第4章 运动和力的关系 章末素养能力提升（分层评价）（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）

**基本信息** 以牛顿运动定律为核心，按基础巩固-综合运用-拓广探索递进，覆盖概念辨析、过程分析及复杂情境应用，注重运动与相互作用观念及科学思维培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础巩固|8题|物理学史方法辨析、单一过程牛顿定律应用（如刹车、电梯超重）|从物理模型（质点）、研究方法（理想模型法）到基本规律（F=ma）的直接应用| |综合运用|4题|瞬时状态分析（剪线瞬间）、变力问题（空气阻力）、连接体及多过程运动|从简单应用到复杂情境，涉及力与运动的瞬时关系及过程转化| |拓广探索|1题|斜面-传送带往返运动综合问题|多场景（斜面、传送带）、多过程（加速、匀速、往返）的规律综合应用，强化科学推理|

章末素养能力提升 基础巩固 1. “析万物之理，判天地之美”，了解物理规律的发现历史，领略建立物理概念的思想方法，往往比掌握物理知识本身更重要，下列关于物理学史与物理研究的核心思想方法的说法正确的是 ( ) A. 推导 图像面积表示位移时用到了等效替代法 B. 用质点来替代实际运动物体时采用了理想模型法 C. “探究两个互成角度的力的合成规律”实验中使用了控制变量法 D. 可用实验直接验证牛顿第一定律 2. 竖直起飞的火箭在推力 的作用下产生 的加速度,若推力增大到 ,则火箭的加速度将达到 取 ，不计空气阻力) ( ) A. B. C. D. 3. 主动刹车功能是指车辆遇到突发危险情况时具有自主减速的能力. 汽车正以 的速度匀速行驶, 突然正前方有一行人横穿马路, 汽车立即启动刹车系统，开始匀减速运动，滑行了 停下,质量为 的司机在刹车过程中受到的合力大小为 ( ) 第 3 题 A. B. C. D. 4. 如图所示, 一同学在电梯里站在台秤上称体重，发现体重明显大于在静止地面上称得的体重，则 ( ) 第 4 题 A. 电梯一定处于上升阶段 B. 电梯一定处于加速上升阶段 C. 电梯可能处于加速下降阶段 D. 电梯的加速度一定向上 5. 如图所示，杂技表演中，绕过光滑定滑轮的轻绳一端吊着重物，另一端吊着表演者，开始时表演者抓紧绳索，结果他以大小为 的加速度随绳一起下降; 然后表演者快速沿绳向上爬,结果他不再下降, 而是相对地面保持静止，此时重物以大小为 的加速度随绳一起竖直向上运动. 若重物与表演者的质量之比为 ,不计空气阻力,则 为 ( ) 第 5 题 A. B. C. D. 6. 为保障旅客安全出行, 地铁部门须对乘客所携带的物品实施安全检查. 如图所示, 水平传送带以 的速度匀速转动,一包裹无初速度地放在传送带上, 包裹在传送带上先做匀加速直线运动, 之后随传送带一起做匀速直线运动. 已知该包裹和传送带间的动摩擦因数为 0.2,重力加速度 取 . 则下列说法正确的是 ( ) 第 6 题 A. 包裹与传送带相对静止时受到静摩擦力 B. 包裹在传送带上做匀加速直线运动的时间为 C. 包裹初始阶段受与运动方向相同的摩擦力作用 D. 包裹做匀加速直线运动过程中相对地面的位移大小为 7. 在光滑水平面上以速度 运动的物体, 从某一时刻开始受到一个跟运动方向共线的力 的作用，其速度一时间图像如图所示. 那么它受到的力 随时间 变化的关系图像是下列图中的 ( ) 第 7 题 A. B. C. D. 8. 如图甲所示,质量为 的木板静止在光滑水平面上, 可视为质点的物块从木板的左侧沿木板表面水平冲上木板，物块刚好未滑离木板，物块和木板运动的 图像如图乙所示. 已知重力加速度 取 ，则下列说法正确的是 ( ) 第 8 题 A. 可求得物块在前 内的位移大小为 B. 可求得物块与木板间的动摩擦因数 C. 可求得物块的质量 D. 可求得木板的长度 综合运用 9. 如图所示,两个质量均为 的小球 A、B 用细线相连， 小球 A 与一个轻弹簧相连, 弹簧另一端固定在竖直墙上，小球 A 用另一根细线连在天花板上. 开始时，两小球都静止不动， 这时连接天花板的细线与水平方向的夹角是 ,弹簧水平,重力加速度为 . 现突然把两根细线剪断,在剪断线的瞬间,小球 的加速度大小是 ( ) 第 9 题 A. B. C. D. 10. 