3.牛顿第三定律
[学习目标]
1.知道力的作用是相互的,了解作用力和反作用力的概念。
2.了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系,能正确表述牛顿第三定律。
3.能区分一个力的反作用力和这个力的平衡力。
4.能应用牛顿第三定律分析和解决实际问题。
[教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况
问题1 先有作用力后有反作用力吗?作用力与反作用力大小、方向有什么特点?
问题2 作用力与反作用力的效果能相互抵消吗?
作用力和反作用力
1.力是物体对物体的作用。只要谈到力,就一定存在着受力物体和施力物体。
2.两个物体之间的作用总是相互的,物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。我们把其中任何一个力叫作作用力,另一个力叫作反作用力。
【思考讨论】 如图所示,用手挤压放在桌面上的气球。
问题1 手和气球的形变有先后之分吗?
提示:没有,形变是同时发生的。
问题2 手对气球的力和气球对手的力各是什么性质的力,它们的性质相同吗?
提示:都是弹力,力的性质相同。
【知识梳理】
1.作用力和反作用力的三个性质
2.作用力和反作用力的四个特征
等大 作用力和反作用力大小总是相等的
反向 作用力和反作用力方向总是相反的
共线 作用力和反作用力总是作用在同一条直线上
同性质 作用力和反作用力的性质总是相同的
【典例1】 (对作用力与反作用力的理解)关于物体间的作用力和反作用力,下列说法正确的是( )
A.只有相互接触的物体间才可能有作用力和反作用力
B.作用力和反作用力可能是不同种类的力
C.作用力和反作用力的效果不能抵消
D.作用力和反作用力可以不同时产生
C [不是只有相互接触的物体间才可能有作用力和反作用力,例如在空中的物体受到地球的引力,地球也受到物体的引力,故A错误;作用力和反作用力一定是同种类的力,故B错误;作用力和反作用力作用在不同物体上,效果不能抵消,故C正确;作用力和反作用力一定同时产生,故D错误。]
【典例2】 (作用力、反作用力的判断)放在水平桌面上的物体受到桌面对它的支持力,对支持力的反作用力的说法正确的是( )
A.反作用力是物体受到的重力,作用在地球上
B.反作用力是物体对桌面的压力,作用在桌面上
C.反作用力是物体对地球的引力,作用在物体上
D.支持力没有反作用力
B [根据作用力和反作用力的相互性,物体受到桌面对它的支持力,则反作用力是物体对水平桌面的压力,作用在桌面上,故B正确,A、C、D错误。]
牛顿第三定律
【链接教材】 如图所示,甲、乙两图分别表示猴子所受的平衡力和拉力及其反作用力,试比较平衡力与作用力、反作用力的受力对象有什么区别?
提示:平衡力作用在同一物体上,作用力与反作用力分别作用在两个物体上。
【知识梳理】
1.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相等,方向相反,作用在同一条直线上。
2.表达式:F=-F′(负号表示方向相反)。
【思考讨论】 成语“以卵击石”出自《荀子·议兵》:“经桀作尧,譬之若以卵投石,以指绕沸。”是指拿蛋去碰石头,比喻不自量力,自取灭亡。
问题1 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?
提示:两个力等大、反向。
问题2 为什么会出现卵碎石全的不同效果?
