物理 第三章 力与相互作用 3.1 牛顿第三定律 沪科版必修1

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1、3 3.1 1牛顿第三定律牛顿第三定律自主阅读自我检测一、从拔河比赛谈起实验发现:无论是一方“主动”施力,还是双方同时施力,两个测力计的示数总是相同的。二、作用力和反作用力1.力:物理学中,把物体之间的相互作用称作力。2.作用力和反作用力:力总是成对出现的,物体间相互作用的这一对力,通常叫做作用力和反作用力。3.用鸡蛋碰石头,鸡蛋破了,而石头丝毫无损,说明石头对鸡蛋的作用力大,而鸡蛋对石头的作用力小,这一判断对吗?提示:这一判断不对。鸡蛋碰石头,鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力,大小必然相等。鸡蛋破了,是因为鸡蛋壳强度不大,易碎。自主阅读自我检测三、牛顿第三定律1.内容:两

2、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.公式:F甲对乙=-F乙对甲,这里的“-”号,表示方向相反的意思。3.让小刚和小强比比谁的力气大:他俩手拉手,侧身而立,以讲台中线为界,把对方拉过线者为胜。结果小刚胜了。是不是小刚对小强的拉力大于小强对小刚的拉力?为什么?提示:不是。小刚获胜,不是因为小刚对小强的拉力大,两人之间的力互为作用力和反作用力,大小总是相等的。小刚获胜是因为地面对小刚的摩擦力大于小强对小刚的拉力。自主阅读自我检测1.正误辨析(1)力是物体对物体的作用,施力物体同时也是受力物体。 ()(2)作用力和反作用力的受力物体是同一物体。 ()(3)一个人

3、在用力打拳,可见一个力可以只有施力物体没有受力物体。 ()(4)先有作用力后有反作用力。 ()(5)作用力与反作用力一定是同性质的力。 ()答案:(1)(2)(3)(4)(5)自主阅读自我检测2.(多选)关于两个物体间作用力与反作用力的下列说法正确的是()A.有作用力才有反作用力,即先产生作用力后产生反作用力B.若作用力是摩擦力,则反作用力可能是弹力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.作用力与反作用力一定是同时产生、同时消失解析:作用力与反作用力一定同时产生,同时消失,且同性质,所以A、B错,D对。力分为接触力和非接触力,所以C错。答案:D自主阅读自我检测3.用传感器探究作用

4、力和反作用力的关系,实验时把两只传感器同时连在计算机上,其中一只系在墙上,另一只握在手中。如下图所示,横坐标轴上、下两条曲线分别表示两只传感器的受力大小,图像反映了运动中两物体间的作用力和反作用力的关系,这表明牛顿第三定律所阐明的作用力与反作用力总是的关系,不仅适用于的物体之间,也适用于的物体之间,即这种关系与物体的无关,与的选择无关。 自主阅读自我检测解析:根据牛顿第三定律,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。答案:大小相等、方向相反静止运动运动状态参考系知识点一知识点二作用力和反作用力作用力和反作用力问题导引观察小孩用水平力推小汽车的图片,但小汽车仍保持静止。思考以

5、下问题: (1)若车动,小孩对车的推力大于车对小孩的推力吗?(2)小孩对车的推力和车受到的阻力之间的大小关系是怎样的?要点提示:(1)小孩对车的推力和车对小孩的推力是一对作用力和反作用力,二者大小相等。(2)小汽车保持静止,则小孩对车的推力和小车受到的阻力是一对平衡力,二者大小相等。知识点一知识点二知识归纳1.对作用力与反作用力的理解(1)同时:作用力与反作用力总是成对出现的,同时产生、同时变化、同时消失。(2)同性:作用力与反作用力产生的机理相同,因此一定是同种性质的力。例如:物体受的支持力与其反作用力(物体对支持面的压力)均属于弹力。(3)异体:作用力与反作用力分别作用在不同的物体上,各自

6、产生效果,永远也不存在相互抵消、两力平衡的问题。(4)对称:作用力与反作用力是对称的,等大、共线、反向;作用力也可叫反作用力,作用力的施力物体和受力物体同时也是反作用力的受力物体和施力物体。如A作用B与B作用A“对称”。知识点一知识点二2.一对作用力和反作用力与一对平衡力之间的比较知识点一知识点二典例剖析【例1】 如图所示,吊于电梯天花板上的物体处于静止状态,下列说法正确的是()A.绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是一对作用力与反作用力B.物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力C.物体的重力与绳对物体的拉力是一对作用力与反作用力D.物体的重力的反作用力作用在绳上知识点一知识点二解析:绳对物体的拉

7、力和物体对绳的拉力是物体和绳直接相互作用而产生的,是作用力与反作用力的关系,A正确。物体的重力和物体对绳的拉力受力物体不同,不是一对平衡力,B错误。物体的重力与绳对物体的拉力均作用在物体上,二力为平衡力,C错误。物体重力的反作用力作用在地球上,D错误。答案:A规律方法区别作用力、反作用力与平衡力的简单方法(1)看作用点,作用力和反作用力应作用在相互作用的两个物体上,平衡力作用在一个物体上;(2)看产生的原因,作用力和反作用力是由于相互作用而产生的,一定是同一种性质的力。知识点一知识点二变式训练变式训练1一电灯用一细绳悬挂于天花板上,下列各对力中属于作用力与反作用力的是()A.细绳对电灯的拉力和

