第4章 运动和力的关系 高考真题练（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（人教版 江苏北京专版）

该高中物理单元复习课件系统梳理了运动和力的关系核心内容，涵盖力学单位制、牛顿运动定律综合应用、连接体问题及实验验证等考点，通过模型建构（如板块模型、斜面模型）和一题多解等方式串联知识点，帮助学生形成“运动和相互作用”的物理观念体系。 其亮点在于以高考真题为载体，结合“真题降维”表格梳理关键表述与物理量关系，培养科学推理能力，实验题设计引导学生经历探究过程提升科学探究素养。分层练习（基础真题到竞赛拓展）满足不同学生需求，助力教师精准把握学情，高效提升复习效果。

第四章 运动和力的关系 第1讲　描述运动的基本概念 高考真题练 第1讲　描述运动的基本概念 考点1　力学单位制 1.[2023辽宁,2]安培通过实验研究,发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为ΔL1和ΔL2、 电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时,相互作用力的大小可以表示为ΔF=k 。比例系 数k的单位是 ( ) A.kg·m/(s2·A)　　　    B.kg·m/(s2·A2) C.kg·m2/(s3·A)　　　    D.kg·m2/(s3·A3)     B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由相互作用力的表达式可知k= ,则k的单位为 ,即 ,由F=ma可知,1 N=1 kg·m/s2, 则1 =1 =1 kg·m/(s2·A2),即k的单位为kg·m/(s2·A2),B正确。 方法技巧     将公式中的物理量采用国际单位制单位,就可以得到k的单位。     第1讲　描述运动的基本概念 考点2　牛顿运动定律的综合应用 2.[2024贵州,1]某研究人员将一铁质小圆盘放入聚苯乙烯颗粒介质中,在下落的某段时间内,小圆盘仅 受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f。用高速相机记录小圆盘在不同时刻的位置,相邻位置的时间 间隔相等①,如图所示,则该段时间内下列说法可能正确的是 ( ) A.f一直大于G B.f一直小于G C.f先小于G,后大于G D.f先大于G,后小于G     C     ①关键点拨　类比打点计时器,找出速度变化情况。 第1讲　描述运动的基本概念 真题降维 关键表述 物理量及其关系 小圆盘仅受重力G和颗粒介质对其向上的作用力f f与G的大小关系决定小圆盘的运动情况 相邻位置的时间间隔相等 类似打点计时器打出的点,相邻小圆盘的间距反映 了小圆盘的运动快慢 解析　由题图可知连续相等时间内小圆盘的位移先增大后减小,说明小圆盘先加速运动后减速运动,小 圆盘向下加速时,G-f=ma,有f<G;小圆盘向下减速时,f-G=ma',有f>G,可知f先小于G,后大于G。故选C。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[2025山东,8]工人在河堤的硬质坡面上固定一垂直坡面的挡板,向坡底运送长方体建筑材料。如图所 示,坡面与水平面夹角为θ,交线为PN,坡面内QN与PN垂直,挡板平面与坡面的交线为MN,∠MNQ=θ。若 建筑材料与坡面、挡板间的动摩擦因数均为μ①,重力加速度大小为g,则建筑材料沿MN向下匀加速滑行 的加速度大小②为 ( ) A.g sin2 θ-μg cos θ-μg sin θ cos θ     B     B.g sin θ cos θ-μg cos θ-μg sin2 θ C.g sin θ cos θ-μg cos θ-μg sin θ cos θ D.g cos2 θ-μg cos θ-μg sin2 θ ①关键点拨　建筑材料受到两个滑动摩擦力:一个是与坡面间的,另一个是与挡板间的。 ②关键点拨　需将重力沿坡面向下的分力分解到MN方向,再与两个摩擦力求合力,根据牛顿第二定律 求解。 第1讲　描述运动的基本概念 模型建构 　　物体所受的力不在同一个平面内,将空间内的受力分析分解为平面内的受力分析:将建筑材料所受 的重力分解为垂直于坡面的分力G1和沿坡面且平行于QN的分力G2,如图甲所示;G2在挤压挡板的同时, 有使材料沿MN下滑的趋势,将G2分解如图乙所示;材料沿MN方向的受力如图丙所示。   甲 第1讲　描述运动的基本概念 解析　如图甲所示,建筑材料所受重力可分解为垂直于坡面的G1和沿坡面且平行于QN的G2,由几何关 系可得G1=mg cos θ、G2=mg sin θ;如图乙所示,再将平行于QN方向的G2分解为沿挡板的G3和垂直于挡 板的G4,由几何关系可得G3=G2 cos θ=mg sin θ cos θ、G4=G2 sin θ=mg sin2 θ。如图丙所示,建筑材料与坡 面间的摩擦力大小f面=μG1,建筑材料与挡板间的摩擦力大小f板=μFN2=μG4。由牛顿第二定律可得建筑材 料沿MN向下匀加速滑行的加速度大小a= =g sin θ cos θ-μg cos θ-μg sin2 θ(点拨:建筑材料沿 坡面和沿挡板下滑,所以垂直于坡面和垂直于挡板方向所受合力均为零),B正确。 易错警示     本题易因受力分析不全、力的分解错误导致失分。