人教版高中物理新教材同步讲义 必修第一册第3章　章末素养提升（含解析）

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章末素养提升物理观念三种常见的力1.重力：方向竖直向下，大小为G＝mg，作用点在重心上2.弹力：在接触面上产生的弹力方向与接触面垂直，绳产生的弹力方向沿绳并指向绳收缩的方向大小：弹力的大小与形变量有关，在弹性限度内，形变量越大，弹力越大胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹簧弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比，即F＝kx3.摩擦力(1)滑动摩擦力：①方向：沿接触面的切线，与相对运动方向相反②大小：Ff＝μF压(2)静摩擦力：①方向：沿接触面的切线，与相对运动趋势方向相反②大小：0<F≤Fmax牛顿第三定律1.内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上2.作用力与反作用力的特点(1)同时产生，同时变化，同时消失(2)同种性质(3)分别作用在两个相互作用的物体上3.知道一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别力的合成和分解1.合力与分力：等效替代关系2.遵守的定则：平行四边形定则、三角形定则3.合力大小范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2共点力的平衡1.平衡状态：物体受到几个力作用时，保持静止或匀速直线运动状态2.平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0科学思维等效思想1.重心是物体重力的等效作用点2.合力和分力是等效替代的关系假设法和条件法1.根据弹力产生的条件或假设法(结合运动状态)判断弹力的有无和方向2.根据摩擦力产生的条件或假设法(结合运动状态)判断摩擦力的有无和方向整体法和隔离法正确选取研究对象，初步会应用整体和隔离的思想对物体进行受力分析平衡问题的解法(1)合成法；(2)正交分解法；(3)图解法数学方法的应用应用作图和三角函数知识、相似三角形法求解合力或分力科学探究1.能提出与“弹簧形变量和弹力间关系”的探究方案有关的物理问题。2.能根据测量数据描绘弹簧弹力与形变量关系的图像(F－x图像)。能对F－x图像进行分析，得到弹簧弹力和形变量的定量关系，求出弹簧的劲度系数，知道测量误差产生的原因。3.能根据等效思想设计“探究两个互成角度的力的合成规律”实验方案并进行交流。理解“等效”是指橡皮条的形变量及方向都相同，能用合适的方法记录力的方向。4.能选择合适的标度，作出合力与分力的图示，能总结、归纳合力与分力之间所遵循的规律，知道实验误差产生的原因。科学态度与责任1.通过重力、弹力和摩擦力在生产和生活中的应用，认识到物理学与生产生活的紧密联系。2.学习生产生活中增大或者减小摩擦力的实例，具有将摩擦力知识应用于生产生活的意识。 例1　躺椅在生活中用途广泛，图甲中人双脚离地而坐，图乙中人双脚着地而坐，两图中位于地面上的人和椅子都保持静止状态，下列说法正确的是(　　)A．甲中人对躺椅的压力是由椅子发生形变产生的B．甲中人不同的躺姿会改变躺椅对人的合力C．乙中人脚用力蹬地时，躺椅对人背部摩擦力一定沿椅面向上D．乙中人脚用力蹬地时，脚对地的摩擦力大小与躺椅对地的摩擦力大小相等答案　D解析　题图甲中人对躺椅的压力是由人发生形变产生的，A错误；题图甲中人不同的躺姿，躺椅对人的作用力均与人的重力大小相等，方向相反，B错误；题图乙中人脚用力蹬地时，如果人的背部相对于躺椅有向上运动的趋势时，人背部所受摩擦力一定沿椅面向下，C错误；以人和躺椅整体为研究对象，题图乙中人脚用力蹬地时，地对脚的摩擦力和地对躺椅的摩擦力等大反向，由牛顿第三定律知：脚对地的摩擦力大小和地对脚的摩擦力大小相等，可得脚对地的摩擦力大小与躺椅对地的摩擦力大小相等，D正确。例2　(2022·上海市七宝中学高一开学考试)木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25(设滑动摩擦力等于最大静摩擦力)。夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用F＝1 N的水平拉力作用在木块B上。