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专题05 重力 弹力 摩擦力 牛顿第三定律（解析版）
注：【分层调研·提分要点】所选的例题变式和练习都是最新的高考真题和2024 年全国各地的模拟
试题，【真题再现·洞悉高考】选自最近3 年的全国个点的高考真题。【分层检测·能力拔高】选
择2024 年全国各地的模拟试题，题量适中，便于学生自测专用。
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目 录
01 思维导图·成竹在胸
02 知识梳理·复习重点
知识点1：重力..............................................................................................................2
知识点2：弹力..............................................................................................................2
知识点3：摩擦力..........................................................................................................2
03 分层调研·提分要点
考向1 弹力的分析与计算 胡克定律........................................................................3
角度1：接触面上弹力的分析与计算..........................................................................4
角度2：轻绳“活结问题”的分析与计算..................................................................4
角度3：轻绳“死结问题”的分析与计算..................................................................5
角度4：轻杆弹力的分析与计算..................................................................................6
角度5：轻弹簧（弹性绳）弹力的分析与计算..........................................................8
考向2 摩擦力的分析与计算........................................................................................9
考向3 摩擦力的突变问题............................................................................................9
角度1：静静突变..........................................................................................................9
角度2：静动突变........................................................................................................10
角度3：动静突变........................................................................................................11
角度4：动动突变........................................................................................................12
考向4 牛顿第三定律..................................................................................................13
考向5 “转换研究对象法”在受力分析中的应用..................................................14
04 真题再现·洞悉高考
05 分层调研·能力拔高
基础过关.......................................................................................................................17
提升练习.......................................................................................................................18
知识点1：重力
1. 产生：由于地球吸引而使物体受到的力（注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分
力）
2. 大小：G＝mg，可用弹簧测力计测量（注意：物体的质量不会变；G 的变化是由在地球上不同位置处g
的变化引起的）
3. 方向：总是竖直向下的.（注意：竖直向下是和水平面垂直，不一定和接触面垂直，也不一定指向地
心）
4. 重心：物体的每一部分都受重力作用，可认为重力集中作用于一点即物体的重心.
(1)影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的质量分布.
(2)不规则薄板形物体重心的确定方法：悬挂法.（注意：重心的位置不一定在物体上）
知识点2：弹力
1.弹性形变：撤去外力作用后能够恢复原状的形变.
2.弹力：
(1)定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力.
(2)产生条件：①物体间直接接触；②接触处发生弹性形变.
(3)方向：总是与施力物体形变的方向相反.
3.胡克定律：
(1)内容：在弹性限度内，弹力和弹簧形变大小(伸长或缩短的量)成正比.
(2)表达式：F＝kx.
①k 是弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，用符号N/m 表示；k 的大小由弹簧自身性质决定.
②x 是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度.
知识点3：摩擦力
1. 静摩擦力与滑动摩擦力
名称
静摩擦力
滑动摩擦力
项目
定义
两相对静止的物体间的摩擦力
两相对运动的物体间的摩擦力
产生条件
接触面粗糙；接触处有压力；两物体间有
相对运动趋势
接触面粗糙；接触处有压力；两物体间
有相对运动
大小
0<Ff≤Ffm
Ff＝μFN
方向
与受力物体相对运动趋势的方向相反
与受力物体相对运动的方向相反
作用效果
总是阻碍物体间的相对运动趋势
总是阻碍物体间的相对运动
摩擦力方向另类理解：运动的快的物体带动运动慢的物体，因此运动慢的物体有一个向前的摩擦力；运动
慢的物体阻碍运动快的物体向前运动，因此运动快的物体有一个向后的摩擦力。
2. 动摩擦因数
(1)定义：彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力和正压力的比值，即：μ＝.
(2)决定因素：接触面的材料和粗糙程度.
考向
1 弹力的分析与计算 胡克定律
（1）弹力有无的判断“三法”
假
设
法
思路
假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变.若运
动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力
例证
图中细线竖直、斜面光滑，因去掉斜面体，小球的状态不变，故
小球只受细线的拉力，不受斜面的支持力
替
换
法
思路
用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力学状态.如果能维持，则说明这个杆
提供的是拉力；否则，提供的是支持力
例证
图中轻杆AB、AC，用绳替换杆AB，原装置状态不变，说明杆AB
对A 施加的是拉力；用绳替换杆AC，原状态不能维持，说明杆
AC 对A 施加的是支持力
状
态
法
思路
由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动
状态，由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程，求解物体间的弹力
例证
升降机以a＝g 加速下降时物体不受底板的弹力作用
（2）弹力方向的判断
①根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断.
