2.4+牛顿第三定律、共点力的平衡+课件-2027届高考物理一轮复习

第4讲牛顿第三定律共点力的平衡考点一牛顿第三定律强基础•固本增分1.作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是

的,当一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力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大小

,方向

,作用在

上。

相互相等相反同一条直线特别提醒相互作用力的特点可概括为“三同”“三异”“三无关”

研考点•精准突破1.应用牛顿第三定律的三点注意(1)在任何条件下牛顿第三定律都是成立的。(2)作用力与反作用力虽然等大反向,但因所作用的物体不同,所产生的效果往往不同。(3)作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力,不能涉及第三个物体。2.相互作用力与平衡力的比较

比较项作用力和反作用力一对平衡力不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系同时产生,同时消失不一定同时产生,同时消失叠加性两力作用效果不可抵消,不可叠加,不可求合力两力作用效果可相互抵消,可叠加,可求合力,合力为零力的性质一定是同性质的力性质不一定相同相同点大小、方向大小相等,方向相反,作用在同一条直线上3.“转换研究对象法”的应用(1)应用原则:在研究某些力学问题时,如果不能直接求解物体受到的某个力,可先求它的反作用力。(2)本质:“转换研究对象法”在受力分析中的应用,其本质是牛顿第三定律的应用。考向一对牛顿第三定律的理解典题1(2025广东湛江期末)某款磁吸式车载手机支架如图所示。手机放在支架上被磁力吸住后,调节支架使手机与竖直方向成图示角度。安装该支架的汽车静止停放在车位。已知手机受到的磁力垂直于手机屏幕,且手机和支架保持相对静止,下列说法正确的是(

)A.手机受到3个力的作用B.支架对手机的作用力竖直向上C.手机对支架的摩擦力沿斜面向上D.手机对支架的弹力和支架对手机的弹力是一对平衡力B解析

手机受到重力、磁力、弹力和摩擦力4个力的作用,故A错误;手机受到的磁力、摩擦力和弹力,施力物体都是支架,支架对手机的作用力是这些力的合力,根据平衡条件可知,支架对手机的作用力与重力等大反向,竖直向上,故B正确;支架对手机的摩擦力沿接触面向上,根据牛顿第三定律可知,手机对支架的摩擦力沿接触面向下,故C错误;手机对支架的弹力和支架对手机的弹力是一对相互作用力,故D错误。考向二相互作用力和平衡力的比较典题2(2025广东广州一模)跳水是一项极具观赏性的运动,如图所示,3米跳板的跳水运动员在跳板末端保持静止,此时跳板向下弯曲,下列说法正确的是(

)A.运动员对跳板的压力大小大于运动员所受的重力B.运动员受到的支持力与运动员所受的重力是一对平衡力C.运动员受到的支持力方向竖直向上D.运动员对跳板的压力小于运动员所受的重力D解析

由题意可知,运动员受到重力、垂直于跳板的支持力和跳板对脚的摩擦力,如图所示,且运动员保持静止,所以运动员所受支持力与重力不是一对平衡力,且跳板倾斜,支持力的方向不是竖直向上,由于支持力与摩擦力相互垂直,两个力的合力与重力等大反向,所以支持力小于重力,压力与支持力是一对作用力与反作用力,所以压力小于重力。故选D。考向三转换研究对象在受力分析中的应用典题3(2025广东江门期中)如图所示,甲、乙两人做“拔河”游戏。两人分别用手托起木板的一端,保持木板水平,在甲那端的木板上放两块砖,然后各自缓慢向两侧拖拉。若两人的手与木板间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则在“拔河”过程中,下列判断正确的是(

)A.甲的手和木板间的摩擦力大于乙的手和木板间的摩擦力B.甲的手对木板的摩擦力等于砖对木板的摩擦力C.甲的手和木板间会发生相对滑动D.甲、乙“拔河”的摩擦力属于平衡力D解析

在游戏过程中,由于甲、乙两人在保持木板水平的前提下,缓慢向两侧拖拉木板,则木板处于平衡状态,即木板所受外力的合力为0,对木板与两块砖整体分析,可知,竖直方向受到人手的竖直向上的支持力与重力,水平方向受到甲对木板的水平向左的摩擦力,与乙对木板水平向右的摩擦力,根据平衡条件可知,甲的手和木板间的摩擦力与乙的手和木板间的摩擦力大小相等,方向相反,故A错误;砖与木板一直保持相对静止,且没有相对运动趋势,所以砖与木板之间没有摩擦力,故B错误;由于甲端的木板上放两块砖,则甲的手与木板之间的弹力大于乙的手与木板之间的弹力,即甲的手与木板之间的最大静摩擦力大于乙的手与木板之间的最大静摩擦力,根据上述,甲的手和木板间的摩擦力与乙的手和木板间的摩擦力大小相等,方向相反,则在缓慢拖拉过程,摩擦力不可能大于乙的手与木板之间的最大静摩擦力,即摩擦力一定小于甲的手与木板之间的最大静摩擦力,即甲的手和木板间不会有相对滑动,故C错误;根据上述分析可知,甲的手和木板间的摩擦力与乙的手和木板间的摩擦力是一对平衡力,即甲、乙“拔河”的力属于一对平衡力,故D正确。考点二受力分析强基础•固本增分1.定义:把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来,并画出受力

,这个过程就是受力分析。

示意图2.步骤:重力弹力摩擦力提示

5个。研考点•精准突破常用方法(1)整体法:将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法。(2)隔离法:将所研究的对象从周围的物体中分离出来,单独进行受力分析的方法。(3)假设法:若不能确定某力是否存在,可先对其做出存在或不存在的情况假设,然后就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在。(4)转换法:在受力分析时,若不能确定某力是否存在,则可以转换为分析该力的反作用力,根据其反作用力是否存在,判断该力是否存在;也可以转换为分析与该力相关的其他研究对象,通过对其他研究对象进行受力分析,判断该力是否存在。典题4

[一题多变]如图所示,一梯子斜靠在光滑的竖直墙壁上,下端放在粗糙的水平地面上,某工人站立在梯子上,下列说法正确的是(

)A.地面对梯子的摩擦力方向水平向右B.人和梯子组成的系统受三个力作用C.梯子对工人的作用力竖直向上D.地面对梯子的作用力竖直向上C解析

对人和梯子组成的系统受力分析,由平衡条件可得,梯子在水平方向受到墙壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力,故A错误。人和梯子组成的系统在竖直方向上受重力和地面的支持力,因为墙壁光滑,所以竖直墙壁对梯子没有摩擦力;在水平方向上,系统受到墙壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力,共四个力作用,故B错误。对人受力分析,人受到竖直向下的重力,根据平衡条件,梯子对工人的作用力竖直向上与重力平衡,故C正确。地面对梯子的作用力为支持力和摩擦力的合力,方向斜向左上方,故D错误。提示

以人与梯子整体作为研究对象,在竖直方向,地面对梯子的支持力与系统重力平衡,大小不变。当人在梯子上爬高以后,墙壁对梯子的弹力增大,由平衡条件可知,地面对梯子的摩擦力增大。

C

考点三共点力的平衡强基础•固本增分1.共点力的平衡

速度、加速度均为零(1)平衡状态:物体静止或

。(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

、方向

。

②