2026年高考物理一轮总复习 第7课时 牛顿第三定律、共点力的平衡

第7课时牛顿第三定律共点力的平衡

【目标要求】1.理解牛顿第三定律的内容，并能区分作用力和反作用力与一对平衡力。2.熟练掌握受力分析

的步骤，会灵活应用整体法、隔离法并结合牛顿第三定律进行受力分析。3.理解共点力平衡的条件，会解

决共点力平衡问题。

考点一牛顿第三定律受力分析

1.牛顿第三定律的内容：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'o

3.一对平衡力和作用力与反作用力的比较

平衡力作用力与反作用力

相同点大小相等，方向相反，蚱用在同一条直线上

作用对象同一物体两个相互作用的不同物体

不

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

同

力的性质不一定相同一定相同

点

作用效果可相互抵消不可抵消

4.受力分析的一般步骤

先分析重力、静再分析接

确定研最后分析

电力、磁场力和——触力中的

究对象摩擦力

牵引力等弹力

___________

方法：整体检查与研究对象画出受力

法、隔席法接触的周围物体分析图

0讨论交流

如图所示，体肓项目“押加”实际上相当于两个人拔河，如果日、乙两人在“押加,’比赛中，甲获胜，是

因为甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力吗？如果不是，请说明甲获胜的原因。

答案不是。甲对乙的拉力与乙对甲的拉力是一对作用力与反作用力，大小总是相等，甲获胜的原因是地

面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力。

【例11（2025•浙江台州市一模）在研究牛顿第三定律时，将两个完全相同的弹簧秤通过挂钩悬挂对拉，

如图所示，甲弹簧秤在上，乙弹簧秤在下。若将两个弹簧秤的位置互换重复实验，则甲强簧秤和乙弹

簧秤示数的变化情况为（）

甲

碗

乙

A.甲变小B.甲不变

C.乙变小D.乙不变

答案A

解析由于弹簧自身重力的影响，使得上面弹簧秤的读数大于下面弹簧秤的读数，所以甲、乙位置互换

后，甲的读数减小，乙的读数增大。故选A。

【例2】（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凡

两物块保持静止，B受力的个数为（）

A.4B.5C.6D.7

答案C

解析根据题意，对A受力分析可知，受重力、B的支持力，白于A静止，则A还受B沿斜面向上的静

摩擦力，对B受力分析如图，受重力、斜面的支持力、A的压力、拉力/、A对B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。

考点二共点力的平衡

1.共点力的平衡

（1）平衡状态：物体静止或做匀速直线运动。

（2）平衡条件：尸介=0_或冗=。，Fy=0o

⑶常用推论

①若物体受〃个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余（〃-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。

0讨论交流

“静止的物体速度为0处于平衡状态，竖直上抛的物体到达最高点时速度为0,也处于平衡状态”，这种

说法对吗？

答案不对，物体处于静止或做匀速直线运动时是平衡状态，其一时刻速度为0不是物体处于平衡状态的

判断依据。

2.求解共点力平衡问题的常用方法

(1)合成法：一个力与其余所有力的合力等大反向，常用于非共线三力平衡。

(2)正交分解法：入合=0,Fvf?=0,常用于多力平衡。

(3)矢量三角形法：把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形，常用于非特殊角的一般三角形。

【例3】(2023•浙江6月选考⑹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、〃为相切点，ZaOb=90°,半径0〃与重力的夹角为37。。已知sin37。=0.6,cos37°=0.8,

则圆柱体受到的支持力入、Q,大小为()

A.FM=0.6G,F/,=0.4G

B.尸产0.4G,F/,=0.6G

C.凡尸0.8G,Fh=0.6G

D.Ftt=0.6G,F/,=0.8G

答案D

解析对光滑圆柱体受力分析如图，由题意有凡二Gsin37o=0.6G,Fh=Gcos37°=0.8G,故选D。

【例4】(2025•浙江省北斗星盟三模)如图所示，物块A与B用跨过滑轮的轻绳相连，稳定后，轻绳OP

与水平方向夹角为。二写0A和0B与0P的延长线的夹角分别为a和。2。已知GB=100N,地面对物块

B的弹力为尺B=80N,不计滑轮的重力及轻绳和滑轮之间的摩擦，下列说法正确的是()

