第四章 运动和力的关系 单元整合作业设计 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

高中物理单元整合作业设计 人教版（2019年版）必修第一册　第四章　运动和力的关系 一、基础信息 项目 内容 作品名称 人教版（2019年版）必修第一册第四章《运动和力的关系》单元作业 学段学科 高中物理 适用年级 高一年级 教材版本 人教版（2019年版）普通高中教科书·物理·必修第一册 单元／课题 第四章《运动和力的关系》 作业类型 单元作业 作业总时长 约45分钟 设计者 潘春晓 二、课标与教材分析 （一）课标要求 本作业对应的学科核心素养是物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面，需达成《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程“运动和力的关系”主题的内容要求及学业质量水平2学业质量标准。 具体展开如下： 1. 内容要求（课标原文要点） （1）理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题； （2）通过实验，探究加速度与物体受力、物体质量的关系； （3）知道国际单位制中的力学基本单位，认识单位制在物理计算中的作用； （4）经历伽利略理想实验等过程，体会科学推理与实验相结合的研究方法。 2. 学业质量标准（水平2）描述 能在熟悉的问题情境中运用牛顿运动定律与运动学规律，对物体的受力和运动过程进行分析与推理，得出正确结论；能依据证据说明力与运动的关系，能运用图像、公式等方法表达与解释结果；能对实验数据进行处理并作出初步的误差分析；能在解释生活现象时体现出实事求是、尊重证据的科学态度。 3. 核心素养对应关系 核心素养 本作业承载的具体表现 主要对应题号 物理观念 形成“力是改变物体运动状态的原因”的运动与相互作用观念；理解惯性、加速度、视重等概念的物理学内涵 1、2、3、5 科学思维 能建构斜面、板块、多过程等物理模型；会运用正交分解、图像法、整体法与隔离法分析推理；能判断临界与突变条件 6、7、8、10、11 科学探究 能完成“探究加速度与力、质量的关系”实验的操作、数据处理（逐差法、a-F图像）与误差分析 9 科学态度与责任 体会伽利略理想实验的科学本质；乐于用牛顿运动定律解释电梯、交通安全等生活现象并进行科普表达 1、12 （二）教材地位 本单元（课时）承载的核心概念、方法与价值观如下： 1. 核心概念 牛顿第一定律与惯性、牛顿第二定律（F=ma）、力学单位制（基本量与基本单位）、超重与失重、视重；以及由核心概念派生的加速度决定式、单位制的检验功能、作用力与反作用力之辨析。 2. 思想方法 ①理想实验与科学推理（伽利略斜面实验）；②控制变量法（探究a与F、m的关系）；③正交分解法与合成法；④图像法（a-F、v-t图像）；⑤整体法与隔离法（连接体、板块）；⑥过程分析法与临界条件分析法；⑦单位检验法。 3. 价值观 通过物理学史体会科学理论的形成是继承与批判的过程，认识实验是检验真理的标准；通过电梯、安全带、航天等真实情境，体会物理知识在生活与科技中的价值，形成实事求是、尊重证据的科学态度与社会责任感。 4. 单元定位 本章是经典力学的核心枢纽：前承“运动的描述”“匀变速直线运动的研究”，后启“曲线运动”“万有引力与航天”“动量守恒定律”；在必修课程中承担从“描述运动”走向“解释运动原因”的认知跃迁，是后续力学与电磁学学习的共同基础。 （三）教学重难点 本作业聚焦的重难点如下： 类别 内容 作业中的突破方式 对应题号 教学重点 牛顿第一定律与惯性的理解；牛顿第二定律F=ma的意义与简单应用；力学单位制的使用；超重与失重的判断 以概念辨析题组（多选、单选）暴露前概念，通过选项对比促成概念转变；以单位检验题强化量纲意识 1、2、3、4、5 教学难点① 加速度作为“力与运动”的桥梁：理解牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性 通过“光滑水平面→斜面→多过程”的递进题组，让学生在变化情境中反复体悟a与F的同向性、瞬时对应关系 6、7、8 教学难点② 多过程问题的过程拆分与衔接（衔接速度是桥梁） 以“先加速后减速至停止”的典型题，要求学生画出过程示意图并标注各段加速度与衔接速度 8 教学难点③ 板块、传送带、连接体等相对运动模型的建构，摩擦力突变与临界条件的判断 以“刚好不滑下”的临界情境为载体，训练“相对运动判断→受力分析→临界条件列出”的建模路径 11 教学难点④ 动力学图像（a-F、v-t）的读取与斜率、截距的物理意义 以a-F图线分析为载体，训练从图像斜率求质量、从截距反推阻力与摩擦力 10 教学难点⑤ 实验数据处理（逐差法求加速度）与误差分析（补偿阻力、系统误差） 以真实纸带数据与倾斜木板产生的异常图线为素材，考查操作规范、数据处理与误差归因 9 三、学情分析 1. 已有基础：学生已掌握匀变速直线运动规律、力的合成与分解及基本受力分析，具备初步的矢量意识，能完成单一过程的简单计算。 2. 现有困惑：日常经验形成的“力是维持物体运动的原因”等前概念较为顽固；对牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性理解不深；面对多过程、相对运动情境时建模困难、过程衔接易断；单位制使用不规范，常出现“数值代入、单位缺失”的问题。 3. 差异分析：学生在概念辨析的准确度、数学运算的熟练度、模型建构的抽象度上差异显著。本设计依据最近发展区理论，采用隐性动态分层——不公开标注层级名称，学生自主选做、鼓励跨级挑战；教师依据课堂观察与作业数据每4—6周刷新层级，避免固化与标签化。 四、作业目标 说明：①目标编号A／B／C／D与第五部分“作业内容与目标对应表”、第七部分“作业评价标准”严格一一对应，形成“题目—目标—评价”闭环；②分层层级用L1（基础巩固）、L2（能力提升）、L3（拓展挑战）表示，与目标编号互不冲突。 目标维度 编号 具体目标 对应核心素养 评价证据 知识理解 A 能准确表述牛顿第一定律、牛顿第二定律（F=ma）的内容与意义；说明惯性是物体的固有属性，质量是惯性大小的唯一量度；区分超重与失重的产生条件；知道力学基本量与基本单位，会用单位制检验物理量关系式。 物理观念（运动与相互作用观念） 1、2、3、5题作答正确；能用自己的话解释惯性与超重失重 能力运用 B 能运用牛顿第二定律与运动学公式求解两类基本动力学问题；会用单位制简化运算并检验结果的合理性；能完成“探究加速度与力、质量的关系”实验的数据处理（逐差法求加速度、a-F图像分析）与误差分析。 科学思维、科学探究 4、6、7题运算规范；9题实验操作判断、数据处理与误差归因正确 思维发展 C 能把多过程、板块、动力学图像、临界等真实情境转化为物理模型；会用整体法与隔离法、正交分解法、图像法进行分析推理；能处理相对运动中摩擦力的突变与临界条件。 科学思维（模型建构、推理论证、创新思维） 8、10题过程拆分与图像分析到位；11题能列出临界条件并求解 情感态度 D 通过伽利略、牛顿的物理学史体会科学本质与理想实验方法；乐于把牛顿运动定律应用于生活实际（电梯、交通安全），完成实践探究并向他人进行科普表达。 科学态度与责任 1题物理学史判断正确；12题实验方案可行、数据真实、科普表达准确 五、作业内容与目标对应表 说明：以下按题号逐条列出题型、题目概要、对应作业目标编号、设计意图与参考答案／评价要点，便于与第四部分作业目标、第七部分评价标准逐题对照。 第1题　【题型】多选（L1基础巩固层，6分，约2分钟） 【题目概要】物理学史：判断伽利略理想斜面实验的意义，以及伽利略、牛顿、亚里士多德对力与运动关系的认识。 【对应作业目标编号】A、D 【设计意图】以物理学史为载体，考查“力不是维持运动的原因”这一核心观念的来源，借科学家的观点冲突暴露并纠正学生的前概念；难度低、区分度小，作为L1保底题让全体学生获得成功体验，同时渗透科学本质教育（目标D）。 【参考答案／评价要点】参考答案：AB。