資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
高中物理必修一素養(yǎng)提升學(xué)案
第三章 相互作用
章末素養(yǎng)提升
【課標(biāo)解讀】
物理觀念 三種常見(jiàn)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小:彈力的大小與形變量有關(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(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)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大小:Ff=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(shì)方向相反②大小:0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,Fy=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(wú)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(wú)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(wèn)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(wèn)題。2.能根據(jù)測(cè)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(cè)量誤差產(chǎn)生的原因。3.能根據(jù)等效思想設(shè)計(jì)“探究?jī)蓚€(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。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 1.通過(guò)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)。
【高考題剖析】
典例1. （2024高考廣西卷） 工人卸貨時(shí)常利用斜面將重物從高處滑下。如圖，三個(gè)完全相同的貨箱正沿著表面均勻的長(zhǎng)直木板下滑，貨箱各表面材質(zhì)和粗糙程度均相同。若1、2、3號(hào)貨箱與直木板間摩擦力的大小分別為、和，則（　?。?br/>A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的公式，可知滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面積無(wú)關(guān)，只與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)，由題可知三個(gè)貨箱各表面材質(zhì)和祖糙程度均相同，壓力大小也相同，故摩擦力相同，即
，D正確。
典例2. （2024高考遼吉黑卷）利用硯臺(tái)將墨條磨成墨汁，墨條速度方向水平向左時(shí)，（　　）
A. 硯臺(tái)對(duì)墨條的摩擦力方向水平向左
B. 桌面對(duì)硯臺(tái)的摩擦力方向水平向左
C. 桌面和墨條對(duì)硯臺(tái)的摩擦力是一對(duì)平衡力
D. 桌面對(duì)硯臺(tái)的支持力與墨條對(duì)硯臺(tái)的壓力是一對(duì)平衡力
【參考答案】C
【名師解析】
當(dāng)墨條速度方向水平向左時(shí)，墨條相對(duì)于硯臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)，故硯臺(tái)對(duì)墨條的摩擦力方向水平向右，故A錯(cuò)誤；
根據(jù)牛頓第三定律，墨條對(duì)硯臺(tái)的摩擦力方向水平向左，由于硯臺(tái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，故桌面對(duì)硯臺(tái)的摩擦力方向水平向右，故B錯(cuò)誤；
由于硯臺(tái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，水平方向桌面和墨條對(duì)硯臺(tái)的摩擦力是一對(duì)平衡力，故C正確；
桌面對(duì)硯臺(tái)的支持力大小等于硯臺(tái)的重力加上墨條對(duì)其的壓力，故桌面對(duì)硯臺(tái)的支持力大于墨條對(duì)硯臺(tái)的壓力，故D錯(cuò)誤。
典例3. （2024年1月浙江選考·6）如圖所示，在同一豎直平面內(nèi)，小球A、B上系有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線a、b、c和d，其中a的上端懸掛于豎直固定的支架上，d跨過(guò)左側(cè)定滑輪、c跨過(guò)右側(cè)定滑輪分別與相同配重P、Q相連，調(diào)節(jié)左、右兩側(cè)定滑輪高度達(dá)到平衡。己知小球A、B和配重P、Q質(zhì)量均為，細(xì)線c、d平行且與水平成（不計(jì)摩擦），則細(xì)線a、b的拉力分別為（　?。?br/>A. ， B. ，
C. ， D. ，
【參考答案】D
【名師解析】由題意可知細(xì)線c對(duì)A的拉力和細(xì)線d對(duì)B的拉力大小相等、方向相反，對(duì)A、B整體分析可知細(xì)線a的拉力大小為
設(shè)細(xì)線b與水平方向夾角為α，對(duì)A、B分析分別有
解得，D正確。
【針對(duì)性訓(xùn)練】
1.（2022浙江1月）如圖所示，公園里有一仿制我國(guó)古代欹器的U形水桶，桶可繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，水管口持續(xù)有水流出，過(guò)一段時(shí)間桶會(huì)翻轉(zhuǎn)一次，決定桶能否翻轉(zhuǎn)的主要因素是（　D?。?br/>A.水桶自身重力的大小
B.水管每秒出水量的大小
C.水流對(duì)桶撞擊力的大小
D.水桶與水整體的重心高低
【答案】D 解析　當(dāng)桶中水增多時(shí)，水桶和水的重心變化，當(dāng)重心變化到某一位置時(shí)，水桶會(huì)翻轉(zhuǎn)，所以決定桶能否翻轉(zhuǎn)的主要因素是水桶和水整體重心的高低，與自身重力、出水量和撞擊力等無(wú)必然聯(lián)系，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤.
