2019-2020I年度新教材课标版物理必修第一册教学案

章末整合提升

题型一物体的受力分析

受力分析就是把指定物体(研究对象)在特定的物理情境中受

到的所有外力找出来，并画出受力图.物体运动状态的变化是由它的

受力情况决定的，对物体进行正确的受力分析是研究物体运动状态变

化的基础，也是学好力学的先决条件.

1.受力分析的常用方法——整体法和隔离法

(1)整体法：以几个物体构成的系统为研究对象进行受力分析的

方法，一般用来研究不涉及系统内部某物体的力和运动的情况.

(2)隔离法：将研究对象从周围物体中隔离出来进行分析的方法,

一般用来研究系统内物体之间的作用及运动情况.

2.对物体受力分析的步骤

3.受力分析时要注意的问题

(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体施加

的力.不要把作用在其他物体上的力错误地通过“力的传递”作用在

研究对象上.

(2)如果一个力的方向难以确定，可以用假设法分析.

(3)合力和分力不能重复地作为物体所受的力，因为合力与分力

是等效替代关系.

（4）受力分析一定要结合物体的运动状态，特别要注意物体处于

临界状态的受力.

【典例11（多选）如图所示，一小球用三根轻绳悬挂于水平天

花板上，球静止，绳1、3倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用

力可能有（)

A.2个B.3个C.4个D.5个

［解析］小球一定受重力，可能绳2有拉力，绳1、3恰好无拉

力，受2个力作用，A正确；可能绳1、3有拉力，绳2恰好无拉力，

受3个力作用，B正确；可能绳1、2、3均有拉力，受4个力作用，

C正确.

［答案］ABC

物体的受力分析是整个力学的基础，也是解决力学问题的关键,

受力分析要做到不重不漏.

［针对训练1］如图所示，两个等大、反向的水平力方分别作用

在物体4和3上，A、3两物体均处于静止状态.若各接触面与水平

地面平行，则4、8两物体的受力个数分别为（）

4——AF

F-II

A.3个、4个B.4个、4个

C.4个、5个D.4个、6个

［解析］先以A为研究对象，A受重力、拉力、8对4的支持力

和静摩擦力4个力的作用.再以B为研究对象，3受重力、拉力、A

对B的压力、地面对B的支持力、A对B的静摩擦力5个力的作用，

水平方向上拉力和4对B的静摩擦力大小相等，恰好二力平衡，所

以地面对3没有静摩擦力.

［答案］C

题型二灵活选用不同方法处理平衡问题

1.问题综述

在实际中，往往会遇到求解平衡问题，在分析求解平衡问题时,

可以采用合成法，也可以采用分解法，还可以采用图解法、解析法、

矢量三角形法等.

2.动态平衡问题的求解思路

一个力为恒力，

(

一个力的方向恒图

解

研究对象受初始受力分定，另一个力大一合成图解法

法

；三角形图解法

三力而处于析，同时判小、方向均改变J

〕X.___

(

动态平衡的断变力的变解

L三角I函数关系,

物体化特征一个力为恒力；析

-------------------------------------------/求解法

----------/法

另两个力的方向

)’利用相似三'

可将四力转化为三力，均变化

丙个恒力合成为一个力,角形的比例

如平面支持力和滑动摩关系求解

擦力合成为一个力J力的矢量］J构建几何］［

三角形法,三角形.

\/、-1..，一，

【典例2】如图所示，一条不可伸长的轻质细绳，一端跨过光

滑钉子B悬挂一质量为恤的重物，另一端与另一轻质细绳相连于C

点，AC=LC点悬挂质量为，妆的重物，平衡时AC正好水平，此

时质量为mx的重物上表面正好与AC在同一水平线上且到B点的距

离为I,到A点的距离为斗，则两重物的质量的比值普为（）

462

m2

A.TB.2

Di

v,4

［解析］解法一：合成法

因。点受三个力作用且处于平衡状态，所以任意两个力的合力

均与第三个力大小相等，方向相反，如图甲所示，根据平行四边形定

则将力尸与尸i合成，贝】Jsin9=3^,而由几何关系知sinO=

m\g

f,所以意=今选项C正确.

解法二：分解法

因C点受三个力作用且处于平衡状态，所以可在b、B方向上

分解如图乙所示，则同样有Sin，=鬻，所以暨=・选项C正

机1g机24

确.

［答案］c

|名师提醒A

解答本题的关键在于能够对c点进行正确的受力分析，利用平

衡条件解决问题.力的计算离不开几何关系和三角函数.

