课件40张PPT。牛顿第三定律欢迎各位老师的指导,谢谢!一、力是物体间的相互作用实例1实例2分析看了两个实例,你能得出什么结论吗?结论:
看了三个实例,你能得出什么结论吗?结论:
两物体间的作用总是相互的。一个物体对另一个物体有力的作用,后一个物体对前一个物体也有作用。看了三个实例,你能得出什么结论吗?结论:
两物体间的作用总是相互的。一个物体对另一个物体有力的作用,后一个物体对前一个物体也有作用。 我们把其中一个力叫做作用力,另一个力叫反作用力。退 出目 录下 页上 页弹簧实验:现象退 出目 录下 页上 页AB弹簧实验:现象退 出目 录下 页上 页弹簧实验:分析弹簧实验:分析AB弹簧实验:分析弹簧实验:分析牛顿第三定律: 两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。分析总结公式表达为:F= —F’思考:粉笔盒静止在讲台上.请分析粉笔盒受到哪几个力的作用?画示意图。它们有什么关系?它们的反作用力是什么力?作用在谁身上?作用力与反作用力的特点2、作用在不同的物体上分析1、大小相等,方向相反,作用在一条直线上。N和N’是弹力G和G’是引力各自的性质、效果是什么?作用力与反作用力的特点3、具有同种性质分析4、两个力各有各的效果如果讲台没了,粉笔盒会怎样?为什么?如果讲台没了,粉笔盒会怎样?为什么?如果讲台没了,粉笔盒会怎样?为什么?作用力与反作用力的特点分析5、同时出现,同时消失作用力与反作用力的特点2、作用在不同的物体上3、具有同种性质分析总结4、两个力各有各的效果1、大小相等,方向相反,作用在一条直线上。想一想:一对平衡力的特点?5、同时出现,同时消失 粉笔盒所受到的平衡力和粉笔盒与桌子间的相互作用力有什么共同特点?有什么不同点? 想一想结
论大小相等,方向相反,作用在一条直线上。3.分别作用在两个物体上(互为施力物和受力物)1 .两力必性质相同 2.同时出现,同时消失4.两个力各自效果,不能抵消 5.与运动状态及参考系无关
1.性质可以不相同2.可以不同时消失3.同时作用在一个物体上(研 究对象)4.两个力的总效果使物体平衡鸟为什么会飞起来,不掉下去呢?生活中的事例:分析生活中的事例:分析F翅膀给空气的一个作用力生活中的事例:分析F翅膀给空气的一个作用力F’空气同时给翅膀的一个反作用力分析人在走路时,有几对作用力和反作用力?1、人对地的压力与地对人的支持力2、地球对人的引力与人对地球的引力3、地面对人的摩擦力与人对地面的摩擦力连接体问题1、用弹簧拉着木块在水平面上做匀速直线运动,弹簧拉木块的力与木块拉弹簧的力是 ( )A、一对平衡力B、一对作用力反作用力C、大小相等,方向相反,作用在一条直线上D、大小相等,方向相反,作用在同一物体上 BC 课堂练习2、手托着一木块,由静止开始向下加速运动,手对木块的支持力应该( )A、小于木块对手的压力
B、等于木块对手的压力
C、大于木块对手的压力
D、小于木块所受的重力BD 3、跳高运动员从地面跳起, 这是由于( )A、运动员给地面的压力等于运动员受的重力B、地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力C、地面给运动员的支持力大于运动员受的重力D、地面给运动员的支持力等于运动员给地面的压力CD 4、一个水桶吊在天花板上,试证明水桶对绳拉力的大小等于物体所受重力的大小.据平衡得:T=G(大小)据牛顿第三定律得:T=T’ (大小)所以:T’=G (大小)GTT’探究学习: 1.到底谁会赢,为什么?探究学习: 2.飞机为什么能飞起来?课件25张PPT。牛顿第三定律学习目标:
1.知道力的作用是相互的,理解作用力和反作用力的概念。
2.理解牛顿第三定律的确切含义,会用它解决有关问题。
3.能区分“一对相互平衡的力”与“一对作用力和反作用力”。第5节重点
1.牛顿第三定律的理解及应用。
2.“一对相互平衡的力”与“一对作用力和反作用力”的区别。
难点
“一对相互平衡的力”与“一对作用力和反作用力”的区别。重点难点问题情景(1)用手拉弹簧,弹簧受到手的拉力,弹簧发生形变。手也因受到弹簧拉力的作用而产生形变。
(2)(课件展示)平静的湖面上停着两只小船。一只船上的人用船桨用力去推另一只小船,结果两只小船同时从静止开始向相反的方向运动。
(3)让学生坐在椅子上,用力推桌子,让他们体会有何感觉。一、作用力和反作用力合作探究一、作用力和反作用力(1)以上情况中,施力物体和受力物体各是什么?
(2)以上事例中,作用点位置有何特点?各是什么性质的力?