A

A6\<(h

B.物块A的重力40N

CO?绳子的拉力为20x/3N

D.地面对物块B的摩擦力为20N

答案B

解析由于滑轮两边绳子拉力大小相等，且滑轮两边绳子拉力的合力等于轻绳。尸拉力的大小，故。尸的

方向沿着两根绳子拉力的夹角的角平分线，故〃尸02=二故A错误；

根据几何关系，连接B物块的绳子与水平方向夹角为「故对B受力分析有〃尸Reos)AB+Frsin±GB,

666

又FT=GA

联立解得GA=40N,Ff=2()V3N,故B正确，D错误；

由平行四边形定则得产二2尸rcos--40V3N,故C错误。

6

【例5】(2025•浙江嘉兴市检测)如图所示，用三根相同细线a、b、c将重力均为G的两个灯笼1和2悬

挂起来。两灯笼静止时，细线a与竖直方向的夹角为30。，细线c水平。贝")

A.a中的拉力大小为孚G

B.c中的拉力大小为打

C.b中的拉力小于c中的拉力

D.b中的拉力大于a中的拉力

答案A

解析将两灯笼看作一个整体，对整体受力分析，如图所示

根据平衡条件可得

Facos30°=2G,Fasin30°=Fc

解得凡二竽G,K二手G

故A正确，B错误；

对灯笼2隔离分析，利用平衡条件可得居=JG2+外2=^G,三根相同细线a、b、c的拉力大小关系为

居二竽万产尊A凡二苧G,故C、D错误。

总结提升应用整体法和隔离法处理平衡问题的基本思路

【例6】（2024•浙江嘉兴市期末）如图所示是户外露营中使用的一种便携式三脚架，它由三根完全相同的

轻杆通过较链组合在一起，每根轻杆均可绕较链自由转动。将三脚架静止放在水平地面上，吊锅通过

细铁链静止悬挂在三脚架正中央，三脚架正中央离地高度为人且小于杆长，吊锅和细铁链的总质量为

相，重力加速度为g,支架与较链间的摩擦忽略不计，贝"）

A.吊锅受到3个力的作用

B.铁链对吊锅的拉力大于吊锅的重力

C.每根轻杆受到地面的作用力大个为一

D.减小/?时，每根轻杆对地面的摩擦力增大

答案D

解析吊锅受到重力、铁链对吊锅的拉力，共2个力的作用，吊锅静止，则铁链对吊锅的拉力等于吊锅的

重力，故A、B错误:

设辂杆与竖直方向的夹角为6,根据平衡条件可得3Fcos启/叫，解得每根辂杆受到地面的作用力大小为

尸二鼻，故C错误；

3cos0

每根轻杆对地面的摩擦力为F=Fsin6>=^tan0

f«5

减小时，e增大，每根轻杆对地面的摩擦力增大，故D正确。

I总结提升解决对称结构非共面力的平衡问题

1.注意结构对称特点，找出某一关健角。

2.只需分解对称力中的某一个力，线后在某一方向（比如竖直方向）列平衡方程。

【例7】（2024•浙江温州市模拟）如图所示，在竖直平面内，有一半径为R的圆环，在圆环内放置半径分

别为佑、R的两个小球。已知R=6m,R=3m,Z?2=lm。00］、OO2与竖直方向的夹角分别为a、B，

sin37°=0.6,sin53°=0.8,则大球与小球的质量比为（）

A坐B《sin/?

sina'3sina

C5Sin/?5sin0

'3sina-4sina

答案c

解析根据题意R=6m,

/?i=3m,/?2=1m

分析几何关系知00|与。。2之间的夹角为53。，。1。2与。。2之间的夹角为37。，对大球与小球分别受力分

析，根据平衡条件列式

FN21_mlS

sinasin900

尸N12二7n2。

sin/?sin370

由牛顿第三定律知尸N2尸尸N12

联立解得大球与小球的质量比为四二跑些

m23sina

故选c。

考点三“晾衣架”中的“活结”问题

【例8】（多选）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的4、6两点，悬挂衣

服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于-静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说

法正确的是（）

A.绳的右端上移到/匚绳子拉力不变

B.将杆N向右移一些，绳子拉力变大

C.绳的两端高度差越小，绳子拉力越小

D.若悬挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移

答案AB

解析设两杆间距离为4绳长为/,Oa.Ob段长度分别为L和卜,则/=/“"〃，两部分绳子与竖直方向夫

角分别为a和6，受力分析如图所示。绳子中各部分张力相等，设ET°=FT/产FT,则a二成，故2FTC0S,

m9

d=/“sina+八ina=/sina,即sinFj=,d和/均不变，则sina为定值，a为定值，cosQ为定值，绳

I2cosa

子的拉力保持不变，故A正确，C错误：将杆N向右移一些，d增大，则sina增大，cosa减小，绳子的

拉力增大，故B正确；若悬挂质量更大的衣服，d和/均不变，绳中拉力增大，但衣服悬挂点、不变，D错

误。

C总结提升

“晾衣架”模型两种情况

1.如图，若绳长L和4不变，上、下移动绳子B端,则。不变，绳拉力尸不变;