评价要点：能说出“最早指出力不是维持物体运动原因的是伽利略而非牛顿”，“物体自然状态静止、受力才运动”属亚里士多德观点；错选C、D者需重点澄清物理学史脉络。 第2题　【题型】多选（L1基础巩固层，6分，约2分钟） 【题目概要】惯性概念辨析：判断惯性大小是否与速度大小、速度方向、受力情况有关。 【对应作业目标编号】A 【设计意图】针对“速度越大惯性越大”“转弯后惯性改变”等高频迷思概念设计，四个选项分别对应速度大小、速度方向、运动状态改变、质量比较四种干扰，直击惯性本质的唯一决定因素——质量。 【参考答案／评价要点】参考答案：CD。评价要点：能明确表述“惯性是固有属性，仅由质量决定，与速度、受力、地理位置无关”；错选A、B者需通过对比实例重建概念。 第3题　【题型】多选（L1基础巩固层，6分，约2分钟） 【题目概要】牛顿第二定律的理解：加速度与合力、质量、速度的关系，以及合力为零时加速度与速度的变化。 【对应作业目标编号】A、B 【设计意图】集中考查牛顿第二定律的因果性、矢量性与瞬时性，四个选项分别指向“a由F和m决定”“a与F同向”“a与v无必然同向”“合力为零时a立即为零而v不变”四个理解层级，为后续计算题奠定概念基础。 【参考答案／评价要点】参考答案：AB。评价要点：能区分“加速度方向由合力决定”与“速度方向由运动状态决定”；能说明合力为零时物体保持原有速度而非立即停下（瞬时性的常见误区）。 第4题　【题型】单选（L1基础巩固层，6分，约2分钟） 【题目概要】力学单位制：用各物理量的国际单位检验四个位移关系式的正误。 【对应作业目标编号】B 【设计意图】以量纲检验替代繁琐推导，考查单位制在物理计算中的实际功能；落实课标“知道力学基本单位，认识单位制作用”的要求，培养学生“先看单位、再算数值”的运算习惯。 【参考答案／评价要点】参考答案：D。评价要点：能正确写出v、a、F的国际单位并完成量纲运算；能指出A项为时间量纲、B项为m²/s、C项为动量量纲，故均不成立。 第5题　【题型】单选（L1基础巩固层，6分，约2分钟） 【题目概要】超重与失重辨析：视重与真实重力的区别，加速上升、自由下落时的状态判断。 【对应作业目标编号】A 【设计意图】针对“失重就是重力变小”这一典型错误设计，四个选项分别覆盖视重与重力的区别、超重条件、完全失重条件、地球实际作用力是否变化，为L3第12题的实践探究预埋概念基础。 【参考答案／评价要点】参考答案：D。评价要点：能明确“变化的是视重、重力不变”；能判断加速上升为超重、自由下落为完全失重；能说明a=g时视重为零。 第6题　【题型】计算（L1基础巩固层，10分，约4分钟） 【题目概要】光滑水平面上，质量700 g的物体受1.4 N水平恒力，求5 s末速度与5 s内位移。 【对应作业目标编号】B 【设计意图】L1层唯一的单一过程计算题，刻意设置“700 g”这一非国际单位，强制学生进行单位换算；要求写出规范单位运算过程，训练“统一单位→求加速度→运动学求解”的标准流程，难度最低但规范性要求最高。 【参考答案／评价要点】参考答案：v=10 m/s，x=25 m。评价要点：m=0.7 kg换算正确；；v=at=10 m/s；；每步带单位、书写完整得满分，仅结果正确而无单位过程者降档。 第7题　【题型】改编·计算（L2能力提升层，10分，约5分钟） 【题目概要】斜面上物体下滑与上滑两种情形的加速度大小与方向（含动摩擦因数、倾角）。 【对应作业目标编号】B、C 【设计意图】在光滑水平面的基础上增加斜面情境与摩擦力，要求学生正确进行正交分解并判断摩擦力方向随相对运动方向改变而改变；下滑与上滑两问形成对比，突出“摩擦力方向由相对运动决定”这一关键点，实现从单一过程到受力分析的思维进阶。 【参考答案／评价要点】参考答案：（1）4.4 m/s²，沿斜面向下；（2）7.6 m/s²，沿斜面向下。评价要点：下滑a=g(sin37°−μcos37°)、上滑a=g(sin37°+μcos37°)；能画出受力图并正确标注摩擦力方向；两问方向判断均正确者方可得满分。 第8题　【题型】改编·新情境·计算（L2能力提升层，10分，约5分钟） 【题目概要】粗糙水平面上物体先受拉力加速8 s、撤力后减速至停止，求全程位移。 