②根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.
（3）计算弹力大小的三种方法
①根据胡克定律进行求解（注：胡克定律只能求弹簧、弹性绳等的弹力）.
②根据力的平衡条件进行求解.
③根据牛顿第二定律进行求解.
角度1：接触面上弹力的分析与计算
【典例1】（2024·山东烟台·三模）中国古代建筑的门闩凝结了劳动人民的智慧。如图是一种竖直门闩的原
理图：当在水平槽内向右推动下方木块A 时，使木块B 沿竖直槽向上运动，方可启动门闩。水平槽、竖直
槽内表面均光滑，A、B 间的接触面与水平方向成45°角，A、B 间的动摩擦因数为0.2，且最大静摩擦力等
于滑动摩擦力。已知B 的质量为m，重力加速度大小为g。为了使门闩刚好能被启动，则施加在A 上的水
平力F 最小应为（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式1-1】（2024·广东·三模）如图所示为一种简易“千斤顶”的示意图，竖直轻杆被套管P 限制，只能
在竖值方向运动，轻轩上方放置质量为m 的重物，轻杆下端通过小滑轮放在水平面上的斜面体上，对斜面
体施加水平方向的推力F 即可将重物缓慢顶起，若斜面体的倾角为θ，不计各处摩擦和阻力，为了顶起重
物，下列说法正确的是（ ）
A．θ 越大，需要施加的力F 越大
B．θ 越大，需要施加的力F 越小
C．θ 越大，系统整体对地面的压力越大
D．θ 越大，系统整体对地面的压力越小
【变式1-2】（2024·四川凉山·三模）A、B 两物体如图叠放，在竖直向上的力F 作用下沿粗糙竖直墙面向
上匀速运动，则A 的受力个数为（ ）
A．2
B．3
C．4
D．5
角度2：轻绳“活结问题”的分析与计算
活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的力是相等的，即滑轮
只改变力的方向不改变力的大小．
【典例2】（23-24 高三上·新疆乌鲁木齐·阶段练习）水平横梁一端A 插在墙壁内，另一端装有一小滑轮
B，一轻绳的一端C 固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重为100N 的重物，CBA30。如图所示，
则滑轮受到轻绳的作用力的大小为（ ）
A．100N
B．
N
C．50N
D．20N
【变式2-1】（多选）（23-24 高三上·福建三明·期末）如图所示，不可伸长的轻质细绳，一端固定于竖直
杆P 上，另一端绕过轻质定滑轮，悬挂一质量为m 的物体。现挂上质量为m（包括衣架）的衣服，不计一
切摩擦，当系统静止时，轻绳与竖直方向夹角分别为
和
，对定滑轮的作用力大小为F，则（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式2-2】如图所示，一根不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O 点，右端跨过位于点
的固定光滑
轴，悬挂一质量为M 的物体。轻绳
段水平，长度为L，绳子上套一可沿绳滑动的轻环P。现在轻环上
悬挂一质量为m 钩码，平衡后，物体上升L，则钩码与物体的质量之比为（ ）
A．
B．
C．
D．
角度3：轻绳“死结问题”的分析与计算
【提示】若结点不是滑轮，是固定点时，称为“死结”结点，则两侧绳上的弹力不一定相等．
【典例3】图甲中水平横梁的一端A 插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C 固定于墙壁
上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m＝10kg 的重物，∠CBA＝30°；图乙中轻杆通过细绳MN 和铰链固定
在竖直的墙上，在N 端同样挂上质量m＝10kg 的重物，细绳与水平轻杆ON 的夹角θ＝30°，g 取10m/s2，
则下列说法正确的是（ ）
A．图甲中绳对滑轮作用力方向水平向左
B．图甲中滑轮受到绳子的作用力大小为100N
C．图乙中轻杆受到的压力大小为200N
D．图乙中细绳MN 的拉力为100
N
【变式3-1】（23-24 高三下·陕西西安·阶段练习）如图所示，质量
的滑块静止在水平实验台上，通
过三段轻绳分别与天花板和球形容器相连，
与天花板夹角为
，
水平。重力加速度
取
，
假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．若实验台对滑块的摩擦力不超过
，则球形容器与容器内液体总重力最大为
B．若实验台对滑块的摩擦力不超过
，则球形容器与容器内液体总重力最大为
C．若球形容器与容器内液体总重力最大为
时滑块即将滑动，则滑块与实验台的动摩擦因数
D．若球形容器与容器内液体总重力最大为
时滑块即将滑动，则滑块与实验台的动摩擦因数
【变式3-2】（23-24 高三上·河北承德·期中）甲、乙两人用绳aO 和bO 通过装在P 楼和Q 楼楼顶的定滑
轮，将质量为m 的物块由O 点沿Oa 直线缓慢地向上提升，如图所示，
为锐角。则在物块由O 点沿
Oa 直线缓慢上升直至bO 处于水平的过程中，以下判断正确的是（ ）
A．aO 绳和bO 绳中的弹力逐渐减小
