第三章 相互作用 教学设计
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文档简介
高一物理大单元整体学习学程
第三单元《相互作用——力》
——探究力的特点和规律
高二物理学习设计与指导 第十六单元 机械波 NO.16 时间：2020.10.26 编制：高二物理组 审核： 包科领导： 学科主任： 年级主任：
第三单元 《相互作用——力》
——探究几种常见的力的特点和规律
单元概述
【单元内容】
自然界中的物体是相互联系、互不影响的，物体间的相互作用，可以用力来描述。正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态等许多方面会发生变化。如何来研究这些相互作用呢？本单元我们将研究几种常见的力的特点和规律。
【课标要求】
1.2.1 认识重力、弹力和摩擦力。通过实验，了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因素计算滑动摩擦力的大小。
例1 调查生产生活中所用弹簧的形状及使用目的。
例2 制作一个简易弹簧测力计，用胡克定律解释其原理。
1.2.2 通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量，能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
【单元学习目标】
1.结合文本和271BAY资源，梳理力的特点和规律，初步构建“相互作用——力”的知识结构体系，并能说出其中的逻辑联系。
2.正确判断滑动摩擦力和静摩擦力的方向，会计算滑动摩擦力的大小，分析静摩擦力的大小和方向；通过实验探究弹力和弹簧形变量的关系，运用等效替代的思想探究力的合成法则；探究共点力的平衡条件。
3.对物体进行正确的受力分析，应用共点力的平衡条件分析生活和生产中的平衡类的问题，并为如何赢得拔河比赛提出你的建议。
4.围绕几种常见的力的特点和规律重构单元体系，熟练运用平行四边形分析计算力的合成和分解，深化对共点力的平衡条件的理解，谈一谈运用共点力的平衡条件解决物体受力问题的思路。
【单元重难点】
1.梳理力的特点和规律，初步构建“相互作用——力”的知识结构体系，并能说出其中的逻辑联系。
2.正确判断滑动摩擦力和静摩擦力的方向，会计算滑动摩擦力的大小，分析静摩擦力的大小和方向；通过实验探究弹力和弹簧形变量的关系，运用等效替代的思想探究力的合成法则；探究共点力的平衡条件。
【单元情境】
自然界的物体不是孤立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用。例如挂在墙上的重物自由下垂，对物体的推、拉、提、举、牵引列车、锻打工件、击球、弯弓射箭等都是在物体与物体接触时发生的，小磁针靠近磁极时发生转动等；正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态等许多方面会发生变化。如何来研究这些相互作用呢？
【单元学习任务】
探究几种常见的力的特点和规律，应用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
【学习导航】
单元名称 学习内容 学习任务 学时
相互作用——力 1.整体感知 整体感知重力、弹力、摩擦力的特点 1
2.探究建构 实验探究胡克定律、静摩擦力、实验探究两个互成角度的力的合成规律；探究共点力的平衡条件 4
3.应用迁移 摩擦力的分析和计算；应用共点力的平衡条件解决平衡类问题 2
4.重构拓展 单元重构，拓展、过关 2
【评价预设】
评价量表 等级
研读教材，充分利用 271BAY 资源进行整体感知，初步建立重力、弹力、摩擦力的概念，会画各种力的示意图，构建本单元的整体架构。 ★
在实验探究弹簧弹力与弹簧形变量之间的关系的基础上，推导胡克定律，并应用胡克定律解释弹簧测力计的原理。 通过实验探究，得出力的合成与分解遵从的法则，应用平行四边形定则解决力的合成与分解问题。 ★★
科学推理，共点力平衡的条件，灵活运用共点力平衡的条件分析生产、生活中的实际受力问题。 ★★★
相互作用——力
——整体感知重力、弹力、摩擦力
【学习目标】
1.研读课本、结合271BAY资源，建构重力、弹力、摩擦力的概念。
2.分析生活中的现象，理解弹力、摩擦力产生的条件，会区分静摩擦力和滑动摩擦力。
3.围绕力的特点和规律构建本单元知识框架，并说明其中的逻辑联系。
活动一、认识重力
【情境】“百米飞人大战”是奥运会关注度最高的项目之一，如图是我国优秀短跑运动员苏炳添起跑时的场景。请把运动员抽象为质点，画出其起跑时所受的重力、弹力、摩擦力的示意图。并回答以下问题：
1.谈一谈你对重力的认识。
2.重力是如何产生的，指出施力物体和受力物体？
3.重力的大小、方向、作用点如何表述？
4.物体的重心一定在物体上吗？尝试确定三角板的重心。
【使用指南】回忆初中所学过的重力以及其大小和方向，引导学生从不同的角度全面地认识重力，研究重力的产生、大小、方向和作用点，明确重力产生过程中的施力物体和受力物体，重心是本活动内容的难点，从等效替代的思想理解重心的概念，通过确定三角板重心的位置，增加学生体验，引导学生体会重心的概念。
活动二、认识弹力
【情境】撑杆跳是运动员借助竿子支撑和弹力，以悬垂、摆体和举腿、引体等竿上动作使身体越过一定高度。2019年5月18日，对于李玲来说，是一个非常值得纪念的日子。这一天，2019年国际田联钻石联赛上海站上，李玲成功跃过4米72，打破自己保持的4米70的亚洲纪录，创造了新的女子撑竿跳高亚洲纪录。
1.写出你对弹力的理解。
2.产生弹力的原因是什么？用自己的话说出弹力产生的条件。
3.判断图中小球是否受到弹力作用，若受到弹力，请指出其施力物体及弹力的方向，思考轻绳、轻杆产生的弹力的特点。
【使用指南】研究弹力的产生条件、弹力的方向和大小，明确其施力物体和受力物体，通过对斜面上的小球简单的受力分析，从二力平衡的角度解释弹力的大小和方向，思考轻绳、轻杆模型产生的弹力的特点。
活动三、认识摩擦力
【情境】冰壶是一种投掷性竞赛项目，比赛双方利用摩擦力，可以调整自己的投掷力度，以及在投掷之后，根据需要改变地面摩擦力，从而改变冰壶的走向，使冰壶到达自己理想的目的地。
1.写出摩擦力的理解。
2.说出摩擦力产生条件、影响摩擦力大小的因素？
3.假定接触面粗糙，判断以下情况摩擦力的方向。
4.举例生活中的静摩擦和滑动摩擦现象。
【使用指南】回忆初中所学习的摩擦力的知识，会根据相对运动或相对运动趋势来判断滑动摩擦力、静摩擦力的方向，通过分析摩擦现象，理解摩擦力的产生条件，会区分静摩擦力和滑动摩擦力。
活动四、研读文本及资料，自主构建出“相互作用”结构体系。
水平划分 水平标准描述 自 评 我的疑惑
水平一 能自主完成对相互作用-力文本和271BAY资源的学习，阐明重力、弹力、摩擦力的特点。
水平二 能说出重力、弹力、摩擦力产生的条件或原因，能区分生活的静摩擦和滑动摩擦现象。
水平三 初步构建出相互作用-力的知识体系，厘清核心知识间的逻辑。
相互作用--力
——实验探究相互作用的规律
【学习目标】
1.借助文本和271BAY资源，正确判断滑动摩擦力和静摩擦力的方向，会计算滑动摩擦力的大小，分析静摩擦力的大小和方向。
2.通过实验探究弹力和弹簧形变量的关系，运用等效替代的思想探究力的合成法则。
3.探究共点力的平衡条件；各列举一个弹力、摩擦力在生活生产中的应用及生产和生活中增大或者减小摩擦的实例。