提示:两者能承受的最大外力不同,所以会出现不同的作用效果。
【知识归纳】
1.牛顿第三定律中“总是”表现在以下三个方面
(1)与物体的大小和形状无关。
(2)与物体的运动状态无关。
(3)与物体受不受其他力无关。
2.作用力和反作用力与平衡力的比较
作用力和反作用力 平衡力
不 同 点 作用对象 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上
依赖关系 相互依存,不可单独存在,同时产生,同时变化,同时消失 无依赖关系,撤除一个,另一个依然可存在
叠加性 两力作用效果不可叠加 两力作用效果可相互抵消,可叠加
力的性质 一定是同种性质的力 可以是同种性质的力,也可以是不同种性质的力
相同点 大小相等,方向相反,作用在一条直线上
【典例3】 (源自鲁科版教材改编)(对牛顿第三定律的理解)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
B [马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力和反作用力,它们总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,与运动状态无关。加速运动或者减速运动时,马向前拉车的力都等于车向后拉马的力,故A、C、D错误,B正确。]
【典例4】 (作用力、反作用力与平衡力)货车自动过磅管理系统常用于司机和监管部门对车辆及装卸货物重量的测量。货车停在电子地磅的水平支撑面上过磅,下列说法正确的是( )
A.货车所受的重力和货车对磅面的压力是一对平衡力
B.货车所受的重力和货车对磅面的压力是一对相互作用力
C.货车对磅面的压力和磅面对货车的支持力是一对平衡力
D.货车对磅面的压力和磅面对货车的支持力是一对相互作用力
D [货车所受的重力和货车对磅面的压力,方向相同,作用在两个物体上,不是同一种性质的力,仅是大小相等的关系,既不是一对平衡力也不是一对相互作用力,故A、B错误;货车对磅面的压力和磅面对货车的支持力,满足等大、反向、共线的关系,作用于两个物体,是一对相互作用力,故C错误,D正确。]
区分作用力、反作用力与平衡力的技巧
(1)看研究对象:作用力与反作用力作用在不同物体上,而一对平衡力作用在同一物体上。
(2)看依存关系:作用力与反作用力同生同灭,相互依存,而一对平衡力则彼此没有依存关系。
物体受力的初步分析
1.受力分析
分析研究对象受到的力。
2.受力分析的思路
(1)根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况。
(2)根据各种力的特点,从相互作用的角度来分析物体的受力。
3.力学中常见的三种性质力:重力、弹力、摩擦力。
4.受力分析要注意的几个问题
(1)明确要分析哪个物体所受的力。
(2)受力分析的一般顺序:先分析重力,再分析弹力,然后分析摩擦力,并且画出力的示意图。
(3)在受力分析时,不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆。
【思考讨论】 如图所示,物体C置于水平地面上,A、B由轻绳通过固定在C上的光滑定滑轮相连,C的上表面水平,连接B的轻绳水平,整个系统处于静止状态。
问题1 物体A和物体B分别受几个力的作用?
提示:物体A受重力和绳子的拉力2个力的作用,物体B受重力、物体C的支持力、绳子的拉力和物体C对物体B的摩擦力4个力的作用。
问题2 研究物体C和地面间作用力时怎样选取研究对象比较好?
提示:研究物体C和地面间作用力时可以将A、B、C三个物体看成一个整体。
【知识归纳】
1.受力分析
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。
2.受力分析常用的方法
(1)整体法与隔离法
整体法 隔离法
概念 将运动状态相同的两个或几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开分析的方法
选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内物体之间的相互作用力
注意 问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用力 一般隔离受力较少的物体
(2)假设法:在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在或不存在的情况假设,然后再就该力存在与否对物体运动状态的影响来判断该力是否存在。
3.受力分析的步骤
【典例5】 (物体受力个数判断)如图所示,A物体沿竖直墙自由下滑,B、C、D物体均静止,各接触面均粗糙。下列说法正确的是( )
A.A物体受到三个力作用
B.B物体受到四个力作用
C.C物体受到三个力作用
D.D物体受到三个力作用
C [A物体沿竖直墙自由下滑,“自由”说明物体A与竖直墙之间没有弹力和摩擦力,因此A只受重力作用,故A错误;B物体处于静止状态,受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用,故B错误;C物体受到重力和两个绳子的拉力三个力作用,故C正确;D物体处于静止状态,受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用,故D错误。]
