第3章 相互作用——力单元知识整合-【考点同步解读】2024-2025学年高中物理必修1（人教版2019）

第三章)相至作用力/ 单元知识整合 一、高频考点整合 考点整合高领考点·素养提外 高频考点1 胡克定律的理解与应用 解析根据胡克定律的推论△F=k·△x 1.胡克定律 得3k·△x=mg,代入数据解得k=m坚 3△x 在胡克定律计算公式F=kx中，k为弹簧 300×10-3×10 3×1.0×102 N/m=100N/m,B正确. 的劲度系数，x为弹簧的形变量（伸长量或压缩 量)，所以E=E=点.根据数学知识可得 答系B T? 学科素养研析 E一E=E=k,即△F=k△x,弹簧在弹性限 考查的 知识要点 考查级别 命题意图 核心素养 度内所受弹力的变化量△F与形变量△x成 通过实物情景建 正比 1.胡克定律 科学思维 水平2 立物理模型考查 2.分析弹簧弹力的要领 2.共点力平 科学思维 水平2 胡克定律及平衡 (1)弹簧的弹力可以由压缩形变或拉伸形 衡条件 条件的综合应用 变产生，其形变方式不同，弹力方向也不同，因 高频考点2 摩擦力的综合分析与计算 此题目如未说明何种形变，则必须同时考虑这 1.静摩擦力与滑动摩擦力的对比 两种情况 摩擦力种类 静摩擦力 滑动摩擦力 (2)弹簧的弹力大小与形变量有关，与物 效果 阻碍相对运动趋势 阻碍相对运动 体所处运动状态无关， 相同 ⊙真题司[2023·山东等级 产生 点 ①接触面粗糙：②接触处有弹力 考]餐厅暖盘车的储盘装置示意图 条件 (必要 不同 两物体之间有相对 两物体之间有相对 如图所示，三根完全相同的弹簧等 条件) 运动趋势（仍保持 点 相对静止) 运动 间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托 盘.托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘 静摩擦力F为被 动力，与正压力大 滑动摩擦力：F一 子，稳定后余下的正好升高补平.已知单个盘子 小无关，满足0<F Fv(以为动摩擦因 大小 的质量为300g,相邻两盘间距1.0cm,重力加 ≤F:最大静摩 数，取决于接触面 的粗糙程度，F、为 速度大小取10m/s2.弹簧始终在弹性限度内， 擦力F大小与正 压力大小有关 正压力)》 每根弹簧的劲度系数为( ). 沿接触面与受力物沿接触面与受力物 A.10 N/m B.100N/m 方向 体相对运动趋势的体相对运动的方向 C.200N/m D.300N/m 方向相反 相反 147 考点同步解读〉高中物理必修第一册J色 2.假设法判断静摩擦力的思维程序 学科素养研析 不发牛柑一无柑对运。儿静城 对滑动 考查的 动趋势 探力 知识要点 考查级别 命题意图 似设物体间 核心素养 方问与相 接触而光滑 ,对运动趋 1.摩擦力大 发生担，有相对运→有静华.势的方向 物理观念 水平2 通过连接体考查 小和方向 对汾动动趋势 ”擦力 相反 应用平衡条件计 2.平衡条件科学思维 水平4 算动摩擦因数 3.注意摩擦力的种类、方向与大小可以发 生突变 共点力平衡条件的理解与 高频考点 3 剪 ⊙真题2[2020·山东等级考]如图所 应用 量 示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质 L.共点力的平衡条件 第 量分别为m和2m的物块A、B,通过不可伸长 (1)平衡条件 的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳 F合=0或 F哈=0， 第三 均与木板平行.A与B间、B与木板间的动摩 Fa=0. 擦因数均为：，设最大静摩擦力等于滑动摩擦 (2)由平衡条件得出的三个结论 第 力.当木板与水平面的夹角为45时，物块A、B 二力等大、反向，是一对 四 二力平衡力 刚好要滑动，则：的值为( 作用 任意两个力的合力与第 共点力 三力 三个力等大、反向 的平衡 作用 任意一个力与其他所有 N力力的合力等大反向 作用 45 2.共点力平衡条件的应用 D吉 共点力作用下物体平衡问题的求解方法 (1)合成法与分解法：对于三力平衡，任意 解祈物块A、B刚好要滑动时，B有沿木 两个力的合力必与第三个力等大、反向，借助 板下滑的趋势，A有沿木板上滑的趋势，设绳 三角函数或相似三角形知识求解：或将某一个 中拉力为F,对B,由平衡条件得2 ngsin45° 力分解到另两个力的反方向上，得到的两个分 F+3 mngcos45°+ngcos45°，对A,由平衡条 力必与另两个力等大、反向.