2025高考物理總復(fù)習牛頓第三定律共點力平衡

第二章相互作用第3課時目標要求1.理解牛頓第三定律的內(nèi)容，并能區(qū)分作用力和反作用力與一對平衡力。2.熟練掌握受力分析的步驟，會靈活應(yīng)用整體法、隔離法并結(jié)合牛頓第三定律進行受力分析。3.理解共點力平衡的條件，會解共點力平衡問題。牛頓第三定律共點力平衡內(nèi)容索引考點一

牛頓第三定律受力分析考點二

共點力的平衡條件及應(yīng)用課時精練><考點一牛頓第三定律受力分析1.牛頓第三定律的內(nèi)容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向

，作用在

。2.表達式：F＝－F′相反同一條直線上2.表達式：F＝－F′3.一對平衡力與作用力和反作用力的比較名稱項目一對平衡力作用力和反作用力作用對象同一個物體兩個相互作用的不同物體作用時間不一定同時產(chǎn)生、同時消失一定同時產(chǎn)生、同時消失力的性質(zhì)不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消4.受力分析的一般步驟1.相互作用力是否相等與相互作用的兩物體的運動狀態(tài)無關(guān)。(

)2.人走在松軟土地上下陷時，人對地面的壓力大于地面對人的支持力。(

)3.物體靜止在水平地面上，受到的重力和支持力為一對作用力和反作用力。(

)√××思考

如圖所示，體育項目“押加”實際上相當于兩個人拔河，如果甲、乙兩人在“押加”比賽中，甲獲勝，是因為甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力嗎？如果不是，請說明甲獲勝的原因。答案不是。甲對乙的拉力與乙對甲的拉力是一對作用力與反作用力，大小總是相等，甲獲勝的原因是地面對甲的摩擦力大于地面對乙的摩擦力。例1如圖所示，用水平力F把一個物體緊壓在豎直墻壁上，物體保持靜止，下列說法中正確的是A.水平力F與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力B.物體的重力與墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力C.水平力F與物體對墻壁的壓力是一對作用力與反作用力D.物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是一對平衡力√水平力F與墻壁對物體的彈力作用在同一物體上，大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上，是一對平衡力，選項A錯誤；物體在豎直方向上受豎直向下的重力以及墻壁對物體豎直向上的靜摩擦力的作用，因物體處于靜止狀態(tài)，這兩個力是一對平衡力，選項B正確；水平力F作用在物體上，而物體對墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個力既不是平衡力，也不是相互作用力，選項C錯誤；物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是兩個物體間的相互作用力，是一對作用力與反作用力，選項D錯誤。例2

(2024·江蘇蘇州市調(diào)研)兩相同的楔形木塊A、B疊放后分別以圖甲、乙兩種方式在水平外力F1和豎直外力F2作用下，挨著豎直墻面保持靜止狀態(tài)，則在此兩種方式中，木塊B受力個數(shù)之比為A.1∶1 B.4∶3C.5∶3 D.5∶4√題圖甲中，根據(jù)整體法可知，木塊B除了受重力外，一定受到墻面水平向右的彈力和豎直向上的靜摩擦力，隔離B分析，其一定還受到A的彈力，隔離A分析，A受到重力、水平向左的推力、B對其垂直于接觸面斜向右下的彈力，這樣的三個力不可能使A平衡，所以A一定還要受到B對其沿接觸面斜向右上的靜摩擦力才能平衡，可知B一定受到A沿接觸面斜向左下的靜摩擦力，故B共受5個力的作用；題圖乙中，根據(jù)整體法可知B與墻面間既無彈力也無摩擦力，所以B受重力和A的彈力及摩擦力共3個力的作用。則在此兩種方式中，木塊B受力個數(shù)之比為5∶3，故選C。返回整體法和隔離法的選擇1.當分析相互作用的兩個或兩個以上物體整體的受力情況及分析外力對系統(tǒng)的作用時，宜用整體法。2.在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(或一個物體各部分)間的相互作用時，宜用隔離法。3.整體法和隔離法不是獨立的，對一些較復(fù)雜問題，通常需要多次選取研究對象，交替使用整體法和隔離法。共點力的平衡條件及應(yīng)用><考點二1.共點力的平衡(1)平衡狀態(tài)：物體

或做

。(2)平衡條件：F合＝

或Fx＝

，F(xiàn)y＝

。(3)常用推論①若物體受n個作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個力與其余(n－1)個力的合力

