第3章 相互作用——力 章末素养能力提升（正文）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第一册关键能力提升同步学案（人教版）

该高中物理单元导学案以“力学平衡”为核心，围绕三种常见的力、牛顿第三定律、力的合成与分解及共点力平衡构建知识体系，通过“知识导航”梳理关键概念，设计“摩擦力突变”“整体隔离法”“临界极值问题”三个递进式探究任务，结合典例解析与对标训练，形成从基础到应用的完整学习路径。 亮点在于聚焦科学思维与科学探究素养，如“摩擦力突变问题”探究中运用假设法分析静动摩擦转换，“整体与隔离法”任务通过灯笼悬挂实例培养模型建构能力，实验方案设计（如探究力的合成规律）强化科学论证。每个探究配易错提醒，既巩固知识又提升能力，为教师单元复习提供系统教学支持。

章末素养能力提升 【定标-核心素养】 关键能力与核心素养 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 三种常见的力 牛顿第三定律 力的合成和分解 共点力的平衡 1.等效思想：重心是物体重力的等效作用点；合力和分力是等效替代的关系。 2.假设法和条件法：根据弹力产生的条件或假设法(结合运动状态)判断弹力的有无和方向；根据摩擦力产生的条件或假设法(结合运动状态)判断摩擦力的有无和方向 3.整体法和隔离法：正确选取研究对象，初步会应用整体和隔离的思想对物体进行受力分析 4.平衡问题的解法：合成法、正交分解法和图解法。 5.数学方法的应用：应用作图和三角函数知识、相似三角形法求解合力或分力。 1.能提出与“弹簧形变量和弹力间关系”的探究方案有关的物理问题；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，总结、归纳合力与分力之间所遵循的规律，知道实验误差产生的原因。 2.通过重力、弹力和摩擦力在生产和生活中的应用，认识到物理学与生产生活的紧密联系。 3.学习生产生活中增大或者减小摩擦力的实例，具有将摩擦力知识应用于生产生活的意识。 重点及难点 受力分析 共点力的平衡 题型及难度 选择题和计算题， 难度适中 三种常见的力、牛顿第三定律 力的合成与分解、共点力平衡 科学思维 科学探究 知识导航 竖直向下　mg　重心　接触面垂直　大　伸长(或缩短)的长度　kx　切线方向　相对运动　μFN　切线方向　相对运动趋势　0<Ff≤Ffmax　两个　相等　相反　等效替代　|F1-F2|　F1+F2　匀速直线运动　F合=0　平行四边形定则　结点位置　形变方向　图示 探究1　摩擦力的“突变”问题 分类 说明 案例图示 静—静“突变” 物体在摩擦力和其他力作用下处于平衡状态，当作用在物体上的其他力发生突变时，如果物体仍能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小或方向将会发生“突变”　 在水平力F作用下物体静止于斜面，F突然增大时物体仍静止，则所受静摩擦力大小或方向将“突变” 静—动“突变” 物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”为滑动摩擦力 放在粗糙水平面上的物体，水平作用力F从零逐渐增大，物体开始滑动时，物体受到地面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力 动—静“突变” 在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不受摩擦力作用，或滑动摩擦力“突变”为静摩擦力 滑块以v0冲上斜面做减速运动，当到达某位置静止时，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力 动—动“突变” 某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变” 水平传送带的速度v1大于滑块的速度v2，滑块受到的滑动摩擦力方向向右，当传送带突然被卡住时滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左 典例1如图所示,粗糙长木板l的一端固定在铰链上,木块放在木板上,开始木板处于水平位置.在木板向下缓慢转动,θ角逐渐增大的过程中,木块所受摩擦力Ff的大小随θ角变化的情况最有可能是 (　　) 典例1 　　　A.　　　B.　　　C.　　　D. 必备知识　摩擦力的分析判断、共点力平衡的处理方法. 关键能力　 【答案】B 【解题思路】 对标训练1 用如图所示的装置探究摩擦力与压力之间关系时,以F=4 N的拉力拉木板B向左匀速运动,木块A静止且轻弹簧测力计读数为1 N.假设木块A与木板B、木板B与桌面之间的动摩擦因数相等,求木块A与木板B的质量之比. 　