首先要注意建筑材料同时与坡面和挡板接触,会受 到两个滑动摩擦力,不可遗漏其中任意一个;其次,重力在坡面内的分力为mg sin θ,需将其沿MN方向和 垂直于MN方向分解,同时要明确材料对坡面的压力为mg cos θ、对挡板的压力为mg sin2 θ,进而正确计 算两个摩擦力的大小;最后,沿MN方向根据牛顿第二定律列方程求解加速度大小。     第1讲　描述运动的基本概念 4.[2024湖南,3]如图,质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连 接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大 小分别为 ( )   A.g,1.5g　　　    B.2g,1.5g C.2g,0.5g　　　    D.g,0.5g     A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　剪断细线前,对B、C、D分析,FAB=(3m+2m+m)g,对D分析,FCD=mg。将B、C间的细线剪断瞬间,弹 簧的弹力FAB、FCD不发生突变(破题关键),对B分析,有FAB-3mg=3maB,解得aB=g,方向竖直向上;对C分析,有 FCD+2mg=2maC,解得aC=1.5g,方向竖直向下,故选A。 易错警示     细线剪断瞬间,弹簧的弹力不会突变,准确分析判断细线剪断前后小球的受力情况是做对本题的关键。      第1讲　描述运动的基本概念 5.[多选题][2025黑吉辽蒙,10]如图(a),倾角为θ的足够长斜面放置在粗糙水平面上。质量相等的小物块 甲、乙同时以初速度v0沿斜面下滑,甲、乙与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,整个过程中斜面相对 地面静止。甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如图(b)所示,两条曲线均为抛物线,乙的x-t曲线在t=t0时 切线斜率为0,则 ( ) A.μ1+μ2=2 tan θ B.t=t0时,甲的速度大小为3v0     AD     C.t=t0之前,地面对斜面的摩擦力方向向左 D.t=t0之后,地面对斜面的摩擦力方向向左 第1讲　描述运动的基本概念 解析　位置x与时间t的图线的斜率表示速度,甲、乙两个物块的曲线均为抛物线,则甲物块做匀加速运 动,乙物块做匀减速运动(点拨:x-t图像中,图线的斜率反映物块的速度,斜率增大即速度增大,斜率减小即 速度减小),在0~t0时间内,甲、乙的位移分别为x甲= t0=3x0,x乙= t0=x0,可得t0时刻甲物块的速度为v =2v0,B错误;甲物块的加速度大小为a1= ,乙物块的加速度大小为a2= ,由牛顿第二定律对甲物块有 mg sin θ-μ1mg cos θ=ma1,同理对乙物块有μ2mg cos θ-mg sin θ=ma2,联立可得μ1+μ2=2 tan θ,A正确;取水平 向左为正方向,对甲、乙和斜面组成的系统由牛顿第二定律可得f=ma1 cos θ-ma2 cos θ=0,则t=t0之前,地 面和斜面之间摩擦力为零,C错误;t=t0之后,乙物块保持静止,甲物块继续沿斜面向下加速,对系统由牛顿 第二定律可得f=ma1 cos θ,即地面对斜面的摩擦力方向向左,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 一题多解     由题图(b)知0~t0时间内,甲、乙位移之比为3∶1,又由于甲做匀加速直线运动,乙做匀减速直线运动,可 作出甲、乙运动的v-t图像如图所示。由图知t=t0时,甲的速度大小为2v0,B错误;由图线斜率可知,甲、乙 的加速度大小相等,即g sin θ-μ1g cos θ=μ2g cos θ-g sin θ,解得μ1+μ2=2 tan θ,A正确。       第1讲　描述运动的基本概念 6.[多选题][2024黑吉辽,10]一足够长木板置于水平地面上,二者间的动摩擦因数为μ。t=0时,木板在水 平恒力作用下,由静止开始向右运动。某时刻,一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板①。 已知t=0到t=4t0的时间内,木板速度v随时间t变化的图像如图所示②,其中g为重力加速度大小。t=4t0 时刻,小物块和木板的速度相同。下列说法正确的是 ( ) A.小物块在t=3t0时刻滑上木板 B.小物块和木板间的动摩擦因数为2μ     ABD     C.小物块与木板的质量比为3∶4 D.t=4t0之后小物块和木板一起做匀速运动 ①言之有“物”　物块滑上木板后,木板的加速度改变。 ②关键点拨    v-t图线的斜率表示加速度。 第1讲　描述运动的基本概念 模型建构 　　本题属于板块模型。v-t图线的斜率表示加速度,小物块和木板的运动情况如图所示:   第1讲　描述运动的基本概念 解析    v-t图线的斜率表示加速度,由图可知t=3t0时刻木板的加速度发生改变,故可知小物块在t=3t0时刻 滑上木板,故A正确;设小物块和木板间的动摩擦因数为μ0,根据题意结合图像可知物块开始滑上木板时 的速度大小为v0= μgt0,方向水平向左,物块在木板上滑动的加速度大小为a0= =μ0g,经过t0时间与木 板共速,此时速度大小为v共= μgt0,方向水平向右,故可得 + =t0,解得μ0=2μ,故B正确;设木板质量为 M,物块质量为m,根据图像可知物块未滑上木板时,木板的加速度为a1= = μg,故可得F-μMg=Ma1, 解得F= μMg,根据图像可知物块滑上木板后木板的加速度为a2= =-μg,此时对木板由牛顿 第二定律得F-μ(m+M)g-μ0mg=Ma2,解得 = ,故C错误;假设t=4t0之后小物块和木板一起共速运动,对整 体有F-μ(m+M)g= μMg- μMg=0,故可知此时整体处于平衡状态,假设成立,即t=4t0之后小物块和木板一 第1讲　描述运动的基本概念 起做匀速运动,故D正确。 