B．aO 绳和bO 绳中的弹力逐渐增大
C．aO 绳中的弹力一直增大，bO 绳中的弹力先减小后增大
D．aO 绳中的弹力先减小后增大，bO 绳中的弹力一直增大
角度4：轻杆弹力的分析与计算
【典例4】（23-24 高三下·四川雅安·阶段练习）如图所示，轻直杆BC 的一端用铰链固定于竖直墙壁，另
一端固定一个轻小滑轮C，轻细绳下端挂一重物，细绳的AC 段水平。忽略所有摩擦，若将细绳的端点A
缓慢向上移动一小段距离，则下列说法正确的是（ ）
A．移动过程中直杆顺时针转动了一些
B．移动过程中直杆没有发生转动
C．移动过程中直杆逆时针转动了一些
D．无法确定移动过程中直杆是否转动
【变式4-1】（2024·辽宁·一模）如图所示，轻杆AC 和轻杆BC 的一端用光滑铰链连接在C 点，另一端用
光滑铰链分别固定在竖直墙壁上，将一物块通过细线连接在C 点并保持静止状态。若对C 端施加一水平向
右的作用力F，则下列说法正确的是（ ）
A．轻杆AC 中的弹力一定变大
B．轻杆AC 中的弹力可能减小
C．轻杆BC 中的弹力一定变大
D．轻杆BC 中的弹力一定减小
【变式4-2】如图所示，在水平桌面上的直角支架上放了一部手机，M、N 为手机和直角支架间的两个接触
点，手机可视为规则长方体。当直角支架和手机处于静止状态时，下列说法正确的是（ ）
A．手机在M 点受到支架的弹力水平向右
B．手机在M 点受到支架的弹力竖直向上
C．手机在N 点受到支架的弹力竖直向上
D．手机在N 点受到支架的弹力沿NM 方向
五、角度5：轻弹簧
【典例5】（2023·山东·高考真题）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖
直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正
好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在
弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（ ）
A．10N/m
B．100N/m
C．200N/m
D．300N/m
【变式5-1】（2024·山西晋中·模拟预测）实验室有一种测力计如图所示，某同学将质量为300g 的砝码挂
在下面，相同的两根弹簧相比原来伸长了1.5cm，重力加速度大小
，则该测力计单根弹簧的劲度
系数为（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式5-2】（2024·湖南·三模）如图所示，某创新实验小组制作了一个半径为8cm 的圆环，将3 个相同的
轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的A、B、C 三点，另外一端连接于同一点，结点恰好在圆心O 处。将圆
环水平放置，在结点O 处悬挂一瓶矿泉水，缓慢释放直至平衡时测得结点下降了6cm。已知轻弹簧的原长
为8cm，矿泉水的重力为6N，则弹簧的劲度系数为（ ）
A．
B．
C．
D．
角度5：轻弹簧（弹性绳）弹力的分析与计算
【典例6】（2024·广西·高考真题）工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图，三个完全相同的货箱
正沿着表面均匀的长直木板下滑，货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3 号货箱与直木板间摩擦
力的大小分别为
、
和
，则（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式6-1】（23-24 高三下·山东·阶段练习）中国传统工艺——榫卯结构出现在当下流行的拼插玩具中，
如图甲所示。凸出部分叫榫，凹进部分叫卯，榫和卯咬合，起到连接作用。图乙是一种榫卯连接构件，相
互连接的两部分M、N，其中构件M 固定在水平地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为μ，沿N 的轴
线OP 用大小为F 的力才能将N 从M 中缓慢拉出。可认为各接触面间的弹力大小均为
，滑动摩擦力与最
大静摩擦力大小相等，N 的下表面与水平地面未接触，则榫、卯接触面间的动摩擦因数μ 为（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式6-2】（2024·江西上饶·一模）在建筑装修中，工人用一质量为
、与墙面动摩擦因数为
的磨石打
磨竖直粗糙墙面，在与竖直面成
角的推力
作用下，磨石以速度向上匀速运动，如图所示。则
（ ）
A．磨石受到的摩擦力大小为
B．若仅略微减小
角，则磨石将做减速运动
C．若撤掉
，磨石会立刻向下运动
D．若撤掉
，磨石受到的摩擦力大小变为
考向
2 摩擦力的分析与计算
1. 静摩擦力的有无和方向的判断方法
（1）假设法：利用假设法判断的思维程序如下：
（2）状态法：先判断物体的状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F＝ma)确定合力，然后通过受
力分析确定静摩擦力的大小及方向.
