第三章 相互作用—力 单元作业 -河南省安阳市汤阴县2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

《相互作用——力》单元作业设计 【应用场景：同步教学·单元复习】 参考答案 1．B 【详解】设两绳拉力大小均为F，两绳夹角为2α（即每根绳与竖直方向夹角为α）。水桶受重力mg和两个拉力F，三力平衡。竖直方向平衡方程：2F cosα = mg。 重力mg = 6×10 = 60N。 第一次夹角120°，即2α=120°，α=60°： 2F₁cos60°=mg得F₁ = 60N。 第二次夹角60°，即2α=60°，α=30°：2F2cos30°=mg得 F₂ = N。 A选项：两种情况拉力均为60N，错误。夹角不同拉力不同。 B选项：夹角120°时拉力60N，夹角60°时拉力N，正确。 C选项：两个数据说反了，错误。 D选项：合力始终等于重力60N，与夹角无关，错误。 故选B。 2．D 【详解】用矢量三角形法分析：铅球受三个力——重力mg（大小方向都不变）、斜面支持力F₂（方向始终垂直斜面，固定不变）、挡板弹力F₁（方向随挡板转动而改变）。 三个力平衡，构成闭合矢量三角形。重力mg为恒定边，F₂方向固定，F₁方向从竖直方向逐渐转动到垂直斜面方向。 A选项：F₁减小，F₂增大。错误。F₂是一直减小的，不是增大。 B选项：F₁增大，F₂减小。错误。F₁不是一直增大，而是先减小后增大。 C选项：F₁一直减小，F₂一直减小。错误。F₁先减小后增大。 D选项：F₁先减小后增大，F₂一直减小。正确。当F₁方向与F₂方向垂直时，F₁取得最小值。 故选D。 3．A 【详解】先计算初始状态各力大小： 弹簧弹力。 A的最大静摩擦力 fmaxA = μA × GA = 0.2×40 = 8N。 B的最大静摩擦力 fmaxB = μB × GB = 0.3×50 = 15N。 初始状态：弹簧对A向左的弹力9N，对B向右的弹力9N。 施加F₁=4N向右推A时： A受到向右的推力4N + 向左的弹簧弹力9N = 合力向左5N。 A保持静止，故A受到的静摩擦力向右5N。 B受到弹簧向右的弹力9N，B保持静止，故B受到的静摩擦力向左9N。 A选项：施加F₁=4N时，A受到地面静摩擦力大小为5N，B受到地面静摩擦力大小为9N。正确。 B选项：施加F₁=4N时A保持静止；施加F₂=10N时A发生滑动。错误。施加F₂=10N向右推A时，A受到向右推力10N + 向左弹簧弹力9N = 合力向右1N < fmax_A=8N，A仍保持静止。 C选项：施加F₂=10N时，B受到地面静摩擦力大小为19N。错误。B受到弹簧向右的弹力仍为9N，静摩擦力仍为9N，方向向左。 D选项：弹簧弹力变大。错误。弹簧形变量不变，弹力不变。 故选A。 4．C 【详解】小球受三个力：重力mg=15N竖直向下、绳拉力T沿绳方向（固定方向，与竖直成37°）、外力F（方向可变）。 三力平衡构成矢量三角形。重力mg为恒定边，T方向固定，F为从重力末端指向T方向线上任意点的矢量。 当F方向垂直于T方向时，F取得最小值：Fmin = mg sinθ = 15×sin37° = 15×0.6 = 9N。 A选项：若外力水平向右，则F = mg tanθ = 15×0.75 = 11.25N≠9N。错误。 B选项：最小值方向不是水平向右，而是垂直于绳方向。错误。 C选项：外力最小为9N，方向垂直于悬绳斜向右上。正确。 D选项：施加竖直向上的外力，水平方向无法平衡，绳不能保持37°偏角。错误。 故选C。 5．B 【详解】先用整体法：两球总重力2mg，地面对Q的支持力N地=2mg=20N。 再隔离P球：P受重力mg=10N、墙支持力N墙、Q对P的弹力N（沿球心连线方向，与水平成37°斜向左上）。 