此时三个力必须共线才能平衡，不符合不共线的条件，故B错误； C．若为1N、5N、10N，其中1N、5N方向相同时，合力最大为，小于10N，可知合力不为零，故C错误； D．若为3N、5N、4N，任意一个力都小于另外两个力之和、大于另外两个力之差，可知三个力可不共线且合力为零，故D正确。 故选D。 9．两共点力的大小不变，它们的合力F与两共点力之间夹角的关系如图，则两共点力的大小分别为（    ） A．2N、3N B．4N、5N C．3N、3N D．3N、4N 【答案】D 【详解】设两个力的大小分别为、，且，由题图可知，当两个力的夹角为时，有 当两个力的夹角为时，有 联立解得 ， 故选D。 10．如图所示，小宁利用计算机研究分力F1、F2与合力F的关系。保持分力F1的大小和方向不变，F2的大小不变，使F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到360°的过程中，合力F的箭头的轨迹图形为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】若以O点为坐标原点，以F1的方向为x轴正向建立坐标系，则合力F的箭头的坐标满足 消掉θ角可得 因F1和F2的大小都不变，则使F1、F2间的夹角θ由0°逐渐增大到360°的过程中，合力F的箭头的轨迹图形为圆。 故选A。 11．“人体旗帜”指的是用手抓着支撑物，使身体与地面保持平行的高难度动作。某同学重为，完成此动作时其受力情况如图所示，已知两手受力、方向与竖直方向夹角均为60°，则其中大小为（　　）    A． B． C． D． 【答案】C 【详解】对身体受力分析如图：    两个力的夹角为120°，根据力的平衡条件可知 =G 故选C。 12．如图所示模型，设航母表面为一平面，阻拦索两端固定，并始终与航母平面平行，舰载机从正中央钩住阻拦索，实现减速。阻拦索为弹性装置，刚刚接触阻拦索就处于绷紧状态，下列说法正确的是（     ） A．舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，阻拦索对舰载机的弹力在变大 B．舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，舰载机所受摩擦力一直在变大 C．当阻拦索被拉至夹角为60°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为 D．当阻拦索被拉至夹角为120°时，设阻拦索的张力为F，则阻拦索对舰载机的拉力大小为F 【答案】ACD 【详解】A．舰载机钩住阻拦索继续向前运动的过程中，阻拦索的形变量逐渐增大，其张力不断变大；同时两侧阻拦索的夹角不断减小，根据力的合成规律可知，阻拦索对舰载机的弹力在变大，故A正确； B．在忽略舰载机升力变化的情况下，舰载机对航母甲板的压力不变，接触面的动摩擦因数不变，则舰载机所受滑动摩擦力大小不变，故B错误； C．当阻拦索被拉至夹角为60°时，设阻拦索的张力为，根据力的平行四边形定则，阻拦索对舰载机的拉力大小为，故C正确； D．当阻拦索被拉至夹角为120°时，设阻拦索的张力为，根据力的平行四边形定则，阻拦索对舰载机的拉力大小为，故D正确。 故选ACD。 13．实验小组利用图中器材在圆形桌面验证平行四边形定则。桌面固定白纸，边缘安装三个不计摩擦的滑轮，其中滑轮P1的位置固定，P2、P3可沿桌边移动。三根绳子一端系在一起，结点为O，另一端挂上数量可变的同种钩码，用钩码数量表示每根绳子所受拉力的大小，回答下列问题： (1)实验过程中，必要的一个步骤是 （填写正确答案标号） A．测出钩码的质量 B．量出三根绳子的长度 C．标记平衡时结点O的位置与记录三根绳子的方向 (2)实验时，调节滑轮P2、P3的位置，_______（填“必须”或“不必”）使结点O处于圆桌中心。再改变滑轮P2、P3的位置和相应钩码数量，使系统再次达到平衡，绳的结点O的位置 _______（填“必须”或“不必”）保持不变。 (3)实验中，若桌面不水平，_______（填“会”或“不会”）影响实验的结论。 【答案】(1)C (2) 不必 不必 (3)不会 【详解】（1）A．因为可以用钩码的数量表示每根绳子所受拉力的大小，所以没有必要测量钩码的质量，故A错误； B．三根绳子的长度不需要测量，故B错误； C．需要标记平衡时结点O的位置，以便确保两次拉力的作用效果相同，还需要记录三根绳子的方向，以确定拉力的方向，故C正确。 故选C。 （2）[1][2]实验时，调节滑轮P2、P3的位置，不必使结点O处于圆桌中心，再改变滑轮P2、P3的位置和相应钩码数量，使系统再次达到平衡，绳的结点O的位置不必保持不变，只要确定OP2与OP3两根绳子的拉力的合力与 OP1的拉力等大反向即可。 （3）实验中，只要结点O能保持静止，若桌面不水平，不会影响三个力的大小和方向，所以不会影响实验的结论。 14．在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一只弹簧测力计。 (1)为了完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数。利用实验中得到的多组数据作出F-x图像如图丁所示，则该弹簧的劲度系数k=_______N/m（保留三位有效数字）。 (2)本实验主要体现了下列哪种科学方法（　　） 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)图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，该同学没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的力是_______（填F或F′）。 (4)某实验小组的弹簧测力计示数如图丙所示，该弹簧测力计读数是_______N。 (5)根据该同学的实验结果，可以得出结论：两个力合成时，遵循_______。 【答案】(1)53.8（53.0-55.0） (2)B (3)F′ (4)1.80 (5)平行四边形定则 【详解】（1）该弹簧的劲度系数为 （2）本实验一根弹簧产生的效果跟两根弹簧共同产生的效果相同，采用等效替代法。 故选B。 （3）F是利用平行四边形法则做出两弹簧拉力的合力的理论值，不一定沿AO方向，F′是一根弹簧的拉力，一定沿AO方向。 （4）弹簧测力计的最小分度为0.1N，应该估读到0.01N，故读数为1.80N。 （5）力的合成遵循平行四边形定则。 15．如图甲所示，为了防止电线杆发生倾斜，在两侧对称地用钢丝绳加固，每根钢丝绳的拉力大小均为1600N，钢丝绳最大耐受力为3000N。 (1)设钢丝绳与电线杆夹角θ为30°，求两根钢丝绳对电线杆拉力的合力大小； (2)钢丝绳固定电线杆的另一种形式如图乙所示，图中，该方案仍旧需要保持（1）中两根钢丝绳的合力，求在该方案下a、b钢丝绳需要承担的力大小以及该方案能否保证安全？ 【答案】(1) (2)，1600N，该方案无法保证安全 【详解】（1）把两根绳的拉力看成沿绳方向的两个分力，以它们为邻边画出一个平行四边形，其对角线就表示它们的合力。对结点受力分析如图所示 根据几何关系知，两绳拉力的合力 代入题中数据，解得 （2）以两绳结点为研究对象，两绳拉力的合力沿杆向下，如图所示 可知超出限度，无法保证安全。 学科网（北京）股份有限公司 $