第2章 第4讲 牛顿第三定律 静态平衡问题(课件PPT)-【高考领航】2027年高考物理大一轮复习学案

该高中物理高考复习课件聚焦牛顿第三定律、物体受力分析、静态平衡三大核心考点，依据高考评价体系梳理考点权重，通过对比表格明确平衡力与作用力反作用力区别，归纳整体法隔离法受力分析、合成分解等平衡问题解法，覆盖高考常考题型。 课件亮点在于高考真题训练与科学思维培养，包含2023浙江选考等真题及模拟题，如用正交分解法解析小球平衡问题，通过模型建构和科学推理突破考点。助力学生掌握解题技巧，教师可据此高效指导复习，提升备考针对性。

第4讲　牛顿第三定律　静态平衡问题 返回 ‹#› 课前判断正误(正确的打“√ ”，错误的打“×”) 1．相互作用力是否相等与相互作用的两物体的运动状态无关。( ) 2．人走在松软土地上下陷时，人对土地的压力大于土地对人的支持力。 ( ) 3．物体静止在水平地面上，受到的重力和支持力为一对作用力和反作用力。( ) 4．对物体进行受力分析时，只能画该物体受到的力，该物体对别的物体施加的力不能画在该物体上。( ) × √ × √ 返回 ‹#› 5．物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用。( ) 6．物体处于平衡状态时，其加速度一定为零。( ) 7．物体受三个力作用处于平衡状态，这三个力必定作用于物体的同一点。( ) 8．物体处于平衡状态时，其所受的作用力必定为共点力。( ) 9．物体受两个力作用处于平衡状态，这两个力必定是同一性质的力。 ( ) 10．物体受三个力F1、F2、F3作用处于平衡状态，若将F2转动90°，则这三个力的合力大小为F2。( ) × √ × × × √ 返回 ‹#› 1 考点一 2 考点二　 3 考点三　 5 限时规范训练 栏 目 导 引 4 思维方法 返回 ‹#› 考点一 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_____，方向____，作用在____________。 2．表达式：F＝－F′ 3．一对平衡力与作用力和反作用力的比较 比较项目 一对平衡力 作用力和反作用力 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 相等 相反 同一条直线上 返回 ‹#› 角度1　作用力和反作用力与一对平衡力的区别 (2026·重庆模拟)如图所示，大运会吉祥物“蓉宝” 磁吸冰箱贴贴于竖直冰箱壁表面，保持静止状态，则(　　) A．冰箱贴受到的弹力是由冰箱贴形变引起的 B．冰箱贴受到的摩擦力和重力是一对平衡力 C．冰箱贴与冰箱间的摩擦力会随磁吸力的增加而增大 D．冰箱贴受到的磁吸力与冰箱对它的弹力是一对作用力和反作用力 B　 返回 ‹#› 解析：B　冰箱贴受到的弹力是冰箱形变引起的，故A错误；冰箱贴受到的摩擦力和重力是一对平衡力，故B正确；根据受力平衡可知，冰箱贴与冰箱间的摩擦力大小等于冰箱贴的重力，不会随磁吸力的增加而增大，故C错误；根据受力平衡可知，冰箱贴受到的磁吸力与冰箱对它的弹力是一对平衡力，故D错误。 返回 ‹#› B 角度2　牛顿第三定律的应用 建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。一质量为70.0 kg 的工人站在地面上，通过定滑轮将质量为20.0 kg的建筑材料以0.5 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)(　　) A．510 N B．490 N C．890 N D．910 N 返回 ‹#› 解析：B　设绳子对建筑材料的拉力大小为F1，由牛顿第二定律得F1－mg＝ma，解得F1＝m(g＋a)＝210 N，绳子对工人的拉力大小F2＝F1＝210 N，工人处于静止状态，则地面对工人的支持力大小FN＝Mg－F2＝490 N，由牛顿第三定律知，工人对地面的压力大小为FN′＝FN＝490 N，故B正确。 返回 ‹#› 考点二 物体的受力分析 1．受力分析的一般步骤 返回 ‹#› 2．整体法与隔离法 提醒：整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂的问题通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法。 方法 整体法 隔离法 概念 将相对静止的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开来分析的方法 选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内物体之间的相互作用力 返回 ‹#› B 角度1　假设法分析物体受力 如图所示的容器内盛有水，器壁AB部分是一个平面且呈倾斜状，有一个小物块P处于图示位置并保持静止状态，则该物块(　　) A．可能受三个力作用　 B．可能受四个力作用 C．