【对应作业目标编号】C 【设计意图】本章首个典型多过程问题，核心训练“过程拆分”与“衔接速度是桥梁”的思想方法；要求学生画出过程示意图、分段列式、用撤力瞬间速度衔接两段，直接对应教学难点②，是L1向L2过渡的关键台阶。 【参考答案／评价要点】参考答案：20 m。评价要点：，v₁=a₁t=4 m/s，x₁=16 m；a₂=−μg=−2 m/s²，； =20 m。能正确拆分两段并用衔接速度v₁贯通者得满分；漏掉撤力后位移者降档。 第9题　【题型】改编·实验探究（L2能力提升层，10分，约5分钟） 【题目概要】“探究加速度与力、质量的关系”：操作正误判断、纸带逐差法求加速度、a-F图像分析。 【对应作业目标编号】B 【设计意图】落实课标“通过实验探究加速度与力、质量的关系”的要求，三个小题分别指向实验操作规范（控制变量与补偿阻力）、数据处理方法（逐差法）、误差与图像分析（倾斜木板导致的异常图线），全面考查科学探究素养，是本作业唯一的实验题。 【参考答案／评价要点】参考答案：（1）BC；（2）0.36，0.34；（3）①，0.5。评价要点：能说明补偿阻力时不应挂砝码盘；v_C用中间时刻速度公式；a用逐差法；能由斜率求质量；能解释图线①因补偿阻力过度而在F=0时已有加速度。 第10题　【题型】多选（L2能力提升层，10分，约4分钟） 【题目概要】动力学图像：由两组F-a数据求质量、动摩擦因数、最大静摩擦力，并判断可求量。 【对应作业目标编号】C 【设计意图】以“a-F关系”为载体，训练学生从函数关系a=(1/m)F−μg中读取斜率和截距的物理意义；同时用“能否求出瞬时速度”这一选项考查学生对“图像只能给出加速度而非速度”的辨析，是图像法的典型应用，对应教学难点④。 【参考答案／评价要点】参考答案：ACD。评价要点：能列出并联立两组数据解得m=2 kg、μ=0.3；能算出最大静摩擦力6 N；能说明因加速时间未知故无法求瞬时速度（排除B）；仅选出部分正确选项者按选项给分。 第11题　【题型】改编·新情境·计算（L3拓展挑战层，12分，约8分钟） 【题目概要】板块模型：物块A以初速滑上木板B，求两者加速度及“刚好不滑下”的临界初速度。 【对应作业目标编号】C 【设计意图】本章最具综合性的建模题，综合考查相对运动判断、摩擦力的突变与方向、隔离法受力分析、临界条件（“刚好不滑下”即共速且恰好到达端点）与运动学联立；分值最高、思维链条最长，专供学有余力者挑战，对应教学难点③。 【参考答案／评价要点】参考答案：（1）3 m/s²（减速），1 m/s²（加速）；（2）v₀=m/s。评价要点：能分别对A、B列牛顿第二定律方程（B受A的摩擦与地面摩擦之差）；能正确表述临界条件“A到B最右端时两者速度相同”；能由v=a₂t与位移差L列式求解；能说明相对滑动过程中摩擦力为滑动摩擦力不变。分层给分：第（1）问6分、第（2）问6分。 第12题　【题型】原创·实践探究·开放题（L3拓展挑战层，8分，约8分钟） 【题目概要】“生活实验室”：用家中器材测量电梯（或汽车）运行中的视重或加速度，推导关系式并撰写科普微短文。 【对应作业目标编号】D 【设计意图】本作业唯一的原创开放题，把超重失重从纸笔判断推向真实情境中的测量与表达：融合实验设计、数据处理、公式推导、科普写作四项任务，体现多元智能理论下成果表达的多样性，落实“物理走向生活”的科学态度与责任目标，也是分层作业“同目标、异路径”的典型体现。 【参考答案／评价要点】参考答案（开放题，按D维度量规评档）：①方案含器材、步骤、记录表；②加速度向上时m(g+a)为超重，向下时=m(g−a)为失重，a=g时完全失重；③电梯加速度约0.5—1.5 m/s²，启动上升超重、临近楼层减速失重；④科普短文要点：启动上升加速度向上、支持力大于重力故“发沉”，减速上升加速度向下故“发飘”，实际重力不变、变化的是视重。评价要点：按数据真实性、推导正确性、表达准确性与创意性四维给分。 结构小结：全卷共12题，L1层6题40分、L2层4题40分、L3层2题20分，三层题量6∶4∶2（约50%、33%、17%），符合7∶2∶1的梯度建议；题型含选择、计算、实验、实践探究4种，目标A、B、C、D全覆盖（A出现4次、B出现4次、C出现4次、D出现2次）。 