第2章 专题突破3 牛顿第三定律 共点力的平衡-【优化探究】2025年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（人教版2019）

专题突破3　牛顿第三定律　共点力的平衡 第二章　相互作用——力 核心知识 典例研析 分层训练 巩固提高 突破点一　牛顿第三定律　物体的受力分析 突破点二　共点力作用下物体的静态平衡问题 内容索引 突破点三　“活结”与“死结”模型、“动杆”与“定杆”模型 一 核心知识 典例研析 3 突破点一　牛顿第三定律　物体的受力分析 1．牛顿第三定律 (1)内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，即F＝－F′。 (2)作用力与反作用力的“三同、三异、三无关” (3)一对平衡力与作用力和反作用力的对比分析 名称 一对平衡力 作用力与反作用力 作用对象 同一个物体 两个相互作用的不同物体 作用时间 不一定同时产生、同时消失 一定同时产生、同时消失 力的性质 不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消 2.物体的受力分析 (1)受力分析的方法 假设法 在不知某力是否存在时，先对其作出不存在的假设，然后根据该力不存在时对物体运动和受力状态的影响来判断该力是否存在的方法 状态法 对处于平衡状态的物体进行受力分析时，根据其平衡条件进行分析；对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法 (2)研究对象的选取方法——整体法和隔离法 (3)受力分析的一般步骤 考向1　相互作用力与一对平衡力的比较 [典例1]　关于举重运动员举起杠铃稳定时的情况，下列说法正确的是(　　) A.杠铃所受的重力与杠铃对手的压力是一对平衡力 B.杠铃对手的压力与手对杠铃的支持力是一对平衡力 C.杠铃所受的重力与手对杠铃的支持力是一对作用力与反作用力 D.杠铃对手的压力与手对杠铃的支持力是一对作用力与反作用力 D 杠铃所受的重力和杠铃对手的压力方向相同且不作用在同一物体上，不是平衡力，A错误；杠铃对手的压力与手对杠铃的支持力是一对作用力与反作用力，B错误，D正确；杠铃所受的重力与手对杠铃的支持力是一对平衡力，C错误。 考向2　受力分析 [典例2]　矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知战斗机受到重力G、发动机推力F1、与速度方向垂直的升力F2和与速度方向相反的空气阻力Ff。下列受力分析示意图可能正确的是(　　) A 由题意可知，战斗机所受重力竖直向下，F2方向与速度方向垂直，Ff方向与速度方向相反，故选项A正确。 受力分析的4个易错点 1．不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。 2．每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有。 3．合力与分力不能重复考虑。 4．对整体进行受力分析时，组成整体的几个物体间的作用力为内力，不能在受力分析图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出。 　 1．(多选)如图所示，体育项目“押加”实际上相当于两个人拔河。如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是(　 　) A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力， 所以甲获胜 B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力等于乙对甲的拉力 C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力 D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜 BD 甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对作用力与反作用力，大小相等，与二者的运动状态无关，即不管谁获胜，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只有当地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力时，甲才能获胜，故A、C错误，B、D正确。 2.(2023·天津南开中学高三月考)如图所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A与B的接触面水平，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止，F≠0，则下列描述正确的是(　　) A．B可能受到3个或4个力作用 B．斜面对木块B的摩擦力方向可能沿斜面向下 C．A对B的摩擦力可能为零 D．A、B整体不可能受三个力作用 B 对木块A受力分析，木块A受水平力F、重力、B 对A的支持力和静摩擦力，根据平衡条件，B对A 的静摩擦力与水平力F平衡，根据牛顿第三定律， A对B的摩擦力水平向左，大小为F，故C错误；对木块B受力分析，木块B受重力、A对B的压力、A对B水平向左的静摩擦力、斜面对B垂直于斜面向上的支持力、斜面对B可能有静摩擦力(当A对B向左的静摩擦力平行斜面方向的分力与木块A对B的压力与木块B重力的合力沿斜面方向的分力平衡时，斜面对B没有静摩擦力)作用，故B受4个力或5个力作 用，故A错误；当A对B向左的静摩擦力平行斜面 方向的分力大于木块A对B的压力与木块B重力的 合力沿斜面方向的分力时，木块B有上滑的趋势， 此时木块B受到平行斜面向下的静摩擦力，故B正 确；对A、B整体受力分析，整体受重力、斜面对整体的支持力和水平力F，可能不受静摩擦力(当推力沿斜面方向的分力与A、B整体重力沿斜面方向的分力平衡时，斜面对A、B整体的静摩擦力为零)，所以A、B整体可能受三个力作用，故D错误。 