《金版教程(物理）》2025高考科學復習解決方案第二章相互作用第二章核心素養(yǎng)提升[科學思維提煉]1．假設法：分析彈力、摩擦力的有無及方向。2．等效思想：重心的理解，力的合成與分解，驗證力的平行四邊形定則的實驗。3．整體法與隔離法：受力分析。分析幾個物體組成的系統(tǒng)間的內(nèi)力時用隔離法，分析系統(tǒng)所受外力時用整體法。4．數(shù)學方法的應用：平行四邊形法、矢量三角形法、相似三角形法、輔助圓法、正弦定理法、三角函數(shù)的應用等。5．模型建構與理想化模型輕桿、輕繩和輕彈簧的模型問題：輕桿輕繩輕彈簧模型圖示模型特點形變特點只能發(fā)生微小形變?nèi)彳?，只能發(fā)生微小形變，各處張力大小相等既可伸長，也可壓縮，各處彈力大小相等彈力方向特點不一定沿桿，固定桿中可以是任意方向只能沿繩，指向繩收縮的方向沿彈簧軸線，與形變方向相反作用效果特點可以提供拉力、支持力只能提供拉力可以提供拉力、支持力彈力突變特點可以發(fā)生突變可以發(fā)生突變一般不能發(fā)生突變解決三種模型問題時應注意的事項：(1)輕桿、輕繩、輕彈簧都是忽略質(zhì)量的理想化模型。(2)分析輕桿上的彈力時必須結合物體的運動狀態(tài)。(3)討論輕彈簧上的彈力時應明確彈簧處于伸長還是壓縮狀態(tài)。[素養(yǎng)提升集訓]一、選擇題(本題共8小題)1.(魯科版必修第一冊·第3章第3節(jié)[節(jié)練習]T4改編)如圖所示，手握一個水瓶，處于傾斜靜止狀態(tài)，以下說法正確的是()A．松手時瓶容易滑下，是因為手和瓶之間動摩擦因數(shù)變小B．增大手的握力，瓶更難下滑，是因為瓶受的摩擦力增大C．保持瓶靜止時的傾斜程度不變，增大握力，手對瓶的摩擦力不變D．手握瓶豎直靜止時與傾斜靜止時，瓶受到的摩擦力大小相等答案C解析設水瓶的質(zhì)量為m，手握瓶傾斜靜止時，瓶身與水平方向夾角為θ，根據(jù)平衡條件，有f＝mgsinθ，而手握瓶豎直靜止時，f′＝mg，則f≠f′，故D錯誤；松手時瓶容易滑下，是因為松手時手對瓶的壓力減小，手和瓶之間的最大靜摩擦力減小，手與瓶間的接觸面的粗糙程度沒有變化，故動摩擦因數(shù)不變，A錯誤；增大手的握力，手與瓶之間的彈力增大，從而增大了最大靜摩擦力，靜摩擦力大小仍為f＝mgsinθ，并沒有變化，B錯誤，C正確。2．(多選)人字梯是生產(chǎn)生活中的常見工具，人字梯由兩個相同的梯子組成，兩梯子的頂端用光滑鉸鏈連接。現(xiàn)將梯子放在粗糙的水平地面上，人站在A橫梁上，梯子處于靜止狀態(tài)，梯子質(zhì)量不計。則()A．有人站的這側梯子底部受到地面的摩擦力與沒人站的那側大小相等B．有人站的這側梯子底部受到地面的摩擦力比沒人站的那側大C．人靜止站在B橫梁上時地面對梯子的總支持力與站在A橫梁上時相等D．人靜止站在B橫梁上時地面對梯子的總支持力比站在A橫梁上時大答案AC解析以人和梯子整體為研究對象，根據(jù)平衡條件可知水平方向的合力為零，故有人站的這側梯子底部受到地面的摩擦力與沒人站的那側大小相等，方向相反，A正確，B錯誤；以人和梯子整體為研究對象，根據(jù)平衡條件可知豎直方向的合力為零，地面對梯子的總支持力與整體的重力大小相等，方向相反，故人靜止站在B橫梁上時地面對梯子的總支持力與站在A橫梁上時相等，C正確，D錯誤。3．(2023·山西省晉中市高三下二模)(多選)春節(jié)是我國的傳統(tǒng)節(jié)日，中國民諺說“臘月二十四，撣塵掃房子”。人們通過大掃除表達了新年除舊迎新的思想。如圖所示是用長桿推動拖把頭擦玻璃的實物圖和示意圖，假設拖把頭與玻璃間的動摩擦因數(shù)μ恒定，拖把頭勻速上升過程中桿與豎直方向的夾角越來越小，則在拖把頭勻速上升過程中，下列有關說法正確的是()A．拖把桿對拖把頭的作用力逐漸增大B．拖把頭對玻璃的壓力越來越小，摩擦力也越來越小C．無論桿與豎直方向夾角多大都可以推動拖把頭上升D．桿與豎直方向的夾角必須小于某一值才可以推動拖把頭上升，該角的正切值為eq\f(1,μ)答案BD解析設桿與豎直方向夾角為θ，對拖把頭受力分析，如圖所示，拖把頭受重力mg、支持力FN、摩擦力f和桿的作用力F四個力作用，由題意可知拖把頭時刻處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件有Fcosθ＝mg＋f，F(xiàn)N＝Fsinθ，又f＝μFN，解得F＝eq\f(mg,cosθ－μsinθ)，F(xiàn)N＝eq\f(mg,cotθ－μ)，f＝eq\f(μmg,cotθ－μ)，則當拖把頭上升即θ減小時，桿對拖把頭的作用力F減小，玻璃對拖把頭的支持力FN減小，玻璃對拖把頭的摩擦力f也減小，由牛頓第三定律可知，拖把頭對玻璃的壓力FN′減小，摩擦力f′也減小，A錯誤，B正確；當cotθ－μ≤0，即tanθ≥eq\f(1,μ)時，F(xiàn)、FN、f沒有符合實際的解，即無論推力多大都不能推動拖把頭上升，所以桿與豎直方向的夾角必須小于某一值才可以推動拖把頭上升，該角的正切值為eq\f(1,μ)，C錯誤，D正確。