3. (2024·潮州市高一統(tǒng)考)如圖所示,重型自卸車(chē)?yán)靡簤貉b置使車(chē)廂緩慢傾斜到一定角度,車(chē)廂內(nèi)的石塊就會(huì)自動(dòng)滑下。下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.在石塊下滑前后自卸車(chē)與石塊整體的重心位置不變
B.自卸車(chē)車(chē)廂傾角越大,石塊與車(chē)廂間的動(dòng)摩擦因數(shù)越小
C.自卸車(chē)車(chē)廂傾角越大,車(chē)廂與石塊間的正壓力越小
D.石塊開(kāi)始下滑時(shí),受到的摩擦力大于重力沿斜面方向的分力
答案　C
解析　石塊下滑后整體的重心位置降低,A錯(cuò)誤;石塊與車(chē)廂間的動(dòng)摩擦因數(shù)固定不變,B錯(cuò)誤;設(shè)車(chē)廂與水平面間的夾角為θ,正壓力FN=Gcos θ,車(chē)廂傾斜角度越大,FN越小,C正確;開(kāi)始下滑時(shí),石塊受到的摩擦力小于重力沿斜面方向的分力,D錯(cuò)誤。
4 　(2024·陽(yáng)江市高一期末)重力分別為50 N和60 N的木塊A、B間連接有水平輕彈簧,兩木塊靜止在水平面上,A、B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25,彈簧被拉長(zhǎng)了2 cm,彈簧的勁度系數(shù)為400 N/m?，F(xiàn)用大小為F=5 N、方向水平向右的拉力作用在木塊B上,如圖所示。已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則力F作用后木塊A、B所受的摩擦力的大小分別是 (　　)
A.8 N　3 N B.8 N　8 N
C.8 N　13 N D.0　0
答案　A
解析　木塊A與水平面間的滑動(dòng)摩擦力為:FfA=μGA=0.25×50 N=12.5 N,木塊B與水平面間的滑動(dòng)摩擦力為:FfB=μGB=0.25×60 N=15 N,彈簧彈力為:F彈=kx=400×2×10-2 N=8 N,施加水平拉力F后,B木塊水平方向受向左的彈簧彈力和向右的拉力,由于B木塊與水平面間的最大靜摩擦力為15 N(等于滑動(dòng)摩擦力),大于彈簧彈力和拉力的合力,故木塊B靜止不動(dòng),木塊B受到的靜摩擦力FfB'=F彈-F=8 N-5 N=3 N;施加水平拉力F后,彈簧長(zhǎng)度沒(méi)有變化,彈力不變,故木塊A相對(duì)水平面有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),受到向左的靜摩擦力,且與彈力大小相等,FfA'=F彈=8 N;綜上所述,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
5 (多選)(2023·龍巖市第一中學(xué)高一月考)如圖,質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體A和B通過(guò)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-Fsin θ
B.FN=(m1+m2)g-Fcos θ
C.Ff=Fcos θ
D.Ff=μ(m1+m2)g-μFsin θ
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Fsin θ+FN=(m1+m2)g,可得FN=(m1+m2)g-Fsin θ,水平方向滿足Fcos θ=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-μFsin θ,D正確。
6 如圖所示,一固定的“∩”形支架兩端連有一根長(zhǎng)為L(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)不變,將繩子右端從N點(diǎn)沿豎直支架緩慢移至P點(diǎn),再?gòu)腜點(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(shuō)法正確的是 (　　)
A.從N→P→Q的過(guò)程中,拉力F一直不變
B.從N→P→Q的過(guò)程中,拉力F先不變,再減小
C.從N→P→Q的過(guò)程中,拉力F一直變大