【情境任务】滑雪运动是目前最受欢迎的冬季运动项目之一，因其可以在速度中燃烧激情，受到众多年轻人的喜爱。冬季，许多运动爱好者不甘心在家中度过严寒，把眼光放在滑雪运动这项新颖又刺激的项目上。在滑雪过程中，每次技术的提升都能获得更大的运动乐趣，是一项不错的健身运动。在该运动中滑雪运动员有哪些相互作用？这些相互作用有什么特点和规律呢？本节课我们就来探究它们的特点和规律。
活动一、滑动摩擦与静摩擦
（一）实验探究滑动摩擦力与哪些因素有关
1.滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关？说明猜想的依据。
2.实验探究影响滑动摩擦力大小的因素。提供的实验器材有：水平长木板、弹簧秤、木块、毛巾、砝码若干。将木块放在水平长木板上，用力水平拉动长木板，稳定后观察弹簧秤的读数。请同学们设计实验方案，验证你的猜想（下列表格可供参考）。
实验次数 1 2 3 4
压力FN／N
拉力F／N
摩擦力f／N
实验结论：
思考：滑动摩擦力的方向是否一定与物体运动的方向相反？请举例说明。
如图所示，在动摩擦因数μ＝0.1的水平面上向右运动的物体，质量为20 kg，在运动过过程中，还受到一个水平向左的大小为10 N的拉力作用，则物体受到的滑动摩擦力多大？(g取 10 N/kg)
【习练】
1.重量为100N的木箱放在水平地板上，至少要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动；木箱从原地移动以后，用30N的水平推力就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知：木箱与地板间的最大静摩擦力多大？木箱与地面间的动摩擦因数多大？如果用20N的水平力推木箱，木箱所受的摩擦力多大？
静摩擦力
思考与讨论：
1.滑雪前预备阶段，滑雪运动员与地面接触的部分具有向那个方向运动的趋势？受到的摩擦力方向向那个方向？
2.静摩擦力的方向与运动员运动方向有什么关系呢？
3.教材中人用平行于地面的力推沙发，沙发没有被推动，沙发与地面仍然保持相对静止。请根据二力平衡的知识，分析静摩擦力的大小。
4.观看271BAY资源“静摩擦力大小随拉力的变化”的实验，总结静摩擦力与拉力之间的关系。
【使用指南】设计实验验证滑动摩擦力与物体间的压力、接触面粗糙程度的关系。设计的重点包括：如何测量滑动摩擦力的大小？如何改变物体的压力？如何改变粗糙程度？通过回忆初中所学知识，引导学生认识到滑动摩擦力主要与接触面的粗糙程度和物体间的压力有关。并进一步指出，通过定量实验表明：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。
静摩擦了的学习以生活中的实例为问题引导学生思考，并在具体情境中分析静摩擦力的方向与大小。
活动二、实验探究弹簧弹力与形变量之间的关系
根据教材内容进行“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验，完成以下任务。
根据教材对弹力的定义，弹簧的弹力是弹簧拉砝码的力还是砝码拉弹簧的力？
2.我们根据实验目的来确定图像分析的自变量是弹簧形变量，从而把形变量确定横坐标轴，弹力确定为纵坐标轴。在设计坐标轴标度时还需要注意什么问题？记录你所需要的数据进行检验。
3.你所做的图像是否是过原点的倾斜直线，若不是原因是什么？图像的斜率所表示的物理意义是什么？
调查与课后实践：
1.生产和生活中所用弹簧的形状及使用目的，与同学们分享交流。
2.课后实践：制作一个简易的弹簧测力计，用胡克定律解释其原理。
【习练】
1.画出小球受到的重力和弹力的示意图。
2.如图所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系．根据图像，请你求出弹簧的原长和劲度系数。
【使用指南】有关弹力和形变的内容中，在整体感知部分已经从定性层面得出一般情况下弹力的大小和形变量的关系：弹力的大小与形变的程度有关，对同一个物体来讲，形变程度越大，弹力越大；弹力的方向指向形变的反方向。
胡克定律是从定量层面认识一种简单的形变－弹簧弹力与弹簧的伸长量或者压缩量的关系。在提出探究问题的基础上，引导学生进行实验设计。实验设计的主要内容包括：如何测量弹簧的形变量；如何测量弹簧弹力的大小；实验操作步骤有哪些；如何设计表格记录实验数据；如何处理实验数据等。
在探究过程中，首先组织学生讨论如何测量弹簧弹力和形变量，然后可以将学生分成若干小组，不同小组使用不同规格的弹簧，分别完成实验。实验操作完成获取数据后，引导学生观察数据，提出处理数据的方法。
活动三、牛顿第三定律
力的作用是相互的。相互作用的力其大小有什么关系？例如,大人跟小孩掰手腕,很容易就把小孩的手压在桌上。那么,他们施加给对方的力,大小相等吗
1.作用力与反作用力的初步认识
（1）力的作用是相互的。物体甲对物体乙有作用力，那么物体乙一定对物体甲也有作用力吗？
（2）物体甲的施力物体是谁？物体乙的施力物体又是谁？
（3）相互作用的两个力的大小有什么关系？
（4）大人和小孩掰手腕，很容易就把小孩的手压在桌面上。他们施加给对方的力大小还相等吗？
2.牛顿第三定律
在探究作用力与反作用力的关系中，假设有A、B、C三只弹簧，其中弹簧C因为没有校准，读数不准确。利用这三只弹簧秤，如何验证牛顿第三定律？
（1）根据桌面提供的实验器材，探究牛顿第三定律——力的相互作用规律。
（2）作用力与反作用力和初中学习过的一对平衡力有何异同？完成下面表格。
作用力与反作用力 一对平衡力
相同处
不同处
【习练】
1.将一个带磁铁的黑板擦吸附在黑板上，画出黑板擦的受力示意图，指出那些力是相互作用力。
2.证明：放在水平地面上的物体，对地面的压力大小等于物体的重力。
3.如图，一物体沿斜面匀速下滑，求物体与斜面的动摩擦因数。
【使用指南】任务1：作用力与反作用力。重在让学生例举生活中熟悉的实例；深入剖析这些实例中的作用力与反作用力。并指出每一个力的施力物体和受力物体，引导学生在初步体会的基础上，思考每一对力的大小和方向的关系、是否同时存在、是否性质相同等问题。
任务2：实验探究牛顿第三定律。牛顿第三定律指出了一对作用力与反作用力大小间的定量关系和方向间的关系。但前面的学习并没有定量研究，只是基于大量事实或者经验的猜想，这里的主要内容是进行实验设计，获取实验数据，基于证据进行推理论证，验证猜想，得出结论。
活动四、实验探究力的合成和分解遵从的法则
（一）合力和分力
1.曹冲称象利用的科学方法是什么？在实际生活中，还有哪些这样的实例？
2.学习教材“力的合成和分解”。一桶水，两位同学共同提起来，处于静止；同样的一桶水，老师一个人提起来处于静止。看图说话，说明什么是合力？什么是分力？
3.如果两个力在同一条直线上，如何求它们的合力？
4.如果两个力的方向不在同一条直线上，应如何求它们的合力呢？
（二）实验探究两个互成角度的力的合成规律
1.为了保证实验效果，减小实验误差，拉橡皮条的细绳应该长一些还是短一些？为什么？拉橡皮条时两个力的夹角大一些还是小一些？为什么？
2.以小组为单位，结合271BAY资源和实验台上的仪器，设计并开展实验，探究两个互成角度的力的合成规律。（请使用271BAY拍照分享）
（1）实验准备
①实验目的：探究二力合成的规律。
②实验原理：平行四边形定则
③实验器材：弹簧测力计、橡皮条、小圆环、白纸、记号笔
（2）实验过程
①实验步骤：
（3）数据处理：
①合力F与F1、F2有什么关系？
②画出F、F1、F2的力的图示，看看三者间是什么关系？说出你的猜想。
