第二章 第3课时　牛顿第三定律　共点力的平衡-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版）

高考总复习 物理 第二章　相互作用 ——力 第3课时　牛顿第三定律　共点力的平衡 第二章　相互作用——力 一、牛顿第三定律 1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是_________，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。 2．牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是_______ _____，____________，作用在同一条直线上。表达式为：F＝－F′。 相互的 大小 相等 方向相反 夯实必备知识 二、共点力的平衡 1．平衡状态：物体处于静止状态或匀速直线运动状态。 静止状态特征为：v＝0且a＝0；匀速直线运动状态特征为：v≠0且a＝0。 夯实必备知识 3．平衡条件的推论 物体受四个以上的力作用时，一般要采用正交分解法进行受力分析。 夯实必备知识 教材原型► 人教必修第一册P68“问题”栏目： 力的作用是相互的。相互作用的力其大小有什么关系？例如，大人跟小孩掰手腕，很容易就把小孩的手压在桌面上。那么，他们施加给对方的力，大小相等吗？ 夯实必备知识 模型对接► (2024·辽宁卷)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图所示，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条速度方向水平向左时(　　) A．砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B．桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C．桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D．桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 C 夯实必备知识 解析：当墨条速度方向水平向左时，墨条相对于砚台向左运动，故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右，A错误；根据牛顿第三定律，墨条对砚台的摩擦力方向水平向左，由于砚台处于静止状态，故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右，B错误；由于砚台处于静止状态，水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力，C正确；桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力，故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力，D错误。 夯实必备知识 考点一　受力分析 1．巧取研究对象 方法 整体法 隔离法 选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或者系统整体的加速度 研究系统内部各物体之间的相互作用力 注意 问题 受力分析时不考虑系统内各物体之间的相互作用力 一般情况下先隔离受力较少的物体 提升关键能力 2．“假设法”与“状态法”的应用 假设法 在未知某力是否存在时，先对其作出不存在的假设，然后根据该力不存在对物体运动和受力状态的影响来判断该力是否存在 状态法 对处于平衡状态的物体进行受力分析时，根据平衡条件进行分析；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 提升关键能力 3．避免“漏力”或“添力” (1)只分析研究对象受到的力，不要把研究对象受到的作用力与该研究对象对其他物体的作用力混淆； (2)惯性不是力，不要把物体的惯性当作力； (3)只分析实际受到的力，不要把效果力当性质力去分析。 提升关键能力 [例1] (2025·内蒙古高考综合改革适应性演练)“那达慕”是国家级非物质文化遗产，套马是“那达慕”大会的传统活动之一，某次套马的情境如图所示。套马者视为质点，可能受重力G、支持力FN、拉力F、摩擦力Ff，其受力示意图可能正确的是(　　) B 提升关键能力 提升关键能力 受力分析的一般步骤 提升关键能力 解析：对套马者受力分析可知，套马者受到沿绳子方向向左上方的拉力F，垂直于水平面的支持力FN，竖直向下的重力G，水平向右的摩擦力Ff，A、D错误，B正确；如果没有支持力也就不会有摩擦力，C错误。 提升关键能力 1．(受力分析及牛顿第三定律的应用)(2023·浙江6月选考)在足球运动中，足球入网如图所示，则(　　) A．踢“香蕉球”时足球可视为质点 B．足球在飞行和触网时惯性不变 C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力 D．触网时足球对网的力大于网对足球的力 B 提升关键能力 解析：踢“香蕉球”时要考虑足球的转动，此时足球不可以视为质点，A错误；质量是惯性的唯一量度，质量不变，惯性不变，B正确；足球在飞行时，已经脱离脚，所以不受脚的作用力，C错误；足球对网的力与网对足球的力是一对相互作用力，大小相等，D错误。 提升关键能力 考点二　单物体的静态平衡问题 解决静态平衡问题的常用方法 (1)力的合成法； (2)力的正交分解法； (3)正弦定理(拉密定理)法； (4)矢量三角形图解法。 提升关键能力 B 提升关键能力 提升关键能力 提升关键能力 B 提升关键能力 提升关键能力 B 提升关键能力 提升关键能力 考点三　多物体的静态平衡问题 [例3] (2024·浙江1月选考)如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d，其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上，d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为50 g，细线c、d平行且与水平成θ＝30°(不计摩擦，g取10 m/s2)，则细线a、b的拉力分别为(　　) D 提升关键能力 A．