。②若三個共點力(不共線)的合力為零，則表示這三個力的有向線段首尾相接組成一個

三角形。靜止勻速直線運動000大小相等、方向相反封閉思考

靜止的物體速度為0處于平衡狀態(tài)，豎直上拋的物體到達最高點時，速度為0也處于平衡狀態(tài)，這種說法對嗎？答案不對，物體處于靜止或做勻速直線運動是平衡狀態(tài)，某一時刻速度為0不是物體處于平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。2.求解共點力平衡問題的常用方法：(1)合成法：一個力與其余所有力的合力等大反向，常用于非共線三力平衡。(2)正交分解法：Fx合＝0，F(xiàn)y合＝0，常用于多力平衡。(3)矢量三角形法：把表示三個力的有向線段構(gòu)成一個閉合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形。3.處理共點力平衡問題的基本思路確定平衡狀態(tài)(加速度為零)→巧選研究對象(整體法或隔離法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作討論。例3

(2023·浙江6月選考·6)如圖所示，水平面上固定兩排平行的半圓柱體，重為G的光滑圓柱體靜置其上，a、b為相切點，∠aOb＝90°，半徑Ob與重力的夾角為37°。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則圓柱體受到的支持力Fa、Fb大小為A.Fa＝0.6G，F(xiàn)b＝0.4GB.Fa＝0.4G，F(xiàn)b＝0.6GC.Fa＝0.8G，F(xiàn)b＝0.6GD.Fa＝0.6G，F(xiàn)b＝0.8G√對光滑圓柱體受力分析如圖，由題意有Fa＝Gsin37°＝0.6G，F(xiàn)b＝Gcos37°＝0.8G，故選D。例4

(2023·廣東卷·2)如圖所示，可視為質(zhì)點的機器人通過磁鐵吸附在船舷外壁面檢測船體。壁面可視為斜面，與豎直方向夾角為θ。船和機器人保持靜止時，機器人僅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用，磁力垂直壁面。下列關(guān)系式正確的是A.Ff＝G

B.F＝FNC.Ff＝Gcosθ

D.F＝Gsinθ√如圖所示，將機器人(包括磁鐵)重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解。沿斜面方向，由平衡條件得Ff＝Gcosθ，故A錯誤，C正確；垂直斜面方向，由平衡條件得F＝Gsinθ＋FN，故B、D錯誤。例5

(2023·江蘇省模擬)如圖所示，篝火晚會中某同學用三根等長的輕桿交叉做成簡易的燒烤架放在水平地面上，交叉固定點為O，再用一根輕繩將質(zhì)量為m的燒水鍋靜止懸掛在O點。已知三根輕桿與豎直方向的夾角均為30°，重力加速度為g，則每根輕桿對O點的作用力大小為√根據(jù)共點力平衡，三根輕桿對O點的作用力沿豎直方向的分力之和等于燒水鍋的重力3Fcos30°＝mg例6

(2023·江蘇南京市金陵中學調(diào)研)在豎直墻壁的左側(cè)水平地面上，放置一個質(zhì)量為M的正方體ABCD，在墻壁和正方體之間放置一質(zhì)量為m的光滑圓柱體，正方體和圓柱體均保持靜止，如圖所示。圓柱體的截面圓心為O，OB與豎直方向的夾角為θ＝45°。已知重力加速度為g，圓柱體不會觸地。求：(1)正方體對地面的壓力大小和正方體對圓柱體的彈力大??；(2)正方體對地面的摩擦力。答案mg，方向水平向左對圓柱體受力分析如圖甲所示，根據(jù)平衡條件知FN1cosθ＝mgFN1sinθ＝FN2FN2＝mgtanθ＝mg對整體受力分析如圖乙則有FN3＝Mg＋mg，F(xiàn)f＝FN2＝mg由牛頓第三定律知正方體對地面的壓力大小為Mg＋mg，對地面的摩擦力大小為mg，方向水平向左。返回課時精練1.如圖所示是廚房用來懸掛廚具的小吸盤，其原理是排開吸盤與墻壁之間的空氣，依靠大氣壓緊緊地將吸盤壓在廚房的豎直墻壁上，可用來懸掛比較輕的廚具，安裝拆卸都很方便，以下說法正確的是A.墻壁對吸盤的作用力的合力豎直向上B.大氣壓變大，吸盤受到的摩擦力也變大C.吸盤與墻壁之間只有一對作用力與反作用力D.空氣對吸盤的壓力與墻壁對吸盤的支持力是