将一个皮球竖直向上抛出, 皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比. 下列描绘皮球在上升过程中加速度的大小 与时间 关系的图像,可能正确的是 ( ) A. B. C. D. 11. 如图所示, 是固定在空中的光滑水平横杆, 一质量为 的物块穿在杆 上,物块通过细线悬吊着一质量为 的小球. 现用沿杆的恒力 拉物块,使物块、小球一起 (保持相对静止) 向右运动，细线与竖直方向的夹角为 ，重力加速度为 . 下列说法正确的是 ( ) 第 11 题 A. 杆对物块的支持力大小为 B. 细线上的拉力大小为 C. 恒力大小 D. 物块和小球的加速度大小为 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12. 航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器, 其质量 ,动力系统提供的恒定升力 . 试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升. 设飞行器飞行时所受的阻力大小不变, 取 . (1)第一次试飞，飞行器飞行 时到达高度 ,求飞行器所受阻力 的大小. (2)第二次试飞，飞行器飞行 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力，求飞行器能达到的最大高度 . (3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间 . 拓广探索 13. 如图甲所示,小滑块从足够长斜面上的 点由静止释放，从 点进入水平运动的传送带,滑块在传送带上运动的 图像如图乙所示.已知滑块与斜面间的动摩擦因数均为 0.5,斜面的倾角 0.8，重力加速度 取 ，不计滑块经过 点时的能量损失. (1)求滑块第一次在传送带上往返所用的时间 . (2)求滑块第一次返回斜面的最高点与 点的距离 . (3)若传送带的长 ，滑块以 从 点水平向右滑上传送带，传送带速度应满足什么条件，才能使滑块返回 点? 第 13 题 学科网（北京）股份有限公司 $ 章末素养能力提升 基础巩固 1. “析万物之理，判天地之美”，了解物理规律的发现历史，领略建立物理概念的思想方法，往往比掌握物理知识本身更重要，下列关于物理学史与物理研究的核心思想方法的说法正确的是 ( ) A. 推导 图像面积表示位移时用到了等效替代法 B. 用质点来替代实际运动物体时采用了理想模型法 C. “探究两个互成角度的力的合成规律”实验中使用了控制变量法 D. 可用实验直接验证牛顿第一定律 【答案】B 【解析】在推导 图像面积表示位移时用到了微元法, A 错误; 用质点来代替实际运动物体采用了理想模型法, B 正确；在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中使用了等效替代法, C 错误; 伽利略通过逻辑推理将实际实验理想化，得到力不是维持物体运动状态的原因，D 错误. 故选 B. 2. 竖直起飞的火箭在推力 的作用下产生 的加速度,若推力增大到 ,则火箭的加速度将达到 取 ，不计空气阻力) ( ) A. B. C. D. 【答案】 【解析】对火箭进行受力分析有 ，若推力增大到 ,则有 ,解得 . 故选 C. 3. 主动刹车功能是指车辆遇到突发危险情况时具有自主减速的能力. 汽车正以 的速度匀速行驶, 突然正前方有一行人横穿马路, 汽车立即启动刹车系统，开始匀减速运动，滑行了 停下,质量为 的司机在刹车过程中受到的合力大小为 ( ) 第 3 题 A. B. C. D. 【答案】 【解析】由速度位移关系可得 ,代入数据解得汽车加速度大小 ，由牛顿第二定律可得，司机在刹车过程中受到的合力 . 故选 B. 4. 如图所示, 一同学在电梯里站在台秤上称体重，发现体重明显大于在静止地面上称得的体重，则 ( ) 第 4 题 A. 电梯一定处于上升阶段 B. 电梯一定处于加速上升阶段 C. 电梯可能处于加速下降阶段 D. 电梯的加速度一定向上 【答案】 D 【解析】若在电梯里称得的体重明显大于在静止地面上称得的体重，则为超重现象，电梯的加速度方向竖直向上，电梯可能处于加速上升或者减速下降阶段. 故选 D. 5. 