③怎样验证你的猜想，小组内交流你的方法。
思考： 如何保证两次拉橡皮筋力的作用效果是相同的？如何记录弹簧秤的拉力方向？为了减小摩擦（减小误差）拉动弹簧秤时应该注意什么问题？
【习练】
1.有两个共点力，一个是5 N，一个是7 N，它们的合力有可能等于0N、10 N、15 N吗？合力的最大值是什么？最小值是什么？
2.设F1=10N、F2=10N，用平行四边形定则通过作图（力的图示）求下列各种情况的合力。
（1）F1、 F2夹角为600
（2）F1、 F2夹角为900
（3）F1、 F2夹角为1200
3.按下列图示的情况，利用平行四边形定则作图画出合力F
4.根据下列图示的情况画出合力F的分解图（F1、F2表示分力，F表示合力，虚线表示分力的方向）
【使用指南】任务1：从曹冲称象这样一个学生熟悉的例子，引导学生领悟“等效替代”的思想。再通过一人提水与两人提水的实例，根据等效替代的思想引入合力与分力的概念。通过问题引导激发学生的求知欲。
任务2：通过探究得出平行四边形定则。在学生探究实验之前，建议引导学生思考和讨论以下几个问题：实验的目的是什么？如何设计实验方案？怎样保证合力和分力是等效的？力的大小如何测量？力的方向如何确定？通过实验，得出平行四边形定则后补充习练利用平行四边形定则作图画出合力F，画出合力F的分解图。
活动五、探究共点力平衡的条件
【情境】图甲图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G的木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类 你是根据什么来划分的
1.如图所示，粗糙的长方体木块A、B叠在一起，放在水平桌面上，木块B受到一个水平方向的力的牵引，但仍然保持静止。问木块B受到哪几个力的作用？
2.将一个质量为4kg的铅球放在倾角为45°的斜面上，并用竖直挡板挡住，铅球处于静止状态。不考虑铅球受到的摩擦，铅球对挡板的压力和对斜面的压力分别是多少？
【使用指南】首先结合实例，让学生明白物体处于平衡状态即物体受到几个力作用时，保持静止或者匀速直线运动的状态；然后通过问题拓展到物体受多个共点力作用的情况，再启发学生通过力的合成可以把多个力合成两个力。
水平划分 水平标准 自评 我的疑惑
水平一 自主实验分析影响滑动摩擦力的大小的因素。能自主实验探究总结弹簧弹力与形变量之间的关系。
水平二 能灵活、准确应用胡克定律与牛顿第三定律解决实际问题。能在具体实例中分析静摩擦力的方向。
水平三 能够自主设计实验探究力的合成与分解，并进行误差分析和实验创新。
相互作用—力
——共点力作用下的平衡问题
【学习目标】
1.对物体进行受力分析，正确区分共点力和平行力。
2.在二力平衡的基础上，通过科学推理，应用共点力平衡的条件分析生活生产中的平衡类问题。
3.会用共点力的平衡条件分析生活和生产中的实际问题，并为如何赢得拔河比赛提出你的建议。
活动一、摩擦力的分析与计算
1.在国际田联钻石联赛上海站百米大战中，苏炳添以10秒09的成绩夺冠，成为第一个在钻石联赛百米大战中夺冠的中国人。图甲、乙为他奔跑途中的两个瞬间，其受力可简化成图丙、丁。用Ff1、Ff2分别表示他在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力，则关于Ff1、Ff2的方向，以下说法正确的是( )
A.Ff1向后，Ff2向后
B.Ff1向前，Ff2向前
C.Ff1向前，Ff2向后
D.Ff1向后；Ff2向前
2.如图所示，物块A放在倾斜的木板上，已知木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相等，请计算物块和木块间的动摩擦因数。
【使用指南】能判断静摩擦力和滑动摩擦力的方向，通过受力分析会计算滑动摩擦力的大小，并能总结受力分析的一般步骤。
活动二、共点力平衡条件的应用
1.如图甲所示，某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？
（用正交分解的方法求解）
2.在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为，网兜的质量不计。求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力。
（用两个力的合力和第三个力平衡的方法求解）
3.如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为多少？
4.国际拔河比赛规定，每个队由8名运动员组成，按8名运动员体重的总和，分成若干重量级别，同等级别的两个队进行比赛。还规定，运动员必须穿“拔河鞋”或没有鞋跟等突出物的平底鞋，不能戴手套。竞赛为什么要作出上述规定？专业的拔河运动员在拔河时身体向后倾倒，跟地面的夹角很小，为什么要这样做？从物理原理上分析说明，并为如何赢得比赛胜利提出建议。
【使用指南】活动中的几个问题，是模型构建、科学推理、科学论证和质疑创新等科学思维的内化。首先得出共点力平衡的条件后，明确共点力平衡条件的研究对象一般是质点，如第一道例题的研究对象比较明确，就是匀速下滑的小孩，看作质点研究；然后共点力平衡的条件从合力角度表述为合力等于0，也可以从分力的角度表述为把物体所受的力在两个相互垂直的方向上分解，每个方向上合力都为0。
【习练】
如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为FN1，球对木板的压力大小为FN2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，请分析在此过程中FN1
和FN2的变化情况。
水平划分 水平标准描述 自评 我的疑惑
水平一 准确选取研究对象和受力分析
水平二 总结摩擦力的分析与计算的思想方法
水平三 在复杂情境中准确判断弹力、摩擦力的方向，运用力的平衡条件解决问题
相互作用——力
——单元重构、拓展、过关
【学习目标】
1.从力的特点和规律角度，重构本单元内容结构体系，能从相互作用的视角分析自然与生活中的有关简单问题。
2.熟练运用平行四边形分析计算力的合成和分解，深化对共点力的平衡条件的理解，谈一谈运用共点力的平衡条件解决物体受力问题的思路。
3.单元过关，查找存在的问题及原因，运用共点力的平衡条件设计墙体置物支架，并提出优化建议。
【单元重构】
【单元拓展】
1.如图，一台空调外机使用两个三角形支架固定在外墙上，空调外机的重心恰好在支架水平横梁OA和斜梁OB的连接点O的上方，重力大小为200N，横梁OA水平，斜梁BO根横梁的夹角为37°，sin37°=0.6。
(1)横梁对O点的拉力沿OA方向，斜梁对O点的压力沿BO方向，这两个力各有多大？
(2)如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，这时横梁和斜梁对O点的作用力大小将如何变化？
【单元过关】
要求：a.限时：60分钟。
b.审题：从情境中提取有效信息，勾画关键词，合理建模。
c.卷面要求书写认真、规范作图。
d.用对待高考试卷的态度来对待每一次限时过关。
一、选择题（本题10小题，每个小题只有一个选项正确）
1.如图所示，水平桌面上静止地叠放了三个苹果，下列说法正确的是( )
A.1号苹果由于放在最上面，所以1号苹果没有发生弹性形变
B.1号苹果对2号苹果的压力竖直向下，3号苹果对2号苹果的支持力竖直向上
C.1号苹果受到的支持力是由2号苹果的弹性形变产生的