竖直方向平衡：。 。 A选项：两球之间弹力为10N。错误。应为50/3N。 B选项：两球之间弹力为50/3 N。正确。 C选项：墙壁对P的支持力等于10N。错误。。 D选项：地面对Q的支持力小于20N。错误。整体法得。 故选B。 6．D 【详解】c绳缓慢缩短，N球位置右移，导致b绳与竖直方向夹角增大，a绳与竖直方向夹角也增大。 整体法分析a绳拉力：，Tc随c绳缩短而增大，故Ta增大。 隔离N球分析b绳拉力：，Tc增大，故Tb也增大。 A选项：绳a拉力变大，绳b拉力不变。错误。绳b拉力也变大。 B选项：绳a拉力不变，绳b拉力变大。错误。绳a拉力也变大。 C选项：两根绳拉力都不变。错误。都变大。 D选项：绳a拉力变大，绳b拉力变大。正确。 故选D。 7． （1）（2）T=25N，N=15N；（3）悬绳拉力变大，墙壁支持力也变大 【详解】排球受三个力：重力mg=20N竖直向下、悬绳拉力T沿绳方向、墙壁支持力N水平向右。 建立直角坐标系：水平x轴，竖直y轴。 竖直方向平衡：。 解得：。 水平方向平衡：。 解得：。 （3）悬绳变短，夹角α变大： ，α增大→cosα减小→T增大。 ，α增大→tanα增大→N增大。 8． （1）（2）θ=37°；（3）TAB=30N 【详解】结点A受三个力：OA绳拉力TOA（沿OA方向斜向上）、AB绳拉力TAB（水平向右）、向下拉力等于重物重力。 OA即将断裂时，。 竖直方向平衡：。 ，故θ = 37°。 水平方向平衡：。 9． （1）（2）， 【详解】小球受三个力：重力mg=10N竖直向下、斜面支持力N垂直斜面向上、细线拉力T沿细线方向。 建立坐标系：沿斜面为x轴，垂直斜面为y轴。斜面倾角30°，细线与竖直方向成45°，故细线与斜面方向夹角 = 45°-30° = 15°。 沿斜面方向平衡：。 垂直斜面方向平衡：。 三角恒等式：。 。 。 10．（1）F₁=40N；（2）F₂=20N 【详解】（1） 水平推力F₁：物块受重力mg=20N、推力F₁水平向右、斜面支持力N垂直斜面向上、滑动摩擦力f沿斜面向下。 沿斜面方向平衡：。 垂直斜面方向平衡：。 滑动摩擦力：。 代入： 0.8F₁ = 12 + 8 + 0.3F₁ 0.5F₁ = 20 。 （2） 沿斜面推力F₂： 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 《相互作用——力》单元作业设计 【应用场景：同步教学·单元复习】 一、作品基础信息 项目 填写内容 作品名称 《相互作用——力》单元作业设计 学段学科 高中 物理 适用地区 河南省安阳市 适用年级 高一年级 教材版本 人教版（2019版）必修第一册 对应内容 第三章 相互作用——力 作业类型 单元作业 完成时长 总时长 45 分钟 设计者 张丁 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 课标要求：本作业对应物理学科核心素养四个维度，需达成学业质量水平2级。认识重力、弹力、摩擦力，会进行受力分析，理解力的合成与分解，能用共点力平衡条件解决实际问题。 教材地位：本章是力学的基础章节，核心内容包括：重力与弹力、摩擦力、力的合成与分解、共点力的平衡。受力分析是整个力学的入门钥匙，为后续牛顿运动定律奠定方法基础。 教学重难点：重点——受力分析、力的平行四边形定则、共点力平衡条件。难点——摩擦力方向判断与大小计算、动态平衡问题分析、多力平衡的正交分解。 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 学生学完本章新课，初步掌握三种常见力的特点，会进行简单受力分析，知道平行四边形定则，完成教材课后基础习题。 