问题与思考解读
1．参考解答：单臂悬挂时受到单杠的作用力与双臂悬挂时受到的作用力的合力相等。按规范的力的图示画出 F1、F2，作平行四边形，获得对角线。量得对角线长度，再按比例得到合力的大小，合力大小为 500 N，图略
命题意图：培养规范作图的习惯，体会空间对称性。
主要素养与水平：模型建构（Ⅰ）；科学推理（Ⅰ）。
2．参考答案：通常我们将水和瓶子作为一个整体进行分析。瓶子和水受到重力、两根手指的压力、接触处的静摩擦力。随着瓶内水量逐渐增加，瓶子与水所受的重力增加，静摩擦力也增加，手对瓶子的压力可能变化也可能不变
命题意图：对生活中的实例做受力分析。
主要素养与水平：模型建构（Ⅱ）；科学推理（Ⅱ）；科学态度（Ⅰ）。
3．参考解答：PB 段拉力大小不变，OP 段拉力变大，PC 段拉力变大。夹角为 60° 时，OP 段断裂
提示：以 P 点为对象，用共点力的平衡分析三个力之间关系的动态变化过程
命题意图：从静态的问题推广到多个力准静态变化的过程，了解表示力的几何图形中变与不变的意义。
主要素养与水平：科学推理（Ⅱ）。
4．参考解答：以运动员为研究对象，他受到重力、绳子的拉力和岩石的作用力，其中岩石的作用力水平向左。运动员的受力分析如图所示，根据共点力平衡的条件，绳子拉力与岩石作用力的合力竖直向上，大小等于运动员所受的重力。故绳子拉力大小 FT = \(\frac{G}{{\cos 20^\circ }}\) = \(\frac{{55 \times 9.8{\rm{N}}}}{{0.94}}\) = 573.4 N。因此，估算值 600 N 接近真实情况
命题意图：根据共点力平衡条件对实际问题做出估算。
主要素养与水平：模型建构（Ⅱ）；科学推理（Ⅱ）。
5．参考解答：把有风时测得的绳子拉力分解为水平和竖直两个分力，根据水平方向二力平衡得到风力的大小为F风 = Fsinα
命题意图：利用正交分解处理物体平衡问题。
主要素养与水平：科学推理（Ⅱ）；解释（Ⅱ）。
6．参考解答：（1）不计摩擦力的影响，桶受到重力和两个弹力（支持力）的作用。若 g 取 10 m/s2，OP 对桶的支持力为 152 N，OQ 对桶的支持力为 114 N
（2）因为 OP 始终与 OQ 垂直，可以利用圆的性质。若 OP 与水平面的夹角变大，OP 对桶的支持力变小，OQ 对桶的支持力变大
命题意图：引导学生将立体图转化为平面图，利于问题的分析。
主要素养与水平：模型建构（Ⅱ）；科学推理（Ⅱ）。
7．参考解答：将桶和绳子视为对象，保持静止时，人对桶的作用力竖直向上，与桶所受的重力平衡。因此，无论选择哪一根绳子，人对桶和绳的整体作用力均相同。以人与绳的接触点为对象，该点受三个力。保持静止时，绳子越短，夹角越大，绳上的张力越大
命题意图：在同一个情境中，选择不同的对象进行分析。
主要素养与水平：科学推理（Ⅱ）；科学论证（Ⅰ）；质疑创新（Ⅰ）。
8．参考解答：以小孩和雪橇为对象，其受力情况如图所示。由于其做匀速直线运动，合力为零，沿水平方向和竖直方向正交分解，在两坐标轴方向上各分力的合力均为零。
（1）竖直方向：Fsinθ＋FN = mg，解得 FN = mg – Fsinθ = 340 N。由牛顿第三定律得雪橇对地面压力：FʹN = FN = 340 N
（2）水平方向：Fcosθ – Ff = 0，Ff = μFN。解得：μ ≈ 0.24
命题意图：应用正交分解的方法。
主要素养与水平：模型建构（Ⅱ）；科学推理（Ⅱ）。