该法常用于三力 件得ngsin45°十mgcos45°=F,联立解得2 中有两个力相互垂直的平衡问题， =号C正确。 (2)图解三角形法求解动态平衡问题：物 体受到同一平面内三个互不平行的力的作用 另解： 而平衡时，这三个力的矢量箭头首尾依次相 A、B作为整体，由平衡条件得3 ngsin459 连，构成一个闭合三角形，利用三角形知识可 =2F+3umgc0s45°，对A,由平衡条件得 求解力的大小或变化特点. mgsin45+mgcos45-F,联立解得-， (3)相似三角形法：通常取一个矢量三角 形与几何三角形相似，利用比值关系解题，此 C正确. 法仅适用于三力平衡问题。 答案C (4)正交分解法：正交分解法在处理三个 148 第三章〉相作用力儿 以上力的平衡问题时非常方便.将物体所受的 各个力均在两个互相垂直的方向上分解，然后 分别在这两个方向上列方程，此时平衡条件可 表示为 F合=0， Mg F合=0. ⊙真题3[2021·湖南选择考]质量为M 答案C 的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面， 学科素养研析 截面如图甲所示，A为半圆的最低点，B为半圆 考查的 在水平方向直径的端点.凹槽恰好与竖直墙面 知识要点 考查级别 核心素养 命题意图 接触，内有一质量为m的小滑块.用推力F推 1.受力分析 科学思维 水平2 考查应用隔离法 动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方 和整体法结合平 向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩 2.共点力的 平衡条件 科学思维 水平3 衡条件分析各力 擦均可忽略.下列说法正确的是( 的变化情况 B 整体法与隔离法的理解与 高频考点 4 应用 1.整体法：对物理问题中的整个系统进行 分析、研究的方法.在受力分析时，就是把几个 A.推力F先增大后减小 物体视为一个整体作为研究对象，只分析这一 B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大 整体所受到的力（外力），不考虑整体内部之间 C.墙面对凹槽的压力先增大后减小 的相互作用力（内力）. D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大 2.隔离法：隔离法是指对物理问题中的单 解丽对小滑块受力分析，如图乙所示，由 个物体进行分析、研究的方法.在受力分析时， 题意可知，推力F与凹槽对滑块的支持力F、 就是把该物体从相关的物体体系中隔离出来 始终垂直，即a十3始终为90°，在小滑块由A 作为研究对象，只分析该物体所受到的力， 点向B点缓慢移动的过程中，α减小，B增大， ⊙真题4[经典·全国卷I](多选题)如 由平衡条件得F=ngcos a、FN=ngsin a,可知 图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有 推力F一直增大，凹槽对滑块的支持力FN一 一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮，其一端悬挂 直减小，AB错误；对小滑块和凹槽整体受力分 物块N,另一端与斜面上的物块M相连，系统 析，如图丙所示，根据平衡条件可得，墙面对凹 处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动 槽的压力大小R=Fina=2mgin2a,水平地 N,直至悬挂V的细绳与竖直方向成45°.已知 面对凹槽的支持力F2=Mg十mg一Fcos a M始终保持静止，则在此过程中( Mg十mg一mgcos a,在小滑块由A,点向B点缓 A.水平拉力的大 小可能保持不变 慢移动的过程中，口由逐渐减小到0，根据数 B.M所受细绳的 学知识可知墙面对凹槽的压力先增大后减小， 拉力大小一定一直增加 水平地面对凹槽的支持力一直减小，C正确，D C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 错误 D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小 149 考点同步解读〉高中物型必修第一册R么 后增加 架等，设计了如图(a)所示的实验装置，测量冰 解当物块N受到水平拉力F后，其受 墩墩玩具的质量.