一定受三个力作用 D．一定受四个力作用 返回 ‹#› 解析：B　物块一定受到重力，同时因为排开一定质量的液体，故物块一定受浮力，若浮力大小等于重力，则二力平衡，物块与器壁AB间没有相互作用，故可能受两个力作用；若浮力大于重力，则物块一定会受器壁AB对P的弹力，由于弹力垂直于接触面斜向右，物块只有受到斜向左的摩擦力才能受力平衡，故物块可能受四个力作用，B正确，A、C、D错误。 返回 ‹#› 角度2　整体法与隔离法在受力分析中的应用 (2025·广东深圳模拟)如图所示，将A、B两物块靠在一起，B放置在地面上，A上端用轻绳拴在天花板上，轻绳处于竖直伸直状态，整个装置静止。关于A、B受力的说法正确的是(　　) A．A、B之间一定有摩擦力 B．地面对B的支持力一定小于A、B重力之和 C．若A受到2个力，则B一定受到2个力 D．若A受到3个力，则B一定受到3个力 C 返回 ‹#› 解析：C　A可以只受重力和绳子的拉力平衡，此时A、B之间没有弹力和摩擦力，A错误；当绳子拉力为零时，对A、B整体受力分析，可得地面对B的支持力等于A、B重力之和，B错误；若A只受重力和绳子拉力2个力，则B就受重力和地面的支持力2个力，C正确；若A受3个力，则这3个力分 别是重力、B对A的支持力、B对A的摩擦力，则B就会受重力、A对B的压力、A对B的摩擦力、地面对B的支持力共4个力，D错误。 返回 ‹#› 受力分析的三个技巧 (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)除了根据力的性质和特点进行判断，假设法是判断弹力、摩擦力的存在与否及方向的常用方法。 (3)要善于转换研究对象，尤其是对于摩擦力不易判定的情形，可以先分析与之相接触、受力较少的物体的受力情况，再应用牛顿第三定律判定。 返回 ‹#› 1．平衡状态：物体____或做____________。 2．平衡条件：F合＝__或Fx＝__、Fy＝__。 3．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____、方向____。 (2)若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个____三角形。 考点三 物体的静态平衡 静止 匀速直线运动 0 0 0 相等 相反 封闭 返回 ‹#› 4．解决平衡问题的常用方法 合成法 三个共点力平衡时，合成其中任意两个力，把三力平衡转化成“二力平衡” 分解法 三个共点力平衡时，将任意一个力沿着另外两个力的方向分解，分力一定分别与两个力等大反向 正交分 解法 物体受到多个力作用平衡时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 三角 形法 三个共点力平衡时，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形、直角三角形等数学知识求解有关问题 返回 ‹#› 角度1　合成法或分解法的应用 (2025·辽宁丹东二模)2024年10月，沙特阿拉伯为庆祝其国庆节，特邀中国深圳无人机表演团队进行了一场灯光秀表演，向世界展示了令人震撼的先进的中国无人机技术。其中一架质量m＝1 kg的无人机，在水平的风力F1和与水平方向成53°角斜向上的升力F2的作用下悬停在空中，如图所示。(g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)则(　　) A．F1＝12.5 N　　　　　 B．F1＝7.5 N C．F2＝7.5 N D．F2＝10 N B 返回 ‹#› 解析：B　作出无人机的受力情况，根据力的合成定则可知F合＝mg＝10 N，由几何知识可得F1＝mg tan 37°＝7.5 N，故A错误，B正确；结合上述分析，由几何知识可得F2＝＝12.5 N，故C、D错误。 返回 ‹#› 角度2　正交分解法的应用 (2025·安徽阜阳三模)如图所示，质量为m的小球静止在光滑斜面上，已知斜面倾角为30°，轻质细线与斜面的夹角也为30°，重力加速度大小为g，下列说法正确的是(　　) A．细线对小球的拉力大小为mg B．细线对小球的拉力大小为mg C．斜面对小球的支持力大小为mg D．斜面对小球的支持力大小为mg B 返回 ‹#› 解析：B　分析小球受力，如图所示。将重力和绳上拉力分别分解，可得mg sin 30°＝FTcos 30°，mg cos 30°＝FTsin 30°＋FN，联立解得FT＝mg，FN＝mg，故选B。 返回 ‹#› 角度3　三角形法的应用 (多选)(2025·湖北随州部分高中模拟)如图所示，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端通过光滑的定滑轮与物体丙相连，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等，系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若β＝55°，则(　　) A．