4．(2023·山東省聊城市高三下第二次模擬)(多選)甲、乙兩建筑工人用簡易機械裝置將工件從樓頂運送到地面。如圖所示，兩工人保持位置不動，甲通過緩慢拉動手中的繩子，使工件由位置Ⅰ向右運動到位置Ⅱ，在此過程中，乙手中的繩子始終水平，不計繩的重力，忽略滑輪的大小及摩擦力，則在此過程中()A．甲手中繩子上的拉力大小不變B．乙手中繩子上的拉力不斷減小C．樓頂對甲的支持力增大D．樓頂對甲的摩擦力大于對乙的摩擦力答案BCD解析設甲手中繩子上的拉力大小為F甲，乙手中繩子上的拉力大小為F乙，工件重力大小為G，對繩子結點受力分析，如圖所示，根據(jù)幾何關系有F甲、F乙與G組成的矢量三角形與幾何三角形OAC相似，有eq\f(F甲,OA)＝eq\f(F乙,AC)＝eq\f(G,OC)，工件由位置Ⅰ向右緩慢運動到位置Ⅱ的過程中，OA、AC均變小，OC不變，則甲手中繩子上的拉力F甲減小，乙手中繩子上的拉力F乙減小，故A錯誤，B正確；設甲手中繩子與水平方向的夾角為θ，則繩子對甲的拉力在豎直方向的分力為F甲1＝F甲sinθ，樓頂對甲的支持力為N＝m甲g－F甲1，由于F甲減小，θ不變，所以樓頂對甲的支持力增大，故C正確；根據(jù)平衡條件可得樓頂對甲的摩擦力f甲＝F甲cosθ，設繩子結點與定滑輪之間的繩子與水平方向的夾角為α，樓頂對乙的摩擦力f乙＝F乙＝F甲cosα，由于α>θ，所以樓頂對甲的摩擦力f甲大于對乙的摩擦力f乙，故D正確。5.(2023·山東省煙臺市高三下一模)風箏發(fā)明于中國東周春秋時期，是在世界各國廣泛開展的一項群眾性體育娛樂活動。一平板三角形風箏(不帶鳶尾)懸停在空中，如圖為風箏的側視圖，風箏平面與水平面的夾角為θ，風箏受到空氣的作用力F垂直于風箏平面向上。若拉線長度一定，不計拉線的重力及拉線受到風的作用力，一段時間后，風力增大導致作用力F增大，方向始終垂直于風箏平面，夾角θ不變，再次平衡后相比于風力變化之前()A．風箏距離地面的高度變大B．風箏所受的合力變大C．拉線對風箏的拉力變小D．拉線對風箏的拉力與水平方向的夾角變小答案A解析對風箏受力分析，風力變化之前，風力為F，風箏重力為G，拉線拉力為T，當風力增大，風力變?yōu)镕1，風箏重力不變，拉線拉力變?yōu)門1，矢量三角形如圖所示，風箏懸停在空中，可得風箏所受的合力始終為零，保持不變，由圖可以看出，再次平衡后相比于風力變化之前，拉線拉力變大，拉線對風箏的拉力與水平方向的夾角α變大，故B、C、D錯誤；設拉線長為L，則風箏距地面高度h＝Lsinα，再次平衡后相比于風力變化之前，風箏距離地面的高度變大，故A正確。6．(2022·湖南高考)2022年北京冬奧會跳臺滑雪空中技巧比賽場地邊，有一根系有飄帶的風力指示桿，教練員根據(jù)飄帶的形態(tài)提示運動員現(xiàn)場風力的情況。若飄帶可視為粗細一致的勻質(zhì)長繩，其所處范圍內(nèi)風速水平向右、大小恒定且不隨高度改變。當飄帶穩(wěn)定時，飄帶實際形態(tài)最接近的是()答案A解析將飄帶等分為極多段長度相等的小段，每段均可看成質(zhì)量相等的質(zhì)點，因風速水平向右、大小恒定且不隨高度改變，則每段飄帶受到的風力相等，設為F，方向水平向右，每段飄帶所受的重力設為G，則從飄帶自由端起，x段飄帶受重力xG、風力xF以及緊鄰的上方飄帶(或與桿的系點)的拉力Tx而平衡，如圖所示，這部分飄帶上端切線與豎直方向的夾角θx滿足tanθx＝eq\f(xF,xG)＝eq\f(F,G)，即θx與選取的x的大小無關，為定值，則飄帶為一條傾斜的直線，故選A。7.打印機是現(xiàn)代辦公不可或缺的設備，正常情況下，進紙系統(tǒng)能做到“每次只進一張紙”，進紙系統(tǒng)的結構如圖所示。設圖中剛好有10張相同的紙，每張紙的質(zhì)量均為m，搓紙輪按圖示方向轉(zhuǎn)動時帶動最上面的第1張紙勻速向右運動，搓紙輪與紙張之間的動摩擦因數(shù)為μ1，紙張與紙張之間、紙張與底部摩擦片之間的動摩擦因數(shù)均為μ2，工作時搓紙輪給第1張紙壓力大小為F。重力加速度為g，打印機正常工作時，下列說法正確的是()A．第1張紙受到搓紙輪的摩擦力方向向左B．第2張與第3張紙之間的摩擦力大小為2μ2mgC．第10張紙與摩擦片之間的摩擦力大小為μ2(mg＋F)D．