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

该高中物理讲义聚焦牛顿第三定律及静态平衡高考核心考点，按“概念辨析-受力分析-平衡条件应用”逻辑架构知识点，通过课前正误诊断、考点梳理（含对比表）、多角度例题（如整体隔离法、正交分解法）及方法总结，系统帮助学生突破相互作用与平衡难点。 讲义以科学思维培养为核心，创新采用“假设法判断弹力摩擦力”“三角形法解三力平衡”等策略，结合2025-2026年模拟真题训练，强化模型建构与科学推理能力。分层设计基础判断、综合应用练习，助力教师精准把控复习节奏，提升学生解题效率与应考能力。

第4讲　牛顿第三定律　静态平衡问题 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。(√) 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。(√) 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相等，方向相反，作用在同一条直线上。 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 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 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。 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 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。 考点二　物体的受力分析 1．受力分析的一般步骤 2．整体法与隔离法 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 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。 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 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。 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 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。 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。 考点三　物体的静态平衡 1．平衡状态：物体静止或做匀速直线运动。 2．平衡条件：F合＝0或Fx＝0、Fy＝0。 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)个力的合力大小相等、方向相反。 (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封闭三角形。 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 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 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。 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 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。 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 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 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。 　(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． 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。 　(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(　　) 甲　　　　　　　　乙 A．tan θ B．tan θ C．tan θ D．tan θ 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 学科网（北京）股份有限公司 $