注：L1层为保底必做（面向全体），L2层为提升选做（鼓励全体尝试），L3层为拔高挑战（学有余力者选做）；允许学生跨级挑战，教师不公开标注层级名称。 六、作业实施建议 （一）分层布置：弹性选择，隐性分层 采取“保底必做＋提升选做＋拔高挑战”的弹性模式：L1层全员必做，保障人人夯实概念与规范；L2层面向中等及以上学生开放，鼓励L1层学生自主尝试；L3层供学有余力者挑战。统一题卡分区排版但不标注层级名称，学生自主选做，消除标签化心理负担。 （二）课前诊断：动态分组，定期刷新 课前用15分钟诊断小测（含概念辨析、单过程计算、开放应用三类题型）了解学情，据此作初始分组；其后依据单元测试、课堂观察、作业完成数据，每4—6周对层级进行一次动态刷新，允许学生申请跨级挑战或主动降层，避免固化。 （三）过程指导：差异化支持 L1层：给予作业前提示、作业中辅导、作业后补救，确保其完成任务并获得成功体验。 L2层：提供方法指导，帮助其提高解题效率与思维深度。 L3层：提供资源支持，推荐拓展性阅读材料，指导研究方法，鼓励创新思维。 （四）分层批改与反馈 摒弃单一对错批改：L1层重点核查受力分析图、公式运用、步骤书写与单位标注的规范性；L2层重点研判逻辑链条、概念辨析与推理过程的完整性；L3层重点点评思维深度、模型建构与创新表达。反馈采用集体讲评与个别面批结合、书面评语与口头交流结合。 （五）时长控制与总量预警 教师预估各层用时（L1约20分钟、L1＋L2约35分钟、全做约45—50分钟），对超时完成的学生给予关注与帮助；如班级平均用时异常，及时调整作业量或难度，落实“减量提质”。 （六）家校沟通 主动向家长说明分层的意义，避免误解为“分班”或“贴标签”。参考话术：“您的孩子目前选择的是提升层任务，说明已熟练掌握基础，正在培养分析与建模能力；层级会随学习情况动态调整。” （七）资源与工具支持 可借助班级管理类平台记录学生层级变化与错题数据，建立“个人错题必练＋班级共性错题补弱＋假期错题集复习”的三级闭环，为动态分层与精准讲评提供数据支撑。 七、作业评价标准 （一）四维评价量规（权重：A 20%、B 30%、C 30%、D 20%） 维度 权重 分档评价标准 A 知识理解 20% 优秀：概念表述准确完整，能区分易混点（如失重与重力减小、惯性与速度），物理学史脉络清晰。良好：表述基本准确，个别易混点需提醒。达标：能复述主要结论，但表述不够严谨。待改进：概念混淆，存在“力维持运动”“速度大惯性大”等前概念错误。 B 能力运用 30% 优秀：受力分析图规范，能正确选用合成法／正交分解法列式，单位统一、运算准确，实验数据处理（逐差法、图像）规范并会分析误差。良好：方法正确、结果基本正确，单位或作图细节有小疏漏。达标：能列基本关系式但过程不完整。待改进：受力分析遗漏，公式套用错误，单位缺失或混乱。 C 思维发展 30% 优秀：能准确拆分多过程并抓住衔接速度，能建立板块／图像／临界模型，推理有据、能说明摩擦力突变与临界条件。良好：模型正确，推理基本完整，临界或突变点分析略粗。达标：能完成单一过程分析，多过程衔接困难。待改进：无法建立模型，过程混乱，不会判断相对运动与临界。 D 情感态度 20% 优秀：实践方案科学可行、数据真实、推导正确，科普短文能准确解释生活现象并体现科学态度与表达创意。良好：方案可行、推导正确，科普表达清楚但创意一般。达标：完成基本测量与推导，解释较浅。待改进：方案不完整，数据缺失，科普表达存在科学性错误。 （二）分层评价与激励 L1基础层：重态度与进步，采用“进步积分制”，书写工整、订正到位即给星，只要较自身有提升就充分肯定。 L2提升层：重方法与逻辑，能规范作图、写清依据、思路清晰即加星，鼓励向L3挑战。 L3拓展层：重思维深度与创新，方案有独特视角、论证严密或有实践成果者给予“金点子奖”，提倡成果展示与交流。 （三）多元主体与反馈闭环 建立“学生自评—同伴互评—教师点评”的闭环：学生自评聚焦“我会了什么、还有何疑问”；同伴互评对照量规标注“值得学习处”与“建议修改处”；教师点评聚焦共性问题集中讲评、个性问题面批。