2025高考物理總復牛頓第三定律共點力的平衡課件教案

第4講牛頓第三定律共點力的平衡高考總復習2025考點一牛頓第三定律強基礎?固本增分1.作用力和反作用力:兩個物體之間的作用總是

的,當一個物體對另一個物體施加了力,后一個物體一定同時對前一個物體也施加了力。物體間相互作用的這一對力叫作作用力和反作用力。

2.牛頓第三定律:兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小

,方向

,作用在

上。

相互相等相反同一條直線特別提醒

相互作用力的特點可概括為“三同”“三異”“三無關”×××閱讀人教版教材必修第一冊第70頁“拓展學習”——用力傳感器探究作用力和反作用力的關系,完成下面小題。如圖甲所示,用傳感器研究兩鉤子間的作用力與反作用力(其中左側傳感器固定于木塊上),兩個鉤子拉力的情況由計算機屏幕顯示,如圖乙所示。若用數(shù)學形式表示作用力與反作用力關系,下面表達式最為恰當?shù)氖?)B解析

根據(jù)圖像可知作用力與反作用力等大反向,而兩力作用在兩物體上,不能求合力,故用數(shù)學形式表示作用力與反作用力關系最為恰當?shù)氖荈1=-F2,A、C、D錯誤,B正確。研考點?精準突破1.應用牛頓第三定律的三點注意(1)在任何條件下牛頓第三定律都是成立的。(2)作用力與反作用力雖然等大反向,但因所作用的物體不同,所產(chǎn)生的效果往往不同。(3)作用力與反作用力只能是一對物體間的相互作用力,不能涉及第三個物體。2.相互作用力與平衡力的比較

比較項作用力和反作用力一對平衡力不同點受力物體作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關系同時產(chǎn)生,同時消失不一定同時產(chǎn)生,同時消失疊加性兩力作用效果不可抵消,不可疊加,不可求合力兩力作用效果可相互抵消,可疊加,可求合力,合力為零力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力性質(zhì)不一定相同相同點大小、方向大小相等,方向相反,作用在同一條直線上3.“轉換研究對象法”的應用(1)應用原則:在研究某些力學問題時,如果不能直接求解物體受到的某個力,可先求它的反作用力。(2)本質(zhì):“轉換研究對象法”在受力分析中的應用,其本質(zhì)是牛頓第三定律的應用?？枷蛞?/p>

牛頓第三定律的理解典題1

下列關于相互作用力的說法正確的是(

)A.由于地球的質(zhì)量遠遠大于人的質(zhì)量,因此地球?qū)θ说奈Ρ热藢Φ厍虻奈Υ蟮枚郆.若作用力是彈力,則反作用力也一定是彈力C.作用力與反作用力大小相等、方向相反,因此其作用效果可以抵消D.物體在斜面上下滑過程中,受到斜面對它的摩擦力和它對斜面的摩擦力不是一對相互作用力B解析

地球?qū)θ说奈腿藢Φ厍虻奈κ亲饔昧εc反作用力,大小相等、方向相反,A錯誤;作用力與反作用力是同一性質(zhì)的力,B正確;作用力與反作用力大小相等、方向相反,作用在不同的物體上,效果不能抵消,C錯誤;物體在斜面上下滑過程中,受到斜面對它的摩擦力和它對斜面的摩擦力是一對相互作用力,D錯誤。考向二

相互作用力和平衡力的比較典題2(2023廣東揭陽模擬)如圖所示,兩輕質(zhì)彈簧P、Q連接在一起,Q的下端與一質(zhì)量為m的物塊相連,物塊處于靜止狀態(tài)。已知P、Q的勁度系數(shù)分別為k1、k2,且k1>k2,重力加速度為g。下列說法正確的是(