(3)各事例中,力的先后顺序有何特点?(1)对弹簧来说,手是施力物体,弹簧是受力物体;对手而言,弹簧是施力物体,手是受力物体。两船事例中,每只小船都既是施力物体,又是受力物体,这取决于研究对象的选择。同样,学生推桌子事例中,桌子和学生都既是施力物体,又是受力物体。
(2)手对弹簧的作用力与弹簧对手的作用力,彼此以对方为作用点。弹簧对手的作用力与手对弹簧的作用力都是由形变引起的,都是弹力。
(3)以上事例,力总是同时出现、同时消失,无先后顺序。归纳总结一、作用力和反作用力以上所举事例涉及的力均为弹力。是否只有弹力或相互接触物体间的相互作用才具有以上的特点?一、作用力和反作用力提出问题典型事例:
(1)地面上的物体受到地球的吸引,其实地球也在受到地面上物体的吸引,这种吸引力也是相互的。(2)在光滑的水平面上的两辆小车各固定一根条形磁铁,当磁铁的同名磁极相对时,放开小车,两车被推开;当异名磁极相对时,放开小车,两辆小车吸引靠近一、作用力和反作用力 结 论两物体之间的作用总是相互的。一个物体对另一个物体施加了力,后一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,通常叫做作用力和反作用力。它们总是互相依存、同时存在。我们可以把其中任何一个力叫做作用力,另一个力叫做反作用力。它们分别作用在两个不同的物体上。二、牛顿第三定律从上述事例中我们得到的相关信息是:作用力和反作用力互相依存、同时存在。作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么关系?这是一个定量的问题,而定量的问题只靠日常观察和经验是解决不了的,它需要通过实验测量来回答。提出问题二、牛顿第三定律探究作用力与反作用力的关系
把A、B两个弹簧测力计连接在一起,B的一端固定。用手拉弹簧测力计,如图4-5-4所示,可以看到两弹簧测力计指针同时移动。这说明弹簧测力计A受到B的拉力F′,弹簧测力计B受到A的拉力F。F与F′大小总是相等、方向总是相反。学生分组实验二、牛顿第三定律结 论两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,作用在同一条直线上,这就是牛顿第三定律。
表达式:F=—F′。式中的“F”和“F′”表示作用力和反作用力,“—”号表示作用力和反作用力的方向相反。
说明:牛顿第三定律所揭示的规律与物体的运动状态无关,与参考系的选择也无关。作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。二、牛顿第三定律作用力和反作用力的性质和特征(1)三个性质
①异体性:作用力和反作用力分别作用在彼此相互作用的两个不同的物体上,可能会有不同的作用效果;
②同时性:作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失,不分先后;
③相互性:作用力和反作用力总是相互的,成对出现的。
(2)四个特征
①等值:大小总是相等;
②反向:方向总是相反;
③共线:总是在同一直线上;
④同性:力的性质总是相同。牛顿第三定律的应用(1)划船时桨向后推水,水向前推桨,从而将船向前推进
(2)汽车发动机驱动车轮转动,由于轮胎和地面间的摩擦,车轮向后推地面,地面给车轮一个向前的反作用力,使汽车前进。如图4所示,把驱动轮架起悬空,不让它跟地面接触,这时车轮虽然转动,但车轮不接触地面,不产生向前推车的力,汽车不会前进。汽车驱动轮向后推地面,它们获得的反作用力成为汽车的牵引力。
典型例题例1 甲、乙两人质量相等,分别站在质量也相同的两条小船上,如图所示,开始时两船均静止。甲的力气远比乙的力气大。让甲、乙二人各自握紧绳子的一端,并用力拉对方。两人均相对船静止,则下列判断中正确的是( )A.甲所在的船先到达中点
B.乙所在的船先到达中点
C.两船同时到达中点
D.无法判断答案:C典型例题?答案:300 N三、物体的受力分析提出问题1.为何要进行受力分析?结论:根据牛顿第二定律,一定质量的物体,它的加速度由它所受的各个力的合力决定。因此,研究物体的运动,就必须对物体的受力情况进行分析,它是研究物体运动的基础。2.何为受力分析?结论:受力分析是指分析物体在运动过程中受到哪些力的作用,并确定物体所受力的方向。作好受力分析的前提是熟练掌握已经学习过的重力、弹力、摩擦力的特点。典型例题例3 一个物体静止在粗糙的斜面上,试分析物体的受力情况并画出受力分析示意图。说明各力的反作用力情况。答案:受力分析的基本方法1.隔离研究对象
2.按顺序分析力:a.画重力:作用点画在物体的重心,方向竖直向下;b.画已知力;c.画接触力(弹力和摩擦力)
受力分析的注意事项①力不能脱离物体而存在,每一个力都有一个明确的施力物体,若找不出施力物体,则意味着这个力不存在。
②只分析物体所受的力,不分析物体对其他物体施加的力。
③结合物理规律进行受力分析,受力分析不能孤立地进行,在许多情况下要根据研究对象的运动状态,结合相应的物理规律,才能最后作出正确的判断。
一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别例4 如图所示,挂在竖直悬绳上的物体受到几个力的作用?这些力的反作用力各是哪些力,都作用在哪些物体上?在这些力中,哪些是作用力和反作用力?哪些是一对平衡力?
