第四章 牛顿运动定律
5 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.掌握牛顿第三定律,并能用它解释生活中的有关问题.
3.理解“一对平衡力”和“一对作用力和反作用力”的不同.
自主探究
1.力的作用是相互的,物体间相互作用的这一对力通常叫做 .?
2.牛顿第三定律的内容:?
.?
3.牛顿第三定律的表达式: .?
合作探究
一、牛顿第三定律
【实验探究】
取两个弹簧测力计A、B,把B的圆环固定,手拿A与B让它们互相钩住,再用手沿水平方向匀速拉动A的圆环端至某一位置停下,读出两弹簧测力计的读数填入表格中;
然后将其中一弹簧测力计的读数减小几次,观察另一弹簧测力计的读数填入表格中.
实验次数
弹簧测力计A示数
弹簧测力计B示数
1
2
3
提出问题:(1)作用力和反作用力作用是不是在一个物体上?
(2)两力的方向有何关系?
(3)两力是同时产生的吗?
(4)两力是同种性质的力吗?
(5)两力的作用效果是否可以抵消?
深入探究:阅读课本P82“做一做”,了解用传感器探究作用力和反作用力的关系.
提出问题:(1)最直观的感觉是什么?说明了什么?
(2)这些特点体现在某一时刻、还是任意时刻?
(3)作用力和反作用力的产生、变化、消失有先后吗?
(4)运动状态下的物体间的作用力和反作用力是否也遵循这些规律呢?
1.作用力和反作用力的关系特点:
(1) ;?
(2) ;?
(3) ;?
(4) .?
2.牛顿第三定律的表达式: ,式中的 表示方向 .?
3.牛顿第三定律揭示了 的规律,反映了物理世界普遍存在的对称美,与物体的 无关.?
二、牛顿第三定律的应用
【例题】如图所示,人站在木块上,通过滑轮拉动木块和人一起匀速前进.
(1)人受到哪些受力(画图)?各力的施力物体分别是哪个物体?各力的反作用力分别是哪个力?
(2)人所受的力中,互为一对平衡力的是哪些?
思考讨论:马拉车由静止开始,先做加速运动,后做匀速运动.有人认为:加速运动中,马拉车的力大于车拉马的力;匀速运动中,马拉车的力等于车拉马的力.你同意他的观点吗?为什么?
1.作用力和反作用力与平衡力的区别与联系
一对作用力和反作用力
一对平衡力
相同点
大小
方向
是否共线
不同点
性质
作用时间
作用对象
2.利用牛顿第三定律将研究对象 ,起到了承前启后的至关重要的作用.?
课堂检测
1.关于作用力和反作用力,下列说法中错误的是( )
A.我们可以把物体间相互作用的任何一个力叫做作用力,另一个力叫做反作用力
B.若作用力是摩擦力,则反作用力也一定是摩擦力
C.作用力和反作用力一定是同时产生、同时消失的
D.作用力和反作用力大小相等、方向相反,作用在一条直线上,因此它们可能成为一对平衡力
2.“神舟”系列飞船的成功发射,一方面表明中国航天事业已走在了世界的前列,另一方面也带动了高科技的发展.目前计算机的科技含量已相当高,且应用于各个领域、各个方面.如图是利用计算机记录的飞船发射时火箭和地面的作用力和反作用力变化的图线,根据图线可以得出的结论是( )
A.作用力大时,反作用力小
B.作用力和反作用力的方向总是相反的
C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
D.牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用
3.吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G,静止时固定杆对它的拉力为F,扇叶水平转动起来后,杆对它的拉力为F',则( )
A.F=G、F=F'
B.F=G、F>F'
C.电扇静止时,固定杆对它的作用力等于它对固定杆的作用力
D.扇叶水平转动后,固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力
4.如图所示,放在水平桌面上的物体,受到一个水平拉力而处于静止状态,则( )
A.物体受到三个力的作用,其中有一对平衡力
B.物体受到三个力的作用,其中有一对作用力和反作用力
C.物体受到四个力的作用,其中有两对平衡力
D.物体受到四个力的作用,其中有两对作用力和反作用力
5.如图所示,一物体在水平力F1=12N、F2=4N的作用下静止于水平地面上,则该物体所受到的力的个数为( )
A.2 B.3
C.4 D.5
6.关于作用力和反作用力,下列说法正确的是( )
A.马拉车加速行驶,马拉车的力大于车拉马的力
B.从井里将水桶提上来,绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力
C.不论电梯是加速、匀速还是减速上升,人对电梯底板的压力和底板对人的支持力总是大小相等的
D.作用力和反作用力等大、反向,合力为零
7.如图所示,用一根细绳和一根轻直杆组成三角支架,绳的一端绕在手指上,杆的一端顶在掌心,当A处挂上重物时,绳与杆对手指和手掌均有作用,对这两个作用力的方向判断完全正确的是( )
8.如图,光滑斜面固定于水平面,滑块A、B叠放后一起冲上斜面,且始终保持相对静止,A上表面水平.则A、B在斜面上运动时,B受力的示意图为( )
9.下列说法中正确的是( )
A.甲物体受到乙物体的作用,则乙物体一定同时受到甲物体的作用
B.甲物体受到乙物体的作用一定是作用力,而乙物体对甲物体的作用一定是反作用力
C.若把甲、乙两物体看成质点,则甲、乙两物体间的作用力和反作用力一定在甲、乙两物体的连线上
D.甲物体受乙物体的作用力竖直向上,则乙物体对甲物体的作用力也一定是竖直向上
10.下列情形中,涉及牛顿第三定律原理的有( )
A.气垫船靠旋转的螺旋桨获得动力
B.战斗机在行进途中抛弃副油箱
C.喷水龙头自动旋转使水喷得均匀
D.玩具火箭靠喷出气体飞上天空
11.如图所示,P和Q叠在一起,静止在水平桌面上,在下列各对力中属于作用力和反作用力的是( )
A.P所受的重力和Q对P的支持力
B.Q所受的重力和Q对P的支持力
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
12.质量分别为40kg和60kg的两个小孩都穿着冰鞋站在溜冰场的冰面上,其中一个小孩用120N的水平力推另一个小孩,则两个小孩各得到怎样的加速度?