一對平衡力√123456789101112墻壁對吸盤的作用力有豎直向上的摩擦力和水平方向的支持力，合力方向不是豎直向上，故A錯誤；吸盤受到的摩擦力與吸盤和物體所受重力大小相等，不會變化，故B錯誤；吸盤與墻壁之間有水平方向和豎直方向兩對作用力與反作用力，故C錯誤；空氣對吸盤的壓力與墻壁對吸盤的支持力是一對平衡力，故D正確。123456789101112B.若縮短繩帶長度，則繩帶中的張力將減小C.繩帶對環(huán)保袋的拉力與環(huán)保袋的重力是一對相互作用力D.繩帶對環(huán)保袋的拉力與環(huán)保袋對繩帶的拉力是一對平衡力2.(2024·江蘇省揚州中學月考)當今社會節(jié)能環(huán)保理念深入人心，每個公民都應(yīng)盡量避免使用一次性塑料袋，減少白色污染。如圖甲所示為一款環(huán)保袋，既可反復(fù)使用，又美觀大方。手提環(huán)保袋靜止時，簡化示意圖如圖乙所示，設(shè)環(huán)保袋的重力大小為G，不考慮繩帶的質(zhì)量，下列說法正確的是√123456789101112對環(huán)保袋的受力分析如圖所示繩帶長度縮短時，α增大，cosα減小，繩帶中的張力增大，故B錯誤；繩帶對環(huán)保袋的拉力與環(huán)保袋的重力是一對平衡力，故C錯誤；繩帶對環(huán)保袋的拉力與環(huán)保袋對繩帶的拉力是一對相互作用力，故D錯誤。1234567891011123.(2022·廣東卷·1)如圖是可用來制作豆腐的石磨。木柄AB靜止時，連接AB的輕繩處于繃緊狀態(tài)。O點是三根輕繩的結(jié)點，F(xiàn)、F1和F2分別表示三根繩的拉力大小，F(xiàn)1＝F2且∠AOB＝60°。下列關(guān)系式正確的是A.F＝F1

B.F＝2F1C.F＝3F1

D.F＝123456789101112√以O(shè)點為研究對象，受力分析如圖所示，由幾何關(guān)系可知θ＝30°，在豎直方向上，由平衡條件可得F1cos30°＋F2cos30°＝F，故D正確，A、B、C錯誤。1234567891011124.(2024·江蘇啟東市質(zhì)檢改編)如圖所示，在水平力F作用下，A、B保持靜止。若A與B的接觸面是水平的，且F≠0，則B的受力個數(shù)可能為A.2個 B.3個 C.5個 D.6個√123456789101112先對A、B整體受力分析，受重力、水平力F、支持力；當水平力F平行斜面向上的分力大于重力沿斜面向下的分力時，有上滑趨勢，此時受到沿斜面向下的靜摩擦力；當水平力F平行斜面向上的分力小于重力沿斜面向下的分力時，有下滑趨勢，此時受到沿斜面向上的靜摩擦力；當水平力F平行斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力時，無相對滑動趨勢，此時與斜面間無摩擦力；再對A受力分析，受水平力F、重力、支持力和向左的靜摩擦力，共4個力；最后對B受力分析，123456789101112受重力、A對它的壓力和向右的靜摩擦力，斜面對B的支持力，若B相對斜面有滑動趨勢，則還要受到斜面的靜摩擦力，若B相對斜面無滑動趨勢，則不受斜面的摩擦力，即B可能受4個力，也可能受5個力，故選C。1234567891011125.(2023·江蘇卷·7)如圖所示，“嫦娥五號”探測器靜止在月球平坦表面處。已知探測器質(zhì)量為m，四條腿與豎直方向的夾角均為θ，月球表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的