)A.P對Q的拉力與Q對P的拉力是一對平衡力B.P對Q的拉力與Q對P的拉力是一對相互作用力C.彈簧P、Q的形變量相同D.與Q相比,P的形變量更大B解析

平衡力是作用在同一物體上,大小相等、方向相反,使物體保持平衡狀態(tài)的兩個力,P對Q的拉力作用在Q上,Q對P的拉力作用在P上,不滿足平衡力的條件,A錯誤;相互作用力是作用在不同的兩個物體上,大小相等、方向相反,且同時產(chǎn)生、同時消失,P對Q的拉力與Q對P的拉力是一對相互作用力,B正確;由于P對Q的拉力與Q對P的拉力是一對相互作用力,兩個彈簧的彈力大小相等,即k1Δx1=k2Δx2,且有k1>k2,則應滿足Δx1<Δx2,即Q的形變量更大,C、D錯誤?？枷蛉?/p>

“轉換研究對象法”在受力分析中的應用典題3

某同學在家用拖把拖地,如圖所示,沿推桿方向?qū)ν习杨^施加大小為F的推力,此時推桿與水平方向的夾角為θ,拖把頭沿水平地面做勻速直線運動。已知拖把頭的質(zhì)量為m,推桿的質(zhì)量忽略不計,重力加速度大小為g,下列說法正確的是(

)A.拖把頭對地面的摩擦力為Fsin

θB.拖把頭對地面的作用力為mg+Fsin

θC.拖把頭與地面間的動摩擦因數(shù)為D.若僅增大夾角θ,則拖把頭對地面的作用力一定增大D解析

拖把頭受重力、推力、地面的摩擦力和支持力,水平方向,根據(jù)平衡條件可得地面對拖把頭的摩擦力為Ff=Fcos

θ,根據(jù)牛頓第三定律可得拖把頭對地面的摩擦力為Ff'=Ff=Fcos

θ,A錯誤;地面對拖把頭的支持力為考點二受力分析1.受力分析:把指定物體(研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有力找出來,并畫出受力示意圖。2.一般順序:重力→彈力→摩擦力→其他力。3.常用方法(1)整體法:將加速度相同的幾個相互關聯(lián)的物體作為一個整體進行受力分析的方法。(2)隔離法:將所研究的對象從周圍的物體中分離出來,單獨進行受力分析的方法。(3)假設法:若不能確定某力是否存在,可先對其做出存在或不存在的情況假設,然后就該力存在與否對物體運動狀態(tài)影響的不同來判斷該力是否存在。(4)轉換法:在受力分析時,若不能確定某力是否存在,則可以轉換為分析該力的反作用力,根據(jù)其反作用力是否存在,判斷該力是否存在;也可以轉換為分析與該力相關的其他研究對象,通過對其他研究對象進行受力分析,判斷該力是否存在。典題4(2023重慶八中二模)如圖所示,一個帶磁性的白板擦被吸附在傾斜放置的白板的下表面并處于靜止狀態(tài)。若磁力垂直于接觸面,則下列說法正確的是(

)A.白板擦與白板之間可能沒有摩擦力B.白板擦與白板之間可能沒有彈力C.白板擦受到的合力大小等于其重力大小D.白板擦受到白板的作用力方向豎直向上D解析

對白板擦進行受力分析,白板擦受到重力、垂直于白板的吸引力、垂直于白板的彈力,在重力的作用下,白板擦有沿白板向下的運動趨勢,即受到沿白板向上的摩擦力,共四個力的作用,A、B錯誤;白板擦處于靜止狀態(tài),根據(jù)平衡條件可知,白板擦受到的合力為0,C錯誤;白板對白板擦有彈力、摩擦力與吸引力三個力作用,根據(jù)平衡條件可知,這三個力的合力與重力大小相等、方向相反,即白板擦受到白板的作用力方向豎直向上,D正確。典題5(多選)(2023北京模擬)如圖所示,在斜面上,木塊A與B的接觸面是水平的。連接木塊A的繩子呈水平狀態(tài),兩木塊均保持靜止。則木塊A和木塊B可能的受力個數(shù)分別為(

)A.2個和4個B.3個和4個C.4個和5個D.4個和6個AC解析

由平衡條件知,A受到重力和B的支持力,還可能受到繩子的拉力與B對A的摩擦力,因此A可能受到2個力或4個力;B可能受到重力、A的壓力、斜面的靜摩擦力、斜面的支持力4個力而保持平衡,也有可能還受到A的靜摩擦力,因此B受到4個力或5個力。故選A、C。規(guī)律方法