α＞β B．α＜β C．丙的质量小于甲的质量 D．丙的质量大于甲的质量 AD　 返回 ‹#› 解析：AD　设甲、乙的质量均为m，丙的质量为M。对结点O受力分析如图1所示，根据平衡条件可知OC绳的拉力与OA、OB两绳拉力的合力平衡，而OA和OB两绳的拉力大小相等，根据对称性可知OC的反向延长线过∠AOB的角平分线，根据几何关系可知α＋2β＝180°，解得α＝70°＞β，结点O受到的三个拉力构成一个封闭的矢量三角形，如图2所示，根据正弦定理有，所以M＞m，故A、D正确，B、C错误。 图1　　　　　　图2 返回 ‹#› 题型拓展 立体空间中的平衡问题 立体空间中的平衡问题涉及到物体在三维空间中所受的力的平衡关系。一般可按以下步骤求解： (1)对物体进行受力分析，明确物体在空间中所受到的各种力。 (2)选择合适的坐标轴。通常会选择物体的几何特征明显的方向，或者是力的作用方向较为清晰的方向作为坐标轴。 (3)将各个力沿着选定的坐标轴进行分解。把力分解为沿坐标轴方向的分力。 (4)根据平衡条件，即在选定的坐标轴方向上合力为零，列出相应的方程。 返回 ‹#› (课标变化题：人工智能)(2025·辽宁沈阳二模)如图所示，无人机通过一根钢索与四根等长且不可伸长的轻绳连接运送至灾区的救灾物资，其中每根轻绳与竖直方向的夹角均为θ，救灾物资的质量为m，不计钢索的质量及空气阻力，重力加速度为g。若无人机竖直加速上升时，钢索上的拉力大小为F，则此时每根轻绳的拉力大小为(　　) A． C． D 返回 ‹#› 解析：D　对轻绳和钢索的结点受力分析有F＝4FTcos θ，解得FT＝，故选D。 返回 ‹#› (2026·辽宁沈阳质检)如图甲所示为一直角斜槽，斜槽的棱MN与水平面的夹角为θ，两槽面关于竖直面对称。图乙是斜槽的截面图，一个横截面为正方形的物块恰能沿此斜槽匀速下滑。若两槽面的材料相同，则物块和槽面之间的动摩擦因数为(　　) A．tan θ B．tan θ C．tan θ D．tan θ 甲　　　　　　　　乙 B 返回 ‹#› 解析：B　对物块受力分析，如图甲、乙所示，在垂直于斜槽的平面内，有2FNcos 45°＝mg cos θ，在物块下滑方向，有2Ff＝mg sin θ，其中Ff＝μFN，联立解得μ＝tan θ，B正确。 甲　　　　　乙 返回 ‹#› 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 1 2 限时规范 训练(10) C　 (建议用时：40分钟　满分：67分) (选择题1～7题每题5分，8～11题每题6分，共59分) [基础分组训练] 题组1　牛顿第三定律 1．(2025·浙江绍兴二模)某科技公司发布了一款轮足机器人——“山猫”。如图所示，该机器人能在雪地和山坡上跋山涉水，顺利避开障碍物，能跑、能跳，还能空中翻转360°，甚至单脚站立保持静止。“山猫”在(　　) A．避开障碍物时可以被看作质点 B．空中翻转时重心位置始终保持不变 C．单脚静止时地面对它作用力的方向竖直向上 D．起跳时地面对它的作用力大于它对地面的作用力 返回 ‹#› 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 1 2 解析：C　避开障碍物时，“山猫”的大小形状不能忽略不计，不可以被看作质点，选项A错误；空中翻转时“山猫”的形体结构会发生改变，则重心位置会发生变化，选项B错误；单脚静止时地面对它作用力与重力等大反向，则地面对其作用力的方向竖直向上，选项C正确；根据牛顿第三定律可知，起跳时地面对它的作用力等于它对地面的作用力，选项D错误。 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 D　 2．(2025·江苏南京师大苏州实验二检)如图所示是厨 房用来悬挂厨具的小吸盘，其原理是排开吸盘与墙壁 之间的空气，依靠大气压紧紧地将吸盘压在厨房的竖 直墙壁上，可用来悬挂比较轻的厨具，安装拆卸都很 方便，以下说法正确的是(　　) A．墙壁对吸盘的作用力的合力竖直向上 B．大气压变大，吸盘受到的摩擦力也变大 C．吸盘与墙壁之间只有一对作用力与反作用力 D．空气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的支持力是一对平衡力 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 解析：D　墙壁对吸盘的作用力有竖直向上的摩擦力和水平方向的支持力，合力方向不是竖直向上，故A错误；吸盘受到的摩擦力与吸盘和物体所受重力大小相等，不会变化，故B错误；吸盘与墙壁之间有水平方向和竖直方向两对作用力与反作用力，故C错误；空气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的支持力是一对平衡力，故D正确。 