#图片 例5 如图所示,水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止,下列说法中正确的是( )
A.作用力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力
B.作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力
C.物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力 CD 巩固练习1.一物体受绳拉力的作用,由静止开始前进,先做加速运动,然后改为匀速运动,再改为减速运动。下列说法正确的是( D )
A.加速前进时,绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B.减速前进时,绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C.只有匀速前进时,绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等
D.不管物体如何前进,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等巩固练习2.如图所示,两物体P、Q叠放在一起,静止在水平面上,在下列各对力中,属于作用力和反作用力的有( CD)
A.P所受的重力和Q对P的支持力
B.P所受的重力和P对Q的压力
C.P对Q的压力和Q对P的支持力
D.Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力巩固练习3.粗糙的水平地面上有一只木箱,现用一水平力拉木箱匀速前进,则下列说法正确的是( )
A.拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力
B.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力
C.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力
D.木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力C布置作业
完成[课时学案]中交流讨论的内容
第5节 牛顿第三定律
人教版教参补充题
1.下列关于作用力和反作用力的说法中正确的是( )
A.只有当两相互作用的物体都处于静止时,它们之间的作用力和反作用力大小才相等
B.摩擦力的反作用力亦可能是弹力
C.作用力和反作用力可以相互平衡
D.作用力与反作用力的产生无先后之分
解析:作用力与反作用力总是大小相等、方向相反,与物体的运动状态无关,选项A错误;作用力与反作用力总是同性质的力,选项B错误;作用力与反作用力作用在两个物体上,不能互相抵消而平衡,选项C错误;作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失,无先后之分,选项D正确。
答案:D
2.建筑工人用如图4-5-1所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0 kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为(取10 )( )
A.510 N B.490 N C.890 N D.910 N
解析:选物体为研究对象,物体受重力和绳子的拉力,根据牛顿第二定律得,解得拉力(20.0×10+20.0×0.500) N=210 N。
对人,由于人受重力,绳子拉力及地面对他的支持力,根据平衡条件得,所以地面对工人的支持力(70.0×10210) N=490 N。
根据牛顿第三定律得,工人对地面的压力大小=490 N,故选项B正确。
答案:B
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1.沼泽的下面蕴藏着丰富的泥炭,泥炭是沼泽地积累的植物残体,它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其表面行走时容易下陷。若人下陷的过程是先加速后匀速运动,下列判断正确的是( )
A.加速运动时人对沼泽地的压力大于沼泽地对他的支持力
B.加速运动时人对沼泽地的压力小于沼泽地对他的支持力
C.人对沼泽地的压力先大于后等于沼泽地对他的支持力
D.人对沼泽地的压力总等于沼泽地对他的支持力
解析:人对沼泽地的压力与沼泽地对他的支持力是一对作用力与反作用力,作用力与反作用力总是大小相等。故选项D正确。
答案:D
2.马拉车之所以能将车拉动,有人说是因为马拉车的力比车拉马的力要大,也有人说是因为马拉车的力比车受到地面的摩擦力要大。他们的理由成立吗?为什么?
答案:不成立。因为马拉车的力与车拉马的力大小相等。若车匀速运动,则马拉车的力等于地面对车的摩擦力;若车加速运动,则马拉车的力大于地面对车的摩擦力。
3.在足球比赛中,运动员将球踢进了球门,而他却没有因为受到反作用力的作用而后退。这是由于两者间的相互作用力不一样所致的吗?
答案:不是。运动员给足球一个作用力,由牛顿第三定律知,球以等大的力反作用于运动员使他有向后的运动趋势,但地面同时给运动员一个摩擦阻力,因此运动员没有向后退。
4.有一物体放在水平地面上,如图4-5-2所示,用弹簧测力计拉着细绳水平牵引物体,弹簧测力计有一示数,但物体没有移动。
(1)物体一共受到几对作用力和反作用力?
(2)物体一共受到几对相互平衡的力的作用?
答案:(1)共四对,分别是:①地球对物体的吸引力和物体对地球的吸引力;②地面对物体的支持力和物体对地面的压力;③细绳拉物体的力和物体拉细绳的力;④地面对物体的摩擦力和物体对地面的摩擦力。综上所述,共有四对作用力和反作用力。
(2)共两对,分别是:①绳子拉物体的力和地面对物体的摩擦力;②物体的重力和地面对物体的支持力。综上所述,共有两对相互平衡的力。
5.塔式起重机(图4-5-3)正用钢索吊着重为3 000 N的预制件匀速地竖直向上运动(不计空气阻力)。
(1)预制件受到几个力作用?各个力的大小、方向如何?其施力物体是谁?
(2)分别作出预制件所受拉力的示意图和图示。
答案:(1)预制件受两个力作用,它们是地球对它的重力,大小为=3 000 N,方向竖直向下,和钢索对它的拉力,大小为=3 000 N,方向竖直向上。
(2)拉力的示意图和图示如图4-5-4甲、乙所示。
6.质量为2 kg的物体放在水平桌面上,用一根轻质绳子对物体施加大小为6 N、水平向右的力,物体并没有被拉动,则:
(1)绳子对物体拉力的反作用力是 对 的拉力,大小是 N,方向是 。
(2)桌面对物体摩擦力的反作用力是 对 的摩擦力,大小是 N,方向是 。
(3)物体所受重力的反作用力是 对 的吸引力,大小是 N,方向是 。
(4)物体所受支持力的反作用力是 对 的压力,大小是 N,方向是 。
答案:(1)物体 绳子 6 水平向左
(2)物体 桌面 6 水平向右
(3)物体 地球 19.6 竖直向上
(4)物体 桌面 19.6 竖直向下
7.如图4-5-5所示,沿倾角为的斜面向上拉一个质量为的方木箱,拉力与斜面平行,木箱与斜面的动摩擦因数为,木箱被拉上的距离为。
(1)画出木箱所受的力的示意图。
(2)写出合力的表达式。
答案:(1)如图4-5-6所示。
(2)根据正交分解法,木箱所受合力的表达式=。
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1.如图4-5-7所示,当人在静止的船上向船头奔跑时,船会向后退。请解释这一现象。
答案:人与船原来皆静止。当人在船上跑时,人的运动状态发生改变是因为船给了人向前的力(摩擦力)。根据牛顿第三定律知,人的脚同时也给船一个与人相对运动方向相反的力的作用,此力使船向后退。
2.如图4-5-8所示,将一台电视机静止放在水平桌面上,则以下说法正确的是( )
A.桌面对它支持力的大小等于它所受的重力,这两个力是一对平衡力
B.它所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C.它对桌面的压力就是它所受的重力,这两个力是同一种性质的力
D.它对桌面的压力和桌面对它的支持力是一对平衡力
解析:一对作用力和反作用力与一对平衡力尽管都是大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上,但作用力和反作用力是两个物体间的相互作用,分别作用在两个相互作用的物体上,而一对平衡力是作用在一个物体上,即它们的受力物体是同一个物体。电视机所受重力与桌面对它的支持力是一对平衡力,故选项A正确,选项B错误。选项C中它对桌面的压力是电视机对桌面的作用力,即弹力,而电视机的重力是地球对电视机的作用力,属于万有引力,选项D中是一对作用力与反作用力。故选项C、D错误。
答案:A
3.关于马拉车的下列说法正确的是( )
A.马拉车不动,是因为马拉车的力小于车拉马的力
B.马拉车前进,是因为马拉车的力大于车拉马的力
C.不论车如何运动,马拉车的力大小总等于车拉马的力
D.只有当马拉车不动或马拉车匀速前进时,马拉车的力大小才等于车拉马的力
解析:马拉车的力与车拉马的力是一对作用力与反作用力,它们总是大小相等,与物体的运动状态无关。选项C正确。
答案:C
4.以卵击石,鸡蛋“粉身碎骨”,但石头却“安然无恙”,是不是因为鸡蛋对石头的作用力小,而石头对鸡蛋的作用力大呢?
