第3章 章末素养培优-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【金版新学案】配套教师用书（鲁科版）

一、物理观念——基本概念辨析 1．力的概念 (1)力是物体与物体之间的相互作用。 (2)力的相互性、矢量性。 2．力的分类 (1)按性质分类：重力、弹力、摩擦力等。 (2)按效果分类：动力、阻力、拉力、压力、支持力等。 3．重力 (1)产生原因：由于地球的吸引而使物体受到的力。 (2)方向：竖直向下。 (3)大小：G＝mg。 (4)重心：重心是重力的等效作用点，形状规则、质量分布均匀的物体的重心在几何中心，物体的重心不一定在物体上。 4．弹力 (1)产生：物体直接接触；接触处产生了弹性形变。 (2)方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反，与受力物体的形变方向相同。 ①在接触面上产生的弹力方向与接触面垂直。 ②绳产生的弹力方向沿绳指向绳收缩的方向。 (3)大小：弹力的大小与形变量有关，形变量越大，弹力越大。 (4)胡克定律：弹性限度内，弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比，即F＝kx。 5．摩擦力 (1)静摩擦力 ①产生：物体接触且有挤压；接触面粗糙；有相对运动趋势。 ②方向：沿接触面的切线与相对运动趋势的方向相反。 ③大小：0<f≤fmax。 (2)滑动摩擦力 ①产生：物体接触且有挤压；接触面粗糙；有相对运动。 ②方向：沿着接触面的切线与相对运动方向相反。 ③大小：f＝μN。 (2021·张家口市宣化第一中学高一月考)(多选)关于相互接触的两个物体之间的弹力和摩擦力，以下说法中正确的是(　　) A．有弹力必定有摩擦力 B．有摩擦力必定有弹力 C．摩擦力的大小一定与弹力大小成正比 D．摩擦力方向与弹力方向始终垂直 BD　[弹力产生的条件是：相互接触、有正压力、发生弹性形变；摩擦力产生的条件是：相互接触、有弹力、接触面粗糙、有相对运动或相对运动趋势。由上述可知，有摩擦力一定有弹力，有弹力不一定有摩擦力， A错误，B正确；静摩擦力的大小与外力有关，不与弹力成正比，滑动摩擦力的大小与弹力成正比， C错误；摩擦力的方向沿着接触面的切线，弹力的方向与接触面垂直，所以摩擦力方向与弹力方向始终垂直， D正确。] 二、科学思维——数形结合法分析求解弹簧弹力 的问题 利用图像可以描述物理规律，反映物理过程，图像问题是数形结合的常用形式，分析关于弹簧的F­x图像问题时，要注意以下几点： 1．明确图像中纵横坐标的物理含义。 2．根据图像判断出弹簧的形变量x和对应弹力F的变化，并明确弹簧是伸长还是压缩，确定弹簧的劲度系数。 3．明确图像中物理量的单位是国际单位还是常用单位。 由实验测得某弹簧的长度L和弹力F的关系如图所示，求： (1)该弹簧的原长为多少？ (2)该弹簧的劲度系数为多少？ 解析：　方法一：(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由图可知该弹簧的原长为L0＝15 cm。 (2)据F＝kx得劲度系数：k＝＝。由图线可知，该弹簧伸长ΔL＝25 cm－15 cm＝10 cm时，弹力ΔF＝50 N。所以，k＝＝ N/m＝500 N/m。 方法二：根据胡克定律得F＝k(L－L0)，代入图像中的两点(0.25，50)和(0.05，－50)，可得50＝k(0.25－L0)， －50＝k(0.05－L0)，解得L0＝0.15 m，k＝500 N/m。 [答案]　(1)15 cm　(2)500 N/m 三、科学探究——探究滑动摩擦力大小与压力和接触 面性质的关系 1．实验装置 2．实验操作 如图所示，弹簧秤一端固定于P点，自由端系一细线，与物体A水平连接。拉动木板B，弹簧秤的读数T总等于A、B间的滑动摩擦力f。在物体A上添加砝码，改变压力N，测出每次对应的T。记录各次的N、T值，研究N与f的关系。 改变水平板的材料，重复上述实验。 3．数据记录 2.00 0.50 0.39 3.00 0.76 0.60 4.00 1.00 0.81 5.00 1.24 1.00 计算 0.25 0.20 4.实验结论 通过分析实验数据可知，物体在同一接触面上滑动时，受到的摩擦力f与压力N成正比，对于不同的接触面，比例系数不同；由此可见，比例系数反映接触面的性质，该结论可用公式表示为：f＝μN，μ叫做动摩擦因数。 某同学设计了测动摩擦因数的实验，实验装置如图所示。其中A为一质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计。实验时用力将A从B的下方抽出，通过C的读数F1即可测出动摩擦因数。已知重力加速度为g。则该设计能测出________(选填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为μ＝________。 解析：　当用力将A从B的下方抽出时，B处于静止状态且相对A向右运动，弹簧测力计的读数F1与B所受的滑动摩擦力f大小相等，B对木块A的压力大小等于B的重力mg，由f＝μN得，μ＝