如图所示，杂技表演中，绕过光滑定滑轮的轻绳一端吊着重物，另一端吊着表演者，开始时表演者抓紧绳索，结果他以大小为 的加速度随绳一起下降; 然后表演者快速沿绳向上爬,结果他不再下降, 而是相对地面保持静止，此时重物以大小为 的加速度随绳一起竖直向上运动. 若重物与表演者的质量之比为 ,不计空气阻力,则 为 ( ) 第 5 题 A. B. C. D. 【答案】 D 【解析】设表演者随绳一起以大小为 的加速度下降时, 绳中的张力大小为 ,表演者质量为 ,重物质量为 ,则对表演者和重物根据牛顿第二定律有 , ; 当表演者快速沿绳向上爬,相对地面静止时,根据平衡条件可知,绳对表演者的作用力大小 , 对重物根据牛顿第二定律有 ; 由题意可知 ,联立解得 . 故选 D. 6. 为保障旅客安全出行, 地铁部门须对乘客所携带的物品实施安全检查. 如图所示, 水平传送带以 的速度匀速转动,一包裹无初速度地放在传送带上, 包裹在传送带上先做匀加速直线运动, 之后随传送带一起做匀速直线运动. 已知该包裹和传送带间的动摩擦因数为 0.2,重力加速度 取 . 则下列说法正确的是 ( ) 第 6 题 A. 包裹与传送带相对静止时受到静摩擦力 B. 包裹在传送带上做匀加速直线运动的时间为 C. 包裹初始阶段受与运动方向相同的摩擦力作用 D. 包裹做匀加速直线运动过程中相对地面的位移大小为 【答案】C 【解析】当包裹与传送带相对静止时包裹与传送带做匀速直线运动, 两者之间没有要发生相对运动的趋势, 故包裹不受静摩擦力, A 错误; 包裹做匀加速运动时, 根据牛顿第二定律有 ,解得包裹的加速度大小 . 故包裹匀加速运动的时间 ，包裹相对于地面的位移大小 , B、D错误; 包裹无初速度地刚放在传送带上, 包裹相对于传送带有向后滑动的趋势, 摩擦力的作用阻碍了包裹的相对运动, 故包裹初始阶段受与运动方向相同的摩擦力作用而做加速运动, C 正确. 故选 C. 7. 在光滑水平面上以速度 运动的物体, 从某一时刻开始受到一个跟运动方向共线的力 的作用，其速度一时间图像如图所示. 那么它受到的力 随时间 变化的关系图像是下列图中的 ( ) 第 7 题 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由 图像可知物体先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动, 再反向做匀加速直线运动, 所以物体最初一段时间受到与速度方向相同的恒力作用，然后受到与速度方向相反的恒力作用, A 正确. 故选 A. 8. 如图甲所示,质量为 的木板静止在光滑水平面上, 可视为质点的物块从木板的左侧沿木板表面水平冲上木板，物块刚好未滑离木板，物块和木板运动的 图像如图乙所示. 已知重力加速度 取 ，则下列说法正确的是 ( ) 第 8 题 A. 可求得物块在前 内的位移大小为 B. 可求得物块与木板间的动摩擦因数 C. 可求得物块的质量 D. 可求得木板的长度 【答案】C 【解析】物块水平冲上木板, 在摩擦力作用下先做匀减速直线运动,可知上方图线为物块的 图线; 根据 图线与时间轴所围面积表示位移,可得物块在前 内的位移大小 错误. 根据 图线的斜率表示加速度，可知物块和木板的加速度大小相等，设物块的加速度大小为 ,木板的加速度大小为 ; 由牛顿第二定律可得 ,可得 错误, 正确. 由题图乙可知, 末两者相对静止，又因为物块刚好未滑离木板，可知两者在第 内的位移差等于木板长度,即 , D 错误.故选 C. 综合运用 9. 如图所示,两个质量均为 的小球 A、B 用细线相连， 小球 A 与一个轻弹簧相连, 弹簧另一端固定在竖直墙上，小球 A 用另一根细线连在天花板上. 开始时，两小球都静止不动， 这时连接天花板的细线与水平方向的夹角是 ,弹簧水平,重力加速度为 . 现突然把两根细线剪断,在剪断线的瞬间,小球 的加速度大小是 ( ) 第 9 题 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】细线剪断前,小球 A 受到 4 个力作用:重力、弹簧的弹力、 与 连接细线的拉力和 与天花板连接细线的拉力,由力的平衡条件,可知弹簧的弹力 ,剪断细线的瞬间，小球 只受弹簧的弹力和重力，此时弹簧的弹力还是 ,所以此时小球 的合力 ,由牛顿第二定律可知,在剪断线的瞬间，小球 的加速度大小 . 故选 B. 10. 