（3）牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一
物体受到的静摩擦力方向.
2. 静摩擦力大小的计算
（1）物体处于平衡状态(静止或匀速运动)，利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小.
（2）物体有加速度时，若只有静摩擦力，则Ff＝ma.若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F 合＝ma，先
求合力再求静摩擦力.
3. 滑动摩擦力大小的计算
滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，应用此公式时要注意以下几点：
（1）μ 为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小
不一定等于物体的重力.
（2）滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关.
4. 分析技巧
①在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析.
②要注意灵活应用相对运动趋势法、假设法、状态法和转换法判断静摩擦力的方向.
考向
3 摩擦力的突变问题
角度1：静静突变
物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物
体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。
【典例7】（多选）如图所示，一重为50N 的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到
两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1=20N，F2=8N，已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.3，设最大
静摩擦力等于滑动摩擦力，则（ ）
A．木块受到的摩擦力的大小为15N，方向水平向左
B．木块受到的摩擦力的大小为12N，方向水平向左
C．若将F1撤去，木块受到的摩擦力的大小为8N，方向水平向右
D．若将F2撤去，木块受到的摩擦力的大小为20N，方向水平向左
【变式7-1】（2024·北京海淀·三模）如图所示，木块A、B 分别重50N 和60N，它们与水平地面间的动摩
擦因数均为0.20，夹在A、B 之间的弹簧被压缩了1cm，弹簧的劲度系数为400N/m ，系统置于水平地面
上静止不动（可认为木块与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。现用
的水平拉力作用在
木块B 上，此时木块A、B 所受摩擦力分别记为
和
，弹簧弹力大小为
，则（ ）
A．
B．
的方向水平向左
C．
D．
【变式7-2】（23-24 高三上·河南鹤壁·期中）如图所示，质量为10 kg 的物体A 拴在一个被水平拉伸的弹
簧一端，弹簧的拉力为5 N 时，物体A 与小车均处于静止状态．若小车以1 m/s2的加速度向右运动，则（
）
A．物体A 相对小车向右运动
B．物体A 受到的摩擦力减小
C．物体A 受到的摩擦力大小不变
D．物体A 受到的弹簧的拉力增大
角度2：静动突变
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体
受到的静摩擦力将“突变”成滑动擦力，“突变”点为静摩擦力达到最大值时.
【典例8】（多选）（2024·陕西渭南·一模）某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固
定个力传感器，力传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，力传感器记录
的
图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．只有当木板匀速运动时，力传感器的示数才等于物块受到的摩擦力大小
B．无论木板是否匀速运动，力传感器的示数总等于物块受到的摩擦力大小。
C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为
D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
【变式8-1】（2024·江苏泰州·一模）如图所示，将一张重力不计的白纸夹在重力为G 的课本与水平桌面之
间，现用一水平拉力F 将白纸从课本下向右抽出（书本始终未从桌面上滑落），已知所有接触面间的动摩
擦因数均为μ，则在白纸被抽出的过程中（ ）
A．课本对白纸的滑动摩擦力方向向右
B．课本与桌面接触前，白纸所受滑动摩擦力大小为2μG
C．白纸被抽出越快，课本动量的变化越大
D．白纸被抽出越快，课本所受滑动摩擦力的冲量越大
【变式8-2】（2023·山东济宁·三模）一本质量为m 的书平放在水平桌面上，将一张A4 纸夹在书页间，如
图所示。已知书与桌面间的动摩擦因数为μ，A4 纸与书页间的动摩擦因数为4μ，最大静摩擦力等于滑动摩
擦力，A4 纸的质量忽略不计。现有一水平向右的力F 作用于A4 纸上，若要使书与A4 纸一起运动，则A4
纸上面书页的质量应至少大于（ ）
A．
B．
C．
D．
角度3：动静突变
两物体相对减速滑动的过程中，若相对速度变为零，则滑动摩擦力“突变”为静摩擦力，“突变”点
为两物体相对速度刚好为零时.