每條腿對月球表面壓力的大小為√1234567891011121234567891011126.如圖所示，甲、乙兩個小球的質(zhì)量均為m，兩球間用細線2連接，甲球用細線1懸掛在天花板上。現(xiàn)分別用大小相等的力F水平向左、向右拉兩球，平衡時細線都被拉緊。則平衡時兩球的可能位置是下列選項中的√123456789101112以整體為研究對象，受到向左和向右的拉力、重力和細線1的拉力而靜止，向左和向右的拉力等大反向，合力為零，重力和細線1的拉力合力也為零，所以細線的拉力應(yīng)豎直向上；再隔離乙球分析，受向下的重力、水平向右的拉力和細線2的拉力而平衡，所以細線2的拉力應(yīng)斜向左上方，故A正確，B、C、D錯誤。1234567891011127.(2024·江蘇連云港市段考)如圖所示，固定的四分之一粗糙圓弧軌道AB的圓心在豎直墻上的O點，A點與O點在同一高度，輕彈簧一端固定在O點，另一端連接質(zhì)量為m的小物塊，物塊靜止在軌道上，彈簧與豎直方向的夾角θ＝30°，重力加速度為g，則A.軌道對物塊一定有支持力B.彈簧一定處于伸長狀態(tài)C.彈簧一定處于壓縮狀態(tài)D.軌道對物塊的摩擦力大小等于mg123456789101112√沿軌道切線方向，根據(jù)平衡條件可知物塊此時受到的摩擦力大小等于重力沿軌道切線向下的分力(等于

不為零，有摩擦力必有彈力，所以斜面對物塊的支持力不可能為零，A正確；假設(shè)物塊受重力、支持力、摩擦力，三個力的合力可以為0，即物塊可能不受彈簧的彈力，則彈簧可能處于原長，不一定處于壓縮或伸長狀態(tài)，B、C錯誤。對小物塊受力分析有1234567891011128.拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具。某同學用該拖把在水平地板上拖地，當沿拖桿方向施加大小為F的水平推力時，拖把頭在地板上做勻速直線運動；當沿拖桿方向施加大小仍為F，方向與豎直方向成θ＝60°角的拉力時，拖把頭也恰好做勻速直線運動。拖把頭與水平地板間的動摩擦因數(shù)為√123456789101112施加大小為F的水平推力時，根據(jù)受力平衡可得F＝μmg，施加大小仍為F，方向與豎直方向成θ＝60°角的拉力時，根據(jù)受力平衡可得Fsin60°＝Ff′＝μFN′，F(xiàn)N′＝mg－Fcos60°，聯(lián)立解得拖把頭與水平地板間的動摩擦因數(shù)為μ＝2－

，故選B。1234567891011129.(2023·江蘇省泗洪縣檢測)如圖所示，兩個質(zhì)量都為m的小球a、b用細線連接，a球用與豎直方向成30°角的細線掛在天花板上，b球放在傾角為30°角的光滑斜面上，系統(tǒng)保持靜止，當?shù)刂亓铀俣葹間。則斜面對b球的支持力大小為√123456789101112以a、b整體為研究對象，設(shè)細線拉力為FT，斜面對b球的支持力大小FN，根據(jù)平衡條件可得FTcos30°＋FNcos30°＝2mg，F(xiàn)Tsin30°＝FNsin30°，解得FN＝

故選D。12345678910111210.(2023·江蘇省模擬)如圖為掛在架子上的雙層晾衣籃的結(jié)構(gòu)示意圖。上、下籃子完全相同且保持水平，每個籃子由兩個質(zhì)地均勻的圓形鋼圈穿進網(wǎng)布構(gòu)成，兩籃通過四根等長的輕繩與鋼圈的四等分點相連，上籃鋼圈用另外四根等長輕繩系在掛鉤上。晾衣籃的有關(guān)尺寸如圖所示，則圖中上、下層各一根輕繩的張力大小之比為A.1∶1 B.2∶1 C.5∶2 D.5∶4√123456789101112設(shè)一個籃子的質(zhì)量為m，連接下籃的繩子的拉力為FT2，對下籃，根據(jù)平衡條件得4FT2＝mg，設(shè)連接上籃的繩子的拉力為FT1，繩子與豎直方向夾角為θ，對兩個籃子整體由平衡條件得4FT1cosθ＝2mg，12345678910111211.(2024·江蘇鹽城市建湖高級中學檢測)如圖，質(zhì)量M＝1kg的木塊套在水平固定桿上，并用輕繩與質(zhì)量m＝0.5kg的小球相連。今用與水平方向成60°角的力F＝

拉著小球并帶動木塊一起向右勻速運動，運動中木塊、小球的相對位置保持不變，g取10m/s2。在運動過程中，求：(1)輕繩的拉力FT的大小；答案5N

1234567891011121234567891011