要做到“每次只進一張紙”，應要求μ1<μ2答案C解析打印機正常工作時，搓紙輪帶動第1張紙向右運動，故第1張紙上表面受到搓紙輪施加的摩擦力f方向向右，A錯誤；第1張紙下表面受到第2張紙施加的滑動摩擦力f′，方向向左，即有f′＝μ2(mg＋F)，要讓紙張一張一張進入打印機，則需滿足f′＝μ2(mg＋F)<f≤μ1F，故必有μ1>μ2，D錯誤；第2張紙與第3張紙之間的摩擦力及第10張紙與摩擦片之間的摩擦力都是靜摩擦力，根據(jù)平衡條件可知其大小均為f′＝μ2(mg＋F)，B錯誤，C正確。8.殲－20戰(zhàn)斗機安裝了我國自主研制的矢量發(fā)動機，能夠在不改變飛機飛行方向的情況下，通過轉(zhuǎn)動尾噴口方向改變推力的方向，使戰(zhàn)斗機獲得很多優(yōu)異的飛行性能。已知在殲－20戰(zhàn)斗機沿水平方向超音速勻速巡航時升阻比(垂直機身向上的升力和平行機身向后的阻力之比)為k，飛機的重力為G，能使飛機實現(xiàn)水平勻速巡航模式的最小推力是()A.eq\f(G,1＋k2) B.eq\f(G,k)C.eq\f(G,\r(1＋k2)) D．G答案C解析如圖，殲－20戰(zhàn)斗機沿水平方向超音速勻速巡航時，飛機受到重力G、發(fā)動機推力F1、升力F2和空氣阻力f，重力的方向豎直向下，升力F2的方向豎直向上，空氣阻力f的方向與F2垂直，根據(jù)平衡條件，水平方向有Fx＝f，豎直方向有F2＋Fy＝G，由題意知F2＝kf，解得Fy＝G－kf，則Feq\o\al(2,1)＝Feq\o\al(2,x)＋Feq\o\al(2,y)＝(k2＋1)f2－2kGf＋G2，F(xiàn)eq\o\al(2,1)與f的函數(shù)圖像為開口向上的拋物線，當f＝eq\f(kG,k2＋1)時，F(xiàn)eq\o\al(2,1)取最小值，解得最小推力是F1min＝eq\f(G,\r(1＋k2))，故選C。二、非選擇題(本題共1小題)9．(2023·湖北高考)某同學利用測質(zhì)量的小型家用電子秤，設計了測量木塊和木板間動摩擦因數(shù)μ的實驗。如圖a所示，木板和木塊A放在水平桌面上，電子秤放在水平地面上，木塊A和放在電子秤上的重物B通過跨過定滑輪的輕繩相連。調(diào)節(jié)滑輪，使其與木塊A間的輕繩水平，與重物B間的輕繩豎直。在木塊A上放置n(n＝0，1，2，3，4，5)個砝碼(電子秤稱得每個砝碼的質(zhì)量m0為20.0g)，向左拉動木板的同時，記錄電子秤的對應示數(shù)m。(1)實驗中，拉動木板時________(填“必須”或“不必”)保持勻速。(2)用mA和mB分別表示木塊A和重物B的質(zhì)量，則m和mA、mB、m0、μ、n所滿足的關系式為m＝________________。(3)根據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標紙上繪制出m-n圖像，如圖b所示，可得木塊A和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________(保留2位有效數(shù)字)。答案(1)不必(2)mB－μ(mA＋nm0)(3)0.40解析(1)拉動木板時，木塊始終靜止，則木塊所受的滑動摩擦力始終等于輕繩的拉力，該拉力可通過電子秤間接測出，所以拉動木板時不必保持勻速。(2)設輕繩中拉力大小為T，根據(jù)平衡條件，對木塊A和砝碼整體有μ(mA＋nm0)g＝T，由題知，重物B對電子秤的壓力大小FN＝mg，根據(jù)牛頓第三定律可知，電子秤對重物B的支持力大小FN′＝FN，根據(jù)平衡條件，對重物B有T＋FN′＝mBg，聯(lián)立可解得m＝mB－μ(mA＋nm0)。(3)根據(jù)m＝mB－μmA－μm0·n，結合圖像可知μm0＝eq\f(59－19,5)g＝8g，則μ＝eq\f(8g,20.0g)＝0.40。第講牛頓第三定律共點力的平衡[教材閱讀指導](對應人教版必修第一冊相關內(nèi)容及問題)第三章第3節(jié)[實驗]，測力計B受到A的拉力F，測力計A受到B的拉力F′，F(xiàn)與F′有什么關系？提示：F與F′屬于相互作用力，大小相等、方向相反，作用在同一直線上。第三章第3節(jié)，怎樣理解牛頓第三定律內(nèi)容中“總是”一詞？提示：沒有例外，任何物體、任何情況、任意時刻都這樣。第三章第3節(jié)閱讀“物體受力的初步分析”這一部分內(nèi)容，一對相互平衡的力與一對作用力和反作用力的主要區(qū)別是什么？提示：一對相互平衡的力是作用在同一個物體上，力的種類不一定相同；一對作用力和反作用力是作用在相互作用的兩個物體上，且力的種類一定相同。