2.7 牛顿第三定律-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024高考物理一轮复习100考点100讲 第二章 相互作用 第2.7讲　牛顿第三定律 【知识点精讲】 [考纲解读]　(1)会通过实验探究作用力和反作用力之间的关系。 (2)体验用力传感器研究作用力与反作用力关系的方法。 一、探究作用力与反作用力的关系实验 实验原理 1．用弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系 如图甲所示，任取A、B两个弹簧测力计，使两挂钩钩住，B固定，A用手拉着。弹簧测力计A受到B的拉力FBA，弹簧测力计B受到A的拉力FAB。读出此时两个弹簧测力计的示数FA和FB，比较FA和FB的大小和方向。 如图乙所示，将两个弹簧测力计挂钩钩住，B连接一块木块，A用手拉着。探究在水平方向运动时，FA和FB的大小和方向。将拉动方向改为竖直方向，如图丙所示，重复上述探究。 2．用力传感器探究作用力与反作用力的关系 如图丁所示，用两只力传感器钩住对拉。从计算机屏幕上所显示的力和时间关系图线中读出不同时刻两只力传感器间的相互作用力FA和FB，比较FA和FB的大小和方向。 实验器材 弹簧测力计3个、包装用泡沫塑料若干、小刀1把、木块1块、力传感器2只、数据采集器1台及计算机1台。 实验步骤 1．用弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系 (1)探究静止状态时物体间的作用力与反作用力。 ①取其中两个弹簧测力计A、B连接在一起，B固定，A用手拉着。在表中记下此时两弹簧测力计的示数FA和FB。加大对A的拉力，重复实验多次。实验中注意观察作用力与反作用力的方向及两弹簧测力计示数变化是否有先后。 ②若FA和FB大小不等，可尝试以下步骤：将弹簧测力计A与弹簧测力计C互拉，根据各次实验中FA的大小记下对应的弹簧测力计C示数FA′；将弹簧测力计B与弹簧测力计C互拉，根据各次实验中FB的大小记下对应的弹簧测力计C示数FB′。比较FA′与FB′的大小关系。 (2)增加弹簧测力计的“记忆功能”，即在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料。 (3)探究沿水平方向运动时物体间作用力与反作用力。 ①将具有“记忆功能”的弹簧测力计A和B挂钩连接在一起，弹簧测力计B连接一块小木块，用手拉A使木块运动一段时间后停下来。根据泡沫塑料的位置读出两弹簧测力计的最大示数FA和FB，记录在表中。实验中要注意观察作用力与反作用力的方向。 ②若FA和FB大小不等，则可保持泡沫塑料的位置不变，将弹簧测力计A和B分别与弹簧测力计C互拉，直至A、B两弹簧测力计的示数分别为FA和FB，记下弹簧测力计C的示数FA′和FB′。比较FA′与FB′的大小关系。 ③以不同运动状态(匀速直线运动和加速运动)重复实验多次，记下相应数据。 (4)探究沿竖直方向运动时物体间作用力与反作用力。重复(3)中步骤。 2．用力传感器探究作用力与反作用力的关系 (1)探究静止状态时物体间的作用力与反作用力。 ①取A、B两只力传感器，使两挂钩钩住，B固定，A用手拉着。以不同力拉A一段时间，通过数字化实验系统记录两传感器间的相互作用力FA和FB随时间变化的图线。 ②仔细观察FA和FB所对应的两条曲线，比较不同时刻FA和FB大小是否相等。实验中观察体会作用力与反作用力的方向。 ③任取8个时刻，结合图线读出这些时刻两只传感器的相互作用力FA和FB，并将所取时刻和对应的FA和FB的值填入表中。 (2)探究沿水平方向运动时物体间的作用力与反作用力。重复(1)中步骤。 (3)探究沿竖直方向运动时物体间的作用力与反作用力。重复(1)中步骤。 【温馨提示】 1．使用弹簧测力计前，应先调节零刻度。 2．弹簧测力计对拉时作用力要在同一直线上。 3．实际的弹簧测力计往往存在一定的示值误差。发现两弹簧测力计示数不等既不能“视而不见”也不能“武断定论”。 4．将弹簧测力计A和B分别与弹簧测力计C互拉，通过与C的示数比较确定两弹簧测力计拉力是否相等，是一种“等效替代”的方法。 5．同一实验步骤中，泡沫塑料位置必须保持不变。 6．用传感器进行实验时，也需要调零。 7．用传感器对拉时要使作用力在同一直线上。 3．数据处理 设计表格，记录实验中的数据，对比两个力的大小和方向。 4．误差分析 (1)除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差。 (2)用两个弹簧测力计或者传感器对拉时作用力不在同一直线上，导致读数不同。 二、牛顿第三定律 1．作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体同时对前一个物体也施加力． 2．内容：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、作用在同一直线上． 3．表达式：F＝－F′. 4. 对牛顿第三定律的理解 （1）．作用力与反作用力的比较 （2）．一对相互作用力与一对平衡力比较 作用力与反作用力 一对平衡力 受力物体 作用在两个物体上 作用在同一个物体