D.如果桌面是光滑的，则3个苹果不可能处于图示的平衡状态
2.重量为100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱从原地运动以后，用30 N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知( )
A.木箱与地板间的最大静摩擦力为30 N
B.木箱所受的滑动摩擦力为35 N
C.木箱与地板间的动摩擦因数为0.35
D.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3
3.如图所示，M、N两物体叠放在一起，在竖直向上的恒力F作用下，沿竖直墙壁一起向上做匀速直线运动，则关于两物体受力情况的说法正确的是( )
A.物体M可能受到6个力
B.物体N可能受到4个力
C.物体M与墙之间一定有摩擦力
D.物体M与N之间一定有摩擦力
4.重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，则( )
A.当θ＝60°时，运动员单手对地面的正压力大小为
B.当θ＝120°时，运动员单手对地面的正压力大小为G
C.当θ不同时，运动员受到的合力不同
D.当θ不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等
5.图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是( )
6.如图所示是一个单边斜拉桥模型，均匀桥板所受重力为G，可绕通过O点的水平固定轴转动。7根与桥面均成30°角的平行钢索拉住桥板，其中正中间的一根钢索系于桥板的重心位置，其余钢索等距离分布在它的两侧。若每根钢索所受拉力大小相等且等于F，则( )
A.F＝G B.F＝G
C.F＝G D.F＝G
7.两个质量为m1的小球套在竖直放置的光滑支架上，支架的夹角为120°，如图所示，用轻绳将两球与质量为m2的小球连接，绳与杆构成一个菱形，则m1∶m2为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶ D.∶2
8.如图所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，轻绳一端固定在圆环的最高点A，另一端与小球相连。小球静止时位于环上的B点，此时轻绳与竖直方向的夹角为60°，重力加速度为g，则轻绳对小球的拉力大小为( )
A.2mg B.mg C.mg D.mg
9.如图所示，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为( )
A.2－ B. C. D.
10.物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10 m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为( )
A.150 kg B.100 kg
C.200 kg D.200 kg
二、填空作图题（本题共3小题，把答案填在题中相应的横线上）
11.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。
(1)为完成实验，还需要的实验器材有_______________________________。
(2)实验中需要测量的物理量有：___________________________________。
(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为__________N/m。图线不过原点的原因是：___________________________________________________________________。
(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：
A.以弹簧伸长量为横坐标、弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；
C.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；
E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；
F.解释函数表达式中常数的物理意义；
G.整理仪器。
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：__________________________。
12.某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。
(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N。
(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N。
(ⅰ)用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；
(ⅱ)F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
13.按下列要求画出图中所示物体所受的弹力的示意图。
(1)图甲中斜面对物块的支持力；
(2)图乙中用细绳悬挂靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力；
(3)图丙中大半球面对小球的支持力；
(4)图丁中光滑但质量分布不均的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间，试画出小球所受弹力；
(5)图戊中质量分布均匀的杆被细绳拉住而静止，画出杆所受的弹力。
三、计算题（解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13.某人在地球上重588 N，则该人的质量是多少？若同一物体在月球表面的重力是在地球表面的重力的，则该人在月球表面的重力大小为多少？此时他的质量为多少？
14.如图所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上，已知木块重力G＝6 N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25.求：
(1)当F＝25 N时，木块不动，木块受到的摩擦力为多大？
(2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？
(3)当F＝10 N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？
(4)当F＝6 N时，木块受到的摩擦力为多大？
15.用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，请计算F1、F2 的大小。
16.将轻弹簧和轻绳的一端分别固定在圆弧上的A、B两点，另一端固定在小球a上，静止时，小球a恰好处于圆心O处，如图甲所示，此时绳与水平方向夹角为30°，弹簧恰好水平。现将轻弹簧与轻绳对调，将a球换成b球后，小球仍位于O点，如图乙所示，计算a、b两个小球的质量之比；