第三章第5節(jié)[例題2]，三力的平衡用什么方法解決？提示：有三種方法：(1)兩個力的合力和第三個力平衡的方法；(2)用正交分解的方法；(3)按效果分解法。第三章第5節(jié)[練習與應用]T4，四個力的平衡問題，如何求拉力F?提示：利用正交分解的方法結合平衡條件求解。第三章[復習與提高]B組T5，該題應該用什么方法分析求解？提示：用圖解法分析求解。第三章[復習與提高]B組T6。提示：(1)eq\f(4\r(3),3)G，eq\f(2\r(3),3)G；(2)eq\f(\r(21),3)G。必備知識梳理與回顧一、牛頓第三定律1．作用力和反作用力兩個物體之間的作用總是eq\x(\s\up1(01))相互的。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，通常叫作作用力和反作用力。2．內(nèi)容兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小eq\x(\s\up1(02))相等，方向eq\x(\s\up1(03))相反，作用在eq\x(\s\up1(04))同一條直線上。3．表達式：F＝－F′。4．意義：建立了相互作用的物體之間的聯(lián)系，體現(xiàn)了作用力與反作用力的相互依賴關系。二、受力分析分析物體的受力，有兩條思路。一是根據(jù)物體運動狀態(tài)的變化來分析和判斷其受力情況；二是根據(jù)各種力的特點，從相互作用的角度來分析物體的受力。三、共點力的平衡1．共點力作用于物體的eq\x(\s\up1(01))同一點或作用線相交于一點的幾個力。2．平衡狀態(tài)物體保持eq\x(\s\up1(02))靜止或eq\x(\s\up1(03))勻速直線運動的狀態(tài)。3．共點力的平衡條件(1)F合＝0或者eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Fx＝0，,Fy＝0。))(2)平衡條件的推論①二力平衡：如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個力必定大小eq\x(\s\up1(04))相等，方向eq\x(\s\up1(05))相反。②三力平衡：如果物體在三個共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個力與其余兩個力的合力大小eq\x(\s\up1(06))相等，方向eq\x(\s\up1(07))相反；并且這三個力的矢量可以形成一個首尾相接的矢量eq\x(\s\up1(08))三角形。③多力平衡：如果物體在多個共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個力與其余幾個力的合力大小eq\x(\s\up1(09))相等，方向eq\x(\s\up1(10))相反。一、堵點疏通1．先有作用力，然后才有反作用力。()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．大小相等，方向相反，作用在同一直線上，而且作用在兩個物體上的兩個力一定是作用力與反作用力。()4．對物體進行受力分析時，只能畫該物體受到的力，該物體對別的物體施加的力不能畫在該物體上。()5．物體的速度為零即處于平衡狀態(tài)。()6．物體處于平衡狀態(tài)時，加速度等于零。()7．若物體受三個力F1、F2、F3的作用而平衡，將F2轉(zhuǎn)動90°時，三個力的合力大小為eq\r(2)F2。()8．物體沿斜面下滑時，物體受重力、支持力和下滑力的作用。()答案1.×2.×3.×4.√5.×6.√7．√8.×二、對點激活1.(人教版必修第一冊·第三章第3節(jié)[拓展學習]改編)(多選)用計算機輔助實驗系統(tǒng)(DIS)做驗證牛頓第三定律的實驗，把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動，觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結果(如圖所示)，分析兩個力傳感器的相互作用隨著時間變化的曲線，以下結論正確的是()A．作用力與反作用力同時產(chǎn)生B．作用力與反作用力作用在同一物體上C．作用力與反作用力大小相等D．作用力與反作用力的合力為零答案AC解析作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，分別作用在兩個物體上，同時產(chǎn)生、同時消失，故A、C正確，B錯誤；作用力與反作用力作用在兩個物體上，不能求合力，故D錯誤。