返回 ‹#› 2 3 1 4 5 6 7 8 9 10 12 11 A 题组2　物体的受力分析 3．(2026·广东八校联盟质检)质量为m的物块放在水平面上的A点，用方向斜向右上、与水平面夹角为θ＝30°的力F＝2mg拉物块，重力加速度大小为g，则物体受力个数为(　　) A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 解析：A　竖直方向上有F sin 30°＝mg，所以物体竖直方向平衡，不受支持力与摩擦力，所以物体只受重力和拉力2个作用力。故选A。 返回 ‹#› 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 12 11 C　 4．(2025·北京卷，6)如图所示，长方体物块A、 B叠放在斜面上，B受到一个沿斜面方向的拉力 F，两物块保持静止。B受力的个数为(　　) A．4 B．5 C．6 D．7 解析：C　根据题意，对A受力分析可知，受重力、B的支持力，由于A静止，则A还受B沿斜面向上的静摩擦力，对B受力分析可知，受重力、斜面的支持力、A的压力、拉力F，B还受A沿斜面向下的摩擦力，由于B静止，则受沿斜面向上的摩擦力，即B受6个力作用。故选C。 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 7 8 9 10 12 11 题组3　物体的静态平衡 5．(2025·重庆卷，1)现代生产生活中常用无人机运送物品，如图所示，无人机携带质量为m的匀质钢管在无风的空中悬停，轻绳M端和N端系住钢管，轻绳中点O通过缆绳与无人机连接。MO、NO与竖直方向的夹角均为60°，钢管水平。则MO的弹力大小为(重力加速度为g)(　　) A．2mg B．mg C．mg D．mg B 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 7 8 9 10 12 11 解析：B　以钢管为研究对象，设轻绳的拉力为FT，根据对称性可知两边绳子拉力相等，根据平衡条件2FTcos 60°＝mg，可得FT＝mg，故选B。 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 12 11 A 6．(2025·福建卷，1)山崖上有一个风动石，无风时地面对风动石的作用力是F1，当受到一个水平风力时，风动石依然静止，地面对风动石的作用力是F2，以下正确的是(　　) A．F2大于F1 B．F1大于F2 C．F1等于F2 D．大小关系与风力大小有关 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 12 11 解析：A　无风时，地面对风动石的作用力方向竖直向上，与重力平衡，大小为F1＝mg，当受到一个水平风力时，地面对风动石的作用力与竖直向下的重力及水平方向的风力F，三力平衡，根据平衡条件可知，地面对风动石的作用力大小为F2＝，故F2大于F1。故选A。 返回 ‹#› 7 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 2 A 7．(立体空间中的平衡问题)(2026·甘肃庆阳模拟)磁悬浮地球仪利用磁场间的相互作用原理使地球仪漂浮在半空中。如图所示，通电后水平圆形底座上共有N个完全相同的小磁极对地球仪内球心处的小磁体产生作用力，使地球仪悬浮在空中。已知各磁极和小磁体连线形成的圆锥的高度为1.6R，底面圆半径为1.2R，圆锥的轴线竖直且恰 好过底座圆心。已知地球仪的质量为m，重力加速度为g，则地球仪悬浮时每个磁极对小磁体的作用力大小为(　　) A． C． 返回 ‹#› 7 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 2 解析：A　设地球仪中的小磁体到磁极之间连线与竖直方向夹角为θ，根据几何关系有tan θ＝，解得θ＝37°，根据对称性可知，每个磁极对小磁体的作用力大小均相等，对小磁体进行受力分析，根据平衡条件有NF cos θ＝mg，解得F＝，故选A。 返回 ‹#› 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 2 [创新提升训练] 8．(2026·四川成都模拟)餐具桶中放置一把质量为m的铲子，如图所示，若桶口边缘光滑，铲子与竖直筒壁的夹角为θ，与水平桶底之间的动摩擦因数为μ，两者恰好保持相对静止，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．由m、θ、μ、g可以计算出桶底对铲子的摩 擦力的大小 B．桶底对铲子的摩擦力的方向水平向左 C．桶底对铲子的作用力竖直向上 D．