现有困惑 摩擦力方向判断不准，容易把静摩擦和滑动摩擦搞混；动态平衡问题不会分析；多力平衡时正交分解选轴不当。 差异分析 30%学生能熟练解决多力平衡问题；50%学生基本方法掌握但综合运用弱；20%学生受力分析不规范，需夯实基础。 设计意图 本作业全部改编自人教版必修第一册第三章教材课后习题，共10道题（6道选择+4道计算）。每道题配有规范受力分析图，答案给出完整数学推导过程，引导学生从定性判断走向定量计算，在真实情境中练熟受力分析和平衡条件应用。 三、作业目标 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 认识重力、弹力、摩擦力，掌握平行四边形定则和平衡条件 物理观念 公式运用正确率 能力运用 B 能规范进行受力分析，用正交分解解决共点力平衡问题 物理观念、科学思维 受力图规范性、计算正确率 思维发展 C 能分析动态平衡问题，判断摩擦力类型，解决临界问题 科学思维 动态分析能力、临界条件判断 情感态度 D 体会力学在生活中的应用，养成严谨受力分析习惯 科学态度与责任 答题规范性、探究参与度 四、作业内容与目标对应表 题号 题型 题目概要 对应目标 设计意图 参考答案 1 选择 两人提水桶不同夹角 A、B 对比120°和60°拉力 B 2 选择 挡板转动动态弹力 B、C 矢量三角形法分析 D 3 选择 弹簧木块静摩擦 A、B 判断静/滑动摩擦 B 4 选择 可变外力悬挂小球 B、C 求最小外力方向 C 5 选择 两球夹墙角 B、C 整体法隔离法 B 6 选择 三绳悬挂两球 B、C 整体法分析绳拉力 B 7 计算 网兜排球靠墙 A、B 受力分析+计算 T=25N，N=15N 8 计算 结点临界绳断 B、C 临界条件分析 θ=37°，T_AB=30N 9 计算 斜面+细线悬挂 B、C 正交分解带根号 T=5(√6-√2)N 10 计算 斜面推物两问 B、C 水平推vs沿斜面推 F₁=40N，F₂=20N 五、作业评价 维度 A（优秀） B（良好） C（待改进） 权重 得分 知识理解 受力规范，概念准确 受力基本正确 受力分析混乱 20% 能力运用 方法恰当，计算正确 方法基本正确 方法不当计算错 30% 思维发展 动态分析透彻 思路基本清楚 思路混乱 30% 情感态度 答题规范，书写工整 态度端正 书写潦草 20% 试题详情 统一已知：g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8；sin30°=1/2，cos30°=；sin45°=cos45°=。 （一）选择题（共6题，每题只有一个正确选项） 1.（两人提水桶） 【教材来源】改编自P80 复习与提高 A组 第4题 如图所示，质量m=6kg的水桶由两根等长轻质绳提起静止，两绳拉力大小相等。第一次两绳夹角120°，第二次两绳夹角60°，下列说法正确的是（ ） A．两种情况每根绳拉力均为60N B．夹角120°时每根绳拉力60N，夹角60°时拉力为N C．夹角60°时每根绳拉力60N，夹角120°时拉力为N D．两分力夹角增大，合力随之增大 2.（挡板转动，铅球动态弹力） 【教材来源】改编自 第三章第5节 教材P79 第5题 如图所示，固定的光滑斜面上放置质量m=3kg铅球，斜面倾角45°，左侧光滑挡板初始竖直。将挡板绕下端点缓慢逆时针转动，直到挡板与斜面垂直，铅球始终保持静止。关于挡板弹力F₁、斜面弹力F₂变化判断正确的是（ ） A．F₁减小，F₂增大 B．F₁增大，F₂减小 C．F₁一直减小，F₂一直减小 D．F₁先减小后增大，F₂一直减小 3.（弹簧+A、B木块静摩擦力） 【教材来源】改编自P81 复习与提高 B组 第3题 木块A、B分别重GA=40N、GB=50N；A与地面动摩擦因数μA=0.2，B与地面动摩擦因数μB=0.3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了x=3cm，弹簧劲度系数k=300N/m，系统初始静止在水平地面上。