2.(人教版必修第一冊·第三章第5節(jié)[練習與應用]T2改編)(多選)一根輕繩一端系小球P，另一端系于光滑墻壁上的O點，在墻壁和小球P之間夾有一長方體物塊Q，如圖所示，在小球P、物塊Q均處于靜止狀態(tài)的情況下，下列有關說法正確的是()A．物塊Q受3個力B．小球P受4個力C．若O點下移，物塊Q受到的靜摩擦力將增大D．若O點上移，繩子的拉力將變小答案BD解析對P和Q進行受力分析可知，Q受重力、墻壁的彈力、P對Q的彈力、P對Q的摩擦力，P受重力、繩子的拉力、Q對P的彈力、Q對P的摩擦力，因此A錯誤，B正確；分析Q的受力情況可知，若O點下移，Q處于靜止狀態(tài)，其受到的靜摩擦力仍等于重力，不變，C錯誤；對P進行受力分析可知，若O點上移，繩子的拉力將變小，D正確。3.如圖所示，將小物塊P輕輕放到半圓柱體上，O為圓心。當小物塊處于B位置時恰好能保持靜止，OB與豎直半徑的夾角∠AOB＝30°。若小物塊與圓柱體之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則小物塊與圓柱體之間的動摩擦因數(shù)為()A.eq\f(\r(3),2) B.eq\f(\r(3),3)C.eq\f(1,2) D.eq\f(1,3)答案B解析當小物塊處于B位置時恰好能保持靜止，則此時小物塊所受摩擦力為最大靜摩擦力，其受力如圖所示，由平衡條件得：N＝mgcosθ，fm＝mgsinθ，又fm＝μN，聯(lián)立解得μ＝eq\f(\r(3),3)，故A、C、D錯誤，B正確。關鍵能力發(fā)展與提升考點一牛頓第三定律的理解與應用深化理解1．作用力與反作用力的“六同、三異、二無關”(1)“六同”：①大小相同；②性質(zhì)相同；③同一直線；④同時產(chǎn)生；⑤同時變化；⑥同時消失。(2)“三異”：①方向不同；②受力物體不同；③產(chǎn)生效果不同。(3)“二無關”：①與物體的運動狀態(tài)無關；②與是否和另外物體相互作用無關。2．一對平衡力和一對作用力與反作用力的比較一對平衡力一對作用力與反作用力相同點大小相等、方向相反、作用在同一條直線上不同點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、同時變化、同時消失一定同時產(chǎn)生、同時變化、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考向1牛頓第三定律的應用例1下列說法正確的是()A．起重機用鋼索加速吊起貨物時，鋼索對貨物的力大于貨物對鋼索的力B．子彈能射入木塊是因為子彈對木塊的力大于木塊對子彈的阻力C．大人與小孩相撞時，大人對小孩的撞擊力大于小孩對大人的撞擊力D．將圖釘按入木板，圖釘對木板的力和木板對圖釘?shù)牧Υ笮∈窍嗟鹊腫答案]D[解析]鋼索對貨物的力與貨物對鋼索的力是一對作用力與反作用力，總是大小相等，A錯誤；子彈對木塊的力與木塊對子彈的阻力是一對作用力與反作用力，總是大小相等，B錯誤；大人對小孩的撞擊力與小孩對大人的撞擊力是一對作用力與反作用力，總是大小相等，C錯誤；圖釘對木板的力和木板對圖釘?shù)牧κ且粚ψ饔昧εc反作用力，總是大小相等，D正確?？枷?一對平衡力和一對作用力與反作用力的辨析例2(多選)如圖所示，用水平力F把一個物體緊壓在豎直墻壁上靜止，下列說法中正確的是()A．水平力F跟墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力B．物體的重力跟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作用力與反作用力[答案]BD[解析]水平力F跟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，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)，故這兩個力是一對平衡力，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，這兩個力不是一對平衡力，也不是一對相互作用力，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一對相互作用力，是一對作用力與反作用力，D正確?？枷?牛頓第三定律在受力分析中的妙用例3一個箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環(huán)，箱與桿的總質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖所示。