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第三章 相互作用——力
牛顿第三定律
地心引力
你能列举生活中的一些实例吗?
物体间力的作用相互性是普遍存在吗?
讨论
磁力
磁力
推力
推力
拉力
拉力
同学甲
螺旋桨
磁体A
同学乙
空气
磁体B
拉力
拉力
推力
推力
磁力
磁力
(1)物体间可能只有作用力,而没有反作用力。( )
(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。( )
(3)物体间先有作用力,然后才有反作用力。( )
×
×
×
1.通过前面的实例,你能总结出作用力和反作用力的特点吗?如,作用力与反作用力的方向关系,作用在几个物体上,性质是否相同。
作用在同一条直线上,并且方向相反
作用在两个物体上
属于同种性质的力
我们如何进行实验测量呢?
我们的研究对象是什么?
如何搭建实验装置?
需要测量哪些物理量?
选择什么测量工具呢?
两个物体间的相互作用力
相互作用的拉力
两个弹簧测力计
实验1:用弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系
2.实验探究
两个弹簧互拉
力传感器
计算机
数据采集器
实验2:用力传感器探究作用力与反作用力的关系
实验结论:在运动过程中,尽管力的大小随时间不断变化,但在运动过程中的任何时刻,作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,且同时出现、同时变化、同时消失。
牛顿第三定律(Newton third law)
两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
牛顿
(1642——1727)
成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头,比喻不自量力,自取灭亡。
(1)如图所示,以卵击石时,卵对石头的作用力大,还是石头对卵的作用力大?
以卵击石时,卵对石头的作用力与石头对卵的作用力是一对作用力和反作用力,根据牛顿第三定律可知,两个力等大、反向;
(2)为什么会出现“卵碎石全”的不同效果?
虽然卵对石头的作用力与石头对卵的作用力等大,但由于二者能承受的最大外力不同,所以会有不同的作用效果。
1.如图所示,一匹马拉着车前行,关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系,下列说法中正确的是
A.马拉车的力总是大于车拉马的力
B.马拉车的力总是等于车拉马的力
C.加速运动时,马拉车的力大于车拉马的力
D.减速运动时,马拉车的力小于车拉马的力
√
总结提升
正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义
“总是”是强调对于任何物体,在任何情况下,作用力和反作用力的关系都成立。
(1)不管物体的大小、形状如何,任意两物体间作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。
(2)不管物体的运动状态如何,例如,静止的物体之间,运动的物体之间,静止与运动的物体之间,其作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。
有人认为,既然作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上 ,那么这两个力就是一对平衡力,效果可以抵消,这种说法对不对?为什么?请结合悬挂电灯(如图)情景进行分析。
灯对绳的拉力
绳对灯的拉力
灯的重力
作用力和反作用力(异物)
平衡力(同物)
如图所示,小球静止在轻绳下端。
(1)画出小球的受力示意图,分析这两个力有什么关系?它们的施力物体各是什么?力的性质是否相同?
受力示意图如图所示,重力与拉力是一对平衡力,重力的施力物体为地球,拉力的施力物体为绳,力的性质不同。
(2)这两个力的反作用力是什么力?它们的施力物体各是什么?这两个力和各自的反作用力性质是否相同?
重力的反作用力为小球对地球的引力,施力物体为小球,拉力的反作用力是小球对绳子的拉力,施力物体为小球,作用力和它的反作用力性质相同。
比较对象 作用力与反作用力 平衡力
相同点 大小 相等 相等
方向 相反 相反
是否共线 是 是
不同点 作用对象 相互作用的 物体 物体
作用效果能否抵消 _______ _____
作用时间 同时产生、同时消失 不一定同时
产生和消失力的性质 ____ _________
两个
同一
不可以
可以
相同
可以不同
(1)物体静止放在水平桌面上,物体所受重力和桌面对物体的支持力是一对平衡力。( )
(2)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力。( )
×
√
2.如图所示,嫦娥五号探测器成功降落在月球表面上,当探测器静止时,探测器对月球表面的压力
A.就是探测器的重力
B.与月球表面对探测器的支持力方向相同
C.与月球表面对探测器的支持力是一对相互平衡的力
D.与月球表面对探测器的支持力是一对作用力和反作用力
√
3.(多选)如图所示,水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止不动,下列说法中正确的是
A.力F与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
B.物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C.力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力
D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
√
√
根据研究的问题,选取合适的物体作为研究对象,分析它受到哪些力的作用,并画出所受力的示意图,这一过程即为物体的受力分析。
画出物体的受力示意图
三、对受力分析的初步认识
受力情况
运动情况
4.如图所示,一个木块静止在粗糙的斜面上。
(1)请按重力、弹力和摩擦力的顺序来画出木块的受力示意图。
答案
(2)木块对斜面施加了几个力的作用,并说明哪些力是一对作用力和反作用力?在对木块受力分析时,这些力能否同时在木块上画出?
答案 木块对斜面有一个压力和一个摩擦力,分别跟斜面对木块的支持力和摩擦力是一对作用力和反作用力。在对木块进行受力分析时,应明确研究对象,确定受力物体,只画出受力物体所受到的力即可。
明确研究对象
必须明确我们是在分析哪个物体受力
按顺序分析受力
重力—弹力—摩擦力
根据力产生的原因进行分析
画力的示意图
规范作图
5.画出图中物体A所受力的示意图,并写出力的名称和施力物体:(1)物体A静止,接触面均光滑;(2)物体A沿固定粗糙斜面上滑;(3)物体A沿粗糙水平面滑行;(4)接触面光滑,物体A静止;(5)物体A静止在粗糙水平面上。
答案
受力分析的几个注意点:
(1)只分析其他物体对研究对象施加的力,而研究对象对外施加的力不要画在示意图中。
(2)每分析一个力,都要找出它的施力物体,以防止漏力和添力。
(3)以多个物体组成的整体为研究对象时,分析的是外力,而不用分析系统之间的内力。
牛
顿
第
三
定
律
目标一:作用力和反作用力
目标二:牛顿第三定律
目标三:物体受力的初步分析
互相依赖、同时存在
作用力和反作用力与平衡力的比较
受力分析的一般步骤
等大、反向、共线、异体
与运动状态无关
同时产生、同时变化、同时消失
同种性质的力