【典例9】如图甲所示，足够长的传送带倾斜放置，与水平面的夹角为
，传送带始终以恒定的速度
逆
时针运行。现使一小物块以
的速度从传送带底端沿传送带向上运动，取沿传送带向下为正方向，从该时
刻起小物块的速度随时间变化的关系如图乙所示，图中
、
、
和
均已知，且
小于
，下列说法正
确的是（ ）
A．物块与传送带间的动摩擦因数
B．
内，物块受到的摩擦力方向沿传送带向上
C．
内物块受到的摩擦力大于
内物块受到的摩擦力
D．
内，摩擦产生的热量大于物块减少的机械能
【变式9-1】（2023 高三·全国·专题练习）如图a 所示，质量为m 的半球体静止在倾角为θ 的平板上，当θ
从0°缓慢增大到90°的过程中，半球体所受摩擦力Ff与θ 的关系如图b 所示，已知半球体始终没有脱离平
板，半球体与平板间的动摩擦因数为
，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，则（ ）
A．0~q 段图像可能是直线
B．q~
段图像可能是直线
C．q
D．
【变式9-2】如图所示，倾角为θ＝37º 的斜面固定在水平地面上，质量为1kg 的滑块以初速度v0从斜面底
端沿斜面向上滑行（斜面足够长，滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8）。则该滑块所受摩擦力f 随时间t 变
化的图象为下图中的（取初速度v0的方向为正方向，g 取10 m／s2，sin37º＝0.6，cos37º＝0.8）（ ）
A．
B．
C．
D．
角度4：动动突变
指滑动摩擦力大小与方向变化，例如滑块沿斜面下滑到水平面，滑动摩擦力会发生变化.
【典例10】（多选）（2024 高三·全国·专题练习）长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面
上装有摩擦力传感器，如图甲所示，木板由水平位置缓慢向上转动（即木板与地面的夹角
变大），另一
端不动，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力
随着角度
的变化图像如图乙所示。下列判断正确的是
（ ）
A．木块与木板间的动摩擦因数
B．木块与木板间的动摩擦因数
C．木板由水平位置转到
的过程中，木块相对于木板保持静止
D．木板由
转到
的过程中，木块的速度变化越来越快
【变式10-1】如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角为θ，以速度v 逆时针匀速转动。在传送带的上
端轻轻放置一个质量为m 的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ＜tan θ，规定沿传送带向上为正方
向，则图中能客观地反映小木块对传送带的摩擦力f 随时间t 变化关系的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式10-2】（多选）（23-24 高三上·山东淄博·期中）如图所示，原长为的轻质弹簧，一端固定在
点，另一端与一质量为
的小球相连。小球套在倾斜固定的粗糙杆上，杆与水平方向的夹角为37°，小球
与杆之间的动摩擦因数为0.3，杆上
、
两点与
点的距离均为，
点到
点的距离为
，
与杆
垂直。当小球置于杆上
点时恰好能保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为
，
弹簧始终在弹性限度内（
）。现使小球以某一初速度从
点向下运动，在小球第一次从
到
过程中，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的劲度系数为
B．弹簧的劲度系数为
C．从
点到
点的运动过程中，小球受到的摩擦力先增大再减小
D．小球从
点到
点受到的摩擦力做的功大于从
点到
点受到的摩擦力做的功
考向
4 牛顿第三定律
平衡力与相互作用力的区分
【典例11】（2024·辽宁·高考真题）利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”，如图，在研磨过
程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时，（ ）
名称
项目
一对平衡力
作用力与反作用力
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
不可抵消