［针对训练2］如图所示，挡板垂直于斜面并固定在斜面体上,

一质量为m的滑块放在斜面上，其上表面呈弧形且左端最薄，一质

量为M的球搁在挡板与弧形滑块上，一切摩擦均不计，用平行于斜

面的拉力F拉住弧形滑块，使球与滑块均静止.现将滑块平行于斜

面向上缓慢拉过一段较小的距离,球仍位于挡板与滑块上且处于静止

状态，则与原来相比（）

M

pm

A.挡板对球的弹力增大

B.滑块对球的弹力一定增大

C.斜面对滑块的弹力不变

D.拉力厂减小

［解析］对球受力分析，球受到重力、滑块的弹力M和挡板的

弹力如图所示，由于重力的大小和方向都不变，挡板的弹力方

向不变，斜面的支持力方向与竖直方向的夹角变小，从图中可知，挡

板对球的弹力减小，滑块对球的弹力减小，故A、B错误.对滑块和

球整体进行受力分析，整体受重力、斜面的弹力、挡板的弹力及拉力，

各力的方向不变，沿斜面方向，M减小，则拉力方增大，在垂直斜

面方向上，斜面对滑块的弹力不变，故C正确，D错误.

［答案］C

题型三物理思想方法的应用

1.抽象思维法

从大量生活事例中抽象出“力是物体间的相互作用”，再把这种

抽象具体化、形象化——用有向线段进行描述.通过这种方法，把对

力的运算转化为几何问题来处理.

2.等效替代思想

等效替代法是物理学中研究实际问题时常用的方法.重心的概念、

力的合成与分解都是等效替代思想在本章的具体应用，合力与分力可

以相互替代而不改变其作用效果.

3.数学转化思想

(1)数形转化思想：就是把物理问题转化为几何问题，利用几何

图形的性质来研究物理问题的一种解题思想.例如，用图解法分析力

分解的多种可能性和用相似三角形法求解力等.

(2)函数转化思想：运用数学中的函数知识将物理问题转化为函

数问题，然后结合函数所表达的物理意义进行分析，从而达到解决物

理问题的目的.

【典例3】如图所示，人向右匀速运动的过程中，物体4缓慢

地上升.若人对地面的压力为西，人受到的摩擦力为尸2,人拉绳的

力为尸3,贝!1()

A.乙、尸2、尸3均增大

B.尸1、尸2增大，鼻不变

C.尸1、尸2、尸3均减小

D.乙增大，尸2减小，耳3不变

［解析］设人和物体A的质量分别为机、m4.物体A缓慢上升，

物体4在任何位置时都可以认为是处于静止状态，故绳的张力为机典,

人拉绳的力尸3与绳的张力大小相等，故人拉绳的力尸3=皿£不变.对

人进行受力分析，并建立直角坐标系如图所示:人始终处于平衡状态，

，Z

可得尸2一b3COS，=0,F/+F3sinO=mg,由力的相互性知入'

=Fi,F3'=F3,解得K=mg—“tgsin”,F2=mAgcosO,显然，K、

b2是关于自变量〃的函数，当〃减小时，入、b2增大，故B正确.

［答案］B

|名师提醒A

用数学方法分析物理问题是物理学习中极为重要的一种方法.

［针对训练3］如图所示，一根轻弹簧上端固定在。点，下端拴

一个钢球P,球处于静止状态.现对球施加一个方向向右的外力F,

使球缓慢偏移，在移动中的每一个时刻，都可以认为钢球处于平衡状

态.若外力F的方向始终水平，移动中弹簧与竖直方向间的夹角〃<90。,

弹簧的伸长量不超过其弹性限度，则下图给出的弹簧伸长量x与cos”

的函数关系图像中，最接近实际的是（)

O

［解析］对钢球受力分析可得kxcosO=mg,则x=广3,产^

故选D.

［答案］D

质量检测（三）

（时间：90分钟满分：100分）

一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分）

1.关于重力，下列说法正确的是（）

A.重力的施力物体是地球

B.重力的方向总是垂直向下

C.重力的大小可以用弹簧测力计和杆秤直接测量

D.把物体放在水平支持物上，静止时物体对水平支持物的压力

就是物体受到的重力

［解析］重力是地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力，它

的施力物体是地球；它的方向总是竖直向下，而不是垂直向下的；弹

簧测力计可以直接测重力，而杆秤直接测出的是质量；重力和压力的

施力物体和受力物体不同，性质也不同，所以不是同一个力，故选项

A正确.