已知環(huán)沿桿勻加速下滑時，環(huán)與桿間的摩擦力大小為f，則此時箱對地面的壓力大小為()A．Mg＋f B．Mg－fC．Mg＋mg D．Mg－mg[答案]A[解析]環(huán)在豎直方向上受重力及桿給它的豎直向上的摩擦力f，受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應給桿一個豎直向下的摩擦力f′，故箱子與桿整體豎直方向上受重力Mg、地面對它的支持力N及環(huán)給它的摩擦力f′，受力情況如圖乙所示，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得N＝f′＋Mg＝f＋Mg。根據(jù)牛頓第三定律，箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力大小，即N′＝Mg＋f，故A正確。應用牛頓第三定律應注意的問題(1)對于任何物體，在任何條件下，牛頓第三定律都是成立的。不能錯誤地認為只有物體受力平衡時，牛頓第三定律才成立。(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)作用力與反作用力是兩個物體間的相互作用力，不牽扯第三個物體?！靖M訓練】1.引體向上是同學們經(jīng)常做的一項健身運動。該運動的規(guī)范動作是：兩手正握單杠，由懸垂開始，上拉時，下顎須超過單杠面；下放時，兩臂放直，不能曲臂。如圖所示，這樣上拉下放，重復動作，達到健身的目的。關于做引體向上動作時人的受力，以下判斷正確的是()A．在加速上拉過程中，單杠對人的作用力大于人對單杠的作用力B．在加速下放過程中，單杠對人的作用力與人對單杠的作用力大小相等C．懸垂靜止時，單杠對人的作用力與人對單杠的作用力是一對平衡力D．在加速下放過程中，某瞬間人可能不受力的作用答案B解析單杠對人的作用力與人對單杠的作用力是一對相互作用力，無論是上拉過程、下放過程，還是懸垂靜止時，大小總相等，與人的運動狀態(tài)無關，A、C錯誤，B正確；在加速下放過程中，人始終受重力的作用，故D錯誤?？键c二物體的受力分析思想方法1．受力分析的一般步驟2．整體法與隔離法整體法隔離法概念將加速度相同的幾個物體作為一個整體來分析的方法將研究對象與周圍物體分隔開來分析的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力或求系統(tǒng)整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意事項對整體進行受力分析時，不再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用一般先隔離受力較少的物體作為突破口例4(多選)如圖所示為形狀相同的兩個劈形物體，它們之間的接觸面光滑，兩物體與地面的接觸面均粗糙，現(xiàn)對A施加水平向右的力F，兩物體均保持靜止，則物體B的受力個數(shù)可能是()A．2個 B．3個C．4個 D．5個[答案]AC[解析]對A受力分析可知，當F與A所受的靜摩擦力大小相等時，則A、B之間沒有彈力，當F比A所受的靜摩擦力更大時，則A、B之間有彈力。當A對B沒有彈力時，B受到重力和地面的支持力2個力；當A對B有彈力時，B還受到重力、地面的支持力與摩擦力，共4個力。故A、C正確，B、D錯誤。受力分析的三個技巧(1)不要把研究對象所受的力與研究對象對其他物體的作用力混淆。(2)除了根據(jù)力的性質(zhì)和特點進行判斷，假設法是判斷彈力、摩擦力的存在與否及方向的常用方法。(3)要善于轉(zhuǎn)換研究對象，尤其是對于摩擦力不易判定的情形，可以先分析與之相接觸、受力較少的物體的受力情況，再應用牛頓第三定律判定?？键c三共點力的平衡思想方法求解共點力的平衡問題的常用方法方法內(nèi)容合成與分解法物體受三個共點力的作用而平衡，將任意兩個力合成，則該合力一定與第三個力大小相等，方向相反；或?qū)⑵渲心骋粋€力沿另外兩個力的反方向分解，則其分力和其他兩個力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個或三個以上力的作用而平衡，將物體所受的力分解到兩個相互垂直的x軸、y軸上，則Fx合＝0，F(xiàn)y合＝0。