主要实验步骤如下： 到重力、水平拉力F、细绳的拉力T,在物块N 被缓慢拉动时，处于动态平衡状态，设细绳与 竖直方向夹角为a,物块N的质量为m1,有F =Tsin a,mg=Teos a,解得T=mg,F= 元硬币 cos a 塑料袋 m1 gtan a,在a从0增大到45°的过程中，水平 (a) 拉力F增大，细绳拉力T增大，A错误，B正 (1)查找资料，得知每枚硬币的质量为 确；设物块M的质量为m2,斜面倾角为0，未施 6.05g. 第 加水平拉力前，若m2gsin0>1g,则物块M (2)将硬币以5枚为一组逐次加人塑料 受到的静摩擦力沿斜面向上，有T十∫= 袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度，记录数据 m2gsin0,当T增大时，静摩擦力f先沿斜面向 第三意 如下表所示。 上减小到0，然后沿斜面向下增大，若2gsin0 序号 1 2 3 4 5 <1g,物块M受到的静摩擦力f沿斜面向 第 硬币数量n/枚 5 10 15 20 25 下，有T=f十m2gsin0,当T增大时，f沿斜面 向下增大，C错误，D正确. 长度l/cm 10.5112.0213.5415.0516.56 答案BD (3)根据表中数据在图(b)上描点，绘制 学科素养研析 图线 cm 考查的 17 知识要点 考查级别 核心素养 命题意图 1.受力分析 科学思维 水平2 运用隔离法分析 动态平衡中各力 2.共点力平 科学思维 水平4 衡条件 的变化情况 高频考点5 两个探究性实验 106 5 1015202530n,救 1.探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系：实 (6) (c) 验的重点是用图表法探究规律 (4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑 2.探究两个互成角度的力的合成规律：实 料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（©）所 验的关键是使合力与分力产生的效果相同， 示，此时橡皮筋的长度为 cm. “等效替代”的方法是物理学中常用的研 (5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量 究方法，“探究求合力的方法”的实验是力学的 为 g(结果保留三位有效数字). 重点实验，在高考中经常考查，既有对实验原 解(3)根据题给数据标，点连线，如图(d) 理、步骤的考查，也有对数据的处理、误差分析 所示 及注意事项的考查，学习中应引起重视 (4)由图(c)可知刻度尺的分度值为1mm, ©真题5[2022·湖南选择考]小圆同学 故读数1=15.35cm. 用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支 (⑤)设橡皮筋的劲度系数为k,原长为，则 50 第三章》相互作用 力 1mg=k(x1一xo), 定角度、方向平行于木板且大小适当的力拉 12mg=k(x2一xo). 动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的 则樟皮筋的劲度系数k=（一)mg 示数得到两拉力F和F2的大小，并 A.用刻度尺量出橡皮条的长度 从作的【n图线读取数据代入上式可得 B.用刻度尺量出两细线的长度 k=-m)m8=20,.0N/m而=五-m西 T2-T 2一h C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置 =9.00cm. D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向 设冰墩墩的质量为m,则有 ③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小 mg=k(l-xo). 圆环拉到 ,由测力计的示数得到拉力 可得m1=127g F的大小，沿细线标记此时F的方向。 lcm 17 ④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸 6 上根据力的平行四边形定则作F,和F2的合 15 成图，得出合力F的大小和方向：按同一标度 在白纸上画出力F的图示。 ⑤比较F和F的 ,从而判断本次 实验是否能够验证力的平行四边形定则， 1o☑ 510 15202530z汝 解棚②③合力与分力是等效替代的关 (d 系，实验需要在白纸上记录力的大小和方向， 答案(3)见图(d). (4)15.35. (5)127. 