评价结果用于每4—6周动态刷新学生层级，实现“以评促学、以评导改”。 八、试题详情（学生版题面） 答题要求：①L1层为保底必做，L2层鼓励完成，L3层自主挑战；②计算题须画出受力分析图、写明依据与单位；③实践题可延伸至课外完成。 【L1 基础巩固层】（保底必做，共6题，约20分钟） 1.（多选，6分）许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是（　　） A．伽利略的理想斜面实验说明力不是维持物体运动状态的原因 B．伽利略对牛顿第一定律的建立做出了一定的贡献 C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因 D．伽利略认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动 答：____________ 2.（多选，6分）下列关于物体惯性的说法正确的是（　　） A．汽车速度越大，刹车后越难停下来，表明物体的速度越大，其惯性越大 B．汽车转弯后前进方向发生了改变，表明物体速度方向改变，其惯性也随之改变 C．被抛出的小球，尽管速度的大小和方向都改变了，但惯性不变 D．汽车比火车更容易停下来是因为质量小的物体惯性小 答：____________ 3.（多选，6分）关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是（　　） A．物体加速度的大小由物体的质量和所受合力大小决定，与物体的速度大小无关 B．物体的加速度的方向与它所受合力的方向一致，与速度方向无关 C．物体的加速度方向与速度方向总是相同的 D．一旦物体所受合力为零，则物体的加速度和速度立即变为零 答：____________ 4.（单选，6分）有几名同学在一次运算中，得出了某物体位移x的大小与其质量m、速度v、作用力F（即合力）、加速度a的关系式分别如下，其中可能正确的是（　　） 答：____________ 5.（单选，6分）下列关于失重的说法中，正确的是（　　） A．失重就是物体所受重力变小　　 B．物体加速上升时处于失重状态　　 C．物体自由下落时不会产生失重现象　　 D．失重现象中地球对物体的实际作用力没有变化 答：____________ 6.（计算，10分）光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700 g，在1.4 N的水平恒力作用下开始运动。求：5 s末物体的速度大小是多少？5 s内它的位移大小是多少？（要求写出规范的单位运算过程） 解： 【L2 能力提升层】（选做，共4题，约19分钟） 7.（计算，10分）一个质量为20 kg的物体，从足够长的固定斜面的顶端由静止匀加速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，斜面的倾角为37°（g取10 m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求： （1）物体沿斜面下滑过程中的加速度大小和方向；（2）若给物体一个初速度，使之沿斜面上滑，求上滑过程的加速度大小和方向。 解： 8.（计算，10分）如图所示，一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平拉力F=20 N拉物体，使其由A点开始运动，经过8 s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止。求A、B间的距离。（g取10 m/s²） 解： 9.（改编·实验探究，10分）某实验小组用图所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。 （1）以下实验操作正确的是________（填字母）。 A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动　 B．