解析:鸡蛋与石头相撞击时,它们之间的相互作用力是一对作用力和反作用力。根据牛顿第三定律知,应是大小相等的,之所以出现“蛋碎”而“石全”的结果,是因为蛋壳所能承受的力远小于石头所能承受的力。
答案:不是
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1.如图4-5-10所示,甲、乙两船原来静止在平静的水面上,甲船上的人用力推乙船,甲船也会朝相反的方向运动,这是为什么?
答案:甲船上的人用力推乙船时,乙船对人也有推力的作用,而且它们之间的作用力与反作用力大小相等,但方向相反。因此,甲船也会朝相反的方向运动。
2.汽车在快车道上行驶时,一只小虫撞到挡风玻璃上,小虫和挡风玻璃受到的力哪个大?
解析:由牛顿第三定律知,两个物体相互作用的作用力与反作用力总是大小相等,故两者受到的力一样大。
答案:一样大
3.在你的一生中,质量在变化(有时大,有时小);位置在变化(在空中,在水中等);运动状态也在变化(静止,加速等)。任何时候地球对你的作用力都等于你对地球的作用力吗?
解析:地球对你的作用力与你对地球的作用力是一对作用力与反作用力,根据牛顿第三定律可知,作用力与反作用力总是大小相等、方向相反,与运动状态无关,因此,任何时候地球对你的作用力都等于你对地球的作用力。
答案:任何时候都相等
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1.把牛顿第三定律中的作用力与反作用力,跟初中物理中的一对平衡力作一比较,两者有什么相同和不同的地方?
答案:相同之处为:它们的大小都相等,方向都相反,且作用在一条直线上。
不同之处为:作用力与反作用力产生的原因相同,而一对平衡力产生的原因不一定相同;作用力与反作用力是作用在两个物体上,是两个物体之间的相互作用力,我们把其中的一力叫作用力,则另一个力叫反作用力。而一对平衡力是作用在同一个物体上的;作用力与反作用力是同时产生、同时消失,而一对平衡力不一定是同时产生、同时消失;作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上,故其效果不能相互抵消,而一对平衡力是作用在同一物体上,它们的作用效果可以相互抵消。
2.如图4-5-11所示,在天花板上吊有一台电风扇,通电后叶片平稳转动,这时挂钩受到的拉力跟叶片没有转动时相比较,有什么变化?为什么?
答案:叶片不转时,挂钩受到的拉力等于电风扇的重力;当叶片转动时,叶片推动空气向下运动,即叶片给空气一个向下的作用力,所以空气对叶片有向上的反作用力,使挂钩受到的拉力小于电风扇的重力。
3.一本书放在水平课桌上,下列判断中正确的是( )
A.桌面对书的支持力和书受到的重力是一对平衡力
B.桌面对书的支持力和书受到的重力是一对作用力与反作用力
C.书对桌面的压力和书受到的重力是一对作用力与反作用力
D.书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对平衡力
解析:作用力与反作用力作用于两个物体上,而一对平衡力是作用在同一个物体上的。书受到的支持力和重力作用于书上,它们是一对平衡力;书对桌面的压力和桌面对书的支持力,分别作用于桌面和书上,是一对作用力与反作用力,所以选项A正确,选项D错误。而物体所受的重力是地球施加的,其反作用力作用于地球,桌面对书的支持力和书对桌面的压力是弹力,与重力性质不同,所以选项B、C错误。
答案:A
4.用一根轻弹簧竖直悬挂一个小球,小球和弹簧的受力图如图4-5-12所示,下列说法中正确的是( )
的反作用力是
的反作用力是
的施力物体是弹簧
的施力物体是小球
解析:弹簧与小球皆受两个力的作用,如果小球静止,则与、与是两对相互平衡的力。
题图中的四个力,它们的施力物体分别为—地球,—弹簧,—小球,—顶板,选项D正确。
题图中给出的四个力中,、是小球与弹簧间的作用力和反作用力,即的反作用力是,选项B正确。
答案:BD
5.有条件时,请参与图4-5-13所示的活动,体会一下力的相互作用,并由这个活动提出一二个问题。
答案:例如,两人运动的速度大小有什么关系?两人从开始运动到停止的距离与什么因素有关?
6.下列说法中正确的是( )
A.作用力与反作用力可以是不同性质的力
B.有作用力才有反作用力,因此作用力在先,反作用力在后
C.两个物体相互作用,不论静止或运动,总是存在着作用力和反作用力
D.作用力和反作用力只能存在于相互接触的物体之间
解析:作用力与反作用力一定是同性质的力,且同时产生,同时消失,两个相互作用的两个物体总存在着作用力与反作用力,与运动状态无关,故选项A、B错误,选项C正确;磁极间的作用力和反作用力发生在没有接触的物体之间,选项D错误。
答案:C
7.在水平桌面上,叠放着、两本书(图4-5-14),分析一下,与书本有关存在几对作用力与反作用力?与书本有关存在几对作用力与反作用力?