记录小圆环的位置是为了两次实验将小圆环 学科素养研析 拉到同一位置，保证合力与分力的作用效果相 考查的 知识要点 核心素养 考查级别 命题意图 同，记录测力计的示数是为了记录力的大小，记 录细线的方向是为了记录力的方向，CD正确. L.实验原理科学思雏 水平3 本题探究弹力与形 变量的关系的实验 ⑤根据力的平行四边形定则作出两个分力的 变式为测量待测物 合力，若在误差允许的范围内，利用力的平行 2.图像绘制科学探究 水平2 体的质量，考查应 四边形定则作出的合力与实验测量的合力等 用实验原理和数据 3.数据分析科学探究水平3 处理等实验素养 大同向，则验证了力的平行四边形定则. 答秦②CD.③白纸上标记出的小圆环 ⊙真题6[2023·全国乙卷]在“验证力 的位置（与②相同的位置）.⑤大小和方向在 的平行四边形定则”的实验中使用的器材有： 误差允许的范围内是否一致 木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻 质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干.完 学科素养研析 成下列实验步骤 考查的 知识要点 考查级别 命题意图 ①用图钉将白纸固定在水平木板上： 核心常养 ②（多选题）将橡皮条的一端固定在木板上， 1.实验操作科学探究 水平1 考查实验操作及 另一端系在轻质小圆环上.将两细线也系在小 2.数据处理 数据处理方法等 科学探究 水平2 圆环上，它们的另一端均挂上测力计.用互成 及结论 实验基本素养 151 考点同步解读〉高中物理必修第一册J色 二、易错考点归纳 纠错笔记答卷统计·误区诊断 易错点1 胡克定律的理解及应用 满分策略紧扣胡克定律中对弹簧形变量 的界定，中学物理中“轻弹簧”、“轻绳”中的弹 ⊙典例门[经典·全国卷I,失分率： 力处处相等，与物体运动状态无关，只要形变 45%]如图甲所示，四个完全相同的轻弹簧都 量相等，弹簧弹力便相等 处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的 拉力作用，而左端的情况各不相同：甲中弹簧 易错点2 摩擦力大小的计算 的左端固定在墙上，乙中的弹簧左端受大小为 ⊙典例2[2024·武汉洪山区期中，失分 第 F的拉力作用，丙中弹簧的左端拴一小物块， 率：40%如图甲所示，位于水平桌面上的物块 物块在光滑的桌面上滑动，丁中弹簧的左端拴 P由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮 第三意 小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动.若认 到物块P和到物块Q的两段绳都是水平的.已 为弹簧的质量都为0，以l、l2、13、,依次表示 知物块Q与物块P之间以及物块P与桌面之 第 四个弹簧的伸长量，则有( 间的动摩擦因数都是：，两物块的质量都是， 四 滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一 水平向右的力F拉物块P使它做匀速运动，则 甲 乙 F的大小为( 易片 号 丙 丁 A.>> B.l2=l1>l4>l9 A.Aumg B.3tmg C.=l=ls=l D.=k=4>4 C.2umg D.umg 错解A 错解B或C或D 标答C 际答A 错因由于丁中弹簧的左端拴一小物块，物 错因错解一对物块P进行受力分析 块在有摩擦的桌面上滑动，而丙中弹簧的左端 时，只考虑到地面对P的摩擦力而忽略了物块 拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，所以 Q对物块P的摩擦力，错选B. 误认为1>l,造成错选.造成错选的根本原因 错解二对Q和P的摩擦力的方向判断 是对“轻弹簧”模型的认识不到位，“轻弹簧”上 错误，对物块P利用平衡状态分析时，得到答 弹力处处相等是“轻弹簧”的特点之一，也是正 案是C 确认识“轻弹簧”模型的关键之一 错解三对物块P的受力分析不全面，对 正解由于弹簧的质量不计，所以不论弹簧 滑动摩擦力的认识不到位，认为地面对物块P 做何种运动，弹簧各处的弹力大小都相等，因 的摩擦力就是动摩擦因数与重力的乘积mg, 此这四种情况下弹簧的弹力是相等的，即四个 错选D, 弹簧的伸长量都相等，选项C正确。 正解已知物块P向右做匀速运动，由于 52 第三章>相互作用力/ 受轻绳的牵制，则物块Q必然向左做匀速运动 目产生思雏定势的影响，仅仅考虑了两个共，点 由于物块Q与物块P间发生相对运动，所以两 力之间的夹角0为锐角的情况，忽视了两个共 者间具有滑动摩擦力，且物块Q受到物块P的 点力之间的夹角0有可能为纯角的情况，造成 摩擦力向右，物块P受到物块Q的摩擦力向左 错解.