新教材高中物理教科版必修第一册第四章牛顿运动定律章末素养培优（课件+学案）

章末素养培优

核心素养(一)——物理观念

1.牛顿三个运动定律的区别和联系

2.力学单位制

国际单位制在力学范围内的基本量及其基本单位：长度(米)、时间(秒)、质量(千克).

3.超重和失重

(1)超重：物体有向上的加速度．处于超重状态的物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力，即N＝mg＋ma.

(2)失重：物体有向下的加速度．处于失重状态的物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力，即N＝mg－ma.

(3)当a＝g(加速度方向竖直向下)时，N＝0，即物体处于完全失重状态．

【典例示范】

例1男子乒乓球世界杯决赛中，中国选手樊振东以4∶2击败张本智和，成功卫冕世界杯冠军．在樊振东击球的瞬间，下列说法正确的是(　　)

A．球拍对乒乓球的作用力大于乒乓球对球拍的作用力

B．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球对球拍的作用力大小相等

C．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球所受到的重力是一对平衡力

D．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球对球拍的作用力是一对平衡力

例2 (多选)质量为1kg的物体受3N和4N两个共点力的作用，物体的加速度可能是(　　)

A．5m/s2　　　　 B．7m/s2

C．8m/s2  D．9m/s2

核心素养(二)——科学思维

1.物理学的基本思想

(1)理想实验法

所谓理想实验，又叫假想实验、抽象的实验或思想上的实验，是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法．理想实验不同于科学实验，它是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程进行更深层次的抽象，惯性定律就是理想实验的一个重要结论．

(2)控制变量法

这是物理学上常用的研究方法，在研究三个物理量之间的关系时，先让其中一个量保持不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结出三个量之间的相互关系．在研究F、m、a三者之间的关系时，就是采用的这种方法，以后我们还会用到．

2.解题方法技巧

(1)连接体问题的处理方法——整体法与隔离法

这是我们处理实际问题时常用的一种思维方法．整体法是把几个物体组成的系统作为一个整体来分析，隔离法是把系统中的某个物体单独拿出来研究．将整体法和隔离法相结合，灵活运用，有助于我们解题．

(2)多过程问题的处理方法——程序法

按时间的先后顺序对题目给出的物体运动过程(或不同的状态)进行分析(包括列式计算)的解题方法称为程序法．解题的基本思路是：正确划分出题目中有多少个不同过程或多少个不同状态，然后对各个过程或各个状态进行具体分析，得出正确的结果．

(3)直观方便地解决物理问题的方法——图像法

利用图像法解决物理问题的特点是直观形象，一目了然．运用图像法解决问题时，应把题目中描述的物理过程与图像结合起来分析，再依据相应的物理规律和公式作出正确的解答．

(4)牛顿运动定律中力的处理方法——正交分解法

①正交分解法是解决有关牛顿运动定律问题时用到的最基本的方法，物体在受到三个或三个以上不在同一直线上的力作用时，一般都用正交分解法．

表示方法

②为减少矢量的分解，建立坐标系时，确定x轴正方向的方法有两种：分解力不分解加速度，此时一般规定加速度的方向为x轴正方向；分解加速度不分解力，此时以某个力的方向为x轴正方向．

【典例示范】

例3如图甲所示，有一质量m＝200kg的物件在电机的牵引下从地面竖直向上经加速、匀速、匀减速至指定位置．当加速运动到总位移的时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的F－t图线如图乙所示，t＝34s末速度减为0时恰好到达指定位置．若不计绳索的质量和空气阻力，求物件

(1)做匀减速运动的加速度大小和方向；

(2)匀速运动的速度大小；

(3)总位移的大小．

例4如图所示，A、B两个物体叠放在光滑的斜面上，斜面的倾角为θ＝37˚，A的上表面水平，A、B之间的动摩擦因数μ＝0.5，A、B的总质量为10kg.求推力F为多大时，A、B之间开始有相对运动？(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2)

核心素养(三)——科学探究

1.探究加速度与力、质量的关系

原理：保持小车质量不变，通过改变小车所受的拉力，探究小车的加速度与所受拉力的关系；保持小车所受的拉力不变，通过改变小车的质量，探究小车的加速度与小车质量的关系．

2.探究作用力与反作用力的关系

原理：通过两个弹簧测力计互拉，或根据台秤和弹簧测力计的示数，算出小球受到的浮力和小球给水的反作用力，得出作用力与反作用力大小相等、方向相反．

【典例示范】

例5某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花打点计时器，C为砝码，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码的总重力，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得．

(1)某次实验时，测得小车和小车上的砝码总质量为800g，则砝码的总质量较为合理的是(　　)

A．50g  B．500g

C．5kg D．50kg

(2)如图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz.根据纸带可求出电火花打点计时器打B点时的速度为　　　　m/s，小车的加速度大小为　　　　m/s2.(结果均保留两位小数)

(3)在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据都在坐标系中进行了标注，但尚未完成图像(如图丙所示).请继续帮助该同学作出坐标系中的图像．

(4)在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丁所示，图线不通过坐标原点的原因是　　　　　　　　Ｗ．

特别提醒　(1)若平衡摩擦力时，木板垫起的倾角过小，则a­F图像，a­图像如图中①②所示；

(2)若平衡摩擦力时，木板垫起的倾角过大，则a­F图像、a­图像如图中③④所示．

章末素养培优

核心素养(一)

例1　解析：球拍对乒乓球的作用力和乒乓球对球拍的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，故A、D错误；B正确．球拍对乒乓的作用力与乒乓球的重力方向不在同一直线上，不是一对平衡力，C错误．

答案：B

例2　解析：当F1＝3N和F2＝4N的两个力同向时，产生的加速度最大，amax＝＝m/s2＝7m/s2；当F1与F2反向时，产生的加速度最小，amin＝m/s2＝1m/s2.则，即≤a≤7m/s2.

答案：AB

核心素养(二)

例3　解析：(1)牛顿第二定律mg－F＝ma，得a＝g－＝0.125m/s2，竖直向下．(2)运动学公式vt＝at2＝1m/s.(3)匀速上升的位移h1＝vt1＝26m，匀减速上升的位移h2＝t2＝4m，总位移h＝40m.

答案：(1)0.125m/s2　竖直向下　(2)1m/s　(3)40m

例4　解析：

因为A、B相对静止，可以将A、B视为一个整体，当A、B之间将要开始相对运动时，A、B之间的摩擦力达到最大静摩擦力，即f＝μN.对整体受力分析，根据牛顿第二定律得F－(mA＋mB)gsinθ＝(mA＋mB)a.以B为研究对象，受力分析如图所示，将加速度a沿水平方向和竖直方向分解，有mBacosθ＝μN，N－mBg＝mBasinθ，解得a＝＝10m/s2，则F＝(mA＋mB)gsinθ＋(mA＋mB)a＝160N.

答案：160N

核心素养(三)

例5　解析：(1)为了使细绳对小车拉力F等于砝码的总重力，则需要满足小车和小车上的砝码总质量远远大于砝码的质量，若小车和小车上的砝码总质量为800g，则砝码的质量较为合理的是50g，故A正确，B、C、D错误．

(2)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的瞬时速度，即B点的瞬时速度，故vB＝＝1.63m/s.

由逐差法求解小车的加速度，

a＝＝1.72m/s2.

(3)根据描点法作出图像，如图所示

(4)图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，知实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．

答案：(1)A　(2)1.63　1.72　(3)见解析图

(4)没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够