【自我反思、总结提升】
单元过关中出错的地方
出错题目的原因
有待提升的方面
我的收获
第三单元《相互作用——力》
——探究力的特点和规律
高二物理学习设计与指导 第十六单元 机械波 NO.16 时间：2020.10.26 编制：高二物理组 审核： 包科领导： 学科主任： 年级主任：
第三单元 《相互作用——力》
——探究几种常见的力的特点和规律
单元概述
【单元内容】
自然界中的物体是相互联系、互不影响的，物体间的相互作用，可以用力来描述。正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态等许多方面会发生变化。如何来研究这些相互作用呢？本单元我们将研究几种常见的力的特点和规律。
【课标要求】
1.2.1 认识重力、弹力和摩擦力。通过实验，了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因素计算滑动摩擦力的大小。
例1 调查生产生活中所用弹簧的形状及使用目的。
例2 制作一个简易弹簧测力计，用胡克定律解释其原理。
1.2.2 通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量，能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
【单元学习目标】
1.结合文本和271BAY资源，梳理力的特点和规律，初步构建“相互作用——力”的知识结构体系，并能说出其中的逻辑联系。
2.正确判断滑动摩擦力和静摩擦力的方向，会计算滑动摩擦力的大小，分析静摩擦力的大小和方向；通过实验探究弹力和弹簧形变量的关系，运用等效替代的思想探究力的合成法则；探究共点力的平衡条件。
3.对物体进行正确的受力分析，应用共点力的平衡条件分析生活和生产中的平衡类的问题，并为如何赢得拔河比赛提出你的建议。
4.围绕几种常见的力的特点和规律重构单元体系，熟练运用平行四边形分析计算力的合成和分解，深化对共点力的平衡条件的理解，谈一谈运用共点力的平衡条件解决物体受力问题的思路。
【单元重难点】
1.梳理力的特点和规律，初步构建“相互作用——力”的知识结构体系，并能说出其中的逻辑联系。
2.正确判断滑动摩擦力和静摩擦力的方向，会计算滑动摩擦力的大小，分析静摩擦力的大小和方向；通过实验探究弹力和弹簧形变量的关系，运用等效替代的思想探究力的合成法则；探究共点力的平衡条件。
【单元情境】
自然界的物体不是孤立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用。例如挂在墙上的重物自由下垂，对物体的推、拉、提、举、牵引列车、锻打工件、击球、弯弓射箭等都是在物体与物体接触时发生的，小磁针靠近磁极时发生转动等；正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态等许多方面会发生变化。如何来研究这些相互作用呢？
【单元学习任务】
探究几种常见的力的特点和规律，应用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
【学习导航】
单元名称 学习内容 学习任务 学时
相互作用——力 1.整体感知 整体感知重力、弹力、摩擦力的特点 1
2.探究建构 实验探究胡克定律、静摩擦力、实验探究两个互成角度的力的合成规律；探究共点力的平衡条件 4
3.应用迁移 摩擦力的分析和计算；应用共点力的平衡条件解决平衡类问题 2
4.重构拓展 单元重构，拓展、过关 2
【评价预设】
评价量表 等级
研读教材，充分利用 271BAY 资源进行整体感知，初步建立重力、弹力、摩擦力的概念，会画各种力的示意图，构建本单元的整体架构。 ★
在实验探究弹簧弹力与弹簧形变量之间的关系的基础上，推导胡克定律，并应用胡克定律解释弹簧测力计的原理。 通过实验探究，得出力的合成与分解遵从的法则，应用平行四边形定则解决力的合成与分解问题。 ★★
科学推理，共点力平衡的条件，灵活运用共点力平衡的条件分析生产、生活中的实际受力问题。 ★★★
相互作用——力
——整体感知重力、弹力、摩擦力
【学习目标】
1.研读课本、结合271BAY资源，建构重力、弹力、摩擦力的概念。
2.分析生活中的现象，理解弹力、摩擦力产生的条件，会区分静摩擦力和滑动摩擦力。
3.围绕力的特点和规律构建本单元知识框架，并说明其中的逻辑联系。
活动一、认识重力
【情境】“百米飞人大战”是奥运会关注度最高的项目之一，如图是我国优秀短跑运动员苏炳添起跑时的场景。请把运动员抽象为质点，画出其起跑时所受的重力、弹力、摩擦力的示意图。并回答以下问题：
1.谈一谈你对重力的认识。
2.重力是如何产生的，指出施力物体和受力物体？
3.重力的大小、方向、作用点如何表述？
4.物体的重心一定在物体上吗？尝试确定三角板的重心。
【使用指南】回忆初中所学过的重力以及其大小和方向，引导学生从不同的角度全面地认识重力，研究重力的产生、大小、方向和作用点，明确重力产生过程中的施力物体和受力物体，重心是本活动内容的难点，从等效替代的思想理解重心的概念，通过确定三角板重心的位置，增加学生体验，引导学生体会重心的概念。
活动二、认识弹力
【情境】撑杆跳是运动员借助竿子支撑和弹力，以悬垂、摆体和举腿、引体等竿上动作使身体越过一定高度。2019年5月18日，对于李玲来说，是一个非常值得纪念的日子。这一天，2019年国际田联钻石联赛上海站上，李玲成功跃过4米72，打破自己保持的4米70的亚洲纪录，创造了新的女子撑竿跳高亚洲纪录。
1.写出你对弹力的理解。
2.产生弹力的原因是什么？用自己的话说出弹力产生的条件。
3.判断图中小球是否受到弹力作用，若受到弹力，请指出其施力物体及弹力的方向，思考轻绳、轻杆产生的弹力的特点。
【使用指南】研究弹力的产生条件、弹力的方向和大小，明确其施力物体和受力物体，通过对斜面上的小球简单的受力分析，从二力平衡的角度解释弹力的大小和方向，思考轻绳、轻杆模型产生的弹力的特点。
活动三、认识摩擦力
【情境】冰壶是一种投掷性竞赛项目，比赛双方利用摩擦力，可以调整自己的投掷力度，以及在投掷之后，根据需要改变地面摩擦力，从而改变冰壶的走向，使冰壶到达自己理想的目的地。
1.写出摩擦力的理解。
2.说出摩擦力产生条件、影响摩擦力大小的因素？
3.假定接触面粗糙，判断以下情况摩擦力的方向。
4.举例生活中的静摩擦和滑动摩擦现象。
【使用指南】回忆初中所学习的摩擦力的知识，会根据相对运动或相对运动趋势来判断滑动摩擦力、静摩擦力的方向，通过分析摩擦现象，理解摩擦力的产生条件，会区分静摩擦力和滑动摩擦力。
活动四、研读文本及资料，自主构建出“相互作用”结构体系。
水平划分 水平标准描述 自 评 我的疑惑
水平一 能自主完成对相互作用-力文本和271BAY资源的学习，阐明重力、弹力、摩擦力的特点。
水平二 能说出重力、弹力、摩擦力产生的条件或原因，能区分生活的静摩擦和滑动摩擦现象。
水平三 初步构建出相互作用-力的知识体系，厘清核心知识间的逻辑。
相互作用--力
——实验探究相互作用的规律
【学习目标】
1.借助文本和271BAY资源，正确判断滑动摩擦力和静摩擦力的方向，会计算滑动摩擦力的大小，分析静摩擦力的大小和方向。
2.通过实验探究弹力和弹簧形变量的关系，运用等效替代的思想探究力的合成法则。
3.探究共点力的平衡条件；各列举一个弹力、摩擦力在生活生产中的应用及生产和生活中增大或者减小摩擦的实例。