解析:书本受重力和对它的支持力,故与书本有关存在2对作用力与反作用力。
书本受重力、桌面对它的支持力和对它的压力,故与书本有关存在3对作用力与反作用力。
答案:2对 3对
8.如图4-5-15所示,一架梯子斜靠在光滑的竖直墙上,下端放在水平的粗糙地面上,下列关于梯子受力情况的判断中正确的是( )
A.梯子受到两个竖直的力,一个水平的力
B.梯子受到一个竖直的力,两个水平的力
C.梯子受到两个竖直的力,两个水平的力
D.梯子受到三个竖直的力,两个水平的力
解析:梯子受到竖直向下的重力,地面对它有竖直向上的支持力和水平向右的摩擦力,竖直墙对它有水平向左的弹力。故选项C正确。
答案:C
9.在水平桌面上叠放着、两木块,当对木块施以水平力时,能使两者一起做匀速直线运动(图4-5-16),则、两木块分别受到哪几个力的作用?分别画出它们的受力图。
答案:选为研究对象,木块受到重力和对它的支持力,受力图如图4-5-17甲所示。
对于木块,木块受重力、水平拉力、对它的压力,水平桌面对它的支持力和滑动摩擦力,受力图如图4-5-17乙所示。
10.如图4-5-18所示,一辆汽车沿山坡向上行驶,汽车受到哪些力作用?试画出汽车的受力图,并指出每个力的反作用力。
答案:汽车受到重力、牵引力、山坡对它的支持力、山坡对它的摩擦阻力和空气图4-5-19阻力,各力的反作用力分别是汽车对地球的吸引力、汽车对山坡向后的作用力、汽车对山坡的压力、汽车对山坡的摩擦阻力和汽车对空气的作用力。其受力图如图4-5-19所示。
11.汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶,根据牛顿运动定律可知( )
A.汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力
B.汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力
C.汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力
D.汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力
解析:汽车拉拖车的力和拖车拉汽车的力是一对作用力与反作用力,由牛顿第三定律知,两力应大小相等,故选项A错误,选项B正确;汽车拉拖车的力与拖车受到的阻力一起使拖车产生向前的加速度,由牛顿第二定律知,汽车拉拖车的力必大于拖车受到的阻力,故选项C正确,选项D错误。
答案:BC
上海科技教育版教参补充题
1.如图4-5-20所示,质量分别为=3 kg和=5 kg的两个物体,用细绳通过轻质光滑的定滑轮相连,并静止在水平托板上,细绳被拉紧。现突然撤去托板,求绳子所受的拉力及物体的加速度。
解析:撤去托板后,设绳对物体的拉力大小为,物体的加速度大小为a。
对a,
对a,
由以上两式解得
×10 =2.5 ,
3×(10+2.5) N=37.5 N,
由牛顿第三定律知,物体对绳子的拉力大小也为37.5 N。
答案:37.5 N 2.5
2.跳起摸高,是体能训练的一个项目。某同学质量为60 kg,身高为1.75 m,站在地面伸直右手可以摸到2.20 m,他弯曲双脚,原地蹬地加速起跳,可以摸到2.70 m。假设他蹬地加速的时间为0.5 s。求他蹬地的平均作用力。
解析:设蹬地过程,他受到地面的支持力为,向上运动加速度为;离地跳起的初速度为,跳起高度为,跳起过程不考虑空气阻力,运动加速度为。因此有
,
,(2.70-2.20) m=0.50 m,
=60×9.8 N≈963.7 N,
根据牛顿第三定律,他蹬地的平均作用力为963.7 N。
答案:963.7 N
第5节 牛顿第三定律
1.知道力的作用是相互的,理解作用力和反作用力的概念。
2.理解牛顿第三定律的确切含义,会用它解决有关问题。
3.能区分“一对相互平衡的力”与“一对作用力和反作用力”。
1.作用力与反作用力:一个物体对另一个物体施加了力,后一物体一定同时对前一物体也施加了力。我们把两个物体间相互作用的这一对力称为 与 。
2.一对平衡力:作用在同一个物体上的两个力,大小 、方向 ,作用在同一条直线上,这样的一对力称为一对平衡力。
3.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 ,作用在同一条直线上。
4.作用力与反作用力分别作用在两个 的物体上,它们同时 、同时 ,是同种 的力。
5.“一对相互平衡的力”与“一对作用力和反作用力”的区别
(1)相同点:“一对相互平衡的力”与“一对作用力和反作用力”的关系都是大小 、方向 ,作用在同一条直线上。
(2)不同点:作用力和反作用力必定是 性质的力,而一对平衡力性质可以不相同;作用力和反作用力 产生、 消失。一对平衡力却不具有同时性;作用力和反作用力分别作用在两个 的物体上,但一对平衡力的作用点是 物体;就作用效果而言,作用力和反作用力分别对两个物体起作用,而一对平衡力对一个物体起作用,效果可以相互抵消。
1.关于两个物体间的作用力和反作用力,下列说法正确的是( )
A.作用力与反作用力一定同时产生,同时消失
B.作用力与反作用力可以不同时产生
C.作用力与反作用力可以是不同性质的
D.作用力与反作用力的效果可以相互抵消
2.关于两个物体间作用力与反作用力,下列说法正确的是( )
A.有作用力才有反作用力,因此先有作用力后产生反作用力
B.只有两个物体处于平衡状态中,作用力与反作用力大小才相等
C.作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间
D.作用力与反作用力的性质一定相同
3.在水平粗糙地面上滑行的木块,与地球之间的相互作用力有几对?( )
A.1对 B.2对 C.3对 D.4对
4.一物体静止于水平桌面上,则下列说法正确的是( )
A.桌面对物体支持力的大小等于物体所受的重力,它们是一对平衡力
B.物体所受的重力和桌面对它的支持力,是一对作用力与反作用力
C.物体对桌面的压力就是物体所受的重力,这两个力是同种性质的力
D.物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力
一、作用力和反作用力
力是物体对物体的作用。只要谈到力就一定存在施力物体和受力物体。
1.问题情境
(1)用手拉弹簧,弹簧受到手的拉力,弹簧发生形变。手也因而受到弹簧拉力的作用而产生形变。
(2)平静的湖面上停着两只小船。一只船上的人用船桨用力去推另一只小船,结果两只小船同时从静止开始向相反的方向运动。
(3)让学生坐在椅子上,用力推桌子,让他们体会有何感觉。
2.合作探究
(1)以上情况中,施力物体和受力物体各是什么?