2.绳长L不变，两杆之间水平距离越远，则。越大，绳拉力”越大。

课时精练

［分值：45分|

基础落实练

fll［1~7题,每题3分］

1.（2023•浙江I月选考・2）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,

轻绳的拉力为尸r，墙壁对足球的支持力为rN，则（）

A

A.F\<FzB.FT=FN

C.FT>GD.FT=G

答案C

解析对网兜和足球整体受力分析如图，设轻绳与竖直墙壁的夹角为亿由平衡条件得/T二S=缶，可知

cos0sin0

FT>G,FT>FN,故选C。

G

2.（2025・陕晋青宁卷4汝n图，质量为根的均匀钢管，一端支在粗糙水平地面上，另一端被竖直绳悬挂，处

于静止状态，钢管与水平地面之间的动摩擦因数为〃、夹角为0,重力加速度人小为g。则地面对钢管左端

的摩擦力大小为（）

A."〃?gcos0B.刎g

7gD.O

答案D

解析对钢管受力分析，如图所示。若钢管受到地面的摩擦力，则钢管水平方向受力不平衡，钢管不可能

处于麴止状态，故地面对钢管左端的摩擦力大小为零，故A、B、C错误，D正确。

3.（2025・福建卷・1）“风动石”是福建省著名的自然景观，如图所示。无风时，“风动石”在重力和底部巨

石作用力月的作用下静止不动。若“风动石”受到一水平方向的风力作用时仍保持静止，此时底部巨石对

其作用力为B，贝立）

A.Q的大小比B的小

B.Fi的大小比匕的大

C.R与B大小相等

D.R与B方向相同

答案A

解析如图，当没有风力作用时，底部巨石对“风动石”的作同力a与“风动石”的重力G大小相等、

方向相反。当“风动石”受到一水平方向的风力作用时，“风动石'’受到底部巨石的作用力尸2、重力G和

水平方向风力尸风这三个力的作用，仍保持静止，故合力为零。由图可知，月的大小等于重力G,B的大

小大于重力G,故选项A正确，B、C错误；Q与尸2的方向不同，故选项D错误。

无风时有风时

4.（2025•浙江1月选考・3）中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳

定时的状态如图所示，重力加速度g取lOm/s：下列说法正确的是（）

A.双臂夹角越大受力越小

B.杠铃对每只手臂作用力大小为605N

C.杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力

D.在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力

答案D

解析双臂所受杠铃作用力的合力的大小等于杠铃的重力大小，与双臂的夹角无关，A错误；杠铃的重力

为G=〃?g=121X10N=l210N,手符与水平的杠铃之间有夹角，假设手臂与竖直方向夹角为巴根据平衡条

件可知2Fcos启G,结合cosOcl,解得杠铃对每只手臂的作用力Q605N,B错误；杠铃对手臂的压力和

手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力，C错误：加速举起杠铃，人和杠铃构成的系统加速度向上，系统

处于超重状态，因此地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力，D正确。

5.如图所示为在有风状态下晾晒衣服的情形，AC8为一轻质晾衣绳。衣服受到的风力方向水平向右、大小

恒定，衣服稳定时，AC与水平方向的夹角为30。，8c沿竖直方向。已知衣服与晾衣架的总质量为〃?，重

力加速度为g。不考虑晾衣架与绳之间的摩擦，则风对衣服作用力的大小为（）

解析对衣服受力分析并建立坐标系，如图所示，由水平方向和竖直方向受力平衡得Frcos300=凡FTsin

3（尸=〃7g,解得尸=易〃g,故选A。

„30°FT

六T；＜^-

OFX

mg

6.（2024・贵州卷・4）如图（a）,一质量为〃?的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间，并处于静止