【情境任务】滑雪运动是目前最受欢迎的冬季运动项目之一，因其可以在速度中燃烧激情，受到众多年轻人的喜爱。冬季，许多运动爱好者不甘心在家中度过严寒，把眼光放在滑雪运动这项新颖又刺激的项目上。在滑雪过程中，每次技术的提升都能获得更大的运动乐趣，是一项不错的健身运动。在该运动中滑雪运动员有哪些相互作用？这些相互作用有什么特点和规律呢？本节课我们就来探究它们的特点和规律。
活动一、滑动摩擦与静摩擦
（一）实验探究滑动摩擦力与哪些因素有关
1.滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关？说明猜想的依据。
2.实验探究影响滑动摩擦力大小的因素。提供的实验器材有：水平长木板、弹簧秤、木块、毛巾、砝码若干。将木块放在水平长木板上，用力水平拉动长木板，稳定后观察弹簧秤的读数。请同学们设计实验方案，验证你的猜想（下列表格可供参考）。
实验次数 1 2 3 4
压力FN／N
拉力F／N
摩擦力f／N
实验结论：
思考：滑动摩擦力的方向是否一定与物体运动的方向相反？请举例说明。
如图所示，在动摩擦因数μ＝0.1的水平面上向右运动的物体，质量为20 kg，在运动过过程中，还受到一个水平向左的大小为10 N的拉力作用，则物体受到的滑动摩擦力多大？(g取 10 N/kg)
【习练】
1.重量为100N的木箱放在水平地板上，至少要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动；木箱从原地移动以后，用30N的水平推力就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知：木箱与地板间的最大静摩擦力多大？木箱与地面间的动摩擦因数多大？如果用20N的水平力推木箱，木箱所受的摩擦力多大？
静摩擦力
思考与讨论：
1.滑雪前预备阶段，滑雪运动员与地面接触的部分具有向那个方向运动的趋势？受到的摩擦力方向向那个方向？
2.静摩擦力的方向与运动员运动方向有什么关系呢？
3.教材中人用平行于地面的力推沙发，沙发没有被推动，沙发与地面仍然保持相对静止。请根据二力平衡的知识，分析静摩擦力的大小。
4.观看271BAY资源“静摩擦力大小随拉力的变化”的实验，总结静摩擦力与拉力之间的关系。
【使用指南】设计实验验证滑动摩擦力与物体间的压力、接触面粗糙程度的关系。设计的重点包括：如何测量滑动摩擦力的大小？如何改变物体的压力？如何改变粗糙程度？通过回忆初中所学知识，引导学生认识到滑动摩擦力主要与接触面的粗糙程度和物体间的压力有关。并进一步指出，通过定量实验表明：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。
静摩擦了的学习以生活中的实例为问题引导学生思考，并在具体情境中分析静摩擦力的方向与大小。
活动二、实验探究弹簧弹力与形变量之间的关系
根据教材内容进行“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验，完成以下任务。
根据教材对弹力的定义，弹簧的弹力是弹簧拉砝码的力还是砝码拉弹簧的力？
2.我们根据实验目的来确定图像分析的自变量是弹簧形变量，从而把形变量确定横坐标轴，弹力确定为纵坐标轴。在设计坐标轴标度时还需要注意什么问题？记录你所需要的数据进行检验。
3.你所做的图像是否是过原点的倾斜直线，若不是原因是什么？图像的斜率所表示的物理意义是什么？
调查与课后实践：
1.生产和生活中所用弹簧的形状及使用目的，与同学们分享交流。
2.课后实践：制作一个简易的弹簧测力计，用胡克定律解释其原理。
【习练】
1.画出小球受到的重力和弹力的示意图。
2.如图所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系．根据图像，请你求出弹簧的原长和劲度系数。
【使用指南】有关弹力和形变的内容中，在整体感知部分已经从定性层面得出一般情况下弹力的大小和形变量的关系：弹力的大小与形变的程度有关，对同一个物体来讲，形变程度越大，弹力越大；弹力的方向指向形变的反方向。
胡克定律是从定量层面认识一种简单的形变－弹簧弹力与弹簧的伸长量或者压缩量的关系。在提出探究问题的基础上，引导学生进行实验设计。实验设计的主要内容包括：如何测量弹簧的形变量；如何测量弹簧弹力的大小；实验操作步骤有哪些；如何设计表格记录实验数据；如何处理实验数据等。
在探究过程中，首先组织学生讨论如何测量弹簧弹力和形变量，然后可以将学生分成若干小组，不同小组使用不同规格的弹簧，分别完成实验。实验操作完成获取数据后，引导学生观察数据，提出处理数据的方法。
活动三、牛顿第三定律
力的作用是相互的。相互作用的力其大小有什么关系？例如,大人跟小孩掰手腕,很容易就把小孩的手压在桌上。那么,他们施加给对方的力,大小相等吗
1.作用力与反作用力的初步认识
（1）力的作用是相互的。物体甲对物体乙有作用力，那么物体乙一定对物体甲也有作用力吗？
（2）物体甲的施力物体是谁？物体乙的施力物体又是谁？
（3）相互作用的两个力的大小有什么关系？
（4）大人和小孩掰手腕，很容易就把小孩的手压在桌面上。他们施加给对方的力大小还相等吗？
2.牛顿第三定律
在探究作用力与反作用力的关系中，假设有A、B、C三只弹簧，其中弹簧C因为没有校准，读数不准确。利用这三只弹簧秤，如何验证牛顿第三定律？
（1）根据桌面提供的实验器材，探究牛顿第三定律——力的相互作用规律。
（2）作用力与反作用力和初中学习过的一对平衡力有何异同？完成下面表格。
作用力与反作用力 一对平衡力
相同处
不同处
【习练】
1.将一个带磁铁的黑板擦吸附在黑板上，画出黑板擦的受力示意图，指出那些力是相互作用力。
2.证明：放在水平地面上的物体，对地面的压力大小等于物体的重力。
3.如图，一物体沿斜面匀速下滑，求物体与斜面的动摩擦因数。
【使用指南】任务1：作用力与反作用力。重在让学生例举生活中熟悉的实例；深入剖析这些实例中的作用力与反作用力。并指出每一个力的施力物体和受力物体，引导学生在初步体会的基础上，思考每一对力的大小和方向的关系、是否同时存在、是否性质相同等问题。
任务2：实验探究牛顿第三定律。牛顿第三定律指出了一对作用力与反作用力大小间的定量关系和方向间的关系。但前面的学习并没有定量研究，只是基于大量事实或者经验的猜想，这里的主要内容是进行实验设计，获取实验数据，基于证据进行推理论证，验证猜想，得出结论。
活动四、实验探究力的合成和分解遵从的法则
（一）合力和分力
1.曹冲称象利用的科学方法是什么？在实际生活中，还有哪些这样的实例？
2.学习教材“力的合成和分解”。一桶水，两位同学共同提起来，处于静止；同样的一桶水，老师一个人提起来处于静止。看图说话，说明什么是合力？什么是分力？
3.如果两个力在同一条直线上，如何求它们的合力？
4.如果两个力的方向不在同一条直线上，应如何求它们的合力呢？
（二）实验探究两个互成角度的力的合成规律
1.为了保证实验效果，减小实验误差，拉橡皮条的细绳应该长一些还是短一些？为什么？拉橡皮条时两个力的夹角大一些还是小一些？为什么？
2.以小组为单位，结合271BAY资源和实验台上的仪器，设计并开展实验，探究两个互成角度的力的合成规律。（请使用271BAY拍照分享）
（1）实验准备
①实验目的：探究二力合成的规律。
②实验原理：平行四边形定则
③实验器材：弹簧测力计、橡皮条、小圆环、白纸、记号笔
（2）实验过程
①实验步骤：
（3）数据处理：
①合力F与F1、F2有什么关系？
②画出F、F1、F2的力的图示，看看三者间是什么关系？说出你的猜想。
③怎样验证你的猜想，小组内交流你的方法。
