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（教科版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)研究对象的选取方法——整体法和隔离法 (2)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 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。 易错警示 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。 　 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]　(2023·四川成都高三联考)如图为我国举重运动员挺举198公斤的比赛场景，若平衡时他的两手臂与竖直方向的夹角均为37°，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度大小g取10 m/s2，则每只手臂对杠铃的作用力大小为(　　) A．1 237.5 N　　　　　 B．1 650 N C．1 980 N D．2 475 N A 对杠铃进行受力分析如图所示，根据平衡方程有2F cos 37°＝mg， 解得F＝1 237.5 N，故选项A正确。 考向2　正交分解法 [典例4]　(2023·四川内江高三诊断)如图，一总质量为m的快递箱放在质量为M的平板车上。某同学在快递箱上施加大小为F、与竖直方向夹角为θ的推力，快递箱和平板车保持相对静止一起向左做匀速直线运动。已知地面、快递箱和平板车接触面均水平，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　) A．平板车对快递箱的静摩擦力大小为F cos θ B．地面对平板车的摩擦力大小为F sin θ C．平板车对快递箱的支持力大小为mg B A 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。 考向1　细绳上“死结”与“活结”模型 [典例6]　(多选)(2023·四川南充三模)如图所示，穿过小动滑轮的轻绳两端分别固定在a、b两点，质量为m的小物块通过轻绳拴接在小动滑轮的轴上。现给小物块施加一个水平向右的拉力F，系统静止时，滑轮到固定点a、b的两部分轻绳与水平方向的夹角分别为30°和60°，滑轮质量、大小以及摩擦忽略不计，重力加速度为g。下列判断正确的是(　　) [典例7]　(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8]　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(　　) 二 分层训练 巩固提高 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 【A级　夯实基础】 1．北京时间2023年9月7日2时14分，长征四号丙运载火箭在酒泉卫星发射中心点火起飞，随后成功将遥感三十三号03星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。关于这次卫星与火箭上天的情形，下列叙述正确的是(　　) 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向前的推力 B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力 D．卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用 答案：A 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，选项B、C错误，A正确；火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在相互吸引力，这是一对作用力与反作用力，选项D错误。 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 D 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 4．(2023·重庆一中模拟)车载手机支架是一种非常实用的小工具，可将其简化成相互垂直的斜面AB和斜面BC(如图)，斜面BC与水平面的夹角为θ，质量为m的手机在两个斜面之间保持静止，重力加速度为g。将重力沿AB、BC方向分解，则沿斜面AB的分力大小为(　　) B 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 根据题图，由三角函数可得沿斜面AB的分力大小Gx＝mg cos θ，故A、C、D错误，B正确。 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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。 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 8.(2023·山西运城三模)如图，质量为m的木块A放在水平地面上，固定在A上的竖直轻杆的上端与小球B用细绳连接。当与水平方向成30°角的力F作用在小球B上时，A、B恰好能一起向右匀速运动，此时细绳与竖直方向的夹角为60°。已知小球B的质量也为m，则木块A与水平地面间的动摩擦因数为(　　) B 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 【B级　能力提升】 9．(2023·四川内江三模统考)图甲为挂在架子上的双层晾衣篮。上、下篮子完全相同且保持水平，每个篮子由两个质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成，两篮通过四根等长的轻绳与钢圈的四等分点相连，上篮钢圈用另外四根等长轻绳系在挂钩上。晾衣篮的有关尺寸如图乙所示，则图甲中上、下各一根绳中的张力大小之比为(　　) A．1∶1 B．2∶1 C．5∶2 D．5∶4 C 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 10．(2023·四川遂宁三模统考)如图所示，将三根长均为L的完全相同的轻质细杆连接到同一个顶点O，另一端分别连接到竖直墙壁上的A、B、C三个点，BC连线沿水平方向，△ABC的三边边长也均为L。其中O、A、B、C点处，分别是四个可以向各个方向自由转动的轻质光滑铰链(未画出)。在O点用细绳悬挂一个质量为m的重物，则AO杆对墙壁的作用力为(　　) B 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 11.(2023·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 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 12.如图所示，一光滑的轻杆倾斜地固定在水平面上，倾角大小为30°。质量分别为m甲、m乙的小球甲、乙穿在光滑杆上，且用一质量可忽略不计的细线连接后跨过固定在天花板上的光滑定滑轮。当整个系统平衡时，连接乙球的细线与水平方向的夹角大小为60°，连接甲球的细线呈竖直状态，则m甲∶m乙为(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 A 12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12 $$