8、电灯的重力B.电灯拉细绳的力和细绳拉电灯的力C.细绳拉天花板的力和电灯拉细绳的力D.细绳拉天花板的力和电灯的重力解析:细绳拉电灯的力的反作用力是电灯拉细绳的力,所以A错,B对。细绳拉天花板的力和天花板对细绳的拉力是一对作用力与反作用力,电灯受到的重力是由于地球吸引产生的,故其反作用力是电灯对地球的吸引力,所以C、D错。答案:B知识点一知识点二对牛顿第三定律的理解对牛顿第三定律的理解问题导引小实验:两人一组,每组一个弹簧测力计。两组同学对拉弹簧测力计(拉力大小可以是任意的),两弹簧测力计示数存在什么关系?两弹簧测力计间相互作用力作用在几个物体上?方向如何?画出两弹簧测力计的受力示意图。要点提示:

9、两弹簧测力计示数总是相等;两个物体;方向相反;两弹簧测力计受力示意图如图所示知识点一知识点二知识归纳1.数学公式:F甲对乙=-F乙对甲。其中F甲对乙表示作用力,F乙对甲表示反作用力,“-”表明二者的方向相反。2.定律意义:牛顿第三定律是牛顿对力学基础理论奠基的最具独创性的贡献,形象而深刻地揭示了自然界中物体之间相互作用力的规律与特点。知识点一知识点二3.对牛顿第三定律的理解(1)牛顿第三定律与参考系的选择无关,这是因为物体间的相互作用是客观存在的,不因参考系的不同而使物体间相互作用的性质发生任何变化。(2)对定律内容中“总是”二字的理解:“总是”是强调对于任何物体,在任何条件下,作用力和反作用

10、力的关系都成立。不管物体大小形状如何。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与运动的物体之间的相互作用力都是大小相等的。作用力与反作用力的产生和消失是同时的。知识点一知识点二典例剖析【例2】 (多选)如图所示,我国有一种传统的民族体育项目叫做“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,则下列说法中正确的是 () A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力,所以甲获胜B.当甲把乙匀速拉过去时,甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小C.当甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大小大于乙对甲的拉力大小D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小知识点一知识点二解

11、析:物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的,只有当物体所受的合外力不为零时,物体的运动状态才会改变,不论物体处于何种状态,物体间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,但由于它们作用在不同的物体上,其效果可以不同。甲加速前进的原因是甲受到的地面的摩擦力大小大于绳子对甲的拉力大小;乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大小大于乙受到的地面的摩擦力大小;但是,根据牛顿第三定律,甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小。A、C错误,B、D正确。答案:BD知识点一知识点二规律方法(1)作用力和反作用力始终等大反向,同时存在,同时消失。作用在两个物体上,其作用效果分别体现在各自的受力物体上,所以作用力和反

12、作用力产生的效果不能抵消。(2)牛顿第三定律是个普遍定律,它的成立不受条件限制,作用力与反作用力的关系与物体运动状态无关,与参考系的选取无关。知识点一知识点二变式训练变式训练2 (多选)2016年10月17日,在“长征”2号F运载火箭托举下,我国航天员景海鹏、陈冬乘坐“神舟”11号飞船从酒泉卫星发射中心飞入太空。下面关于飞船与火箭上天的情形,其中叙述正确的是()A.火箭尾部向外喷气,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,由于没有了空气,火箭虽然向后喷气,但也无法获得前

13、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知识点一知识点二解析: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,即为火箭上升的推动力,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、是否存在空气无关。故A选项正确,B、C选项错误。火箭运载飞船进入轨道后,飞船与地球之间依然存在相互吸引力,即地球吸引飞船,飞船吸引地球,这是一对作用力与反作用力,故D选项正确。答案:AD12341.对于牛顿第三定律的理解,下列说法正确的是()A.当作用力产生后,再产生反作用力;当作用力

14、消失后,反作用力才慢慢消失B.弹力和摩擦力都有反作用力,而重力无反作用力C.甲物体对乙物体的作用力是弹力,乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力D.作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡解析:根据牛顿第三定律知,两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反、性质相同、同时产生、同时消失,故可判定A、B、C错误,D正确。答案:D12342.(多选)如图所示是利用计算机记录的卫星发射时火箭和卫星之间的作用力和反作用力的变化图线,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大小总是相等的C.作用力和反作用力的方向总是相反的D.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的解析:

15、图像中的两条图线对应的纵坐标大小相等、符号相反,故A错误,B、C正确;作用力与反作用力作用在两个相互作用的物体上,D错误。答案:BC12343.(多选)如图所示,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:根据牛顿第三定律,汽车与拖车的相互拉力应总是大小相等、方向相反的,拖车之所以能加速前进是因为受到了向前的合力的缘故,即汽车对拖车的拉力大于拖车受到的阻力。答案:BC12344.春天,河边上的湿地很松软,人在湿地上行走时容易下陷,在人下陷时()A.人对湿地地面的压力就是他受的重力B.人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力C.人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力D.人对湿地地面的压力小于湿地地面对他的支持力解析:人对湿地地面的压力是弹力且受力物体是地面,人受到的重力与弹力性质不同,且受力物体是人,所以不能说人对湿地地面的压力就是他受的重力,A错;人对湿地地面的压力和湿地地面对他的支持力是一对作用力和反作用力,故大小相等,B、D错,C对。答案:C