(2)以上事例中,作用点位置有何特点?各是什么性质的力?
(3)各事例中,力的先后顺序有何特点?
3.归纳总结
(1)对弹簧来说, 是施力物体, 是受力物体;对手而言, 是施力物体, 是受力物体。两船事例中,每只小船都既可以是 ,又是 ,这取决于 的选择。同样,学生推桌子事例中,桌子和学生都既可以是 ,也可以是 。
(2)手对弹簧的作用力与弹簧对手的作用力,彼此以对方为作用点。弹簧对手的作用力与手对弹簧的作用力都是由 引起的,都是弹力。
(3)以上事例,力总是 出现、 消失,无先后顺序。
4.深入体会
提出问题:以上所举事例涉及的力均为弹力。是否只有弹力或相互接触物体间的相互作用才具有以上的特点?
典型事例:
(1) 。
(2) 。
5.结论:两物体之间的作用总是相互的。一个物体对另一个物体施加了力,后一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,通常叫做 和 。它们总是互相依存、 存在。我们可以把其中任何一个力叫做 ,另一个力叫做 。它们分别作用在两个 的物体上。
二、牛顿第三定律
1.探究作用力和反作用力间的关系
从上述事例中我们得到的信息是:作用力和反作用力互相依存、同时存在。作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么关系?
(1)分组实验:探究作用力与反作用力的关系
把两个弹簧测力计连接在一起,的一端固定。用手拉弹簧测力计,如图4-5-1所示,可以看到两弹簧测力计指针同时移动。这说明弹簧测力计受到的拉力,弹簧测力计受到的拉力。与大小总是 、方向总是 。
(2)演示实验:先把一个力传感器连在计算机上,在传感器的钩子上挂上钩码。钩子受力的大小随时间变化情况可由计算机屏幕显示。如图4-5-2所示,把两个力传感器同时连在计算机上,其中一个系在墙上,另一个握在手中。图4-5-3中横坐标轴上下两条曲线分别表示两个传感器受力的大小。
用力拉一个传感器,可以看到在一个传感器受力的同时,另一个传感器也受到力的作用。而且在任何时刻两个力的大小都是相等的,力的方向都是相反的。如图4-5-3所示。
结论: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,这就是牛顿第三定律。
表达式: 。式中的“ ”和“ ”表示作用力和反作用力,“ ”号表示作用力和反作用力的方向相反。
2.牛顿第三定律成立的条件
以上实验中,相互作用的两个物体都是静止的,处在平衡状态。那么两个运动中的物体之间的相互作用力是否满足上述规律呢?
演示实验:把一个传感器系在一个物体上,另一个握在手中。如图4-5-4所示,当通过传感器用力拉物体时,物体的运动状态可随着力的变化而变化。但在任何时刻,作用力和反作用力总是大小 、方向 。
结论:牛顿第三定律所揭示的规律与物体的 无关,与 的选择也无关。作用力和反作用力总是大小 、方向 。
3.总结:作用力和反作用力的性质和特征
(1)三个性质
①异体性:作用力和反作用力分别作用在彼此相互作用的 的物体上,可能会有不同的作用效果;
②同时性:作用力和反作用力总是 产生、 变化、 消失,不分先后;
③相互性:作用力和反作用力总是 的, 出现的。
(2)四个特征
①等值:大小总是 ;
②反向:方向总是 ;
③共线:总是在 上;
④同性:力的性质总是 。
4.牛顿第三定律的应用
在生活和生产中牛顿第三定律的例子是很多的,请举例说明。
(1) 。
(2) 。
例1 甲、乙两人质量相等,分别站在质量也相同的两条小船上,如图4-5-5所示,开始时两船均静止。甲的力气远比乙的力气大。让甲、乙二人各自握紧绳子的一端,并用力拉对方。两人均相对船静止,则下列判断中正确的是( )
A.甲所在的船先到达中点
B.乙所在的船先到达中点
C.两船同时到达中点
D.无法判断
例2 如图4-5-6所示,质量60 kg的人通过光滑的定滑轮用绳拉着20 kg的物体,当物体以加速度5 上升时,人对地面的压力为多少?(取10 )
总结:在一些力不容易求出时,我们往往利用牛顿第三定律求这个力的反作用力,使问题得到解决。
三、物体的受力分析
根据牛顿第二定律,一定质量的物体,它的加速度由它所受的各个力的合力决定。因此,研究物体的运动,就必须对物体的受力情况进行分析,它是研究物体运动的基础。受力分析是指分析物体在运动过程中受到哪些力的作用,并确定物体所受力的方向。作好受力分析的前提是熟练掌握已经学习过的重力、弹力、摩擦力的特点。
1.受力分析的方法和步骤
例3 一个物体静止在粗糙的斜面上,试分析物体的受力情况并画出受力分析示意图。说明各力的反作用力情况。
(1)受力分析的基本方法
① 研究对象。
②按 分析力。
(2)受力分析的注意事项
①力不能 而存在,每一个力都有一个明确的施力物体,若找不出施力物体,则意味着这个力 。
②只分析物体所受的力,不分析物体对其他物体施加的力。
③结合物理规律进行受力分析,受力分析不能孤立地进行,在许多情况下要根据研究对象的运动状态,结合相应的物理规律,才能最后作出正确的判断。
2.一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别
一对作用力 与反作用力
一对平衡力
作用对象
两个力分别作用在 物体上
两个力作用在 物体上
作用时间
同时产生,同时变化,同时消失
不具有同时性,一个力的产生、变化、消失,不一定影响另一个力
力的性质
一定是 的力
不一定是同性质的力
作用效果
一对作用力与反作用力作用在两个物体上,各自产生不同作用效果,不能相互抵消,不能求合力
一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态,作用效果相互抵消,可以合成求合力,合力为零
例4 如图4-5-7所示,挂在竖直悬绳上的物体受到几个力的作用?这些力的反作用力各是哪些力,都作用在哪些物体上?在这些力中,哪些是作用力和反作用力?哪些是一对平衡力?