将一个皮球竖直向上抛出, 皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比. 下列描绘皮球在上升过程中加速度的大小 与时间 关系的图像,可能正确的是 ( ) A. B. C. D. 【答案】 C 【解析】皮球竖直向上抛出, 受到重力和向下的空气阻力,根据牛顿第二定律,有 ,依题意,空气阻力的大小与速度的大小成正比,有 ,联立解得 , 由于上升过程中速度不断减小，故加速度不断减小，到最高点 错误; 由 可得 ,由于 不断减小，故 不断减小， 也不断减小，则 图像的斜率不断减小，A 错误，C 正确. 故选 C. 11. 如图所示, 是固定在空中的光滑水平横杆, 一质量为 的物块穿在杆 上,物块通过细线悬吊着一质量为 的小球. 现用沿杆的恒力 拉物块,使物块、小球一起 (保持相对静止) 向右运动，细线与竖直方向的夹角为 ，重力加速度为 . 下列说法正确的是 ( ) 第 11 题 A. 杆对物块的支持力大小为 B. 细线上的拉力大小为 C. 恒力大小 D. 物块和小球的加速度大小为 【答案】 【解析】对小球和物块组成的整体受力分析,如图甲所示, 竖直方向上有 错误; 对小球受力分析,如图乙所示,则 ,由牛顿第二定律有 , 解得 错误; 对整体,在水平方向上有 正确. 故选 C. 第 11 题答图 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12. 航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器, 其质量 ,动力系统提供的恒定升力 . 试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升. 设飞行器飞行时所受的阻力大小不变, 取 . (1)第一次试飞，飞行器飞行 时到达高度 ,求飞行器所受阻力 的大小. (2)第二次试飞，飞行器飞行 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力，求飞行器能达到的最大高度 . (3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间 . 【答案】(1)4 N(2)42 m(3)2.1 s 【解析】(1)第一次飞行中,设加速度为 ,做匀加速运动,则有 ,解得 ; 由牛顿第二定律有 ,解得 . ( 2 )第二次试飞，飞行器飞行 的位移为 ,设失去升力后加速度为 ,上升的高度为 ,由牛顿第二定律有 ,解得 . 又因为 ,则失去升力后上升的高度 ,所以飞行器能达到的最大高度 . (3)设失去升力下降阶段加速度为 ，恢复升力后加速度为 ，恢复升力时速度为 ，由牛顿第二定律有 ,且有 , ,联立各式解得 . 拓广探索 13. 如图甲所示,小滑块从足够长斜面上的 点由静止释放，从 点进入水平运动的传送带,滑块在传送带上运动的 图像如图乙所示.已知滑块与斜面间的动摩擦因数均为 0.5,斜面的倾角 0.8，重力加速度 取 ，不计滑块经过 点时的能量损失. (1)求滑块第一次在传送带上往返所用的时间 . (2)求滑块第一次返回斜面的最高点与 点的距离 . (3)若传送带的长 ，滑块以 从 点水平向右滑上传送带，传送带速度应满足什么条件，才能使滑块返回 点? 第 13 题 【答案】(1)4.5 s(2)3.8 m(3)见解析 【解析】(1)第一次，滑块向左运动的距离 ,向右加速运动距离 ,向右加速运动时间 ,向右匀速运动距离 ,向右匀速运动时间 ,第一次在传送带上往返所用的时间 . (2)滑块下滑时的加速度 ,斜坡上 点距 点的距离 ,上滑时的加速度 ,第一次所能上滑的最远距离 ,第一次返回斜坡所能到的最高点距 点的距离 . ( 3 )由图可知传送带与滑块间的动摩擦因数 . ① 传送带静止:从 到 ， 有 ,解出 ,从 上坡再返回 ,解得 ,从 沿传送带向左运动,滑块的加速度 ,解得 ,所以滑块无法返回到 点. ② 传送带沿逆时针转动: 因为 ,滑块一定能返回 点. ③ 传送带沿顺时针转动: 假设滑块恰能从 点到 点,有 ,解得 ,从 点上坡再返回到 点,有 ,解得 ,当传送带的速度 时,滑块能返回 点. 综上所述,当传送带沿逆时针转动时, 滑块一定能返回 点; 当传送带沿顺时针转动时,需满足 ，滑块才能返回 点. 学科网（北京）股份有限公司 $