第4章 力与平衡 章末素养提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（鲁科版）

该高中物理讲义以核心素养为统领，通过表格系统梳理“力的合成与分解”“共点力的平衡”等单元核心内容，从物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任四个维度构建知识框架，清晰呈现重难点分布与内在逻辑联系。 讲义亮点在于“情境化分层训练”设计，通过矫正牙齿牵引力计算（力的合成）、台灯平衡受力分析（共点力平衡）等例题，结合“绳长不变类问题解题方法”指导，培养科学推理与模型建构能力。基础题巩固概念，综合题提升应用，助力学生自主复习，也为教师实施精准教学提供支持。

章末素养提升 素养再现 物理观念 力的合成与分解 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 合力与分力是等效替代的关系。 整体法和隔离法 会正确选取研究对象，能够初步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 应用作图法和三角函数知识及相似三角形法求解合力与分力。 科学探究 1.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”是指橡皮筋的形变量及方向都相同，能运用合适的方法记录力的方向。 2.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则，知道误差产生的原因。 科学态度 与责任 能欣赏“力与平衡”之美，能为我国古代精湛的建筑技术而骄傲，体会物理学的技术应用在生产生活中的作用及意义。 提能训练 例1　矫正牙齿时，可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F，夹角为α(如图)，则该牙所受两牵引力的合力大小为(　　) A.2Fsin B.2Fcos C.Fsin α D.Fcos α 答案　B 解析　根据平行四边形定则可知，该牙所受两牵引力的合力大小为F合=2Fcos ，故选B。 例2　(2024·厦门双十中学高一月考)如图所示，在粗糙的水平桌面上静止放着一盏台灯，该台灯可通过前后调节支架将灯头进行前后调节，下列对于台灯的受力分析正确的是(　　) A.台灯受到水平向左的摩擦力 B.若将灯头向前调节一点(台灯未倒)，则桌面对台灯的支持力将变大 C.支架对灯头的支持力方向沿着支架斜向左上方 D.整个台灯所受的合外力为零 答案　D 解析　台灯静止，根据平衡条件可知整个台灯所受的合外力为零，台灯只受到重力和桌面的支持力作用，在水平方向上不受摩擦力作用，故A错误，D正确；若将灯头向前调节一点(台灯未倒)，台灯整体受力情况不变，桌面对台灯的支持力不变，故B错误；支架对灯头的支持力与灯头的重力平衡，所以支持力方向竖直向上，故C错误。 例3　重力分别为50 N和60 N的木块A、B间连接有水平轻弹簧，两木块静止在水平面上，A、B与水平面间的动摩擦因数均为0.25，弹簧被拉长了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m。现用大小为F=5 N、方向水平向右的拉力作用在木块B上，如图所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则力F作用后木块A、B所受的摩擦力的大小分别是(　　) A.8 N　3 N B.8 N　8 N C.8 N　13 N D.0　0 答案　A 解析　木块A与水平面间的滑动摩擦力为：fA=μGA=0.25×50 N=12.5 N，木块B与水平面间的滑动摩擦力为：fB=μGB=0.25×60 N=15 N，弹簧弹力为：F弹=kx=400×2×10-2 N=8 N，施加水平拉力F后，木块B水平方向受向左的弹簧弹力和向右的拉力，由于木块B与水平面间的最大静摩擦力为15 N(等于滑动摩擦力)，大于弹簧弹力和拉力的合力，故木块B静止不动，木块B受到的静摩擦力fB'=F弹-F=8 N-5 N=3 N；施加水平拉力F后，弹簧长度没有变化，弹力不变，故木块A相对水平面有向右的运动趋势，受到向左的静摩擦力，且与弹力大小相等，fA'=F弹=8 N。综上所述，A正确，B、C、D错误。 例4　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，设两竖直支架间的距离为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。 例5　一重力为G的圆柱体工件放在V形槽中，槽顶角α=60°，槽的两侧面与水平方向的夹角相同，槽与工件接触处的动摩擦因数处处相同，大小为μ。 (1)求圆柱体工件对V形槽的压力大小； (2)若μ=0.25，要沿圆柱体工件的轴线方向(如图甲所示)水平地把工件从槽中拉出来，人至少要施加多大的拉力； (3)现把整个装置倾斜，使圆柱体工件的轴线与水平方向成37°角，如图乙所示，且保证圆柱体工件对V形槽两侧面的压力大小相等，发现圆柱工件体恰好能沿槽匀速下滑，求此时槽与工件接触处的动摩擦因数μ。 答案　(1)G　(2)0.5G　(3)0.375 解析　(1)由圆柱体工件的重力产生的效果将重力进行分解如图所示， 由几何关系可得F1=F2=G (2)分析圆柱体工件的受力可知，圆柱体工件受到沿轴线方向的拉力F、两个侧面对圆柱体工件的滑动摩擦力， 由题给条件知F=2f，由f=μF1=0.25G 得F=2f=0.5G (3)把整个装置倾斜，则重力沿压紧两侧面的分力 F1'=F2'=Gcos 37°=0.8G 匀速下滑，此时工件所受槽的摩擦力大小 f2==0.3G 由f2=μF2' 得μ===0.375。 学科网（北京）股份有限公司 $