D.從N→P→Q的過(guò)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=,在繩子右端從N點(diǎn)沿豎直支架緩慢移至P點(diǎn)的過(guò)程中,設(shè)兩直桿間的距離為x,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)有,sin θ=,可知θ保持不變,故拉力F保持不變,在從P點(diǎn)沿圓弧支架向左端緩慢移至Q點(diǎn)的過(guò)程中,θ不斷減小,則F不斷減小。故選B。
7 (多選)如圖所示,傾角θ=30°的斜面體A固定在水平地面上,一根輕繩跨過(guò)斜面體頂端的輕質(zhì)小滑輪,繩兩端系有質(zhì)量為2.5m和m的小物塊a、b,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),與a相連的輕繩與斜面平行?，F(xiàn)給物塊b施加一個(gè)水平向右的力F,使其緩慢運(yùn)動(dòng)到繩與豎直方向成60°角的位置。整個(gè)過(guò)程中小物塊a一直保持不動(dòng),不計(jì)繩與滑輪間的摩擦,在此過(guò)程中 (　　)
A.力F一直增大
B.小物塊a受到的摩擦力先增大后減小
C.繩上張力先增大后減小
D.小物塊a與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)最小值為
答案　AD
解析　物塊b處于平衡狀態(tài),對(duì)b受力分析,如圖甲所示,設(shè)繩與豎直方向的夾角為α,根據(jù)平行四邊形定則可知,
水平向右的力F=mgtan α
繩的拉力FT=
故當(dāng)α從0變化為60°的過(guò)程,F逐漸變大,FT逐漸變大,A正確,C錯(cuò)誤;
根據(jù)繩的拉力FT=可知,
當(dāng)α=0時(shí)FTmin=mg
當(dāng)α=60°時(shí)FTmax=2mg
對(duì)a受力分析,如圖乙、丙所示
剛開(kāi)始FTmin=mg
a處于靜止?fàn)顟B(tài),則摩擦力Ff=2.5mgsin 30°-FTmin=0.25mg
方向沿斜面向上,當(dāng)α變?yōu)?0°時(shí),摩擦力為Ff'=FTmax-2.5mgsin 30°=0.75mg,方向沿斜面向下,
故小物塊a受到的摩擦力先減小后增大,
故小物塊a與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)最小值為μmin==,故B錯(cuò)誤,D正確。
8　如圖所示,兩根相同的直木棍AB和CD相互平行。斜靠在豎直墻壁上固定不動(dòng)。一個(gè)半徑R=5 cm、質(zhì)量m=20 kg的水泥圓筒從木棍的上部恰好能勻速滑下,已知兩木棍間距d=8 cm,與水平面的夾角α=37°,兩木棍和水泥圓筒間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同。sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2。[可能用到的數(shù)學(xué)公式:asin θ+bcos θ=sin(θ+φ),tan φ=]
(1)求兩根直木棍對(duì)水泥圓筒彈力的合力及摩擦力的合力的大小;
(2)求每根直木棍與水泥圓筒間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(3)將水泥圓筒沿直木棍勻速向上拉動(dòng),求所需最小拉力。(sin 74°=0.96)
答案　(1)160 N　120 N　(2)0.45　(3)192 N
解析　(1)從右側(cè)視角分析,在沿斜坡方向有
Ff合=mgsin α
垂直于斜坡方向有F彈合=mgcos α
解得Ff合=120 N
F彈合=160 N
(2)
從B→A視角分析,受力示意圖如圖甲所示
圖中θ角滿足sin θ==
所以θ=53°
由2FNcos θ=mgcos α
解得FN= N
所以動(dòng)摩擦因數(shù)為μ==0.45
(3)
從右側(cè)視角受力分析,如圖乙所示
因木棍提供的支持力合成為2FNcos θ,
摩擦力合成為2Ff=2μFN
故兩個(gè)力的合力方向固定,
圖中β角滿足tan β===
故β=37°
現(xiàn)問(wèn)題變?yōu)椤八鄨A筒受重力、兩木棍提供的力和拉力三力平衡,拉力最小值為多少”,根據(jù)力學(xué)平衡的矢量三角形得Fmin=mgsin (α+β),解得Fmin=192 N
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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