对标训练1 【答案】1∶2　 【解题思路】 易错提醒 滑动摩擦力与静摩擦力的求解方法不同,必须先做判断. 探究2　整体法和隔离法在平衡问题中的应用 典例2 一串小灯笼(五只)彼此用轻绳连接,并悬挂在空中.在稳定水平风力作用下发生倾斜,悬绳与竖直方向的夹角为30°,如图所示.设每只灯笼的质量均为m,重力加速度为g.则自上往下第二只灯笼与第三只灯笼间的悬绳对第三只灯笼的拉力大小为 (　　) 　典例2 A. 2mg B. mg C. mg D. 8mg 必备知识　整体法和隔离法、共点力平衡的处理方法. 关键能力　 【答案】A 【解题思路】 　 整体法、隔离法的比较如表所示. 方法 整体法 隔离法 概念 将运动状态相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开的分析方法 选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内物体之间的相互作用力 注意 问题 受力分析时不用考虑系统内物体间的相互作用 一般隔离受力较少的物体 说明 对于连接体问题,多数情况既要分析外力,又要分析内力,这时我们可以采取先整体(解决外力)后隔离(解决内力)的交叉运用方法,当然个别情况也可采用先隔离(由已知内力解决未知外力)再整体的运用顺序. 对标训练2 在春节来临之际,家家户户张灯结彩.如图所示,由五根等长的轻质细绳悬挂起的质量均为m的A、B、C、D四个灯笼,稳定时,细绳3水平,1、5两细绳与水平方向夹角均为θ1,2、4两细绳与竖直方向夹角均为θ2,重力加速度为g.求: (1) 细绳1的拉力大小; (2) θ1 、θ2 的正切值的乘积. 　对标训练2 【答案】　(1) 　(2) 2 　 【解题思路】 易错提醒 选择合适的研究对象. 探究3　科学思维——物体平衡中的临界和极值问题 1．临界问题 (1)临界状态：物体的平衡状态将要发生变化的状态． (2)当某物理量发生变化时，会引起其他物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，这类问题的描述中经常出现“刚好”“恰好”等词语． (3)处理这类问题的最有效方法是假设推理法，也就是先假设，再根据平衡条件及有关知识列平衡方程，最后求解． (4)常见的临界状态 状态 临界条件 两接触物体脱离与不脱离 相互作用力为0(主要体现为两物体间的弹力为0) 绳子断与不断 绳中张力达到最大值 绳子绷紧与松弛 绳中张力为0 存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止 静摩擦力达到最大 2.极值问题：也就是指平衡问题中，力在变化过程中的最大值和最小值问题．解决这类问题常用以下三种方法： (1)解析法：根据物体的平衡条件列方程，在解方程时，采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值． (2)图解法：根据物体的平衡条件作出物体的受力分析图，画出平行四边形或矢量三角形进行动态分析，确定最大值或最小值． (3)极限法：极限法是一种处理临界问题的有效方法，它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向极端(“极大”“极小”“极右”“极左”等)，从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来，使问题明朗化，便于分析求解． 典例3 如图所示,物体的质量为2 kg,两根轻绳AB和AC的一端分别连接于竖直墙上B处、C处,另一端系于物体上A处,在物体上另施加一个方向与水平方向成θ=60°的拉力F,若要使两绳都能伸直,求拉力F的大小范围.(g取10 m/s2) 　典例3 必备知识　受力平衡、三角函数. 关键能力　 【答案】　 N≤F≤ N　 【解题思路】 　 1. 求解平衡中的临界问题和极值问题时,要正确地进行受力分析和变化过程分析,找出平衡的临界点和极值点. 2. 临界条件必须在变化中寻找,不能停留在一个状态来研究临界问题,而要把某个物理量推向极端,即极大和极小,并依此作出科学的推理分析,从而给出判断或导出一般结论. 对标训练3 一个人最多能提起质量m0=20 kg的重物.如图所示,在倾角θ=15°的固定斜面上放置一物体(可视为质点),物体与斜面间的动摩擦因数μ=.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,图中F是人拖重物的力,若人能够向上拖动该重物,求该重物质量的最大值m.已知sin 15°=,cos 15°=. 　对标训练3 【答案】20 kg　 【解题思路】 易错提醒 “绳子伸直”时拉力有可能为0,要找到对应的临界状态. 学科网（北京）股份有限公司 $