突破点二　共点力作用下物体的静态平衡问题 1．共点力平衡的条件及推论 (1)平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0。 (2)常用推论 ①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反。 ②若三个不共线的共点力合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形。 2．分析物体静态平衡的三种常用方法   适用条件 注意事项 优点 合成法 物体受三个力作用而平衡 (1)表示三个力大小的线段长度不可随意画； (2)两力的合力与第三个力等大反向 对于物体所受的三个力，有两个力相互垂直或两个力大小相等的平衡问题求解较简单 矢量三角形法 物体受三个力作用而平衡 把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形   适用条件 注意事项 优点 正交分 解法 物体受三个力或三个以上的力作用而平衡 选坐标轴时应使尽量多的力与坐标轴重合 对于物体受三个以上的力处于平衡状态的问题求解较方便 考向1　合成法 [典例3]　(2023·浙江6月卷)如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光滑圆柱体静置其上，a、b为相切点，∠aOb＝90°，半径Ob与重力的夹角为37°。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为(　　) A．Fa＝0.6G，Fb＝0.4G B．Fa＝0.4G，Fb＝0.6G C．Fa＝0.8G，Fb＝0.6G D．Fa＝0.6G，Fb＝0.8G D 以圆柱体为研究对象，受力分析如图所示，两侧半圆柱体对圆柱体的支持力的合力与重力等大反向，结合几何关系可知Fa＝G sin 37°＝0.6G，Fb＝G cos 37°＝0.8G，D对。 B A 考向4　整体法、隔离法解决静态平衡问题 [典例6]　(2024·湖南岳阳模拟)如图所示，水平地面上有一铁板，铁板上有一倾角为45°的活动木板，质量分别为mA和mB的物体A、B用轻绳连接后跨过滑轮，A、B均处于静止状态。现将木板的倾角缓缓减小到10°，A与斜面始终保持相对静止，B物体始终悬在空中。已知mA ＝2mB，不计滑轮摩擦。 下列说法正确的是(　　) A．轻绳对A的拉力将减小 B．铁板对地面的压力将逐渐减小 C．地面对铁板的摩擦力将逐渐增大 D．物体A受到的摩擦力先减小后增大 D 轻绳对A的拉力始终等于B的重力保持不变， A错误；对整体受力分析，根据平衡条件 有FN＝G总，地面对铁板的支持力与木板 的倾角无关，保持不变，则铁板对地面的压力也保持不变，B错误；对整体受力分析，根据平衡条件可知，整体只受重力与支持力，所以地面对铁板的摩擦力为0，C错误；根据平衡条件有mAg sin 45°＝Ff＋mBg，由于mA ＝2mB，所以开始时摩擦力沿斜面向上，当将木板的倾角缓缓减小到30°时，摩擦力减小到0，再将木板的倾角缓缓减小到10°时，摩擦力沿斜面向下，所以物体A受到的摩擦力先减小后增大，D正确。 A 4．(2023·河北保定一模)质量为M的正方体A与质量为m的圆球B在水平向右的外力F作用下静止在墙角处，它们的截面图如图所示。截面正方形的对角线与截面圆的一条直径恰好在一条直线上，所有摩擦忽略不计，重力加速度为g，则(　　) A．F＝(M＋m)g B．F＝mg C．地面受到的压力小于(M＋m)g D．地面受到的压力大于(M＋m)g B 对圆球受力分析，如图所示，由题意知β＝45°，则墙壁对圆球的弹力大小FN＝mg tan 45°＝mg。以A、B为整体进行受力分析，由平衡条件可知F＝FN＝mg；地面对A的支持力大小FN′＝(M＋m)g，由牛顿第三定律知地面受到的压力大小FN″＝FN′＝(M＋m)g，故B正确。 突破点三　“活结”与“死结”模型、“动杆”与“定杆”模型 1．活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，绳上的力是相等的，即只改变力的方向，不改变力的大小。如图甲，滑轮B两侧绳的拉力大小相等。 2．死结：若结点不是滑轮，而是固定点时，称为“死结”结点，两侧绳上的弹力大小不一定相等。如图乙，结点B两侧绳的拉力大小不相等。 3．动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆平衡时，杆受到的弹力方向一定沿着杆，否则杆会转动。如图乙所示，若C为转轴，则轻杆在缓慢转动的过程中，弹力方向始终沿杆的方向。 4．定杆：若轻杆被固定，不发生转动，则杆受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图甲所示。 C [典例8]　(2022·辽宁卷)如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β(α>β)。用F1、F2分别表示OM、ON的拉力，则(　　) A．F1的竖直分力大于F2的竖直分力 B．F1的竖直分力等于F2的竖直分力 C．F1的水平分力大于F2的水平分力 D．