3.6 作用与反作用力 学案（粤教版必修1）

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§3.6 作用与反作用力
【学习目标】
知识与技能：理解作用和反作用力的关系，掌握牛顿第三定律确切含义，学习研究物理问题的方法。21世纪教育网
过程与方法：进一步学习物理学研究现象，总结规律的方法。能分清实际问题中的作用力和反作用力。
情感态度和价值观：采用各种方式激发兴趣，设置情景引发思考，提高科学素养。
【学习重点】
牛顿第三定律的内容及确切含义
【知识要点】
1. 牛顿第三定律的表述：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，作用在一条直线上。
2. 牛顿第三定律的数学表达式表述：F=-F′（负号表示反作用力F′与作用力F
的方向相反）[来源:21世纪教育网]
3. 对牛顿第三定律的深层理解：
⑴ 有大小相等，方向相反，作用在两个物体上， 同时产生，同时消失，作用时间相同，力的性质相同，总是大小相等作用在同一条直线上等性质的力，不一定是作用力与反作用力。还必须具有是两个物体之间的相互作用才可肯定其为作用力与反作用力 的力。
（2）定律中的“总是”这两个字是强调对于任何物体，在任何条件下，这两个相等的关系都成立即；
不管物体大小形状如何，例如大物体与大物体之间，或大物体与小物体间，还是任何形状的物位之间其相互作用力总是大小相等。
不管物体的运动状态如何。例如静止的物体之间，运动的物体之间或静止物体与静止的物体之间，其相互作用力都是大小相等，
⑶ 作用力和反作用力的产生和消失是同时的。因为两者中若有一个产生和消失，则另一个必须同时产生或消失。否则其间的相等关系就不成立了。可见认为作用力与反作用力的产生有先后的说法是不对的。
4. 作用力和反作用力跟平衡力的区别
作用力和反作用力跟平衡力虽有相似之处（力的大小相等，方向相反，作用在同一
直线上）但更重要的是它们之间存在本质的区别。21世纪教育网
⑴ 作用物体不同。作用力和反作用力是作用在两个不同物体上，而平衡力只作用
在一个物体上。
⑵ 力的性质不同。作用力和反作用力必是同性质的力，而平衡力可以是性质不同
的一对力。
⑶ 力的作用时间不同。作用力和反作用力同时产生，同时消失，而一对平衡力中的一个消失，另一个可以存在。。
⑷ 作用效果不同。作用力和反作用力在两个不同物体上，效果可以不同，作用力和反作用不存在平衡问题。而一对平衡力的作用效果是使外同处于平衡状态。
可见：作用力和反作用力“异体（相互作用的两物体）、共线（作用在一条直线上）、等值（大小相等）、反向（方向相反）、同性（性质相同）、同存（同时存在同时消失）”，平衡力是“同体（作用在同一物体上）、共线、等值、反向”。
【典型例题】
例1一个大汉（甲）跟一个女孩（乙）站在水平地面上手拉手比力气，结果大汉把女孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是[ ]
A．大汉拉女孩的力一定比女孩拉大汉的力大．
B．大汉拉女孩的力不一定比女孩拉大汉的力大．
C．大汉拉女孩的力与女孩拉大汉的力一定相等．
D．只有在大汉把女孩拉动的过程中，大汉的力才比女孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大．
分析作用力与反作用力总是大小相等的．大汉与女孩手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是女孩被大汉拉过来的过程中，大汉拉女孩的力与女孩拉大汉的力的大小总是相等的，所以说法B，C正确．答A，D．
说明：既然大汉拉女孩和女孩拉大汉的力一样大，大汉为什么能把女孩拉过来呢？关键在于地面对两者的最大静摩擦力不同．如图3－11分别画出两者在水平方向上的受力情况，显然，只有当f甲＞f乙时，女孩才会被大汉拉过来．如果让大汉穿上溜冰鞋站在磨光水泥地上，两人再比力气时，女孩就可以轻而易举地把大汉拉过来．
例2一辆汽车沿山坡加速上行，不计空气阻力，汽车受到哪几个力？并指出各个力的反作用力．
分析以汽车为研究对象，根据对汽车发生作用的物体，找出汽车受到的力，然后由“甲对乙和乙对甲”的关系，找出各自的反作用力．
解答汽车受到的力和各个力的反作用力列表如下：
HYPERLINK " http://www.21cnjy.com" INCLUDEPICTURE "http://rcs.wuchang-/Resource/GZ/GZWL/DGJC/G1/D3/tbjx0163zw_03_0019.files/image003.gif" \* MERGEFORMATINET
画出汽车和山坡隔离体的受力图，如图3－12所示．