分析时，应考虑两个共点力的夹角可能 设物块P与物块Q间轻绳的拉力为F, 为锐角、直角、钝角 对物块Q进行分析，根据二力平衡有：F,= 正解当0为锐角（或直角）时，则随着其中 01g. 的一个力增大，合力也增大，如图甲所示.当两 对物块P进行受力分析，水平方向受力如 个分力之间的夹角0为钝角时，由图乙所示的 第 图乙所示，F为物块Q对物块P的摩擦力，Fe 平行四边形可知，当F。逐渐增大为F1、F2、 为物块P与地面之间的摩擦力，由滑动摩擦力 Fs时，其合力由原来的F1变为F2、F3、F,它 公式得Fa=ng,Fe=2pumg. 们可能小于F1,可能等于F,也可能大于F, A选项是合力F一定增大，所以A错误，应该 是合力F可能增大，可能减小，也可能不变.故 BCD正确. 根据平衡条件有F=FT十Fa十Fe Aug. 满分策略画好物体的受力示意图，紧扣滑 动摩擦力的方向是“与相对运动方向相反”，这 里的“相对”是相对与之接触的物体而不一定 满分策略结合矢量的三角形法则，画出合 是地面 力随分力变化而动态变化的图示，注意思雏的 全面性，将夹角分为锐角与钝角两种情况进行 易错点3 合力的变化趋势分析 讨论。 ⊙典例3[2024·团风中学模拟，失分 易错点4 绳杆物件的受力分析 率：43%]（多选题）两个共点力的合力为F,如 果它们之间的夹角0固定不变，使其中一个力 ⊙典例4[2024·广州期中，失分率： 增大，则( 40%幻已知图甲中水平横梁AB的A端通过铰 A.合力F一定增大 链连在墙上，横梁可绕A端上下转动，轻绳BC B.合力F的大小可能不变 系在B端，并固定于墙上C点，B端挂质量为 m的物体，图乙中水平横梁的一端A插入墙 C,合力F可能增大 内，另一端装有一光滑定滑轮，轻绳的一端固 D.合力F可能减小 定在墙上，另一端跨过滑轮后挂质量也为m的 错解A 物体.求两水平横梁作用力的大小 标答BCD 错因本题易错选A.其原因是误认为在力 的合成运算中，随着其中的一个力增大，合力 30 301 OB 也增大.即随着平行四边形一条边长的增加， m 对角线的长度相应增加，这是由于解答常规题 153 考点同步解读〉高中物理达修第一册J色 错解F1=√3mg,F2=√3mg. 绳与竖直方向的夹角分别为30°和60°，AC绳 标答FN1=√3mg,F2=mg 能承受的最大拉力为150N,而BC绳能承受 错因对图乙若依照图甲中的方法，则杆的 的最大拉力为100N,求物体的最大重力不能 超过多少？ 弹力大小F2也为3g,从而造成错解.造成错 解的原因是没有认识到图乙中杆AB不可转动， 30 d60 是固定杆，杆所受弹力的方向不沿杆AB方向. 正解图甲中，由于悬挂物体质量为，故 剪 竖直悬绳上的拉力大小是mg,将重力沿杆方 错解由题可知Gx=√Fc十Fc,将 向和沿CB方向分解，如图丙，可解得FN FrAc=150N,FTBc=100N代入可得Gmx= 第 mgcot30°=√3mg. 章 180N 图乙由于悬挂物体质量为，故竖直悬绳 标答173.2N. 第三 上的拉力大小是mg,又因为B点处是滑轮，它 错因本题易出现的错误是误认为当AC 只是改变绳中力的方向，并未改变力的大小， 绳和BC绳的拉力均达到最大时所挂的重物最 第 滑轮两侧绳上拉力大小均是mg,夹角为120°. 重，原因是没有认真分析结点C所受的几个力 系统处于平衡状态，力的合成图如图丁所示 故杆上的力与两绳的合力等大反向，解得F 的关系，两绳的拉力不一定同时达到最大，解 题时应先假设其中一根绳上的拉力达到最大 -mg. F=mg 值，在此基础上求出另一绳上的拉力大小，判 断此拉力与绳上承受最大拉力的大小关系，在 30F 确定是哪一根绳上拉力最大的基础上求物体 mg m名 的最大重力 两 人 正解重物静止，根据力的分解，可得 满分策晾“结点”与“滑点”的区别 FTac sin30°=Fsin60, ① 滑，点 结点 FTAc cos30°+FTBc cos60°=G, ② 由①式解得 结构图 当Fc=100N时，F=173.2N>150N 而当FTwc=150N时，Fc=86.6N 绳的张力 F=F F1、F2一般不等 100N 两绳的合力方向 斜向下 不确定，可以沿水 将FTc=150N,FTc=86.6N代入 平方向 ②@式， 杆的左端 插入墙中 可以是转轴 解得G=173.2N. 易错点5 平衡中的临界与极值问题求解 所以重物的最大重力不能超过173.2N. ⊙典例5[2024·武汉联考，失分率： 满分策略认真审题，细致推敲，列出表达 43%们如图所示，用绳AC和BC吊起一重物，式，求出极值，验证物理意义. 154