【典例6】 (物体受力分析图)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。
[解析] (1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN′,施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁,力的示意图如图甲。(2)物体A受重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff,施力物体分别是地球、斜面、斜面,力的示意图如图乙。(3)物体A受重力G、支持力FN、水平向左的滑动摩擦力Ff,施力物体分别是地球、水平面、水平面,力的示意图如图丙。(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN,施力物体分别是地球、绳子、墙壁,力的示意图如图丁。(5)物体A受重力G、拉力FT、支持力FN,水平向左的摩擦力Ff,施力物体分别是地球、绳子、水平面、水平面,力的示意图如图戊。
[答案] 见解析
【教用·备选例题】
【典例】 如图所示,在光滑斜面上有一垂直于斜面的固定挡板OM,A、B两物体叠放在斜面和挡板之间,B与挡板接触,A离挡板有小段距离,A、B静止不动,则A物体受力个数为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
B [A物体受到重力,斜面的支持力,B对A的压力和B对A的沿斜面向上的摩擦力,因此A物体受4个力的作用。故选B。]
1.下列关于作用力和反作用力的说法正确的是( )
A.当作用力消失后,反作用力才慢慢消失
B.作用力是弹力,则反作用力一定是弹力
C.重力是没有反作用力的
D.一对作用力和反作用力的效果可以相互抵消
B [作用力和反作用力同时消失,A错误;作用力和反作用力是同种性质的力,B正确;重力的反作用力是物体对地球的吸引力,C错误;作用力和反作用力作用在不同物体上,作用效果不可以抵消,D错误。]
2.在图甲所示探究作用力与反作用力关系的实验中,将两个力传感器钩住对拉,在计算机屏幕上显示出力和时间的关系如图乙所示。由图可知 ( )
A.当F1变大时,F2变小
B.F1、F2总是等大、反向
C.F1、F2作用在同一个物体上
D.实验中两个力传感器一定静止
B [根据牛顿第三定律,F1、F2总是等大、反向,当F1变大时,F2变大,故A错误,B正确;F1、F2为作用力与反作用力,分别作用在两个物体上,故C错误;两力传感器间的作用力与反作用力关系与两个力传感器运动状态无关,实验中两个力传感器不一定静止,故D错误。]
3.如图所示,我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”,实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在“押加”比赛中,甲获胜,则下列说法正确的是( )
A.绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力,所以甲获胜
B.当甲把乙匀速拉过去时,绳对乙的拉力大小等于绳对甲的拉力大小
C.当甲把乙加速拉过去时,绳对乙的拉力大小大于绳对甲的拉力大小
D.绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小,只是地面对甲的摩擦力大于甲对地面的摩擦力,所以甲获胜
B [绳对乙的拉力和绳对甲的拉力总是大小相等,与甲、乙的运动状态无关,B正确,A、C错误;地面对甲的摩擦力与甲对地面的摩擦力总是等大反向,甲获胜是因为地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,D错误。]
4.(多选)如图所示,两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A和B的受力情况,下列说法正确的是( )
A.A一定受到四个力
B.B可能受到四个力
C.B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力
D.A与B之间一定有摩擦力
AD [对A、B整体受力分析,如图甲所示,受到向下的重力和向上的推力F,由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力,因此也不可能有摩擦力,C错误;对B受力分析如图乙所示,B受到重力、A对B的弹力及摩擦力而处于平衡状态,故B只能受到三个力,B错误;对A受力分析,如图丙所示,受到重力、推力、B对A的弹力和摩擦力,共四个力,A、D正确。
]
回归本节知识,完成以下问题:
1.力的作用是相互的,相互作用的力其大小有什么关系?
提示:相互作用的力其大小总是相等的。
2.作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么样的关系?
提示:作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上。
3.对物体受力分析,一般的先后顺序是什么?