F1的水平分力等于F2的水平分力 D 考向2　“动杆”与“定杆”模型 [典例9]　如图甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的光滑轻质定滑轮挂住一个质量为m1的物体，∠ACB＝30°；图乙所示的轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向成30°角，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为m2的物体。重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) D 5．(2023·福建福州月考)如图为一小型起重机，A、B为光滑轻质滑轮，C为电动机。物体P和A、B、C之间用不可伸长的轻质细绳连接，滑轮A的轴固定在水平伸缩杆上并可以水平移动，滑轮B固定在竖直伸缩杆上并可以竖直移动。当物体P静止时(　　) A．滑轮A的轴所受压力可能沿水平方向 B．滑轮A的轴所受压力一定大于物体P的重力 C．当只将滑轮A向右移动时，A的轴所受压力变大 D．当只将滑轮B向上移动时，A的轴所受压力变大 C 滑轮A的轴所受压力为A两侧轻绳拉力的矢量和，由 于轻绳的拉力是相等的，所以绳子对A的压力方向一 定沿A两侧轻绳的角平分线方向，不可能沿水平方向， 轻绳的张力等于物体P的重力，保持不变，根据平行 四边形定则可知，滑轮A的轴所受压力可能大于物体 P的重力，也可能小于或等于物体P的重力，故A、B 错误；当只将滑轮A向右移动时，A两侧轻绳之间的夹角变小，A两侧轻绳拉力的合力变大，A的轴所受压力变大，故C正确；当只将滑轮B向上移动时，A两侧轻绳之间的夹角变大，A两侧轻绳拉力的合力变小，A的轴所受压力变小，故D错误。 二 分层训练 巩固提高 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 【A级　夯实基础】 1.(多选)如图所示，一个质量m＝0.4 kg的小球穿在水平直杆上处于静止状态。现对小球施加一个大小为5 N的拉力F，F与杆的夹角为53°，小球与杆之间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 N/kg，则(　　) A．小球受到2个力 B．小球受到3个力 C．若F＝10 N，则小球受4个力 D．若F＝10 N，则小球受3个力 AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 如图所示，在沿杆和垂直杆方向上建立直角坐标系，F在y轴上的分力Fy＝F sin 53°＝4 N，F在y轴上的分力与重力大小相等，所以杆与小球只接触不挤压，无弹力和摩擦力，小球只受重力和拉力F作用，A正确，B错误；当F＝10 N时，Fy＝8 N，F在y轴上的分力与重力的合力为4 N，方向垂直于杆向上，此时杆对小球的弹力垂直于杆向下，因此杆对小球还有摩擦力，小球一共受4个力，C正确，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3．(2023·海南卷)如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起。下列说法正确的是(　　) A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力 B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是 一对作用力与反作用力 C．重物缓慢提起的过程中，绳子拉力变小 D．重物缓慢提起的过程中，绳子拉力不变 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5．(多选)(2023·重庆三模)如图所示，用与水平方向夹角为θ的力F拉某物品，使该物品沿水平路面做匀速直线运动。如果增大θ(θ始终小于90°)，要使该物品仍沿同一水平路面做匀速直线运动，则(　 　) A．力F可能增大 B．力F可能减小 C．该物品对水平路面的作用力一定增大 D．该物品对水平路面的作用力一定减小 ABD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6．(2023·浙江1月卷)如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则(　　) A．FT＜FN B．FT＝FN C．FT＞G D．FT＝G C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 对足球受力分析，如图所示，轻绳的拉力与墙壁支持力的合力与重力大小相等、方向相反，由图可知轻绳的拉力大于支持力，也大于重力，C正确，A、B、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7．(2023·辽宁大连一模)如图所示，不可伸长的轻绳一端固定在竖直墙上的O点，另一端穿过轻质光滑小环悬挂物体甲，轻质光滑小环拴牢在另一轻绳上，通过光滑定滑轮与物体乙相连。当系统平衡后，O点处轻绳与竖直墙的夹角α＝30°，取sin 15°＝0.26，cos 15°＝0.97，则甲、乙两物体的质量之比为(　　) A．97∶50 B．2∶1 C．13∶25 D．1∶2 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11.(2024·重庆三峡联盟模拟)如图所示，一轻杆两端固定两个小球A、B，A球的质量是B球质量的3倍，轻绳跨过滑轮连接A和B，一切摩擦不计，平衡时OA和OB的长度之比为(　　) A．1∶2 B．2∶1 C．1∶3 D．1∶4 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$