A．砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B．桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C．桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D．桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一
对平衡力
【变式11-1】（2024·福建泉州·二模）新修订的《中华人民共和国体育法》明确规定“要保障学生在校期
间每天参加不少于一小时体育锻炼”。如图，某学生在锻炼时双手握紧单杠悬垂静止不动，则（ ）
A．单杠对双手的作用力方向竖直向上
B．单杠对双手的作用力大于该生的重力
C．双手对单杠的作用力大于单杠对双手的作用力D．双手抓单杠越紧，单杠对双手的作用力越大
【变式11-2】（2024·内蒙古通辽·一模）我国北方小孩在秋天常玩的一种游戏，叫“拔老根儿”，如图所
示。其实就是两个人，每人手里拿着长长的杨树叶根，把两个叶根十字交错在一起，两人各自揪住自己手
里叶根的两头，同时使劲往自己怀里拽，谁手里的叶根儿断了谁输。假如两小孩选用的树叶根所承受的最
大拉力相等， 则下列说法正确的是（ ）
A．叶根夹角较小的一方获胜
B．力气较大的小孩获胜
C．叶根夹角较大的一方的叶根对另一方的叶根的作用力更大些
D．叶根夹角较大的一方的叶根对另一方的叶根的作用力更小些
考向
5 “转换研究对象法”
在受力分析中的应用
1. 方法概述
转换研究对象法是当将A 物体作为研究对象无法求解结果时，可以选择与A 相互作用的物体B 为研
究对象进行求解的方法，该方法往往用到牛顿第三定律。
2. 解题思路
（1）合理选取研究对象，一般以受力较少、分析起来较容易的物体为研究对象、有时整体法与“隔离
法”综合应用；
（2）做好对研究对象的受力分析和运动情况分析，确定哪些力是作用力和交作用力；
（3）利用牛顿第三定律把已知力或所求力转移至研究对象七，求合力；
（4）对于不宜直接分析的物体，如地面，可转而分析与之接触的物体，解出作用力后、再利用牛顿第三
定律说明反作用力的大小和方向。
【典例13】一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，
环的质量为m，如图所示．已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱子对地面的
压力大小为( )
A．Mg＋Ff B．Mg－Ff
C．Mg＋mg
D．Mg－mg
【变式13-1】（多选）如图所示，一质量为M 的大圆环固定在水平桌面上，环面位于竖直平面内。在大圆
环顶端上套着一个质量为m 的小环，整体刚好静止不动。重力加速度大小为g。下列说法正确的是
（ ）
A．桌面对大圆环的支持力大小为（M+m）g
B．大圆环对小环的支持力大小为mg
C．大圆环对桌面的压力大小为Mg
D．小环对大圆环的压力大小为（M+m）g
【变式13-2】（多选）如图所示，底座A 上装有一根长杆，总质量为M，杆上套有质量为m 的环B，它与
杆有摩擦，当环沿杆下滑的过程中，底座对地面的压力将可能 ( )
A．等于（M+m）g B．小于（M+m）g
C．大于（M+m）g
D．无法判断
1．（2024·广东·高考真题）如图所示，在细绳的拉动下，半径为r 的卷轴可绕其固定的中心点O 在水平面
内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l 的细管，管底在O 点。细管内有一根原长为
、劲度系数为k
的轻质弹簧，弹簧底端固定在管底，顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v 匀速拉动细绳
时，插销做匀速圆周运动。若v 过大，插销会卡进固定的端盖。使卷轴转动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹
性限度内。要使卷轴转动不停止，v 的最大值为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．（2023·浙江·高考真题）图为“玉兔二号”巡视器在月球上从O 处行走到B 处的照片，轨迹OA 段是直
线，AB 段是曲线，巡视器质量为135kg，则巡视器（ ）
A．受到月球的引力为1350N
B．在AB 段运动时一定有加速度
C．OA 段与AB 段的平均速度方向相同
D．从O 到B 的位移大小等于OAB 轨迹长度
3．（2022·海南·高考真题）在冰上接力比赛时，甲推乙的作用力是
，乙对甲的作用力是
，则这两个力
（ ）
A．大小相等，方向相反
B．大小相等，方向相同
C．
的冲量大于
的冲量
D．
的冲量小于
的冲量