9．参考解答：F–x 关系图像如图所示，在图中直线上读取相距较远两点的数据，由 k = \(\frac{{\Delta F}}{{\Delta x}}\) 得到该弹簧的劲度系数约为 74 N/m（71～77 N/m 均可）。在实验过程中应注意：（1）弹簧的拉伸长度不能超过其弹性限度；（2）拉力应保持竖直方向向下，如用钩码代替手拉等；（3）需待力传感器示数稳定后再读数
命题意图：重温测量弹簧的劲度系数实验。
主要素养与水平：证据（Ⅱ）；解释（Ⅱ）。
10．参考解答：（1）如图所示。由方格纸的格数能够确定力的大小为3 N
（2）A．结点应处于自由状态。B．弹簧测力计的形变方向要与细绳方向沿同一直线。C．两个力构成的平面应与木板平面平行。D．调整一个弹簧测力计必然会影响另一个测力计的大小和方向
命题意图：来自学生的实际操作，通过完善操作步骤来反思实验过程。
主要素养与水平：质疑创新（Ⅰ）；证据（Ⅱ）；科学态度（Ⅰ）。
11．参考解答：将 1、2 两块砖合起来看作一个整体进行研究，如果不计其他砖块之间的摩擦，其受力情况如图（a）所示；由于其静止，合力为零。设每一块砖重 G，可得 FN42 = FN31 = 2G，再以砖 3 为研究对象，如果不计摩擦，其受力情况如图（b）所示，运用正交分解法，对第3块砖进行受力分析。因 FN13 与 FN31 互为反作用力，所以 FN13 = FN31 = 2G，FN53 = FN13cos30°＋Gcos30° = \(\frac{{3\sqrt 3 G}}{2}\)，FN13 及 G 在 x 轴上的合力 Fx 为：Fx = FN13sin30° − Gsin30° = \(\frac{G}{2}\)，因Fx ≠0，故第3块砖不能保持平衡，而是沿其所受合力方向滑出。从总体上看，拱桥的结构不能保持平衡，第 3、4 块砖会沿与第 5、6 块砖的接触面斜向上滑出，而第 1、2 块砖又会因第 3、4 块砖的滑出而下陷，致使结构塌毁，石块之间必须有摩擦力作用。查表可知，石块间的摩擦因数大于 0.5，根据计算，完全满足石拱桥设计要求。在此基础上，也可在石块之间加混凝土
命题意图：根据共点力平衡条件，通过建模分析解决实际问题。
主要素养与水平：科学推理（Ⅱ）；科学论证（Ⅲ）；社会责任（Ⅰ）。
12．参考解答：实验中缓慢移动细绳两端至断裂时测量细绳两端距离 2s，受力分析如图所示。由几何关系 \(\frac{{{F_T}}}{{\frac{G}{2}}}\) = \(\frac{{\frac{L}{2}}}{{\sqrt {{{\left( {\frac{L}{2}} \right)}^2} - {s^2}} }}\)，得FT = \(\frac{{GL}}{{2\sqrt {{L^2} - 4{s^2}} }}\)。实验中可能会出现的问题：手拉细线时细线与手指间可能会发生滑动
命题意图：用共点力平衡的条件来解决一个真实的问题，通过体验对原有的方案进行反思。
主要素养与水平：质疑创新（Ⅰ）；证据（Ⅱ）；科学态度（Ⅰ）。
13．参考解答：从摩擦力的利、弊两个角度阐述。可以选取诸如行走、搬运、传动等常见现象讨论，分析其中摩擦力的方向和作用。提示：也可以设想如果摩擦力消失，日常生活中习以为常的现象会发生怎样的变化
命题意图：根据摩擦力的概念和规律，列举生活实例并分析解释摩擦力在其中发挥的作用。
主要素养与水平：运动与相互作用（Ⅰ）；科学论证（Ⅰ）；科学本质（Ⅰ）。