受力分析的一般步驟

考點三共點力的平衡1.共點力的平衡

速度、加速度均為零(1)平衡狀態(tài):物體靜止或做勻速直線運動。(2)平衡條件:F合=0或Fx=0,Fy=0。(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)個力的合力大小相等、方向相反。②若三個共點力的合力為零,則表示這三個力的有向線段平移后首尾相接組成一個封閉三角形。2.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→求解或討論。3.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:,常用于多力平衡。(3)矢量三角形法:平移表示三個力的有向線段構成一個閉合的三角形,常用于非特殊角的一般三角形。考向一

合成法典題6(2020全國Ⅲ卷)如圖所示,懸掛甲物體的細線拴牢在一不可伸長的輕質(zhì)細繩上O點處;繩的一端固定在墻上,另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質(zhì)量相等。系統(tǒng)平衡時,O點兩側繩與豎直方向的夾角分別為α和β。若α=70°,則β等于(

)A.45° B.55°C.60° D.70°B解析

O點受力如圖所示,甲、乙兩物體的質(zhì)量相等,繩子的拉力與物體的重力相等,所以F甲=F乙;O點受三個力處于平衡狀態(tài),拉力F與另兩個力的合力等大反向,所以與墻相連一側的細繩的延長線是力F甲和力F乙夾角的角平分線,根據(jù)幾何關系知,θ=β,2θ+α=180°,解得β=55°,選項B正確?？枷蚨?/p>

正交分解法典題7

如圖所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O為球心。一質(zhì)量為m的小滑塊,在水平力F的作用下靜止于P點。設滑塊所受支持力為FN,OP與水平方向的夾角為θ,重力加速度為g。下列關系正確的是(

)A解析

將滑塊受的力沿水平、豎直方向分解,如圖所示,由平衡條件得mg=FNsin

θ,F=FNcos

θ,聯(lián)立解得

,故A正確。技巧點撥

處理平衡問題的三個技巧(1)物體受三個力平衡時,利用力的分解法或合成法比較簡單。(2)物體受四個或四個以上的力作用時,一般要采用正交分解法。(3)正交分解法建立坐標系時應使盡可能多的力與坐標軸重合,需要分解的力盡可能少?？枷蛉?/p>

矢量三角形法典題8(2024福建南平模擬)如圖所示,半徑為R的光滑圓環(huán)豎直固定,輕彈簧一端固定在圓環(huán)的最高點A,另一端與套在圓環(huán)上的小球相連。小球的質(zhì)量為m,靜止在B點時彈簧與豎直方向的夾角θ=30°,重力加速度為g。若換用原長相同、勁度系數(shù)更大的某輕質(zhì)彈簧,小球能靜止于圓環(huán)上的C點(圖中未畫出,但不在圓環(huán)最低點)。下列說法正確的是(

)A.小球靜止在B點時,彈簧的彈力大小為2mgB.小球靜止在B點時,圓環(huán)對小球的作用力指向圓環(huán)的圓心C.換用勁度系數(shù)更大的輕彈簧后,彈簧的彈力將變小D.換用勁度系數(shù)更大的輕彈簧后,圓環(huán)對小球的作用力將變大C解析

根據(jù)平衡條件,對小球在B點受力分析如圖所示,由幾何關系可知△OAB和矢量三角形相似,圓環(huán)對小球的作用力背離圓環(huán)的圓心,彈簧彈力的大小為F=2mgcos

θ=mg,A、B錯誤;換用勁度系數(shù)更大的某輕質(zhì)彈簧,小球沿圓環(huán)上移,最終受力平衡,由三角形相似得

,當小球上移到C點時,半徑不變,AB的長度減小,故彈簧的彈力F減小,圓環(huán)對小球的作用力FN大小不變,C正確,D錯誤?？枷蛩?/p>

整體法與隔離法解決多物體問題典題9

某景區(qū)掛出34個燈籠,相鄰兩個燈籠之間用輕繩等距連接,從左向右依次標為1、2、3、…、34。無風時,燈籠均自然靜止,與標為17的燈籠右側相連的輕繩恰好水平,如圖所示