選擇x、y軸方向時，要使盡可能多的力落在x軸、y軸上，被分解的力要盡可能是已知力矢量三角形法對受三力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移，使三力組成一個首尾依次相接的矢量三角形，結合數(shù)學知識求解未知力考向1合成與分解法例5(2023·浙江6月選考)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[答案]D[解析]對光滑圓柱體受力分析如圖，由平行四邊形定則及平衡條件，有Fa＝Gsin37°＝0.6G，F(xiàn)b＝Gcos37°＝0.8G，故D正確?！靖M訓練】2.(2023·河北高考)如圖，輕質(zhì)細桿AB上穿有一個質(zhì)量為m的小球C，將桿水平置于相互垂直的固定光滑斜面上，系統(tǒng)恰好處于平衡狀態(tài)。已知左側斜面與水平面成30°角，則左側斜面對桿AB支持力的大小為()A．mg B.eq\f(\r(3),2)mgC.eq\f(\r(3),3)mg D.eq\f(1,2)mg答案B解析輕桿和小球組成的整體，受斜面的支持力NA、NB和自身的重力mg而處于平衡狀態(tài)，如圖所示，由平衡條件有NA＝mgcos30°，解得NA＝eq\f(\r(3),2)mg，故選B。考向2正交分解法例6(2023·廣東高考)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。下列關系式正確的是()A．Ff＝G B．F＝FNC．Ff＝Gcosθ D．F＝Gsinθ[答案]C[解析]將重力G沿壁面方向和垂直于壁面方向進行分解，機器人保持靜止，由平衡條件得：Ff＝Gcosθ，F(xiàn)＝FN＋Gsinθ，故C正確，A、B、D錯誤?？枷?矢量三角形法例7(2020·全國卷Ⅲ)如圖，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°[答案]B[解析]甲物體拴牢在O點，且甲、乙兩物體的質(zhì)量相等，則與甲相連的豎直細線和與乙相連的繩子對O點的拉力大小相等。對O點受力分析，如圖所示，根據(jù)幾何關系有：2β＋α＝180°，解得β＝55°，故B正確。應用共點力平衡條件解題的步驟(1)選取研究對象：根據(jù)解題需要，選取一個平衡體(單個物體或系統(tǒng)，也可以是結點)作為研究對象。(2)畫受力示意圖：對研究對象進行受力分析，畫出受力示意圖。(3)合成或分解：按照合成與分解法或正交分解法進行合成或分解。(4)列方程求解：根據(jù)平衡條件列出平衡方程，解平衡方程，對結果進行討論。課時作業(yè)[A組基礎鞏固練]1.(2024·安徽省皖南八校高三上第一次大聯(lián)考)如圖所示是東北某地爺孫倆在水平的雪地里玩耍時狗拉雪橇的圖片，忽略摩擦力以外的其他阻力，以下說法正確的是()A．狗拉雪橇勻速前進時，雪橇的運動速度越大，狗拉雪橇的力也越大B．如果摩擦力可忽略不計，沒有狗的拉力，雪橇也能做勻速直線運動C．狗拉雪橇做加速運動時，狗拉雪橇的力大于雪橇拉狗的力D．狗拉雪橇的力和雪橇拉狗的力是一對平衡力，大小始終相等答案B解析狗拉雪橇勻速前進時，雪橇受到狗的拉力、自身重力和地面的滑動摩擦力作用，且三個力的方向保持不變、自身重力的大小保持不變，可知三個力構成的矢量三角形不變，則狗拉雪橇的力始終不變，與雪橇的運動速度大小無關，故A錯誤；如果摩擦力可忽略不計，沒有狗的拉力，雪橇由于慣性也能做勻速直線運動，故B正確；狗拉雪橇的力和雪橇拉狗的力是一對相互作用力，大小總是相等，故C、D錯誤。2.(多選)如圖所示，當車向右加速行駛時，一質(zhì)量為m的物塊緊貼在車廂壁上，且相對于車廂壁靜止。下列說法正確的是()A．在豎直方向上，車廂壁對物塊的摩擦力與物塊的重力平衡B．在水平方向上，車廂壁對物塊的彈力與物塊對車廂壁的壓力是一對平衡力C．若車的加速度變小，則車廂壁對物塊的彈力減小D．若車的加速度變大，則車廂壁對物塊的摩擦力也變大答案AC解析物塊受三個力，水平方向受彈力FN，且FN＝ma，故a減小，F(xiàn)N減小，C正確；豎直方向受重力和車廂壁對物塊的靜摩擦力f，且f＝mg，a增大，f不變，故A正確，D錯誤；在水平方向上，車廂壁對物塊的彈力與物塊對車廂壁的壓力是一對作用力與反作用力，故B錯誤。3.如圖所示，傾斜的滑桿上套有一個圓環(huán)(所受重力不可忽略)，圓環(huán)通過輕繩拉著一個物體，在圓環(huán)沿滑桿下滑的過程中，輕繩始終豎直。下列說法正確的是()A．物體做勻速直線運動B．輕繩對物體的拉力大于物體受到的重力C．圓環(huán)可能不受摩擦力的作用D．