易错警示     本题容易出错的地方有:①不能顺利建立板块模型,无法准确分析而出错;②不能将模型与v-t图像的关 键信息分析出来而出错。     第1讲　描述运动的基本概念 考点3　连接体问题 7.[2024北京,4]如图所示,飞船与空间站对接后,在推力F作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分 别为m和M,则飞船和空间站之间的作用力大小为 ( )   A. F　    B. F　    C. F　    D. F     A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　对飞船和空间站整体分析,根据牛顿第二定律,有F=(M+m)a,对空间站分析,有F'=Ma,联立可得飞 船和空间站之间的作用力F'= F,故选A。 教材溯源     本题以飞船与空间站对接为素材,创设了科技前沿问题情境,主要考查牛顿第二定律、整体法与隔离法 的应用等知识点,与教材第113页第4题十分类似。     第1讲　描述运动的基本概念 8.[2024全国甲,15]如图,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块P,P置于水平桌面上,与桌面间存在摩 擦;绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略),盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m,并测量P的加速度大 小a,得到a-m图像。重力加速度大小为g。在下列a-m图像中,可能正确的是 ( )               D     第1讲　描述运动的基本概念 关键点拨 物块P在水平桌面上,且与桌面间有摩擦,添加砝码直到其重力等于物块P受到的最大静摩擦力,之后继 续添加砝码,物块P开始运动。 解析　设物块P的质量为M,P与桌面间的滑动摩擦力为f,对物块P分析,根据牛顿第二定律,有T-f=Ma,对 盘和砝码分析,有mg-T=ma,联立可得a= = ·m,可知a与m不是线性关系,且a-m图线不能从坐标 原点开始,A、B、C错误;由a= = 可知,当m趋于无穷大时,式中的 、 趋于0,则加速度a趋 近于g,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 9.[2025安徽,5]如图,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上,木箱上的物块甲通过不可 伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动,木箱始终保持静止。已知甲、 乙质量均为1.0 kg,甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则在乙下落 的过程中 ( ) A.甲对木箱的摩擦力方向向左 B.地面对木箱的支持力逐渐增大     C     C.甲运动的加速度大小为2.5 m/s2 D.乙受到绳子的拉力大小为5.0 N 第1讲　描述运动的基本概念 模型建构   第1讲　描述运动的基本概念 解析　因为物块甲相对木箱向右运动,甲对木箱的摩擦力方向向右,A错误;设乙的加速度大小为a,只有 乙有竖直向下的恒定加速度,对甲、乙和木箱,由整体法,竖直方向有FN=M总g-ma,则地面对木箱的支持 力大小不变,B错误;设绳子的弹力大小为T,由牛顿第二定律,对甲有T-μmg=ma,对乙有mg-T=ma,联立解 得a=2.5 m/s2,T=7.5 N,C正确,D错误。 一题多解     甲和乙通过绳子相连,对甲和乙整体进行分析,则甲和乙运动的加速度大小为a= =  m/s2= 2.5 m/s2,C正确。     第1讲　描述运动的基本概念 考点4　验证牛顿第二定律 10.[2025安徽,11]某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验,要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是:调整轨道的倾斜度,使小车 ______________。(选填正确答案标号) a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验,箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器,将物体置于力传感器     c　     第1讲　描述运动的基本概念 上,箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a,并将数据实时传送 到计算机。   图乙 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图,以竖直向上为正方向。 