提示:对物体受力分析,先后顺序一般为重力、弹力、摩擦力、其他力。
课时分层作业(十一)
?题组一 作用力和反作用力 牛顿第三定律
1.下列情境中,关于力的大小关系,说法正确的是( )
A.跳高运动员起跳,地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
B.磁体吸引铁钉的力和铁钉吸引磁体的力是大小相等的
C.鸡蛋撞击石头,鸡蛋破碎,石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力
D.用锤钉钉子,锤对钉的打击力与钉对锤的作用力大小不一定相等
B [运动员对地面的压力和地面对运动员的支持力是一对作用力与反作用力,故二者大小相等,A错误;磁体吸引铁钉的力和铁钉吸引磁体的力是一对作用力与反作用力,大小相等,B正确;鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力是一对作用力与反作用力,二者大小相等,C错误;用锤钉钉子,锤对钉的打击力与钉对锤的作用力是一对作用力与反作用力,等大反向,D错误。]
2.跳水一直是我国的优势项目。如图所示,一运动员站在跳板上,用F1表示运动员对跳板的弹力,F2表示跳板对运动员的弹力,则 ( )
A.先有F1后有F2
B.一旦运动员离开跳板,F2立即消失,F1依旧存在
C.因运动员离开跳板前向上运动,所以F2大于F1
D.F1和F2大小相等、方向相反,是一对相互作用力
D [运动员对跳板的弹力F1和跳板对运动员的弹力F2是一对相互作用力,大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,同时产生、同时变化、同时消失,A、B、C错误,D正确。]
3.如图所示,运动员在滑雪赛道上滑行时,关于滑雪板与赛道之间的相互作用力,下列说法正确的是( )
A.滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力
B.滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力
C.滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等
D.滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同
C [滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是一对作用力和反作用力,二者大小相等,方向相反,故C正确,A、B、D错误。]
?题组二 作用力、反作用力与平衡力
4.如图所示,小车放在水平地面上,甲、乙两人用力向相反方向拉小车,不计小车与地面之间的摩擦,下列说法正确的是( )
A.若小车向右运动,表明车拉甲的力大于甲拉车的力
B.若小车静止不动,表明甲拉车的力与车拉甲的力是一对平衡力
C.若小车匀速向右运动,车拉甲的力和车拉乙的力是一对平衡力
D.无论小车运动状态如何,甲拉车的力总是与车拉甲的力大小相等,方向相反
D [无论小车运动状态如何,车拉甲的力与甲拉车的力是一对作用力与反作用力,总是大小相等,方向相反,D正确,A、B错误;车拉甲的力和车拉乙的力作用对象分别是甲和乙,不是同一个受力对象,故两个力不是一对平衡力,C错误。]
5.(多选)如图所示,不计悬绳的质量,把P和Q两物体悬吊在天花板上。当两物体静止后,下列说法正确的是( )
A.天花板对上段绳的拉力和P对上段绳的拉力是一对平衡力
B.上段绳对P的拉力和下段绳对P的拉力是一对平衡力
C.下段绳对Q的拉力和Q的重力是一对平衡力
D.下段绳对P的拉力和下段绳对Q的拉力是一对作用力与反作用力
AC [对上段绳分析,天花板对上段绳的拉力和P对上段绳的拉力大小相等,方向相反,作用在同一物体上,是一对平衡力,故A正确;上段绳对P物体的拉力等于下段绳对P物体的拉力加上P的重力,故上段绳对P物体的拉力和下段绳对P物体的拉力大小不相等,不是一对平衡力,故B错误;下段绳对Q物体的拉力和Q物体的重力大小相等,方向相反,作用在同一物体上,是一对平衡力,故C正确;下段绳对P物体的拉力和下段绳对Q物体的拉力大小相等,方向相反,但涉及3个物体,不是一对作用力与反作用力,故D错误。]