4．（2023·浙江·高考真题）在足球运动中，足球入网如图所示，则（ ）
A．踢香蕉球时足球可视为质点
B．足球在飞行和触网时惯性不变
C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力D．触网时足球对网的力大于网对足球的力
5．（2023·海南·高考真题）如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（ ）
A．工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C．重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小
D．重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变
6．（多选）（2023·全国·高考真题）用水平拉力使质量分别为
、
的甲、乙两物体在水平桌面上由静
止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为
和
。甲、乙两物体运动后，所受拉力F 与
其加速度a 的关系图线如图所示。由图可知（ ）
A．
B．
C．
D．
一、单选题
1．（23-24 高三上·浙江杭州·期中）如图所示是滑雪运动员正在下滑的情景，下列说法正确的是（ ）
A．研究运动员的滑雪姿态时，可以将运动员看作质点 B．加速滑行时运动员的惯性增大
C．雪地所受摩擦力方向与运动员运动方向相同
D．运动员下蹲过程中身体重心位置不变
2．（2024·辽宁沈阳·三模）“雪龙2 号”是我国第一艘自主建造的极地破冰船，能够在1.5 米厚的冰层中
连续破冰前行。破冰船前行过程中，在船头相对冰层滑动时，碎冰块对船体弹力和摩擦力的示意图正确的
是（ ）
A．
B．
C．
D．
3．（2024·贵州遵义·一模）如图甲，燃气灶具有四个相同的支撑架，每个支撑架均匀分布。假设支撑架上
部分为一斜面，且该斜面与竖直方向的夹角为
，如图乙所示。现将一质量为m 的半球形锅正放在燃气灶
上，且锅与支撑架斜面接触，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．每个支撑架给锅的作用力大小为
B．每个支撑架给锅的弹力大小为
C．每个支撑架与锅之间存在摩擦力
D．无论支撑架斜面光滑与否，每个支撑架给锅的作用
力大小不变
4．（23-24 高三下·山东·阶段练习）中国传统工艺——榫卯结构出现在当下流行的拼插玩具中，如图甲所
示。凸出部分叫榫，凹进部分叫卯，榫和卯咬合，起到连接作用。图乙是一种榫卯连接构件，相互连接的
两部分M、N，其中构件M 固定在水平地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为μ，沿N 的轴线OP 用
大小为F 的力才能将N 从M 中缓慢拉出。可认为各接触面间的弹力大小均为
，滑动摩擦力与最大静摩
擦力大小相等，N 的下表面与水平地面未接触，则榫、卯接触面间的动摩擦因数μ 为（ ）
A．
B．
C．
D．
5．（23-24 高三上·江苏无锡·期中）某同学利用图甲所示装置研究物块与长木板间摩擦力。水平向左拉长
木板，传感器记录的F-t 图像如图乙所示。下列说法不正确的是（ ）
A．物块与长木板先相对静止后相对运动
B．根据图乙中数据可得出物块与木板间的最大静摩擦力
C．根据图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
D．5.0s 到5.2s 图像的波动是由于细线的弹性引起的
6．（2024·天津·二模）海河九道湾，上上下下一共有74 座桥，每一座桥都是天津人生活的一部分。如
图，设某座桥的桥体中有三块相同的钢箱梁1、2、3 紧挨着水平排列，受到钢索a、b、c 拉力的方向相
同，相邻钢箱梁间的作用力均沿着水平方向，下列说法正确的是（ ）
A．钢箱梁3 所受合力最大
B．钢索a、b、c 上的拉力大小相同
C．钢箱梁1 对2 的作用力大于2 对1 的作用力
D．钢索a 对钢箱梁1 作用力的竖直分力大于钢箱梁1 的重力
7．（2024·陕西安康·模拟预测）《中华人民共和国道路交通安全法》规定渣土车拉渣土时要用篷布覆盖，
原因之一就是防止渣土洒落造成安全隐患。在某次测试中，一粒砂砾从汽车引擎盖上方0.45m 处由静止下
落碰撞到引擎盖（引擎盖可视为处于水平方向），碰撞时汽车正以5m/s 的速度水平移动，砂砾与引擎盖碰
撞后的瞬时速度大小为5m/s，且反弹后的上升高度与下落高度相等。不计空气阻力，碰撞时间极短，且碰
撞过程忽略砂砾重力的影响，周围环境无风，重力加速度g 取