例5 如图4-5-8所示,水平力把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止,下列说法中正确的是( )
A.作用力跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力
B.作用力与物体对墙壁的压力是一对平衡力
C.物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力
1.一物体受绳拉力的作用,由静止开始前进,先做加速运动,然后改为匀速运动,再改为减速运动。下列说法正确的是( )
A.加速前进时,绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B.减速前进时,绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C.只有匀速前进时,绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等
D.不管物体如何前进,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
2.如图4-5-9所示,两物体、叠放在一起,静止在水平面上,在下列各对力中,属于作用力和反作用力的有( )
A.所受的重力和对的支持力
B.所受的重力和对的压力
C.对的压力和对的支持力
D.对桌面的压力和桌面对的支持力
3.粗糙的水平地面上有一只木箱,现用一水平力拉木箱匀速前进,则下列说法正确的是( )
A.拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力
B.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力
C.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力
D.木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力
1.喷气式发动机获得动力是靠推动空气,从而得到空气对它的反作用前进。火箭发动机工作的环境是太空,在太空中没有空气,火箭前进的动力是谁提供的?
2.牛顿第三定律研究的现象司空见惯,不难相信它的正确性。但是,遇到一些具体问题时,似乎又不尽然。如:一个孩子与一个大力士“掰腕子”,两手之间的作用力一样大吗?若两者一样大,大力士怎么会赢呢(如图4-5-10所示)?
第5节 牛顿第三定律
一、作用力和反作用力
1.甲、乙两物体相互靠着放在光滑水平桌面上,分别受到水平推力的作用,如图4-5-1所示,两物体都保持静止。设甲对乙的压力为,乙对甲的压力为,则( )
和是一对作用力和反作用力
和是一对作用力和反作用力
和是一对作用力和反作用力
和是一对作用力和反作用力
2.下列有关相互作用的说法中正确的是( )
A.苹果从树上落下,落向地球,说明苹果受地球的引力,而地球不动,说明地球不受苹果的作用力
B.人拉车加速运动,人拉车的力大于车拉人的力
C.篮球运动员甲将球扔出去的力和运动员乙接球时的力是作用力与反作用力的关系
D.大炮发射炮弹的过程,炮弹对炮身也有反作用力
3.关于两物体间的相互作用,下列说法中正确的是( )
A.马拉车时,只有马对车的拉力大于车对马的拉力时才能前进
B.物体A静止在物体上,的质量是的质量的10倍,所以作用于的力大于作用于的力
C.轮船的螺旋桨旋转时向后推水,水同时给螺旋桨一个作用力
D.发射火箭时,燃料点燃后,喷出的气体给空气一个作用力,空气施加的反作用力推动火箭前进
4.卫星、飞船等宇宙空间飞行器,都是由火箭发射到太空的。下面关于飞船与火箭起飞的情形,叙述正确的是( )
A.火箭尾部向下喷气,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而让火箭获得了向上的推力
B.火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C.火箭飞出大气层后,由于没有空气,火箭虽然向下喷气,但也无法获得前进的动力
D.飞船进入运行轨道之后,与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力
二、牛顿第三定律
5.用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验,如图4-5-2所示是把两个测力探头的挂钩钩在一起,向相反方向拉动,观察显示器屏幕上出现的结果。观察分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线,以下结论正确的是( )
A.作用力与反作用力是同时作用的
B.作用力与反作用力作用在不同的物体上
C.作用力与反作用力大小相等、方向相反
D.作用力与反作用力的合力大小为零
6.有人做过这样一个实验:如图4-5-3所示,把鸡蛋快速向另一个完全一样的静止的鸡蛋撞去(用同一部分撞击),结果每次都是被撞击的鸡蛋被撞破。则下面说法正确的是( )
A.对的作用力的大小等于对的作用力的大小
B.对的作用力的大小大于对的作用力的大小
C.蛋碰撞瞬间,其内蛋黄和蛋白由于惯性会对蛋壳产生向前的作用力
D.蛋碰撞部位除受到对它的作用力外,还受到蛋中蛋黄和蛋白对它的作用力,所以所受合力较小
三、物体的受力分析——一对平衡力与作用力和反作用力
7.如图4-5-4所示,两个弹簧测力计钩在一起,两边通过定滑轮各挂一个质量均为的重物,则弹簧测力计的读数大小为( )
A. B. C.0 D.无法判断
8.如图4-5-5所示,将一重力为G的电灯挂在天花板上,灯对绳子的拉力为,绳子对灯的拉力为,则下列说法正确的是( )
A.灯对绳子的拉力与绳子对灯的拉力是一对平衡力
B.灯对绳子的拉力与绳子对灯的拉力是一对作用力与反作用力,它们的合力为零
C.绳子对灯的拉力与灯的重力是一对平衡力
D.绳子一旦被剪断,则、同时消失
9.如图4-5-6所示,甲、乙两物体叠放在水平面上,用水平力拉物体乙,甲、乙两物体一起向右运动,试分析以下情况中甲物体的受力情况。
(1)甲、乙两物体一起匀速运动。
(2)甲、乙两物体一起加速运动。
(3)撤去水平力后,甲、乙两物体一起减速运动。
四、综合应用
10.一质量为的人站在电梯中,电梯加速上升,加速度大小为,为重力加速度。人对电梯底部的压力大小为( )