［答案］A

2.（多选）如图所示，两辆车以相同的速度做匀速运动，根据图

中所给信息和所学知识你可以得出的结论是（）

A.物体各部分都受重力作用,但从效果上看，可以认为物体各

部分所受重力集中于一点

B.重力的方向总是垂直向下的

C.物体重心的位置与物体形状和质量分布有关

D.物体只有重心受重力作用，其他部分不受重力作用

［解析］重力作用在物体的各部分，重心是物体各部分所受重力

的等效作用点，选项A正确，D错误；重力的方向总是竖直向下的，

选项B错误；物体的形状和质量分布影响物体的重心位置，选项C

正确.

［答案］AC

3.如图所示，壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行，关于它在

此平面内的受力分析，下列图示中正确的是（)

ABCD

［解析］静摩擦力的方向总与物体间的相对运动趋势方向相反,

与物体的运动方向没有必然的联系，静止的物体也可能有相对运动趋

势，所以只有选项C正确.

［答案］c

4.如图所示，原来轻弹簧两端分别与物块和竖直墙相连，弹簧

处于压缩状态，对物块的压力大小为5N,物块恰好能静止在水平面

上.现在对物块施加水平向左的推力E推力F的大小必须满足什么

条件，物块才会开始滑动（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）

^VWWW^------F

、

7777777777777777/77777777777777777777777

A.b必须大于IONB.b必须大于UN

C.尸必须大于5ND.尸必须大于6N

［解析］开始不加力尸时，物块恰好处于平衡状态，此时弹簧对

物块的压力等于静摩擦力，则最大静摩擦力尸fm=5N；加力尸后，

要想使物块滑动，则尸＞尸压+Km=10N,则A正确.

［答案］A

5.两个共点力入和巴的大小不变，它们的合力方跟力入、F2

之间的夹角〃的关系如图所示，则合力户大小的范围是（）

A.0〜1NB.1〜3N

C.1〜5ND.1〜7N

［解析］由图像可得，e=n时，I尸1一/2l=lN;〃=0.5%时，

7科+理=5N,而⑻一尸2区尸＜为+尸2,故合力F的范围是1

NWFW7N,故D正确.

［答案］D

6.（多选）如图所示，两个叠放在水平面上的长方体木块A、B,

对8施一向右的水平拉力足但A、3都没动，贝）

A

F

B

7777777777777777777777777777777777777

A.B给A的静摩擦力大小等于尸，方向向右

B.水平面给B的静摩擦力大小等于R方向向左

C.8给A的静摩擦力等于零

D.条件不足，无法确定大小和方向

［解析］以4为研究对象,A处于静止状态，根据平衡条件可知，

A所受摩擦力为零，故选项A错误，C正确；以4、3为研究对象,

受力分析，则有重力，支持力，拉力与滑动摩擦力，4、3处于静止

状态，根据平衡条件可知，水平面给B的静摩擦力大小等于F,方

向向左，故选项B正确，D错误.

［答案］BC

7.某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型，其中公、心为原

长相等、劲度系数不同的轻质弹簧.下列表述正确的是（）

A.缓冲效果与弹簧的劲度系数无关

B.垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等

C.垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等

D.垫片向右移动时，两弹簧的形变量相同

［解析］弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，A错误；在垫

片向右运动的过程中，由于两个弹簧相连，则它们之间的作用力等大,

B正确；由于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律可知，两弹簧的形

变量不同，则两弹簧的长度不相等，C、D错误.

［答案］B

8.（多选）如图所示，小球放在光滑的墙与装有钱链的光滑薄板

之间，薄板在b作用下逆时针转动，在墙与薄板之间的夹角，缓慢

地从90。逐渐减小的过程中（）

A.小球对薄板的压力增大

B.小球对墙的压力减小

C.小球对墙的压力先减小，后增大

D.小球对薄板的压力不可能小于小球的重力

［解析］根据小球重力的作用效果，可以将重力G分解为小球压

板的力肌和小球压墙的力尸2,作出平行四边形如图所示，当，减小

时，B、尸2均增大，而且在初始（〃=90。）时，尸1最小，等于G,所以

A、D项均正确.