2 N，1 N B．2 N，0.5 N C．1 N，1 N D．1 N，0.5 N 提升关键能力 解答静态平衡问题的四个步骤 提升关键能力 解析：由题意可知细线c对A的拉力和细线d对B的拉力大小相等、方向相反，对A、B整体分析可知，细线a的拉力大小为Ta＝(mA＋mB)g＝ 1 N，设细线b与水平方向夹角为α，对A、B分析分别有Tb sin α＋Tc sin θ＝mAg，Tb cos α＝Td cos θ，解得Tb＝0.5 N，D正确。 提升关键能力 4．(整体法和隔离法的应用)(2025·河北邯郸模拟)我国元宵节素有猜灯谜的习俗。如图所示，用1、2、3、4四根轻质细绳悬挂三个质量相等的彩灯，其中最右端的绳子沿水平方向，绳1和绳3与竖直方向夹角分别为θ1和θ3。则下列说法正确的是(　　) A．sin θ3＝3sin θ1 B．cos θ1＝3cos θ3 C．tan θ3＝3tan θ1 D．绳1拉力一定是绳3拉力的2倍 C 提升关键能力 提升关键能力 D 提升关键能力 提升关键能力 “降维法”解决三维空间的受力问题 在解决三维空间的问题时，根据求解的问题，从不同的视角，将图形的空间维数降低，即将立体图转化为平面图，研究的对象就更直观了，求解过程就更简便快捷。 升华核心素养 寻规律 建函数 高价思维研析 [例4] (2025·福建宁德模拟)如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑特色之一。屋顶部分结构如图乙所示，横截面为圆弧的瓦片静置在两根相互平行的檩条正中间。已知檩条间距离为d，与水平面夹角均为θ，瓦片质量为m，圆弧半径为d，忽略瓦片厚度，重力加速度为g，则每根檩条对瓦片的支持力大小为(　　) C 升华核心素养 寻规律 建函数 高价思维研析 将三维空间转换为二维平面 升华核心素养 寻规律 建函数 高价思维研析 解析：瓦片的侧视图与沿檩条方向的视图如图所示， 　　 升华核心素养 寻规律 建函数 高价思维研析 C 升华核心素养 寻规律 建函数 高价思维研析 升华核心素养 寻规律 建函数 高价思维研析 升华核心素养 寻规律 建函数 高价思维研析 请完成：课后跟踪训练（9） 温馨提示 谢谢观看！ 2.平衡条件：F合＝0或者。 二力 平衡 如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，那么这两个力必定大小相等、方向相反 三力 平衡 如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，那么其中任何一个力与另外两个力的合力大小相等、方向相反 [例2] (2025·湖南岳阳测试)如图所示，一轻杆两端分别固定着质量为mA和mB的两个小球A和B(可视为质点)。将其放在一个直角形光滑槽中，已知轻杆与槽右壁成α角，槽右壁与水平地面成θ角时，两球刚好能平衡，且α≠θ，则B、A两球的质量之比为(　　) A． B． C． D． 解析：对A球受力分析，受重力、杆的弹力、斜面的支持力，如图甲所示，根据正弦定理有＝，再对B球受力分析，受重力、杆的弹力、槽的支持力，如图乙所示， 根据正弦定理有＝，又F＝F′，联立解得＝，B正确。 2．(合成法的应用)(2023·河北卷)如图所示，轻质细杆AB上穿有一个质量为m的小球C，将杆水平置于相互垂直的固定光滑斜面上，系统恰好处于平衡状态。已知左侧斜面与水平面成30°角，则左侧斜面对杆AB支持力的大小为(　　) A．mg B．mg C．mg D．mg 解析：轻杆和小球组成的整体，受斜面的支持力NA、NB和自身的重力mg而处于平衡状态，如图所示，由平衡条件有NA＝mg cos 30°，解得NA＝mg，B正确。 3．(正交分解法的应用)(2024·湖北卷)如图所示，两艘拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为(　　) A．f B．f C．2f D ．3f 解析：对S作受力分析如图甲所示，可得2Tcos 30°＝f①，对P作受力分析如图乙所示，根据余弦定理可得F2＝f2＋T′2－2T′f cos 150°②，又T＝T′③，联立①②两式解得F＝f，B正确。 解析：以三个彩灯(含2、3两细绳)为整体，由平衡条件可得T1sin θ1＝T4，T1cos θ1＝3mg，以3、4绳节点为研究对象， 有T3sin θ3＝T4，T3cos θ3＝mg，联立可解得tan θ3＝3tan θ1，C正确，A、B错误，＝，因θ1和θ3随mg的变化而变化，所以不一定等于2，D错误。 5．(整体法和隔离法的应用)(2022·海南卷)我国的石桥世界闻名，如图所示，某桥由六块形状完全相同的石块组成，其中石块1、6固定，2、5质量相同为m，3、4质量相同为m′，不计石块间的摩擦，则m∶m′为(　　) A． B． C．1 D．2 解析：六块形状完全相同的石块围成半圆对应的圆心角为180°，每块石块对应的圆心角为30°，对石块3受力分析如图甲所示，可知tan 60°＝；对石块2、3整体受力分析如图乙所示，可知tan 30°＝，解得＝2，D正确。 A．mg B．mg cos θ C．mg cos θ D．mg cos θ 由于圆弧半径为d，檩条间距离为d，则2α＝60°，根据受力平衡并结合几何关系，可得2N cos 30°＝mg cos θ，解得N＝mg cos θ，C正确。 6．(降维法的应用)健身爱好者在水平地面上拉着轮胎做匀速直线运动进行负荷训练，运动过程中保持双肩及两绳的端点A、B等高。两绳间的夹角为θ＝60°，所构成的平面与水平面间的夹角恒为α＝53°，轮胎重为G，地面对轮胎的摩擦阻力大小恒为Ff，则每根绳的拉力大小为(　　) A．Ff B．Ff C．Ff D．Ff 解析：设每根绳的拉力大小为F，则这两根绳拉力的合力F合＝ 2F cos ，方向沿绳子所组成角的角平分线，与水平面的夹角为α，受力分析如图所示， 对轮胎有F合cos α＝Ff，解得F＝＝Ff，A、B、D错误，C正确。 $$