先后两次用水平推力作用在木块A上：第一次推力大小F₁=4N，第二次推力大小F₂=10N，推力方向均水平向右。下列说法正确的是（ ） A．施加F₁=4N时，A受到地面静摩擦力大小为5N，B受到地面静摩擦力大小为9N B．施加F₁=4N时，A保持静止；施加F₂=10N时，A发生滑动 C．施加F₂=10N时，B受到地面静摩擦力大小为19N，B仍然静止 D．施加F₂=10N时，弹簧弹力变大，A受到的摩擦力变为滑动摩擦力 4.（可变外力悬挂小球，绳偏角37°不变） 【教材来源】改编自P81 复习与提高 B组 第5题 如图所示，质量m=1.5kg小球用轻绳悬挂，悬绳与竖直方向夹角恒定θ=37°保持不变，小球静止，不计空气阻力g=10m/s²。关于施加外力F，下列说法正确的是（ ） A．若外力水平向右，则外力大小等于9N B．使外力F取最小值时，外力方向沿水平向右 C．外力最小为9N，方向垂直于悬绳斜向右上 D．施加竖直向上的外力，也可以保持绳37°偏角不变 5.（两光滑小球P、Q，球心连线与水平37°） （原创）如图所示，光滑小球P和光滑半球Q质量均m=1kg，P紧靠竖直墙壁，Q置于水平地面，球心连线与水平方向夹角37°，全部接触面光滑，系统静止。下列说法正确的是（ ） A．两球之间弹力大小为10N B．两球之间弹力大小为50/3 N C．墙壁对P的支持力等于10N D．地面对Q的支持力小于20N 6.（三根细绳a、b、c连接两小球） 【教材来源】改编自P81 复习与提高 B组 第6题 如图所示，天花板上轻绳a悬挂小球M，M下方轻绳b连接小球N，轻绳c水平拉住N，系统静止；M质量m₁=2kg，N质量m₂=1kg。若水平绳c缓慢缩短，改变N的位置，不计绳质量，则（ ） A．绳a拉力变大，绳b拉力不变 B．绳a拉力不变，绳b拉力变大 C．绳a拉力不变，绳b拉力不变 D．绳a拉力变大，绳b拉力变大 （二）计算题（共4题，写出必要的受力分析和计算过程） 7.（网兜排球靠墙） 【教材来源】改编自 第三章第5节 教材P79 第2题 体育馆内，用轻质网兜悬挂质量m=2.0kg排球，排球紧靠光滑竖直墙面，悬绳与竖直墙壁夹角37°，网兜质量不计。 （1）画出排球的受力示意图； （2）求悬绳拉力、墙壁对排球的支持力大小； （3）若更换更短悬绳，悬绳与墙壁夹角变大，简要说明悬绳拉力、墙壁支持力如何变化。 8.（结点临界，求即将断裂时绳与竖直夹角） 【教材来源】改编自 第三章第5节 教材P79 第3题 悬挂重物质量m=4.0kg，轻质细绳OC固定于天花板O点，OA段细绳能够承受最大拉力Fm=50N。水平细绳AB系在A点，缓慢向右拉动A点，结点A始终处于平衡状态。 （1）画出末状态时结点A的受力示意图； （2）求OA绳即将断裂时，OA绳与竖直方向夹角θ； （3）求此时水平绳AB的拉力大小。 9.（光滑斜面30°，细线与竖直45°） 【教材来源】改编自P80 复习与提高 B组 第1题 倾角30°的光滑斜面上放置质量m=1.0kg的小球；轻质细线拴住小球，细线与竖直方向夹角为45°，小球保持静止。 （1）画出小球受力示意图； （2）选取合适坐标系，写出小球对应的正交分解平衡方程，并求解各力大小，结果保留根号。 10.（物块斜面，水平推、沿斜面推匀速上滑） 【教材来源】改编自P81 复习与提高 B组 第4题 质量m=2kg物块放在倾角θ=37°粗糙斜面上，物块与斜面动摩擦因数μ=0.5。 （1）施加水平向右推力F₁，使物块沿斜面匀速向上运动，求推力F₁； （2）改施加沿斜面向上推力F₂，使物块沿斜面匀速向上运动，求推力F₂。 学科网（北京）股份有限公司 $