说明：常有些学生会把汽车受到的牵引力，说成是“发动机对汽车的力”，这是不正确的．发动机作为汽车的一部分，它与车身之间的作用力是内力，根据牛顿第二定律，内力不可能使整体产生加速度．这正像自己用手揪住头发向上拉，不会使自己离开地面一样．
汽车前进的机理是：发动机工作，通过传动装置带动车轮旋转，车轮旋转时力图把地面向后推，地面施力使车向前，正像人行走时也是依靠从地面获得推力一样．
例3如图3－13所示，用弹簧秤悬挂一个重G=10N的金属块，使金属块部分地浸在台秤上的水杯中（水不会溢出），若弹簧秤的示数变为T′=6N，则台秤的示数[ ]
A．保持不变．B．增加10N．C．增加6N．D．增加4N．
分析：金属块浸入水中后，水对金属块产生浮力F．由弹簧秤的示数知，浮力的大小为[来源:21世纪教育网]
F=G=T′=10N-6N=4N．21世纪教育网[来源:21世纪教育网]
根据牛顿第三定律，金属块对水也施加一个反作用力F′，其大不F′=F=4N．通过水和缸的传递，对台秤产生附加压力．所以，台秤的示数增加4N．答D．
说明：任何力都是成对出现的，对液体和气体的作用同样遵循着牛顿第三定律．本题可以通过实验精确验证，请同学们自己去完成。21世纪教育网
【规律总结】
解决与牛顿第三定律有关的问题的关键：
(1)对牛顿第三定律要明确“三个一样，两个不一样。“三个一样”是指：作用力和反作用力大小一样；力的性质一样；力出现和消失的时间及变化情况一样．“两个不一样”是指：作用力和反作用力的方向不一样；作用对象即受力物体不一样．
(2)注意作用力和反作用力与平衡力的不同
【当堂反馈】
1、关于作用力和反作用力，下列说法中错误的是 （ ）21世纪教育网
　 A．我们可把物体间相互作用的任何一个力叫做作用力，另一力叫做反作用力
　 B．若作用力是摩擦力，则反作用力也一定是摩擦力
　 C．先有作用力，再产生反作用力
　 D．作用力与反作用力大小相等，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、鹿拉着雪橇从静止开始运动，下面说法正确的是（ ）
A. 鹿对雪撬的拉力和雪橇对鹿的拉力是一对作用力与反作用力。
B. 鹿对雪撬的拉力先产生，运动后雪橇才对鹿产生拉力。
C. 当鹿拉着雪橇加速前进时，鹿拉雪撬的力大于雪橇拉鹿的力。
D. 鹿对雪撬的拉力和雪橇对鹿的拉力的合力为零 。
3、如图所示，水平力F把一个物体紧压在墙上静止不动，以下说法中正确的是（ ）
A、作用力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力和反作用力
B、作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力
C、物体的重力与墙壁对物体的静摩檫力是一对平衡力
D、物体的重力与墙壁对物体的静摩檫力是一对作用力和反作用力
4、如图所示，F大小为20N，AB均是静止的，重力大小分别为10N、20N。求AB间的摩擦力、B地间的摩擦力以及B对地面的压力。
5、一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确的是（ ）
A．探测器加速运动时，沿直线向后喷气
B．探测器加速运动时，竖直向下喷气
C．探测器匀速运动时，竖直向下喷气
D．探测器匀速运动时，不需要喷气
【参考答案】
1、【答案】CD
2、【答案】A
【解析】作用力与反作用力总是大小相等的，但不能分解合成，作用效果不能相互抵消。
3、【答案】C
【解析】牢记一对平衡力是作用在一个物体上，而作用力与反作用力是作用在两个物体上。
4、【答案】0N 20N 30N
【解析】受力分析：先分析受力情况比较简单的物体，图中A受力情况比B简单，先对A进行受力分析:1、重力；2、接触力：a、B对A的支持力；b、因为A是静止的，合外力应该为0，所以A不能再受到一个摩擦力，否则将与A的静止状态相矛盾。
接着分析B的受力，1、先根据牛顿第三定律作出A对B的力，因为B对A只有支持力，所以A对B也只有压力。2、重力。3、接触力：与B接触的有A和地面，A对B的力已分析完毕，就分析地面对B的力。a、地面对B肯定有支持力；b、因为B也静止，所以合外力应该为0，B在水平方向受到一个水平向右的拉力20N，为了平衡这个拉力，必须有一个水平向左的20N的力，那这个力只能是地面给B的摩擦力。如图
一对平衡力 ( http: / / www.21cnjy.com )作用力与反作用力 平衡力 ( http: / / www.21cnjy.com )一对平衡力
5、【答案】C
【解析】如图所示，探测器受的合力沿运动方向才能做直线加速运动，受平衡力时才做匀速直线运动。
【达标训练】
1．下列的各对力中，是相互作用力的是（ ）
A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力 B．电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力