?题组三 物体受力的初步分析
6.(多选)如图所示,光滑球A在固定斜面上被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A的受力,下列说法正确的是( )
A.球A受两个力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
B.球A受三个力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个力的作用
BCD [球A受三个力作用,重力竖直向下,挡板的弹力水平向右,斜面的弹力垂直斜面向上,故B、C、D正确,A错误。]
7.2022年2月北京冬奥会上,我国运动员获得了女子自由式滑雪大跳台的金牌和女子自由式滑雪U型场地金牌,某运动员在坡面下滑(未使用滑雪杖)时的受力分析图如图所示,其中正确的是( )
A B C D
B [运动员在坡面下滑时,受到竖直向下的重力G,垂直坡面向上的支持力FN,沿坡面向上的滑动摩擦力Ff。故选B。]
8.(多选)如图甲所示,倾角为θ的固定斜面上放置一滑块P,在滑块P上放置一个物块Q,P和Q相对静止,一起沿斜面匀速下滑;图乙为在粗糙水平面上放一斜面体,斜面体上放置一木块,木块和斜面体均静止。下列说法正确的有 ( )
A.图甲中Q受到向左的摩擦力
B.图甲中Q不受摩擦力
C.图乙中水平面对斜面体有向左的摩擦力
D.图乙中木块受到三个力的作用
BD [题图甲中,Q和P均做匀速直线运动,Q与P之间没有相对滑动趋势,所以Q不受摩擦力,A错误,B正确;题图乙中,以斜面体和木块整体为研究对象,其相对水平面没有相对滑动的趋势,水平面对斜面体一定没有摩擦力作用,C错误;题图乙中木块受到重力、支持力、摩擦力三个力作用,D正确。]
9.如图所示,吊在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,扇叶水平转动后,固定杆对它的拉力为F′,则( )
A.F=G、F=F′
B.F=G、FC.电扇静止时,固定杆对它的作用力大小等于它对固定杆的作用力大小
D.扇叶水平转动后,固定杆对电扇的作用力大小小于电扇对固定杆的作用力大小
C [电扇静止时,有F=G,而扇叶水平转动后,向下吹风,对空气有向下的作用力,根据牛顿第三定律,空气对扇叶有向上的作用力,此时固定杆对电扇的拉力F′10.如图所示,用弹簧测力计悬挂一个重力为G=10 N的金属块,使金属块部分浸在台秤上的烧杯中(烧杯中的水不会溢出),若弹簧测力计的示数变为6 N,则台秤的示数( )
A.保持不变 B.增加10 N
C.增加6 N D.增加4 N
D [金属块浸入水中后,水对金属块产生浮力F,由弹簧测力计的示数知,浮力的大小为F=G-FT=(10-6) N=4 N,根据牛顿第三定律知,金属块对水也施加一个反作用力F′,其大小F′=F=4 N,以水和水杯整体为研究对象,则台秤对水杯的支持力增加4 N,根据牛顿第三定律可知水杯对台秤的压力增加4 N,则台秤的示数增加4 N,D正确。]
11.(多选)如图所示,A和C、B和D分别是完全相同的木块,在图甲中,水平力F作用于B上,A、B静止于竖直墙上,图乙中,竖直弹簧作用于D上,C、D处于静止状态,则关于A、B、C、D的受力情况,下列说法正确的是( )
A.图甲中A受五个力
B.图乙中C受五个力
C.图甲中墙对A一定有向上的摩擦力
D.图乙中墙对C可能有摩擦力
AC [题图甲中,对A、B整体分析,可知整体一定受墙壁的弹力和摩擦力,且摩擦力竖直向上,单独对B分析,可知B一定受重力、水平力F、A对B的弹力,而B在以上3个力作用下显然不能保持平衡状态,所以B还受A对B的摩擦力,单独对A分析,根据前面分析可知A受B对A的摩擦力,此外A还受重力和B对A的弹力,综上所述可知A受五个力,故A、C正确;题图乙中,对C、D整体分析,整体在水平方向一定不受外力,所以墙对C不可能有摩擦力,单独对C分析,可知C一定受重力、D对C的弹力和摩擦力,即C受三个力,故B、D错误。]
12.如图所示,两块小磁铁质量均为0.5 kg,A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上,B磁铁在A正下方的地板上,弹簧的原长L0=10 cm,劲度系数k=100 N/m。当A、B均处于静止状态时,弹簧的长度为L=11 cm。 不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力,求B对地面的压力大小。(g取10 m/s2)