第1讲　描述运动的基本概念   t=4 s时,物体处于_________(选填“超重”或“失重”)状态;以FN为横轴、a为纵轴,根据实验数据 拟合得到的a-FN图像为图丁中的图线a。 ②若将物体质量增大一倍,重新进行实验,其a-FN图像为图丁中的图线_________。(选填“b”“c”或 “d”) 　    d　     　　失重　     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)平衡阻力的方法是:调整轨道的倾斜度,使小车不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动,故 选c。 (2)①根据图像可知t=4 s时,加速度方向竖直向下,故物体处于失重状态。②对物体根据牛顿第二定律有 FN-mg=ma,整理得a= ·FN-g,可知图线的斜率为 ,故将物体质量增大一倍,图线斜率变小,纵轴截距不 变,其a-FN图像为图丁中的图线d。 第1讲　描述运动的基本概念 11.[2022山东,13]在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启 发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体 质量的实验,如图甲所示。主要步骤如下: ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上; ②接通气源,放上滑块,调平气垫导轨; 第1讲　描述运动的基本概念 ③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点,A点到O点的距离为 5.00 cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时; ④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示。 第1讲　描述运动的基本概念 回答以下问题(结果均保留两位有效数字): (1)弹簧的劲度系数为____________N/m。 (2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a-F图像如图丙中I所示。由此可得滑块与加速度传 　    12　     感器的总质量为______________kg。 (3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ,则待测物体的质量 为______________kg。 　    0.13　     　    0.20　     第1讲　描述运动的基本概念 关键点拨 　　本题思维突破口是抓住初始状态和图丙中两个图线的斜率,知道图线的斜率表示质量的倒数。 解析    (1)由F-t图像可知,弹簧伸长5.00 cm时弹力F=0.610 N,则k= =  N/m≈12 N/m。 (2)由牛顿第二定律可知a= ,a-F图线的斜率k= ,由丙图中图线Ⅰ的斜率可求得m≈0.20 kg。 (3)由丙图中图线Ⅱ的斜率可求得m'≈0.33 kg,则待测物体的质量m″=m'-m=0.13 kg。 第1讲　描述运动的基本概念 学科竞赛 12.[2024年第41届全国中学生物理竞赛预赛]如图,一传送带被两个半径均为R的转盘张紧,转盘转轴相 互平行且水平,传送带的平直面与水平面的夹角为θ,传送带上有一质量为m的小木块(可视为质点)。已 知重力加速度大小为g。当两转盘不动时,小木块从静止的传送带上匀速下滑。 (1)求木块与传送带之间的动摩擦因数μ。 (2)若转盘以角速度ω逆时针匀速转动,t=0时,木块下滑的速度大小为v0,木块到下转盘的距离为l。求木 块到达下转盘的时间T。(提示:传送带的速度v=ωR)   答案    (1)tan θ    (2) 或 或 +  第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)两转盘不动时,木块在静止的传送带上匀速下滑。 由平衡条件,沿传送带方向,f=mg sin θ 垂直传送带方向,N=mg cos θ 滑动摩擦力大小为f=μN 联立解得μ=tan θ (2)若转盘以角速度ω逆时针匀速转动,t=0时,木块下滑的速度大小为v0。 情况(A):ωR≤v0 木块受到的滑动摩擦力方向一直沿传送带向上,由于f=mg sin θ 木块一直做匀速运动,因此T=  情况(B):ωR>v0 第1讲　描述运动的基本概念 木块的运动相对于传送带滞后,因而木块受到的滑动摩擦力方向沿传送带向下 大小为f=μmg cos θ=mg sin θ 沿传送带方向,由牛顿第二定律有f+mg sin θ=ma 解得a=2g sin θ 情况(B.1):木块到达下转盘时,速度尚未达到传送带的速度ωR 由v0T+ aT2=l 即v0T+gT2 sin θ=l 解得T= ,另一解不合题意,略去 情况(B.2):设木块在t(t<T)时刻的速度等于传送带的速度ωR,但还没有到达下转盘 由ωR=v0+at 第1讲　描述运动的基本概念 得t= ,木块的位移x= t 在木块速度达到传送带速度后,摩擦力突变为静摩擦力,方向沿传送带向上,但大小不变,之后木块做匀 速运动到达下转盘。 因此,木块到达下转盘的时间为T=t+  解得T= +  第1讲　描述运动的基本概念 $