［答案］AD

9.如图所示，用相同的弹簧测力计将同一个重物（质量为m）,

分别按甲、乙、丙三种方式悬挂起来，读数分别是乙、尸2、尸3、尸4,

已知〃=30。，则有（）

A.五4最大B.Fl,—Fl

C.尸2最大D.由比其他各读数都小

［解析］对于题图甲，将重力mg沿两个弹簧测力计方向分解得:

Fi=mgtanO,F2cosO=ing,对于题图乙，将重力机g沿两个弹簧测力

计方向分解得：2F3cosO=mg,而居=mg,由此可知选项A、B、D

错误，选项C正确.

［答案］C

10.如图所示，4B是半圆的直径，。为圆心，尸点是圆上的一

点，在尸点作用了三个共点力入、尸2、丹.若尸2的大小已知，则这三

个力的合力为（）

［解析］由几何知识得，力品与尸3垂直，以尸1、尸3为邻边作平

行四边形，如图所示，则尸1、尸3的合力大小可用尸。线段的长表示，

由于PC=2PO,即PC代表的力等于2巴，故三个力的合力为3b2,

C正确.

［答案］C

二、填空题（本题共2小题，共15分）

11.（6分）某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与

其长度的关系”的实验.

(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持状态.

(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关

系图像.由此图像可得该弹簧的原长x0=cm,劲度系数k

=N/m.

(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当弹簧

测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度％=cm.

［解析］(1)悬挂重物后，弹簧沿竖直方向伸长，要测量弹簧沿竖

直方向上的伸长量，刻度尺当然要保持竖直状态.

(2)如果以弹簧长度x为横坐标，弹力大小b为纵坐标，作出尸

-x图像，那么图像与横轴的截距表示弹簧的原长，图像的斜率表示

弹簧的劲度系数，所以根据图像可知，该弹簧的原长x0=4cm,劲

A尸

度系数4=获=50N/m.

(3)弹簧测力计的读数表示弹力的大小，即尸=3N,所以该弹簧

的长度为x=x()+^-=10cm.

［答案］(1)竖直(2)450⑶10

12.(9分)某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边

形定则”.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物弹

簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O

静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直

木板的白纸上记录O点的位置和细线的方向.

(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为

_______N.

(2)下列不必要的实验要求是_______(请填写选项前对应的字

母).

A.应测量重物M所受的重力

B.弹簧测力计应在使用前校零

C.细线方向应与木板平面平行

D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使结点0静止在同一位

置

(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,

请您提出两个解决办法：_____________________________________

［解析］(1)由题图知，弹簧测力计A的分度值为0.2N,示数为

3.6N.

(2)验证力的平行四边形定则，一定要记好合力与两分力的大小

与方向，与结点位置无关，D错；M的重力即合力，A对；测量前

弹簧测力计调零才能测量准确，B对；细线与木板平面平行才能保证

力在木板平面内，C对.

(3)对0点受力分析如图所示，可见若要减小RM可调节尸05的

大小或方向、减小物重G等.

［答案］(1)3.6(2)D

(3)①减小弹簧测力计B的拉力；②减小重物M的质量(或将A

更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计3拉力的方向等)

三、计算题(本题共4小题，共45分.解答要写出必要的文字说

明、方程式和演算步骤，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单

位)

13.(10分)如图所示，水平地面上固定着一根竖直立柱，某人用

绳子通过柱顶的定滑轮将100N的货物拉住.已知人拉着绳子的一端,

且该绳端与水平方向夹角为30。，不计滑轮处的摩擦，则柱顶所受绳

子的压力大小为多少牛？

［解析］如图所示，定滑轮只改变力的方向，不改变大小，所以

绳子的拉力玛=4=100此柱顶所受压力大小JF=2BCOS30。，得耳

=10(h/3N.

F

［答案］100^3N.

14.(10分)如图所示,一轻质三角形框架的B处悬挂一定滑轮(质

量可忽略不计).一重力为Gi=500N的人通过跨过定滑轮的轻绳匀

速提起一重力为G2=300N的物体.

(1)此时人对地面的压力是多大？

(2)轻绳对横杆和斜杆BC的力分别是多少？

［解析］(1)先以人为研究对象，人受三个力作用，重力Gi、地

面对人的支持力尸N、绳子的拉力/则尸N+FT=GI,解得FN=200N,

由力的相互性可知人对地面的压力为200N.

⑵以3点为研究对象，其受绳的拉力入A3杆的拉力，及3。

杆的支撑力，根据绳子拉力尸的作用效果，可以将绳子的拉力尸分

解为两个分力：一个分力是对A3杆的拉力FAB,另一个分力是对BC

杆的压力FBC