参考答案
自主探究
1.作用力和反作用力
2.两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
3.F=-F'
合作探究
一、牛顿第三定律
1.作用在不同物体上 等大反向 同时存在、变化、消失 与物体的运动状态无关
2.F=-F' 负号 相反
3.物体间相互作用力 运动状态
二、牛顿第三定律的应用
1.
一对作用力和
反作用力
一对平衡力
相同点
大小
相等
相等
方向
相反
相反
是否共线
共线
共线
不同点
性质
同种性质
不一定同性质
作用时间
一定同时
不一定同时
作用对象
异物
同物
2.转化
课堂检测
1.D 解析:物体之间的相互作用力,哪一个叫作用力,哪一个叫反作用力是任意的,选项A正确;作用力和反作用力一定是性质相同的力,并且同时产生、同时变化、同时消失,选项B、C正确;作用力和反作用力作用在两个不同的物体上,效果不能抵消,选项D错误.
2.B 解析:根据题中图线可以看出,作用力和反作用力总是等大反向的.作用力和反作用力是作用在两个物体上的,不管物体处于什么状态,牛顿第三定律都成立.
3.BC 解析:静止时对电扇由二力平衡可得F=G,扇叶转动时电扇受到空气向上的作用力,故F'F',故选项A错,选项B正确;不论电扇静止还是转动,固定杆对它的作用力与它对固定杆的作用力是一对作用力和反作用力,大小始终相等,故选项C正确,选项D错误.
4.C 解析:对物体受力分析如图所示,物体处于静止状态,故有两对平衡力,C选项正确.
5.D 解析:物体受到重力,支持力,水平力F1、F2和向左的静摩擦力5个力的作用.
6.C 解析:对于任何物体,在任何条件下,作用力和反作用力的大小一定相等,故马拉车的力等于车拉马的力,绳子对桶的拉力等于桶对绳子的拉力,人对电梯底板的压力等于底板对人的支持力,选项A、B错误,选项C正确;作用力和反作用力等大、反向,但作用在不同的物体上,各自产生不同的效果,不能求合力,选项D错误.
7.D 解析:绳对手产生沿绳斜向下的拉力,杆对手有沿杆向左的压力.
8.A 解析:滑块A、B一起向上减速,加速度沿斜面向下.对滑块B,合力方向沿斜面向下,又摩擦力方向必与支持力方向垂直,因此选项A正确.
9.AC 解析:根据牛顿第三定律知,作用力和反作用力是两个物体相互作用而产生的.如果把其中一个叫作作用力,另一个就是反作用力,作用力和反作用力的命名是任意的,作用力和反作用力作用在同一直线上,方向相反,根据以上叙述可判定选项A、C正确,选项B、D错误.
10.ACD 解析:战斗机在行进途中抛弃副油箱是为了减小惯性,提高灵活性.
11.CD 解析:作用力和反作用力应是存在于相互作用的两个物体之间.P受到的重力的反作用力应该是P对地球的吸引力,故选项A错误;Q受到的重力的反作用力是Q对地球的吸引力,选项B错误;P对Q的压力和Q对P的支持力是作用在P和Q之间的力,是一对作用力和反作用力,选项C正确;Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力是作用在Q和桌面之间的力,选项D正确.
12.解析:两个小孩之间的力是作用力和反作用力的关系,根据牛顿第三定律知两力大小相等、方向相反,故两小孩受到对方的力的大小都为120N.
根据牛顿第二定律F=ma,知a1=m/s2=3m/s2
a2=m/s2=2m/s2
两者加速度方向相反.
答案:3m/s2和2m/s2,二者加速度方向相反