圓環(huán)受三個力作用答案A解析圓環(huán)沿滑桿下滑的過程中，輕繩始終豎直，物體只受豎直方向的重力和輕繩的拉力作用，這兩個力的合力不可能沿滑桿方向，故這兩個力為一對平衡力，物體做勻速直線運動，故A正確，B錯誤；若圓環(huán)不受沿滑桿向上的摩擦力作用，則圓環(huán)不可能與物體的運動情況相同(即做勻速直線運動)，故C錯誤；圓環(huán)受到重力、滑桿的支持力、摩擦力和輕繩的拉力四個力作用，故D錯誤。4.(2020·海南高考)如圖，上網(wǎng)課時小明把手機放在斜面上，手機處于靜止狀態(tài)。則斜面對手機的()A．支持力豎直向上B．支持力小于手機所受的重力C．摩擦力沿斜面向下D．摩擦力大于手機所受的重力沿斜面向下的分力答案B解析設手機的質(zhì)量為m，斜面傾角為θ。對手機進行受力分析，如圖所示。由圖可知支持力方向垂直斜面向上，摩擦力方向沿斜面向上，故A、C錯誤；根據(jù)平衡條件有：f＝mgsinθ，F(xiàn)N＝mgcosθ，因cosθ<1，故FN<mg，且摩擦力等于手機所受的重力沿斜面向下的分力，故B正確，D錯誤。5.(2023·江蘇高考)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eq\f(1,6)。每條腿對月球表面壓力的大小為()A.eq\f(mg,4) B.eq\f(mg,4cosθ)C.eq\f(mg,6cosθ) D.eq\f(mg,24)答案D解析對“嫦娥五號”探測器進行受力分析，探測器受到月球?qū)λQ直向下的重力和月球表面對它的每條腿豎直向上的支持力，設它的每條腿受到月球表面的支持力大小為FN，根據(jù)平衡條件有4FN＝mg月，由題意知月球表面的重力加速度g月＝eq\f(1,6)g，解得FN＝eq\f(mg,24)，根據(jù)牛頓第三定律可知，每條腿對月球表面壓力的大小為eq\f(mg,24)。故D正確。6．(2023·浙江1月選考)如圖所示，輕質(zhì)網(wǎng)兜兜住重力為G的足球，用輕繩掛于光滑豎直墻壁上的A點，輕繩的拉力為FT，墻壁對足球的支持力為FN，則()A．FT<FNB．FT＝FNC．FT>GD．FT＝G答案C解析設輕繩與豎直墻面夾角為θ，對網(wǎng)兜和足球整體受力分析，如圖所示，將FT沿豎直方向和水平方向正交分解，由平衡條件可得FTcosθ＝G，F(xiàn)Tsinθ＝FN，可知FT>G，F(xiàn)T>FN，故C正確，A、B、D錯誤。[B組綜合提升練]7．(2023·遼寧省沈陽市高三下質(zhì)量監(jiān)測(一))(多選)中國的雜技藝術種類繁多、底蘊深厚。如圖所示，男、女演員均處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是()A．男演員對女演員的作用力豎直向上B．女演員對男演員的作用力斜向左下方C．男演員對地面有向右的摩擦力作用D．男演員對地面的作用力大小等于兩人的總重力答案AD解析女演員處于靜止狀態(tài)，由平衡條件可知，男演員對女演員的作用力與女演員受到的重力是一對平衡力，則男演員對女演員的作用力的方向豎直向上，A正確；根據(jù)牛頓第三定律可知，女演員對男演員的作用力方向豎直向下，大小等于女演員的重力，B錯誤；對男、女演員整體進行受力分析可知，地面對男演員的作用力方向豎直向上，大小等于兩人的總重力，根據(jù)牛頓第三定律可知男演員對地面的作用力大小等于兩人的總重力，男演員與地面間的摩擦力為零，C錯誤，D正確。8.(2022·河北省秦皇島市高三下三模)如圖所示，物塊在平行斜面向上的外力作用下沿斜面勻速下滑，該過程中斜面始終靜止在水平地面上。下列說法正確的是()A．地面對斜面的摩擦力水平向左B．地面對斜面的支持力大于物塊與斜面所受重力大小之和C．物塊可能受到三個力的作用D．斜面對物塊的摩擦力一定沿斜面向上答案C解析以物塊和斜面組成的整體為研究對象，進行受力分析，外力在水平方向的分力方向向左，由共點力平衡可知地面對斜面的摩擦力水平向右，外力在豎直方向的分力方向向上，由共點力平衡可得地面對斜面的支持力小于物塊與斜面所受重力大小之和，A、B錯誤；若斜面和物塊之間無摩擦力，物塊所受重力沿斜面向下的分力恰好與外力大小相等，則物塊受到三個力的作用，C正確，D錯誤。9.(多選)木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如圖所示，則有()A．人對木箱底的壓力大小為G2＋FB．人對木箱底的壓力大小為G2C．木箱對地面的壓力大小為G2＋G1－FD．木箱對地面的壓力大小為G1＋G2答案AD解析對人隔離受力分析，人受豎直向下的重力G2、向下的作用力F′、向上的支持力FN，由牛頓第三定律與平衡條件可得FN＝G2＋F′＝G2＋F，根據(jù)牛頓第三定律，人對木箱底的壓力大小為G2＋F，A正確，B錯誤；將人與木箱看成一個整體，