，则砂砾与引擎盖之间的动摩擦因数
为（ ）
A．
B．
C．
D．
8．（2024·北京丰台·一模）如图所示，木块A、B 分别重50N 和60N，与水平地面之间的动摩擦因数均为
0.2。夹在A、B 之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m。用
的水平拉力拉木块
B，木块A、B 均保持静止。最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的弹力大小为80N
B．木块A 受到的摩擦力大小为10N
C．木块B 受到的摩擦力大小为6N
D．地面给A、B 组成的系统的摩擦力大小为2N
二、多选题
9．（2024·山西太原·三模）如图所示，倾角为
、动摩擦因数为
的粗糙斜面体锁定在光滑水平地面上。
轻绳跨过光滑定滑轮
，一端拴连物块
，另一端拴连物块
，
之间的水平绳长为
，
平行于斜
面。初始时轻绳无弹力，将
由静止释放，当
摆动到最低点时，
恰好受到最大静摩擦力，
与斜面
体左侧竖直面发生弹性碰撞，碰后的瞬间，同时解除斜面体与光滑地面的锁定。若最大静摩擦力与滑动摩
擦力相等，下列说法正确的是（ ）
A．解除锁定后，
能上摆到水平位置
B．
与
的质量之比为
C．解除锁定后，
不会与斜面发生相对滑动
D．解除锁定前，
在向下摆动的过程中，轻绳对滑轮的作用力先增大后减小
10．（2024·黑龙江哈尔滨·三模）如图所示，三个物块A、B、C 的质量分别为m、2m、m，物块B 叠放在
C 上，物块A 与C 之间用轻弹簧水平连接，物块A、C 与水平地面间的动摩擦因数都为
，物块B 与C 之
间的动摩擦因数为
。在大小恒为F 的水平推力作用下，使三个物块正保持相对静止地一起向右做匀加速
直线运动，已知重力加速度为g，最大静摩擦力等于摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，则下列说法正确的
是（ ）
A．弹簧弹力大小为
B．保持A、B、C 三个物块相对静止，F 最大值不超过
C．在撤去水平推力的瞬间，物块A 的加速度变小
D．若撤去水平推力后，物块B 和C 仍能保持相对静止
11．（2024·河北沧州·一模）蹦床运动可以简化为如图甲所示模型，轻质弹簧原长为4L，弹簧的弹力与形
变量的关系如图乙所示。第一次将质量为m 的小球A 在距离弹簧顶端为L 的位置由静止释放，小球下落过
程中速度最大值为
；第二次将质量为2m 的小球B 在相同位置由静止释放，不考虑空气阻力，弹簧始终
在弹性限度内，两小球均可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A．两小球在相同的位置达到最大速度
B．当两小球达到最大速度时，第一次和第二次弹簧的弹性势能之比为1 4∶
C．小球B 在下落过程中的最大速度为
D．小球B 在下落过程中的最大速度为
12．（2024·江西抚州·一模）如图所示，A、B 两木块的重力分别为
和
，它们叠放在水平桌面C
上，A、B 之间和B、C 之间的动摩擦因数都是0.2（认为相同压力下，最大静摩擦力等于滑动摩擦力），
木块A 上系着的一水平细绳跨过轻质定滑轮后，被一竖直向下的力F 牵引，B、C 间的摩擦力为f，则（
）
A．当
时，
B．当
时，
C．当
时，
D．当
时，
三、解答题
13．（2024·陕西西安·二模）如图所示，某弹性绳伸长时满足胡克定律，其原长为L，一端固定于竖直墙上
A 点，跨过光滑的定滑轮B，与穿过竖直杆、质量为m 的小球在C 处相连，此时ABC 在同一水平线上，其
中
，弹性绳中的弹力大小恰为mg。小球从C 点由静止开始下滑，到达D 点时速度恰好为零，球与
杆间的动摩擦因数
，重力加速度为g，不计空气阻力。小球从C 到D 的过程中，求：
（1）小球在C 处开始下滑瞬间，其加速度a 的大小；
（2）小球下滑过程中，所受滑动摩擦力
的大小。
14．（2024·湖北·模拟预测）一倾角为θ 的斜面AB 固定在水平地面上，斜面底端B 固定一轻质弹簧，自
然状态下弹簧的上端在 C 点，到斜面底端的距离为l0，弹簧的劲度系数为k，斜面AB 的长度为s，BC 段
光滑，AC 段粗糙。现将质量为 m 的物块从斜面顶端由静止释放，物块第一次运动到最低点时，弹簧的
长度为l。已知弹簧的弹性势能满足
，其中x 是形变量，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为
g，物块可看作质点。求：
（1）物块速度最大时距离斜面顶端的距离；
（2）物块与斜面 AC 段间的动摩擦因数；
（3）物块从开始运动至运动足够长时间的过程，克服摩擦力做的总功。