C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力 D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力
2．用绳悬挂一重物，当重物处于平衡状态时，重物所受重力的平衡力是____________，重力的反作用力是_______________。
3．浮在水面上的木块所受重力的反作用力为_____________________，方向___________，木块所受浮力的反作用力为_______________，方向_______________。
4．下列关于作用力与反作用力的说法中，正确的是（ ）
A．先有作用力，后有反作用力
B．只有物体静止时，才存在作用力与反作用力
C．只有物体接触时，物体间才存在作用力与反作用力
D．物体间的作用力与反作用力一定是同性质的力
5．一小球用一细绳悬挂于天花板上，以下几种说法中正确的是（ ）
A．小球所受的重力和细绳对它的拉力是一对作用力和反作用力
B．小球对细绳的拉力就是小球所受的重力
C．小球所受重力的反作用力作用在地球上
D．小球所受重力的反作用力作用在细绳上
6．关于作用力、反作用力和一对平衡力的认识，正确的是（ ）
A．一对平衡力的合力为零，作用效果相互抵消，一对作用力与反作用力的合力也为零，作用效果也相互抵消
B．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且性质相同，平衡力的性质却不一定相同
C．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且一对平衡力也是如此
D．先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力却是同时作用在同一个物体上
7．甲、乙两人发生口角，甲打了乙的胸口一拳致使乙受伤。法院判决甲应支付乙的医药费。甲狡辩说：“我打了乙一拳，根据牛顿的作用力与反作用力相等，乙对我也有相同大小的作用力，所以，乙并没有吃亏。”那么这一事件判决的依据在哪里？
A．甲打乙的力大于乙对甲的作用力，判决甲付乙的医药费
B．甲打乙的力等于乙对甲的作用力，但甲的拳能承受的力大于乙的胸能承受的力，乙受伤而甲未受伤，甲主动打乙，判决甲支付乙的医药费
C．甲打乙的力等于乙对甲的作用力，甲的拳和乙的胸受伤害程度不相同，甲轻而乙重，判决甲付乙的医药费
D．由于是甲用拳打乙的胸，甲对乙的力远大于乙胸对甲拳的作用力，判决甲付乙的医药费
8．机车A拉着一节车厢B向右行驶。用FAB和FBA分别代表A对B和B对A的作用力。已知B行驶时受到的阻力F阻=2.0×103 N。画出题中情境的草图，回答以下问题。
（1）A拉B匀速行驶时，FAB与F阻有什么关系？FAB和FBA有什么关系？（要说明大小和方向两方面的关系，并说明回答的根据。）
（2）A拉B加速行驶时，FAB和F阻有什么关系？FAB和FBA有什么关系？若车厢B的质量是4.0 t，加速度a是0.3 m/s2，FAB和FBA各等于多少？
【达标训练参考答案】
1．B 2．绳子对重物的拉力 重物对地球的吸引力
3．木块对地球的吸引力 竖直向上 木块对水的压力 竖直向下
4．D 5．C 6．B
7．B
8．（1）因为A拉B匀速运动，即物体处于平衡状态，因此B车厢所受的合力为零，故FAB=F阻。而FAB与FBA是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，它们总是大小相等方向相反。
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（2）因为A拉B加速行驶，根据牛顿第二定律：
FAB-F阻=ma，所以FAB>F阻。
而FAB与FBA是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，
它们总是大小相等方向相反。
由牛顿第二定律：FAB-F阻=ma
FAB=ma+F阻=4.0×103×0.3N+2.0×103N=3.2×103N
由牛顿第三定律：FAB与FBA是一对相互作用力，它们总是大小相等方向相反。即
FAB=FBA=3.2×103N
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疑问
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B
GB
NAB
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F=20N
f=20N
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