状态，其中一个视图如图（b）所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.8倍，已知重力加速度

大小为g,不计所有摩擦，则球对横杆的压力大小为（）

（a）（b）

3345

A?图B./?gC.-mgD./zg

答案D

解析对球进行受力分析如图，设球的半径为R,根据几何知识可得sina=生1二0.8

R

Fz

"邛

根据平衡条件得FNCOSa=mg

解得回N=]〃g

根据牛顿第三定律知球对■横杆的压力大小为

入'二小=飙§,故选D。

7.（2025•浙江杭州市一模）如图所示，甲在高处，乙在地面，两人通过系在重物上的轻绳P、Q将重物吊起。

当重物处于静止状态时，两绳拉力大小分别为杆、FQ,与竖宜方向夹角分别为。、以重物直力大小为

G,下列说法中正确的是（）

A.a可能等于pB/P可能等于FQ

C/P一定大于GD.FQ一定大于G

答案C

解析对重物受力分析，由平衡条件，水平方向有Fpsin6（="5亩夕

竖直方向有Fpcos«=FQCOSP+G

若Q等于小则后等于EQ,则G=0,显然不满足条件，故。不可能等于从/P不可能等于尸Q,故A、B

错误；根据/PCOSa二尸QCOS少+G,可得尸pcosa>G,所以4,G,根据题目条件无法确定勺与G的关系，故

C正确，D错误。

能力综合练

D1[8~12题，每题4分]

8.磁悬浮地球仪具有独特的视觉效果，其工作原理简化如图：水平底座上的三个完全一样的陇极对地球仪

内的磁体产生作用力（沿磁极与磁体的连线）,使地球仪悬浮在空中，此时各磁极和磁体恰好处在正四而体

的四个顶点处。地球仪的总质量为〃?，重力加速度为g,则一个磁极对磁体的作用力大小为（）

地球仪内的磁体

答案B

解析设正四面体的枝长为L地球仪中的磁体和下侧磁极之间的连线与竖直方向夹角为仇根据几何关

系有sin止迎”二包,可知cos启恒，根据对称性可知，每个磁极对磁体的作用力大小均相等，对磁体进

L33

行受力分析，根据平衡条件有3A:osG〃?g,解得F二匹mg,故选B。

9.（2025•浙江宁波市检测）如图所示，倾角为Q的斜面固定在水平面上，在斜面和固定的竖直挡板之间有两

个匀质球P、Q,P球的质量是Q球质量的三倍，各接触面均光滑，系统处于静止状态，若P、Q两球的球

心连线与竖直方向的夷角为夕，下列说法正确的是（）

A.4tana=tanfiB.3tan«=tanp

C.2tana=tanD.tan«=tanP

答案A

解析以P、Q两球整体为研究对象，受力如图甲所示，由平接条件可得尸2=4/〃gtana

隔离Q球，受力如图乙所示，由平衡条件可得Bfigtan夕，解得4tana=tan4，故选A。

甲

10.（2024•浙江省县域教研联盟一模）如图所示，两相同斜面体放置在粗糙水平面上，斜面光滑，两斜边紧靠

且垂直，左侧斜面体与水平面的夹角Q37。。一轻质细杆A8穿有质量为小的小球C,将杆水平置于两斜

面体之间，系统恰好处于平衡状态，重力加速度为g,s好37°=0.6,cos37°=0.8,贝ij（）

A.左侧斜面对杆AB的支持力为|〃7g

B.右侧斜面体受到地面的摩擦力为;j〃7g

C.保持细杆水平，减小倾角仇两斜面体对杆的作用力增大

D.保持细杆水平，缩短长度，两斜面体受到的摩擦力均减小

答案B

解析对细杆和小球组成的系统受力分析，如图所示

根据几何关系可知左侧斜面对杆AB的支持力为

4

入二〃?geos37°=-mg

右侧斜面对杆A8的支持力为FB=mgsin370=-mg,故A错误；根据牛顿第三定律，杆AB对右侧斜面的压

力为射g,其水平分力为E=&cos37o二第g,根据平衡条件可知右侧斜面体受到的摩擦力为如g,故B正

确；对细杆受力分析，两斜面体对杆的作用力与小球重力平衡，大小为〃?g,恒定不变，故C错误；保持

细杆水平，缩短长度，细杆平行下移，细杆及两斜面受力情况不变，则两斜面体受到的摩擦力均不变，故

D错误。

11.（2024.湖北卷6）如图所示，两拖船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H，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（）

AA.—Ff

«3J

c.2aD.3a

答案B

解析根据题意对S受力分析如图甲

正交分解可知2FTCOS30°=Fr

所以有FT=yFf

对P受力分析如图乙

则有(尸Tsin300)2+(aFiss300)2=F2

解得六等I,故选B。

•3

12.抖空竹表演者手持短竿使细绳--端A不动，另一端4沿图中的四个方向