内容正文:
3.牛顿第三定律
学习目标
1.知道力的作用是相互的,知道作用力和反作用力的概念;
2.理解牛顿第三定律的含义,并能用它解释生活中的现象;
3.知道作用力、反作用力与平衡力的区别。
情境导入
“掰腕子”是比较臂力大小的一种常见比赛。在比赛过程中,比赛双方的手肘不能离开同一平面(如支撑手肘的桌面)。在一次趣味运动会“掰腕子”比赛中,男生轻松地胜了女生。
男生战胜女生是因为男生对女生的作用力大于女生对男生的作用力吗?
知识点一 作用力与反作用力 牛顿第三定律
1.作用力与反作用力。
(1)定义:两个物体之间的作用是相互的,物体之间相互作用的这一对力中的任意一个力叫作作用力,则另一个力就叫作反作用力。
(2)作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。
2.牛顿第三定律。
(1)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,作用在同一条直线上。
(2)表达式:(作用力)F=-F'(反作用力),式中的“-”号表示方向相反。
•疑点辨析•
(1)一个物体受几个力作用,则一定存在几个反作用力。(√)
(2)只要大小相等、方向相反的同一条直线上的两个力就是一对作用力和反作用力。(×)
1.三个性质。
2.四个特征。
等值
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在同一条直线上
同性质
作用力和反作用力性质总是相同的
【例1】 关于车拉马、马拉车的问题,下列说法正确的是( )
A.马拉车不动,是因为马拉车的力小于车拉马的力
B.马拉车前进,是因为马拉车的力大于车拉马的力
C.马拉车,不论车动还是不动,马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小
D.马拉车不动或车匀速前进时,马拉车的力与车拉马的力才大小相等
解析 车的运动状态的变化,是由车受到的合力决定的。当马拉车的力较小时,拉力与车受到的地面的摩擦力大小相等,车保持静止;当马拉车的力大于车所受到的地面摩擦力时,车就开始启动并加速前进。根据牛顿第三定律作出判断,马拉车的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力,大小始终相等,C项正确。
答案 C
【针对训练1】 如图所示,人站在船上撑竿使船离岸,下列说法正确的是( )
A.加速离岸,竿对岸的力大于岸对竿的力
B.竿对岸的力和岸对竿的力是一对平衡力
C.匀速离岸,竿对岸的力才等于岸对竿的力
D.船对人的力始终等于人对船的力
解析 竿对岸的力与岸对竿的力是一对相互作用力,无论是否匀速离岸,大小始终相等,A、B、C三项错误;船对人的力始终与人对船的力是一对相互作用力,大小始终相等,D项正确。
答案 D
知识点二 一对作用力和反作用与一对平衡力的比较
作用力和反作用力与平衡力的比较。
(1)相同点:大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
(2)不同点:作用对象不同,前者作用在不同物体上,后者作用在同一物体上;力的性质不同,前者一定是同一性质的力,后者不一定是同一性质的力。(后两空填“一定”或“不一定”)
•疑点辨析•
(1)作用力与反作用力的性质一定相同,一对平衡力的性质也一定相同。(×)
(2)作用力变化,反作用力一定变化,一对平衡力中的一个变化,另一个不一定变化。(√)
一对作用力和反作用力
一对平衡力
共同点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
不同点
作用
对象
两个力分别作用在两个物体上
两个力作用在同一个物体上
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,另一个可依然存在
力的
性质
一定是同一性质的两个力
不一定是同一性质的两个力
作用
效果
因一对作用力与反作用力作用在两个物体上,各自产生作用效果,不能相互抵消
一对平衡力对物体的作用效果相互抵消
【例2】 (多选)如图所示,人用平行于地面的力推沙发,沙发没有被推动,沙发与地面仍然保持相对静止。下列说法正确的是( )
A.人推沙发的力和沙发受到的地面的摩擦力是一对平衡力
B.人推沙发的力和沙发对地面的摩擦力是一对作用力和反作用力
C.沙发受到的重力与沙发对地面的压力是同一个力
D.沙发对地面的压力与地面对沙发的支持力是一对作用力和反作用力
解析 沙发与地面仍然保持相对静止,对沙发分析可知,人推沙发的力和沙发受到的地面的摩擦力大小相等,方向相反,作用在同一物体、同一条直线上,是一对平衡力,A项正确,B项错误;沙发受到的重力作用在沙发上,沙发对地面的压力作用在地面上,因此沙发受到的重力与沙发对地面的压力不是同一个力,C项错误;沙发对地面的压力与地面对沙发的支持力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在相互作用的两个不同物体上,因此是一对作用力和反作用力,D项正确。
答案 AD
区别作用力与反作用力和平衡力的方法