桶底和桶口边缘对铲子的合力一定大于mg A 返回 ‹#› 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 2 解析：A　根据题意，对铲子受力分析，受重力、桶底的支持力和摩擦力、筒壁的支持力，如图所示，由平衡条件有FN1cos θ＝Ff，FN1sin θ＋FN2＝mg，又有Ff＝μFN2，联立解得Ff＝，桶底对铲子的摩擦力的方向水平向右；桶底对铲子的作用力斜向右上方；根据力的平衡条件可知，桶底和桶口边缘对铲子的合力一定等于mg。故选A。 返回 ‹#› 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 2 C 9．(2025·山西大同三模)如图所示，两个彩灯用电线1、2、3 连接，悬吊在墙角，电线1与竖直方向的夹角θ1＝30°，电 线3与水平方向的夹角θ2＝37°，不计电线的重力，sin 37° ＝0.6，cos 37°＝0.8，则电线1、3上的拉力之比为(　　) A．5∶6 B．6∶5 C．8∶5 D．5∶8 解析：C　设电线1、3上的拉力大小分别为F1和F2，对两个灯和电线2整体受力分析，根据平衡条件有F1sin 30°＝F2cos 37°，解得F1∶F2＝8∶5，故选C。 返回 ‹#› 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 10．(多选)(2026·湖南名校联盟模拟)如图所示，氦气球通过轻绳系留在地面的沙袋上，已知氦气球以及球内氦气质量为12 kg，沙袋质量为20 kg，与水平地面之间的动摩擦因数μ＝0.5。气球受到竖直向上的空气的浮力以及水平方向风的作用力，当系留轻绳与水平方向之间的夹角为53°时，沙袋刚要在地面上滑动时，关于气球的受力，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　) A．气球所受的空气的浮力大小为200 N B．气球所受的空气的浮力大小为180 N C．水平风力的大小为80 N D．水平风力的大小为60 N AD 返回 ‹#› 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 解析：AD　沙袋刚要滑动，此时沙袋受到的摩擦力为最大静摩擦力，近似等于滑动摩擦力。沙袋在水平方向受到绳子拉力FT的水平分力和摩擦力Ff，在竖直方向受到重力、地面支持力FN和绳子拉力FT的竖直分力。水平方向FTcos 53°＝Ff，竖直方向FN＋FTsin 53°＝m沙袋g，且Ff＝μFN，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，代入数据联立解得FT＝100 N，气球在竖直方向受到竖直向下的重力和绳子拉力FT在竖直方向的分力以及竖直向上的空气浮力F浮，故气球在竖直方向F浮＝m球g＋FTsin 53°，在水平方向，气球受到水平方向的风力F风和绳子拉力FT在水平方向的分力，故水平方向F风＝FTcos 53°，代入数据联立解得F浮＝200 N，F风＝60 N，故选AD。 返回 ‹#› 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 D 11．(2023·浙江6月选考，6)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 返回 ‹#› 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 解析：D　对光滑圆柱体受力分析如图，由题意有Fa＝G sin 37°＝0.6G，Fb＝G cos 37°＝0.8G，故选D。 返回 ‹#› 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 12．(8分)(2026·山东济南模拟)如图所示，质量M＝2 kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量m＝ kg的小球B相连。用与水平方向成α＝30°角的恒力F＝10 N拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变，g取10 m/s2。求： (1)运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ； (2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ。 返回 ‹#› 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 解析：(1)对B进行受力分析，设轻绳对B的拉力为FT，由平衡条件可得 F cos 30°＝FTcos θ F sin 30°＋FTsin θ＝mg 解得FT＝10 N，tan θ＝ 即θ＝30°。 (2)对A进行受力分析，由平衡条件有 FTsin θ＋Mg＝FN，FTcos θ＝μFN 解得μ＝。 答案：(1)30°　(2) 返回 ‹#› 第4讲　牛顿第三定律　静态平衡问题 点击进入WORD文档 按ESC键退出全屏播放 返回 ‹#› 51 $