思考： 如何保证两次拉橡皮筋力的作用效果是相同的？如何记录弹簧秤的拉力方向？为了减小摩擦（减小误差）拉动弹簧秤时应该注意什么问题？
【习练】
1.有两个共点力，一个是5 N，一个是7 N，它们的合力有可能等于0N、10 N、15 N吗？合力的最大值是什么？最小值是什么？
2.设F1=10N、F2=10N，用平行四边形定则通过作图（力的图示）求下列各种情况的合力。
（1）F1、 F2夹角为600
（2）F1、 F2夹角为900
（3）F1、 F2夹角为1200
3.按下列图示的情况，利用平行四边形定则作图画出合力F
4.根据下列图示的情况画出合力F的分解图（F1、F2表示分力，F表示合力，虚线表示分力的方向）
【使用指南】任务1：从曹冲称象这样一个学生熟悉的例子，引导学生领悟“等效替代”的思想。再通过一人提水与两人提水的实例，根据等效替代的思想引入合力与分力的概念。通过问题引导激发学生的求知欲。
任务2：通过探究得出平行四边形定则。在学生探究实验之前，建议引导学生思考和讨论以下几个问题：实验的目的是什么？如何设计实验方案？怎样保证合力和分力是等效的？力的大小如何测量？力的方向如何确定？通过实验，得出平行四边形定则后补充习练利用平行四边形定则作图画出合力F，画出合力F的分解图。
活动五、探究共点力平衡的条件
【情境】图甲图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G的木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类 你是根据什么来划分的
1.如图所示，粗糙的长方体木块A、B叠在一起，放在水平桌面上，木块B受到一个水平方向的力的牵引，但仍然保持静止。问木块B受到哪几个力的作用？
2.将一个质量为4kg的铅球放在倾角为45°的斜面上，并用竖直挡板挡住，铅球处于静止状态。不考虑铅球受到的摩擦，铅球对挡板的压力和对斜面的压力分别是多少？
【使用指南】首先结合实例，让学生明白物体处于平衡状态即物体受到几个力作用时，保持静止或者匀速直线运动的状态；然后通过问题拓展到物体受多个共点力作用的情况，再启发学生通过力的合成可以把多个力合成两个力。
水平划分 水平标准 自评 我的疑惑
水平一 自主实验分析影响滑动摩擦力的大小的因素。能自主实验探究总结弹簧弹力与形变量之间的关系。
水平二 能灵活、准确应用胡克定律与牛顿第三定律解决实际问题。能在具体实例中分析静摩擦力的方向。
水平三 能够自主设计实验探究力的合成与分解，并进行误差分析和实验创新。
相互作用—力
——共点力作用下的平衡问题
【学习目标】
1.对物体进行受力分析，正确区分共点力和平行力。
2.在二力平衡的基础上，通过科学推理，应用共点力平衡的条件分析生活生产中的平衡类问题。
3.会用共点力的平衡条件分析生活和生产中的实际问题，并为如何赢得拔河比赛提出你的建议。
活动一、摩擦力的分析与计算
1.在国际田联钻石联赛上海站百米大战中，苏炳添以10秒09的成绩夺冠，成为第一个在钻石联赛百米大战中夺冠的中国人。图甲、乙为他奔跑途中的两个瞬间，其受力可简化成图丙、丁。用Ff1、Ff2分别表示他在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力，则关于Ff1、Ff2的方向，以下说法正确的是( )
A.Ff1向后，Ff2向后
B.Ff1向前，Ff2向前
C.Ff1向前，Ff2向后
D.Ff1向后；Ff2向前
2.如图所示，物块A放在倾斜的木板上，已知木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相等，请计算物块和木块间的动摩擦因数。
【使用指南】能判断静摩擦力和滑动摩擦力的方向，通过受力分析会计算滑动摩擦力的大小，并能总结受力分析的一般步骤。
活动二、共点力平衡条件的应用
1.如图甲所示，某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？
（用正交分解的方法求解）
2.在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为，网兜的质量不计。求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力。
（用两个力的合力和第三个力平衡的方法求解）
3.如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为多少？
4.国际拔河比赛规定，每个队由8名运动员组成，按8名运动员体重的总和，分成若干重量级别，同等级别的两个队进行比赛。还规定，运动员必须穿“拔河鞋”或没有鞋跟等突出物的平底鞋，不能戴手套。竞赛为什么要作出上述规定？专业的拔河运动员在拔河时身体向后倾倒，跟地面的夹角很小，为什么要这样做？从物理原理上分析说明，并为如何赢得比赛胜利提出建议。
【使用指南】活动中的几个问题，是模型构建、科学推理、科学论证和质疑创新等科学思维的内化。首先得出共点力平衡的条件后，明确共点力平衡条件的研究对象一般是质点，如第一道例题的研究对象比较明确，就是匀速下滑的小孩，看作质点研究；然后共点力平衡的条件从合力角度表述为合力等于0，也可以从分力的角度表述为把物体所受的力在两个相互垂直的方向上分解，每个方向上合力都为0。
【习练】
如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为FN1，球对木板的压力大小为FN2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，请分析在此过程中FN1
和FN2的变化情况。
水平划分 水平标准描述 自评 我的疑惑
水平一 准确选取研究对象和受力分析
水平二 总结摩擦力的分析与计算的思想方法
水平三 在复杂情境中准确判断弹力、摩擦力的方向，运用力的平衡条件解决问题
相互作用——力
——单元重构、拓展、过关
【学习目标】
1.从力的特点和规律角度，重构本单元内容结构体系，能从相互作用的视角分析自然与生活中的有关简单问题。
2.熟练运用平行四边形分析计算力的合成和分解，深化对共点力的平衡条件的理解，谈一谈运用共点力的平衡条件解决物体受力问题的思路。
3.单元过关，查找存在的问题及原因，运用共点力的平衡条件设计墙体置物支架，并提出优化建议。
【单元重构】
【单元拓展】
1.如图，一台空调外机使用两个三角形支架固定在外墙上，空调外机的重心恰好在支架水平横梁OA和斜梁OB的连接点O的上方，重力大小为200N，横梁OA水平，斜梁BO根横梁的夹角为37°，sin37°=0.6。
(1)横梁对O点的拉力沿OA方向，斜梁对O点的压力沿BO方向，这两个力各有多大？
(2)如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，这时横梁和斜梁对O点的作用力大小将如何变化？
【单元过关】
要求：a.限时：60分钟。
b.审题：从情境中提取有效信息，勾画关键词，合理建模。
c.卷面要求书写认真、规范作图。
d.用对待高考试卷的态度来对待每一次限时过关。
一、选择题（本题10小题，每个小题只有一个选项正确）
1.如图所示，水平桌面上静止地叠放了三个苹果，下列说法正确的是( )
A.1号苹果由于放在最上面，所以1号苹果没有发生弹性形变
B.1号苹果对2号苹果的压力竖直向下，3号苹果对2号苹果的支持力竖直向上
C.1号苹果受到的支持力是由2号苹果的弹性形变产生的
D.如果桌面是光滑的，则3个苹果不可能处于图示的平衡状态