调节滑轮的高度，使细线与木板平行　 C．先接通电源，后释放小车　 D．实验中小车的加速度越大越好 （2）实验中得到一条纸带，相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s，各段间距依次为x₁=3.09 cm、x₂=3.43 cm、x₃=3.77 cm、x₄=4.10 cm、x₅=4.44 cm、x₆=4.77 cm。则打C点时小车速度大小________ m/s，小车加速度大小a=________ m/s²（结果均保留2位有效数字）。 （3）保持小车及车中砝码质量一定，在木板水平及倾斜两种情况下分别实验，得到两条a-F图线；其中图线________（填“①”或“②”，图线①在F=0时已有加速度）是在木板倾斜情况下得到的。若a-F图线的斜率为2 kg⁻¹，则小车及车中砝码的总质量m=________ kg。 10.（多选，10分）用一水平力F拉静止在水平面上的物体，在F从零开始逐渐增大的过程中，测得物体的加速度a随外力F变化的数据如下：当F₁=7 N时，a₁=0.5 m/s²；当F₂=14 N时，a₂=4 m/s²。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s²。则可以计算出（　　） A．物体与水平面间的最大静摩擦力　　 B．F=14 N时物体的速度　　 C．物体与水平面间的动摩擦因数　　 D．物体的质量 答：____________ 【L3 拓展挑战层】（挑战，共2题，约16分钟） 11.（改编·新情境，计算，12分）如图所示，物块A、木板B的质量均为m=10 kg，不计A的大小，木板B长L=3 m。开始时A、B均静止。现使A以水平初速度v₀从B的最左端开始运动。已知A与B、B与水平面之间的动摩擦因数分别为μ₁=0.3和μ₂=0.1，g取10 m/s²。求： （1）发生相对滑动时，A、B的加速度各是多大？（2）若A刚好没有从B上滑下来，则A的初速度v₀为多大？ （图4：物块A置于木板B左端，木板B放在粗糙水平面上） 解： 12.（实践探究·开放题，8分）超重与失重的“生活实验室” 利用家中器材（如弹簧测力计与钩码、或电子体重计、或智能手机加速度传感器APP），测量电梯（或汽车启动、刹车）运行过程中的“视重”或加速度，探究超重与失重现象。任务要求： ①设计实验方案，写出所用器材、主要步骤，并设计一张数据记录表格； ②用牛顿第二定律推导视重与加速度a的关系式（分别写出加速度竖直向上、竖直向下两种情形）； ③根据测量数据估算电梯（或汽车）运行时的加速度大小，指出超重、失重分别出现在哪个阶段； ④撰写一段不超过200字的科普微短文，向家人解释：为什么电梯启动上升和快到楼层减速时，人会有“发沉”和“发飘”的不同感觉？（可结合惯性、视重与牛顿第二定律说明） 答： 九、参考答案与解析 1. 答案：AB 解析：伽利略通过理想斜面实验得出“力不是维持物体运动状态的原因”，并对牛顿第一定律的建立作出贡献，A、B正确；最早指出力不是维持物体运动原因的是伽利略而非牛顿，C错误；认为“物体自然状态是静止、受力才运动”的是亚里士多德，D错误。 2. 答案：CD 解析：惯性是物体的固有属性，其大小仅由质量决定，与速度大小、方向、受力情况、地理位置均无关。A、B把惯性与速度挂钩，错误；C中小球质量不变故惯性不变，正确；D中汽车质量小于火车，惯性小、运动状态易改变，故更容易停下，正确。 3. 答案：AB 解析：由牛顿第二定律，加速度大小由合力与质量共同决定，与速度大小无关，A正确；加速度方向总与合力方向一致，与速度方向无必然联系（可以成任意夹角），B正确、C错误；合力为零时加速度立即为零，但速度保持不变（不立即为零），D错误。 4. 答案：D 解析：用单位制检验。各量国际单位：x为m，v为m/s，a为m/s²，F为kg·m/s²，m为kg，t为s。A项单位为(m/s)/(m/s²)=s，非m；B项为kg·(m/s)³/(kg·m/s²)=m²/s，非m；C项为kg·m/s²·s=kg·m/s，非m；D项为kg·(m/s)²/(kg·m/s²)=m，单位正确，故D可能正确。 