第4讲+牛顿第三定律、共点力平衡+课件-2027届高考物理一轮专题复习

第4讲牛顿第三定律共点力平衡考点一牛顿第三定律基础梳理1.牛顿第三定律相互相等相反同一条直线上2.一对平衡力与作用力和反作用力的比较比较项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相互抵消典例精析命题视角牛顿第三定律的理解及应用,区分平衡力与相互作用力【典例1】

(2021·广东卷)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图所示。忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是(

)A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力B【解析】

曲辕犁耕索的拉力在水平方向上的分力为Fsin

α,直辕犁耕索的拉力在水平方向上的分力为Fsin

β,由于α<β,则Fsin

β>Fsin

α,A错误;曲辕犁耕索的拉力在竖直方向上的分力为Fcos

α,直辕犁耕索的拉力在竖直方向上的分力为Fcos

β,由于α<β,故Fcos

α>Fcos

β,B正确;作用力与反作用力大小相等,耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对作用力与反作用力,故耕索对犁的拉力等于犁对耕索的拉力,C、D错误。考点二受力分析典例精析命题视角分析物体受力,灵活使用整体法与隔离法1.关键点:整体法、隔离法选取研究对象,理解力的性质与产生条件。方法整体法隔离法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或者系统整体的加速度研究系统内部各物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不考虑系统内各物体之间的相互作用力一般情况下先隔离受力较少的物体2.解题思维链【典例2】

(2025·北京卷)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.7C【解析】

由于物块A静止,可知其受重力、物块B的支持力、物块B沿斜面向上的静摩擦力,同理,物块B受重力、斜面的支持力、物块A的压力、拉力F和物块A沿斜面向下的摩擦力,由于物块B静止,则还受沿斜面向上的摩擦力,即物块B受6个力作用。C正确。直接分析一个物体的受力情况不方便时,可转换研究对象,先分析相互作用的另一个物体的受力情况,再根据牛顿第三定律分析该物体的受力情况。总结提升考点三共点力平衡基础梳理0相等相反合力命题视角1单物体的静态平衡问题,巧选数学方法处理1.关键点:通过数学方法建立平衡关系。(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。典例精析(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。2.解题思维链【典例3】

(2023·广东卷)如图所示,可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面,与竖直方向夹角为θ。船和机器人保持静止时,机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用,磁力垂直壁面。下列关系式正确的是(

)A.Ff=G B.F=FNC.Ff=Gcosθ D.F=GsinθC【解析】

如图所示,将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解,根据平衡条件可知,沿斜面方向有Ff=Gcos

θ,垂直于斜面方向有F=Gsin

θ+FN,故C正确。命题视角2多物体的静态平衡问题,巧用整体法、隔离法1.关键点:整体法与隔离法的灵活使用。在分析两个或两个以上物体间的相互作用时,有时需要先整体再隔离,有时需要先隔离再整体,交替使用整体法和隔离法。2.解题思维链【典例4】

(2024·浙江1月选考)如图所示,在同一竖直平面内,小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d,其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上,d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连,调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为50g,细线c、d平行且与水平面成θ=30°(不计摩擦),g取10m/s2,则细线a、b的拉力分别为(

)A.2N

1N B.2N

0.5NC.1N

1N D.1N

0.5ND【解析】

由题意可知细线c对A的拉力和细线d对B的拉力大小相等、方向相反,对A、B整体分析可知细线a的拉力大小为FTa=(mA+mB)g=1

N,设细线b与水平方向夹角为α,对A、B分别分析有FTbsin

α+FTcsin

θ=mAg,FTbcos

α=FTdcos

θ,解得FTb=0.5

N,故选D。命题视角3三维力系的物体平衡问题【典例5】

如图甲所示,用瓦片做屋顶是我国建筑特色之一。屋顶部分结构如图乙所示,横截面为圆弧的瓦片静置在两根相互平行的檩条正中间。已知檩条间距离为d,与水平面夹角均为θ,瓦片质量为m,圆弧半径为d,忽略瓦片厚度,重力加速度为g,则每根檩条对瓦片的支持力大小为(

)C【降维突破】

将三维空间转换为二维平面。考点四“活结”与“死结”和“动杆”与“定杆”命题视角1

“活结”与“死结”问题,分析绳的拉力是关键1.关键点典例精析模型结构模型解读模型特点“活结”模型“活结”把绳子分为两段,且可沿绳移动,“活结”一般由绳跨过滑轮或绳上挂一光滑挂钩而形成,绳子因“活结”而弯曲,但实际为同一根绳“活结”两侧的绳子上的拉力大小处处相等“死结”模型“死结”把绳子分为两段,且不可沿绳移动,“死结”两侧的绳因结而变成两根独立的绳“死结”两侧的绳子上拉力不一定相等2.解题思维链【典例6】

如图所示,轻绳AB能承受的拉力足够大,在它下端悬挂50N的重物,分两种情况用第二条能承受最大拉力为50N的轻绳缓慢地拉起重物。第一次,第二条绳保持水平,作用点固定于O点;第二次,第二条绳拴住套在AB绳上的光滑小环。轻绳刚好断裂时,绳AB上部分与竖直方向的夹角分别为θ1和θ2,则两夹角的大小关系是(

)A.θ1=θ2 B.θ1>θ2C.θ1<θ2 D.无法确定C【解析】

当第一次力F作用点固定于O点并保持绳水平时,因力F的最大值与悬挂物重均为50

N,故OA与竖直方向的夹角θ1=45°,如图甲;第二次力F作用于光滑小环时,OA和OB上的拉力大小相等,且等于重物的重力,即力F的最大值,故轻绳刚好断裂时,三段轻绳互成120°角,OA与竖直方向的夹角θ2=60°,如图乙,故θ1<θ2,故C正确。命题视角2

“动杆”与“定杆”问题,分析杆的弹力是关键1.关键点模型结构模型解读模型特点“动杆”模型轻杆用光滑的转轴或铰链连接,轻杆可围绕转轴或铰链自由转动当杆处于平衡时,杆所受的弹力方向一定沿杆“定杆”模型轻杆被固定在接触面上,不能发生转动杆所受的弹力方向不一定沿杆,可沿任意方向2.解题思维链【典例7】

(多选)

图甲中轻杆OA的A端固定在竖直墙壁上,另一端O光滑,一端固定在竖直墙壁B点的细线跨过O端系一质量为m的重物,OB水平;