2.重量为100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱从原地运动以后，用30 N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知( )
A.木箱与地板间的最大静摩擦力为30 N
B.木箱所受的滑动摩擦力为35 N
C.木箱与地板间的动摩擦因数为0.35
D.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3
3.如图所示，M、N两物体叠放在一起，在竖直向上的恒力F作用下，沿竖直墙壁一起向上做匀速直线运动，则关于两物体受力情况的说法正确的是( )
A.物体M可能受到6个力
B.物体N可能受到4个力
C.物体M与墙之间一定有摩擦力
D.物体M与N之间一定有摩擦力
4.重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，则( )
A.当θ＝60°时，运动员单手对地面的正压力大小为
B.当θ＝120°时，运动员单手对地面的正压力大小为G
C.当θ不同时，运动员受到的合力不同
D.当θ不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等
5.图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是( )
6.如图所示是一个单边斜拉桥模型，均匀桥板所受重力为G，可绕通过O点的水平固定轴转动。7根与桥面均成30°角的平行钢索拉住桥板，其中正中间的一根钢索系于桥板的重心位置，其余钢索等距离分布在它的两侧。若每根钢索所受拉力大小相等且等于F，则( )
A.F＝G B.F＝G
C.F＝G D.F＝G
7.两个质量为m1的小球套在竖直放置的光滑支架上，支架的夹角为120°，如图所示，用轻绳将两球与质量为m2的小球连接，绳与杆构成一个菱形，则m1∶m2为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶ D.∶2
8.如图所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，轻绳一端固定在圆环的最高点A，另一端与小球相连。小球静止时位于环上的B点，此时轻绳与竖直方向的夹角为60°，重力加速度为g，则轻绳对小球的拉力大小为( )
A.2mg B.mg C.mg D.mg
9.如图所示，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为( )
A.2－ B. C. D.
10.物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10 m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为( )
A.150 kg B.100 kg
C.200 kg D.200 kg
二、填空作图题（本题共3小题，把答案填在题中相应的横线上）
11.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。
(1)为完成实验，还需要的实验器材有_______________________________。
(2)实验中需要测量的物理量有：___________________________________。
(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为__________N/m。图线不过原点的原因是：___________________________________________________________________。
(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：
A.以弹簧伸长量为横坐标、弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；
C.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；
E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；
F.解释函数表达式中常数的物理意义；
G.整理仪器。
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：__________________________。
12.某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。
(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N。
(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N。
(ⅰ)用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；
(ⅱ)F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
13.按下列要求画出图中所示物体所受的弹力的示意图。
(1)图甲中斜面对物块的支持力；
(2)图乙中用细绳悬挂靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力；
(3)图丙中大半球面对小球的支持力；
(4)图丁中光滑但质量分布不均的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间，试画出小球所受弹力；
(5)图戊中质量分布均匀的杆被细绳拉住而静止，画出杆所受的弹力。
三、计算题（解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13.某人在地球上重588 N，则该人的质量是多少？若同一物体在月球表面的重力是在地球表面的重力的，则该人在月球表面的重力大小为多少？此时他的质量为多少？
14.如图所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上，已知木块重力G＝6 N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25.求：
(1)当F＝25 N时，木块不动，木块受到的摩擦力为多大？
(2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？
(3)当F＝10 N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？
(4)当F＝6 N时，木块受到的摩擦力为多大？
15.用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，请计算F1、F2 的大小。
16.将轻弹簧和轻绳的一端分别固定在圆弧上的A、B两点，另一端固定在小球a上，静止时，小球a恰好处于圆心O处，如图甲所示，此时绳与水平方向夹角为30°，弹簧恰好水平。现将轻弹簧与轻绳对调，将a球换成b球后，小球仍位于O点，如图乙所示，计算a、b两个小球的质量之比；
【自我反思、总结提升】
单元过关中出错的地方
出错题目的原因
有待提升的方面
我的收获