[解析] A受力如图甲所示,
由平衡条件得k(L-L0)-mg-F=0
解得F=-4 N
故B对A的作用力大小为4 N,方向竖直向上
由牛顿第三定律得A对B的作用力
F′=-F=4 N,方向竖直向下
B受力如图乙所示,由平衡条件得
FN-mg-F′=0
解得FN=9 N
由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N。
[答案] 9 N
13.如图所示为一女士借助瑞士球做靠墙静蹲运动,女士后背部保持挺直且倚靠在瑞士球上,瑞士球则倚靠在竖直墙面上,此时女士和瑞士球都处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.瑞士球总共受到3个力作用
B.女士的脚不受地面的摩擦力作用
C.女士对瑞士球的弹力是由女士的形变产生的
D.女士对瑞士球的弹力与墙壁对瑞士球的弹力是一对相互作用力
C [瑞士球受重力、墙壁对其的弹力和摩擦力、女士对其的弹力和摩擦力,共5个力作用,故A错误;女士在水平方向上受力平衡,由于瑞士球对女士有水平向左的弹力,所以地面对女士一定有水平向右的摩擦力,故B错误;女士对瑞士球的弹力是由女士的形变产生的,故C正确;女士对瑞士球的弹力与墙壁对瑞士球的弹力是一对平衡力,故D错误。]
17/173.牛顿第三定律
[学习目标]
1.知道力的作用是相互的,了解作用力和反作用力的概念。
2.了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系,能正确表述牛顿第三定律。
3.能区分一个力的反作用力和这个力的平衡力。
4.能应用牛顿第三定律分析和解决实际问题。
作用力和反作用力
1.力是物体对__________的作用。只要谈到力,就一定存在着受力物体和__________。
2.两个物体之间的作用总是__________的,物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。作用力和反作用力总是__________、__________存在的。我们把其中任何一个力叫作__________,另一个力叫作__________。
【思考讨论】 如图所示,用手挤压放在桌面上的气球。
问题1 手和气球的形变有先后之分吗?
问题2 手对气球的力和气球对手的力各是什么性质的力,它们的性质相同吗?
【知识梳理】
1.作用力和反作用力的三个性质
2.作用力和反作用力的四个特征
等大 作用力和反作用力大小总是相等的
反向 作用力和反作用力方向总是相反的
共线 作用力和反作用力总是作用在同一条直线上
同性质 作用力和反作用力的性质总是相同的
【典例1】 (对作用力与反作用力的理解)关于物体间的作用力和反作用力,下列说法正确的是( )
A.只有相互接触的物体间才可能有作用力和反作用力
B.作用力和反作用力可能是不同种类的力
C.作用力和反作用力的效果不能抵消
D.作用力和反作用力可以不同时产生
[听课记录]
【典例2】 (作用力、反作用力的判断)放在水平桌面上的物体受到桌面对它的支持力,对支持力的反作用力的说法正确的是( )
A.反作用力是物体受到的重力,作用在地球上
B.反作用力是物体对桌面的压力,作用在桌面上
C.反作用力是物体对地球的引力,作用在物体上
D.支持力没有反作用力
[听课记录]
牛顿第三定律
【链接教材】 如图所示,甲、乙两图分别表示猴子所受的平衡力和拉力及其反作用力,试比较平衡力与作用力、反作用力的受力对象有什么区别?
【知识梳理】
1.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__________。
2.表达式:F=-F′(负号表示方向相反)。
【思考讨论】 成语“以卵击石”出自《荀子·议兵》:“经桀作尧,譬之若以卵投石,以指绕沸。”是指拿蛋去碰石头,比喻不自量力,自取灭亡。
问题1 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?
问题2 为什么会出现卵碎石全的不同效果?