5. 答案：D 解析：超重、失重改变的是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）即“视重”，物体所受重力（地球的实际作用力）并未变化，A错误、D正确；加速上升时加速度向上，处于超重状态，B错误；自由下落时a=g，处于完全失重状态，C错误。 6. 答案：v=10 m/s，x=25 m 解析：统一国际单位，m=700 g=0.7 kg。由牛顿第二定律a==1.4 N÷0.7 kg=2 m/s²。5 s末速度v=at=2×5 m/s=10 m/s；5 s内位移x==×2×25 m=25 m。 7. 答案：（1）4.4 m/s²，方向沿斜面向下；（2）7.6 m/s²，方向沿斜面向下 解析：（1）下滑时摩擦力沿斜面向上，由mgsin37°−μmgcos37°=ma₁，得a₁=g(sin37°−μcos37°)=10×(0.6−0.2×0.8)=4.4 m/s²，方向沿斜面向下。（2）上滑时摩擦力沿斜面向下，由mgsin37°+μmgcos37°=ma₂，得a₂=g(sin37°+μcos37°)=10×(0.6+0.2×0.8)=7.6 m/s²，方向沿斜面向下。 8. 答案：20 m 解析：有拉力时，F−μmg=ma₁，得a₁=(20−0.2×8×10)/8=0.5 m/s²；8 s末速度v₁=a₁t=4 m/s，位移x₁=a₁t²=×0.5×64=16 m。撤去拉力后，−μmg=ma₂，得a₂=−2 m/s²；由0−v₁²=2a₂x₂，得x₂=4 m。故x_AB=x₁+x₂=16+4=20 m。 9. 答案：（1）BC　（2）0.36　0.34　（3）①　0.5 解析：（1）补偿阻力时应不挂砝码盘、轻推小车匀速，A错误；细线须与木板平行，B正确；应先接通电源后释放小车，C正确；加速度应适当大些而非越大越好，D错误。（2）==(3.43+3.77)×10⁻²÷0.2≈0.36 m/s；由逐差法a==(4.10+4.44+4.77−3.09−3.43−3.77)×10⁻²÷(9×0.01)≈0.34 m/s²。（3）木板倾斜时补偿阻力过度，F=0即已有加速度，对应图线①；由F=ma知a-F图线斜率k=1/m=2 kg⁻¹，故m=0.5 kg。 10. 答案：ACD 解析：由F−μmg=ma得a=F−μg。代入两组数据：0.5=×7−10μ，4=×14−10μ，联立解得m=2 kg、μ=0.3，故C、D可算出；最大静摩擦力=μmg=0.3×2×10=6 N，A可算出；因物体做变加速运动、加速时间未知，无法求F=14 N时的瞬时速度，B不可算出。 11. 答案：（1）=3 m/s²， =1 m/s²（A减速、B加速）　（2）v₀= m/s 解析：（1）对A：μ₁mg=ma₁，得a₁=μ₁g=3 m/s²（减速）；对B：μ₁mg−μ₂·2mg=ma₂，得a₂=(0.3×10−0.1×2×10)/1=1 m/s²（加速）。（2）A刚好不滑下，即A到达B最右端时两者速度相同，设为v。由时间关系=，位移关系L=−-与v=a₂t联立，解得v₀=m/s。 12. 参考答案（开放题，按D维度量规评档） 解析要点：①方案应包含器材（弹簧测力计＋钩码／体重计／手机传感器）、步骤（静止时记示数即mg；电梯运行中记录示数变化；多测几次）、记录表（阶段、示数、加速度换算）。②加速度向上（向上加速或向下减速）：−mg=ma，即=m(g+a)>mg，超重；加速度向下（向下加速或向上减速）：mg−=ma，即=m(g−a)<mg，失重；a=g时=0，完全失重。③由a=(−mg)/m估算加速度，通常电梯加速度约0.5—1.5 m/s²。④科普短文要点：电梯启动上升时加速度向上，人处于超重，支持力大于重力故“发沉”；快到楼层减速上升时加速度向下，人处于失重，支持力小于重力故“发飘”；人的实际重力始终不变，变化的是“视重”。（学生作答合理、数据真实、推导正确、表达清晰即按D维度量规给分） 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $