人教版高中物理新教材同步講義 必修第一冊(cè)第3章　章末素養(yǎng)提升（含解析）

章末素養(yǎng)提升物理觀念三種常見的力1.重力：方向豎直向下，大小為G＝mg，作用點(diǎn)在重心上2.彈力：在接觸面上產(chǎn)生的彈力方向與接觸面垂直，繩產(chǎn)生的彈力方向沿繩并指向繩收縮的方向大?。簭椓Φ拇笮∨c形變量有關(guān)，在彈性限度內(nèi)，形變量越大，彈力越大胡克定律：在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈簧彈力F的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比，即F＝kx3.摩擦力(1)滑動(dòng)摩擦力：①方向：沿接觸面的切線，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反②大?。篎f＝μF壓(2)靜摩擦力：①方向：沿接觸面的切線，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反②大?。?<F≤Fmax牛頓第三定律1.內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上2.作用力與反作用力的特點(diǎn)(1)同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失(2)同種性質(zhì)(3)分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上3.知道一對(duì)作用力和反作用力與一對(duì)平衡力的區(qū)別力的合成和分解1.合力與分力：等效替代關(guān)系2.遵守的定則：平行四邊形定則、三角形定則3.合力大小范圍：|F1－F2|≤F≤F1＋F2共點(diǎn)力的平衡1.平衡狀態(tài)：物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2.平衡條件：F合＝0或Fx＝0，F(xiàn)y＝0科學(xué)思維等效思想1.重心是物體重力的等效作用點(diǎn)2.合力和分力是等效替代的關(guān)系假設(shè)法和條件法1.根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件或假設(shè)法(結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài))判斷彈力的有無和方向2.根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件或假設(shè)法(結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài))判斷摩擦力的有無和方向整體法和隔離法正確選取研究對(duì)象，初步會(huì)應(yīng)用整體和隔離的思想對(duì)物體進(jìn)行受力分析平衡問題的解法(1)合成法；(2)正交分解法；(3)圖解法數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用應(yīng)用作圖和三角函數(shù)知識(shí)、相似三角形法求解合力或分力科學(xué)探究1.能提出與“彈簧形變量和彈力間關(guān)系”的探究方案有關(guān)的物理問題。2.能根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪彈簧彈力與形變量關(guān)系的圖像(F－x圖像)。能對(duì)F－x圖像進(jìn)行分析，得到彈簧彈力和形變量的定量關(guān)系，求出彈簧的勁度系數(shù)，知道測量誤差產(chǎn)生的原因。3.能根據(jù)等效思想設(shè)計(jì)“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行交流。理解“等效”是指橡皮條的形變量及方向都相同，能用合適的方法記錄力的方向。4.能選擇合適的標(biāo)度，作出合力與分力的圖示，能總結(jié)、歸納合力與分力之間所遵循的規(guī)律，知道實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任1.通過重力、彈力和摩擦力在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到物理學(xué)與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系。2.學(xué)習(xí)生產(chǎn)生活中增大或者減小摩擦力的實(shí)例，具有將摩擦力知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)生活的意識(shí)。例1躺椅在生活中用途廣泛，圖甲中人雙腳離地而坐，圖乙中人雙腳著地而坐，兩圖中位于地面上的人和椅子都保持靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法正確的是()A．甲中人對(duì)躺椅的壓力是由椅子發(fā)生形變產(chǎn)生的B．甲中人不同的躺姿會(huì)改變躺椅對(duì)人的合力C．乙中人腳用力蹬地時(shí)，躺椅對(duì)人背部摩擦力一定沿椅面向上D．乙中人腳用力蹬地時(shí)，腳對(duì)地的摩擦力大小與躺椅對(duì)地的摩擦力大小相等答案D解析題圖甲中人對(duì)躺椅的壓力是由人發(fā)生形變產(chǎn)生的，A錯(cuò)誤；題圖甲中人不同的躺姿，躺椅對(duì)人的作用力均與人的重力大小相等，方向相反，B錯(cuò)誤；題圖乙中人腳用力蹬地時(shí)，如果人的背部相對(duì)于躺椅有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢時(shí)，人背部所受摩擦力一定沿椅面向下，C錯(cuò)誤；以人和躺椅整體為研究對(duì)象，題圖乙中人腳用力蹬地時(shí)，地對(duì)腳的摩擦力和地對(duì)躺椅的摩擦力等大反向，由牛頓第三定律知：腳對(duì)地的摩擦力大小和地對(duì)腳的摩擦力大小相等，可得腳對(duì)地的摩擦力大小與躺椅對(duì)地的摩擦力大小相等，D正確。例2(2022·上海市七寶中學(xué)高一開學(xué)考試)木塊A、B分別重50N和60N，它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25(設(shè)滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力)。夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm，彈簧的勁度系數(shù)為400N/m。系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(dòng)?，F(xiàn)用F＝1N的水平拉力作用在木塊B上。力F作用后木塊所受摩擦力情況是()A．木塊A所受摩擦力大小是8N，木塊B所受摩擦力大小是7NB．木塊A所受摩擦力大小是8N，木塊B所受摩擦力大小是9NC．木塊A所受摩擦力大小是11.5N，木塊B所受摩擦力大小是9ND．木塊A所受摩擦力大小是11.5N，木塊B所受摩擦力大小是7N答案B解析未加F時(shí)，木塊A在水平方向上受彈簧的彈力F1及靜摩擦力FA作用，且FA＝F1＝kx＝8N木塊B在水平方向上受彈簧彈力F2和靜摩擦力FB作用，且FB＝F2＝kx＝8N在木塊B上施加F＝1N的向右的拉力后，由于F2＋F＜μFNB＝15N故木塊B所受摩擦力仍為靜摩擦力，其大小FB′＝F2＋F＝9N木塊A的受力情況不變。故木塊A所受摩擦力大小是8N，木塊B所受摩擦力大小是9N，故B正確。例3(多選)(2023·龍巖第一中學(xué)高一階段練習(xí))如圖，質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體A和B通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，力F與水平方向成θ角。已知物體A與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則下列對(duì)物體A所受支持力FN和摩擦力Ff的表述正確的是()A．FN＝(m1＋m2)g－FsinθB．FN＝(m1＋m2)g－FcosθC．Ff＝FcosθD．Ff＝μ(m1＋m2)g－μFsinθ答案ACD解析以物體A、B及輕彈簧組成的整體為研究對(duì)象，由平衡條件可得，豎直方向滿足Fsinθ＋FN＝(m1＋m2)g，可得FN＝(m1＋m2)g－Fsinθ，水平方向滿足Fcosθ＝Ff，A、C正確，B錯(cuò)誤；由滑動(dòng)摩擦力的定義可得Ff＝μFN＝μ(m1＋m2)g－μFsinθ，D正確。例4(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的木塊A放在質(zhì)量為M的三角形斜劈上，現(xiàn)用大小均為F、方向相反的水平力分別推A和B，它們均靜止不動(dòng)，則()A．A與B之間一定存在摩擦力B．B與地面之間可能存在摩擦力C．B對(duì)A的支持力可能小于mgD．地面對(duì)B的支持力的大小一定等于(M＋m)g答案CD解析對(duì)A、B整體受力分析，受到重力(M＋m)g、支持力FN1和已知的兩個(gè)推力，對(duì)于整體，由于兩個(gè)推力剛好平衡，故整體與地面間沒有摩擦力，且有FN1＝(M＋m)g，故B錯(cuò)誤，D正確；再對(duì)木塊A受力分析，至少受重力mg、已知的推力F、B對(duì)A的支持力FN2，當(dāng)推力F沿斜面的分力大于重力沿斜面的分力時(shí)，摩擦力的方向沿斜面向下；當(dāng)推力F沿斜面的分力小于重力沿斜面的分力時(shí)，摩擦力的方向沿斜面向上；當(dāng)推力F沿斜面的分力等于重力沿斜面的分力時(shí)，摩擦力為零。在垂直斜面方向上有FN2＝mgcosθ＋Fsinθ(θ為斜劈傾角)，由于F、θ未知，故B對(duì)A的支持力可能小于mg，故A錯(cuò)誤，C正確。例5如圖所示，一固定的“∩”形支架兩端連有一根長為L的輕繩，光滑輕質(zhì)圓環(huán)下端懸掛質(zhì)量為m的重物跨在輕繩上(圓環(huán)可沿輕繩滑動(dòng))。開始時(shí)繩子固定在支架上等高的M、N兩點(diǎn)，繩中拉力為F，現(xiàn)保持繩子左端固定且繩長不變，將繩子右端從N點(diǎn)沿豎直支架緩慢移至P點(diǎn)，再從P點(diǎn)沿圓弧支架向左端緩慢移至Q點(diǎn)。關(guān)于繩子拉力F的變化，下列說法正確的是()A．從N→P→Q的過程中，拉力F一直不變B．從N→P→Q的過程中，拉力F先不變，再減小C．從N→P→Q的過程中，拉力F一直變大D．從N→P→Q的過程中，拉力F先增大，再減小答案B解析以圓環(huán)為研究對(duì)象，受力分析如圖所示根據(jù)平衡條件有F＝eq\f(mg,2cosθ)，在繩子右端從N點(diǎn)沿豎直支架緩慢移至P點(diǎn)的過程中，設(shè)兩直桿間的距離為x，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)有，sinθ＝eq\f(x,L)，可知θ保