区别作用力与反作用力和平衡力最简单的方法是看作用点,一对平衡力的作用点一定在同一个物体上,而作用力与反作用力的作用点一定分别在两个物体上,但只作用在两个物体上的力还不能说是作用力与反作用力,还必须是因为相互作用而产生的。
【针对训练2】 (多选)如图所示,用绳把桶悬挂在天花板上时,下列说法正确的是( )
A.桶受到的重力和绳受到桶的拉力是一对平衡力
B.桶受到的重力和桶受到绳的拉力是一对平衡力
C.桶受到的重力和桶受到绳的拉力是一对作用力与反作用力
D.桶受到绳的拉力和绳受到桶的拉力是一对作用力与反作用力
解析 桶受到的重力和绳受到的拉力分别作用在桶和绳上,不是一对平衡力,也不是一对作用力和反作用力,A项错误;桶受到的重力和桶受到的拉力均作用在桶上,等大反向,是一对平衡力,B项正确,C项错误;桶受到绳的拉力和绳受到桶的拉力是桶和绳间的相互作用,是一对作用力和反作用力,D项正确。
答案 BD
知识点三 物体受力的初步分析
分析受力的两种思路:一是根据物体运动状态的变化分析;二是根据各种力的特点从相互作用的角度分析。
•疑点辨析•
(1)找不到施力物体的力是不存在的。(√)
(2)随水平传送带匀速运动的物体受到静摩擦力作用。(×)
1.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
将加速度相同的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来分析的方法
选用
原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度
研究系统内物体之间的相互作用力
(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影响的不同来判断该力是否存在。
2.受力分析步骤。
【例3】 如图所示,两个等大、反向的水平力F分别作用在物体A和B上,A、B两物体均处于静止状态。若各接触面与水平地面平行,则A、B两物体各受几个力(假设水平地面光滑)( )
A.3个,4个 B.4个,4个
C.4个,5个 D.4个,6个
解析 对物体A受力分析,竖直方向上受两个力,重力和支持力,水平方向受两个力,水平力F和B对A的摩擦力,即物体A共受4个力作用;对物体B受力分析,竖直方向上受3个力作用,重力、地面的支持力、A对B的压力,水平方向受两个力作用,水平力F和A对B向右的摩擦力,即物体B共受5个力的作用,C项正确。
答案 C
受力分析易错点。
(1)易漏力。受力分析时漏掉一些力,防止漏力的措施是按顺序分析受力。
(2)易添力。受力分析时添加了多余的力,防止添力的措施是寻找它们的施力物体,找不到施力物体的力不存在。
【针对训练3】 如图所示,“画阴影”的物体受力分析正确的是( )
解析 图A中球静止在光滑平面上,合力为零,球不受斜向右上方的支持力,A项错误;图B中小球静止在斜面上,要使其合力为零,球只受重力和绳的拉力,B项正确;图C中物体沿粗糙斜面向上冲,摩擦力的方向沿斜面向下,C项错误;图D中两物体一起匀速向右运动,所受合外力为零,上面的物体,不受水平摩擦力作用,D项错误。
答案 B
1.如图所示,重为G的花瓶置于水平桌面上,桌面对花瓶的支持力为FN1,花瓶对桌面的压力为FN2,下列说法正确的是( )
A.FN1大于FN2
B.G与FN2是一对平衡力
C.G与FN1是一对作用力与反作用力
D.FN1与FN2是一对作用力与反作用力
解析 花瓶对桌面的压力和桌面对花瓶的支持力是一对作用力与反作用力,所以FN1与FN2是一对相互作用力,二者大小相等,A项错误,D项正确;G是花瓶的受力,而FN2是桌面的受力,二力作用在两个不同的物体上,不可能平衡,B项错误;FN1与G都作用在花瓶上,大小相等,方向相反,是一对平衡力,C项错误。
答案 D
2.如图所示,人沿水平方向拉牛,但没有拉动,下列说法正确的是( )
A.绳拉牛的力小于牛拉绳的力
B.绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力
C.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力
D.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是相互作用力
解析 绳拉牛的力和牛拉绳的力是一对作用力与反作用力,大小相等、方向相反,A、B两项错误;由于牛没有被拉动,所以绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力,C项正确,D项错误。
答案 C
3.如图所示,一物体m沿粗糙固定斜面加速下滑,在滑动过程中,物体m受到的力为( )
A.重力、支持力、摩擦力、沿斜面向下的下滑力
B.重力、支持力、摩擦力、沿斜面向下的惯性力
C.重力、支持力、摩擦力、垂直斜面向下的压力
D.重力、支持力、摩擦力
解析 物体加速下滑时仅受重力、支持力和摩擦力三个力作用,“下滑力”是重力沿斜面向下的分力,“惯性力”不存在,垂直斜面向下的压力作用在斜面上,D项正确。
答案 D
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