力F作用后木块所受摩擦力情况是(　　)A．木块A所受摩擦力大小是8 N，木块B所受摩擦力大小是7 NB．木块A所受摩擦力大小是8 N，木块B所受摩擦力大小是9 NC．木块A所受摩擦力大小是11.5 N，木块B所受摩擦力大小是9 ND．木块A所受摩擦力大小是11.5 N，木块B所受摩擦力大小是7 N答案　B解析　未加F时，木块A在水平方向上受弹簧的弹力F1及静摩擦力FA作用，且FA＝F1＝kx＝8 N木块B在水平方向上受弹簧弹力F2和静摩擦力FB作用，且FB＝F2＝kx＝8 N在木块B上施加F＝1 N的向右的拉力后，由于F2＋F＜μFNB＝15 N故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小FB′＝F2＋F＝9 N木块A的受力情况不变。故木块A所受摩擦力大小是8 N，木块B所受摩擦力大小是9 N，故B正确。例3　(多选)(2023·龙岩第一中学高一阶段练习)如图，质量分别为m1、m2的两个物体A和B通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向向右做匀速直线运动，力F与水平方向成θ角。已知物体A与水平面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则下列对物体A所受支持力FN和摩擦力Ff的表述正确的是(　　)A．FN＝(m1＋m2)g－Fsin θB．FN＝(m1＋m2)g－Fcos θC．Ff＝Fcos θD．Ff＝μ(m1＋m2)g－μFsin θ答案　ACD解析　以物体A、B及轻弹簧组成的整体为研究对象，由平衡条件可得，竖直方向满足Fsin θ＋FN＝(m1＋m2)g，可得FN＝(m1＋m2)g－Fsin θ，水平方向满足Fcos θ＝Ff，A、C正确，B错误；由滑动摩擦力的定义可得Ff＝μFN＝μ(m1＋m2)g－μFsin θ，D正确。例4　(多选)如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈上，现用大小均为F、方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则(　　)A．A与B之间一定存在摩擦力B．B与地面之间可能存在摩擦力C．B对A的支持力可能小于mgD．地面对B的支持力的大小一定等于(M＋m)g答案　CD解析　对A、B整体受力分析，受到重力(M＋m)g、支持力FN1和已知的两个推力，对于整体，由于两个推力刚好平衡，故整体与地面间没有摩擦力，且有FN1＝(M＋m)g，故B错误，D正确；再对木块A受力分析，至少受重力mg、已知的推力F、B对A的支持力FN2，当推力F沿斜面的分力大于重力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向下；当推力F沿斜面的分力小于重力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向上；当推力F沿斜面的分力等于重力沿斜面的分力时，摩擦力为零。在垂直斜面方向上有FN2＝mgcos θ＋Fsin θ(θ为斜劈倾角)，由于F、θ未知，故B对A的支持力可能小于mg，故A错误，C正确。例5　如图所示，一固定的“∩”形支架两端连有一根长为L的轻绳，光滑轻质圆环下端悬挂质量为m的重物跨在轻绳上(圆环可沿轻绳滑动)。开始时绳子固定在支架上等高的M、N两点，绳中拉力为F，现保持绳子左端固定且绳长不变，将绳子右端从N点沿竖直支架缓慢移至P点，再从P点沿圆弧支架向左端缓慢移至Q点。关于绳子拉力F的变化，下列说法正确的是(　　)A．从N→P→Q的过程中，拉力F一直不变B．从N→P→Q的过程中，拉力F先不变，再减小C．从N→P→Q的过程中，拉力F一直变大D．从N→P→Q的过程中，拉力F先增大，再减小答案　B解析　以圆环为研究对象，受力分析如图所示根据平衡条件有F＝，在绳子右端从N点沿竖直支架缓慢移至P点的过程中，设两直杆间的距离为x，根据数学知识有，sin θ＝，可知θ保持不变，故拉力F保持不变，在从P点沿圆弧支架向左端缓慢移至Q点的过程中，θ不断减小，则F不断减小。故选B。绳长不变类问题的解题方法1．不计滑轮和绳子之间的摩擦时，动滑轮两侧绳中张力大小相等，左右两侧绳与竖直方向间夹角也相等。2．在移动固定细绳一端的悬点位置时，细绳与竖直方向间的夹角是否变化，要看细绳两端水平方向上的间距是否变化。