A. B.2 C. D.
11.一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,箱子与杆的质量为,环的质量为,如图4-5-7所示。已知环沿杆匀加速下滑时,环与杆间的摩擦力大小为,则此时箱子对地面的压力大小为多少?
参考答案
1. D 解析:、作用在甲上,是一对平衡力,对甲、乙整体而言,、是一对平衡力,、作用在乙上,、分别作用在乙和甲上,是一对作用力和反作用力。选项D正确。
2. D 解析:选项A中地球“不动”是因为地球的质量太大。由可知,当苹果的质量与地球质量相比可以忽略时,地球受苹果的吸引而产生的加速度也可以小到忽略的程度。选项B情形是作用力与反作用力,大小必定相等。选项C不属于作用力与反作用力,甲扔球时,甲与球产生作用力和反作用力,乙接球时,球与乙产生作用力和反作用力。大炮发射炮弹时,大炮给炮弹一个作用力,同时,炮弹给炮身一个反作用力,故选项D正确。
3. C 解析:对车受力分析可知,当马对车的拉力大于车受到的阻力时,车才能启动,而马拉车的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力,大小总是相等,故选项A错误;之间的作用力与反作用力总是大小相等,与它们的质量无关,故选项B错误;轮船之所以前进,是因为螺旋桨旋转时给水一个向后的推力,水同时给螺旋桨一个向前的推力,从而推动轮船前进,故选项C正确;火箭之所以能够前进,是因为火箭向后推燃烧形成的高温高压气体,燃烧形成的高温高压气体向前推火箭,从而使火箭克服阻力向前飞行,故选项D错误。
4. AD 解析:火箭升空时,其尾部向下喷气,火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体,火箭向下喷气时,喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力,即为火箭上升的推力,此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的,因而与是否飞出大气层,是否在空气中飞行无关,因而选项B、C错误,选项A正确;当飞船进入轨道后,飞船与地球之间依然存在着相互吸引力,即地球吸引飞船,飞船也吸引地球,这是一对作用力和反作用力,故选项D正确。
5. AC 解析:由题中-图象可以看出两个力传感器的相互作用同时产生、同时变化、同时消失,且在任一时刻作用力与反作用力绝对值相等、符号相反,即大小相等、方向相反。选项A、C正确。选项B的说法是正确的,但不能从图象上判断,故不选B。作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的,不能求它们的合力,选项D错误。
6. ACD 解析:对的作用力和对的作用力为作用力与反作用力,一定大小相等,选项A正确,选项B错误;在撞击瞬间,蛋内蛋黄和蛋白由于惯性,会产生对蛋壳向前的作用力,使蛋壳接触处所受的合力比蛋壳的小,因此蛋壳易被撞破,故选项C、D正确。
7. B 解析:弹簧测力计是一种测力工具,使用时,挂钩端与被测力相接触,另一端固定,其实固定端也要受力,且等于被测力。本题中一端的重物起到固定的作用,弹簧测力计的读数就等于挂钩端物体的重力,故选项B正确。
8. CD 解析:一对相互平衡的力必须作用在同一物体上,、分别作用于灯和绳上,因此它们不是一对平衡力,从产生的原因来看,它们是一对作用力和反作用力,又因为分别作用在两个物体上,所以不能求合力,故选项A、B均错误;作用力和反作用力同时产生、同时消失,故选项D正确;绳子对灯的拉力和灯所受的重力是一对平衡力,故选项C正确。
9. 见解析 解析:(1)匀速运动时,甲物体受重力和乙物体对它的支持力两个力的作用。其受力图如图4-5-8所示。
(2)甲、乙两物体一起加速运动时,甲物体除受重力、支持力外,还要受到乙物体对它的静摩擦力,这样才能与它的运动状态相符合,甲物体受到的静摩擦力的方向与甲物体的加速度方向相同,即水平向右。其受力图如图4-5-9所示。
(3)当甲、乙两物体向右减速运动时,甲物体受重力、支持力和乙物体对它的静摩擦力,静摩擦力的方向与此时甲物体的加速度方向相同,即水平向左。其受力图如图4-5-10所示。
10. D 解析:以人为研究对象,由牛顿第二定律得,解得=。由于人对电梯的压力与电梯对人的支持力是一对作用力和反作用力,则人对电梯的压力大小,选项D正确。
解析:环在竖直方向上受力情况如图4-5-11甲所示,受一个重力及箱子的杆给它竖直向上的摩擦力,根据牛顿第三定律,环应给杆一个竖直向下的摩擦力,故箱子竖直方向上受力图如图4-5-11乙所示,受重力、地面对它的支持力及环给它的摩擦力 ,由于箱子处于平衡状态,可得。
根据牛顿第三定律,箱子给地面的压力与地面给箱子的弹力大小相等,即。