【知识归纳】
1.牛顿第三定律中“总是”表现在以下三个方面
(1)与物体的大小和形状无关。
(2)与物体的运动状态无关。
(3)与物体受不受其他力无关。
2.作用力和反作用力与平衡力的比较
作用力和反作用力 平衡力
不 同 点 作用对象 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上
依赖关系 相互依存,不可单独存在,同时产生,同时变化,同时消失 无依赖关系,撤除一个,另一个依然可存在
叠加性 两力作用效果不可叠加 两力作用效果可相互抵消,可叠加
力的性质 一定是同种性质的力 可以是同种性质的力,也可以是不同种性质的力
相同点 大小相等,方向相反,作用在一条直线上
【典例3】 (源自鲁科版教材改编)(对牛顿第三定律的理解)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
[听课记录]
【典例4】 (作用力、反作用力与平衡力)货车自动过磅管理系统常用于司机和监管部门对车辆及装卸货物重量的测量。货车停在电子地磅的水平支撑面上过磅,下列说法正确的是( )
A.货车所受的重力和货车对磅面的压力是一对平衡力
B.货车所受的重力和货车对磅面的压力是一对相互作用力
C.货车对磅面的压力和磅面对货车的支持力是一对平衡力
D.货车对磅面的压力和磅面对货车的支持力是一对相互作用力
[听课记录]
区分作用力、反作用力与平衡力的技巧
(1)看研究对象:作用力与反作用力作用在不同物体上,而一对平衡力作用在同一物体上。
(2)看依存关系:作用力与反作用力同生同灭,相互依存,而一对平衡力则彼此没有依存关系。
物体受力的初步分析
1.受力分析
分析__________受到的力。
2.受力分析的思路
(1)根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况。
(2)根据各种力的特点,从__________的角度来分析物体的受力。
3.力学中常见的三种性质力:重力、__________、__________。
4.受力分析要注意的几个问题
(1)明确要分析哪个物体所受的力。
(2)受力分析的一般顺序:先分析重力,再分析弹力,然后分析摩擦力,并且画出力的__________。
(3)在受力分析时,不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆。
【思考讨论】 如图所示,物体C置于水平地面上,A、B由轻绳通过固定在C上的光滑定滑轮相连,C的上表面水平,连接B的轻绳水平,整个系统处于静止状态。
问题1 物体A和物体B分别受几个力的作用?
问题2 研究物体C和地面间作用力时怎样选取研究对象比较好?
【知识归纳】
1.受力分析
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。
2.受力分析常用的方法
(1)整体法与隔离法
整体法 隔离法
概念 将运动状态相同的两个或几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开分析的方法
选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内物体之间的相互作用力
注意 问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用力 一般隔离受力较少的物体
(2)假设法:在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在或不存在的情况假设,然后再就该力存在与否对物体运动状态的影响来判断该力是否存在。
3.受力分析的步骤
【典例5】 (物体受力个数判断)如图所示,A物体沿竖直墙自由下滑,B、C、D物体均静止,各接触面均粗糙。下列说法正确的是( )
A.A物体受到三个力作用
B.B物体受到四个力作用
C.C物体受到三个力作用
D.D物体受到三个力作用
[听课记录]
【典例6】 (物体受力分析图)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。
[听课记录]
1.下列关于作用力和反作用力的说法正确的是( )
A.当作用力消失后,反作用力才慢慢消失
B.作用力是弹力,则反作用力一定是弹力
C.重力是没有反作用力的
D.一对作用力和反作用力的效果可以相互抵消
2.在图甲所示探究作用力与反作用力关系的实验中,将两个力传感器钩住对拉,在计算机屏幕上显示出力和时间的关系如图乙所示。由图可知 ( )
A.当F1变大时,F2变小
B.F1、F2总是等大、反向
C.F1、F2作用在同一个物体上
D.实验中两个力传感器一定静止
3.如图所示,我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”,实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在“押加”比赛中,甲获胜,则下列说法正确的是( )
A.绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力,所以甲获胜
B.当甲把乙匀速拉过去时,绳对乙的拉力大小等于绳对甲的拉力大小
C.当甲把乙加速拉过去时,绳对乙的拉力大小大于绳对甲的拉力大小
D.绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小,只是地面对甲的摩擦力大于甲对地面的摩擦力,所以甲获胜
4.(多选)如图所示,两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A和B的受力情况,下列说法正确的是( )
A.A一定受到四个力
B.B可能受到四个力
C.B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力
D.A与B之间一定有摩擦力
回归本节知识,完成以下问题:
1.力的作用是相互的,相互作用的力其大小有什么关系?
2.作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么样的关系?
3.对物体受力分析,一般的先后顺序是什么?
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