内容正文:
第三章 相互作用——力
3.3 牛顿第三定律
力的作用是相互的。相互作用的力其大小有什么关系?
例如,大人跟小孩掰手腕,很容易就把小孩的手压在桌面上。那么,他们施加给对方的力,大小相等吗?
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左手
右手
力
力
弹簧
手
力
力
手
桌子
力
力
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。
F左对右
F右对左
F手
F桌
这些场景中,力的作用有什么共同特点?
我们常说,地面上及地球附近的物体受到地球的吸引(重力)。其实,地球也受到它们的吸引,地球和物体之间的作用也是相互的。如此等等,不胜枚举。
地球
卫星
力
力
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物体1
物体2
力F
力F’
施
施
受
受
观察和实验的结果表明,两个物体之间的作用总是相互的。当一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。
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思考
我们可以把其中任何一个力叫作作用力,另一个力叫作反作用力。
作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。
特点:
手不拉弹簧时,弹簧还拉手吗?
名称不一定:
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这又是一个定量的问题,而定量的问题通常只靠观察和经验是解决不了的,它需要通过实验测量来回答。
作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么样的关系?
牛顿第三定律
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实验
实验装置示意图
如图,把A、B两个弹簧测力计连接在一起,B的一端固定,用手拉测力计A。可以看到两个测力计的指针同时移动。这时,测力计B受到A的拉力F,测力计A则受到B的拉力F 。F 与F’有什么关系?方向呢?
用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系
实验探究
上面是通过弹力进行的实验,摩擦力满足上面的关系吗?如果是不相互接触的力呢?
从实验中可以发现,两个弹簧测力计的示数是相等的,方向相反。
摩擦力
磁力
实验探究
作用力和反作用力的特点:
①大小相等,相反,作用在同一直线上(等大、反向、共线)
②分别作用在两个不同的物体上(异物)
④二者的性质总是相同的(同性)
③同时产生、同时消失(同时)
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。这就是牛顿第三定律。
实验探究
在生活和生产中应用牛顿第三定律的例子是很多的
F桨对水
F水对桨
F桨对水
F水对桨
学以致用
汽车的发动机驱动车轮转动,由于轮胎和地面间的摩擦,车轮向后推地面,地面给车轮一个向前的反作用力,使汽车前进。汽车受到的牵引力就是这样产生的。
学以致用
(1)拔河比赛中,甲乙双方队员经过努力,最终甲队取得胜利,是否意味着甲队对乙队的拉力更大?
甲队和乙队间的拉力为作用力和反作用力,大小始终相等
甲队取得胜利的原因是拉力小于甲队的最大静摩擦
乙队失败的原因是拉力大于乙队的最大静摩擦
学以致用
用力传感器探究作用力与反作用力的关系
力传感器可以把它受力的大小、方向随时问变化的情况,由计算机屏幕显示出来。
把两个互相钩着的力传感器,同时连在计算机上,其中,一个系在墙壁上固定,另一个握在手中。图乙中上下两条图线分别表示两个力传感器受力的大小。用手拉一个力传感器,可以看到在一个力传感器受力的同时,另一个力传感器也同时受到力的作用,而且在任何时刻两个力的大小相等、方向相反。
两位同学各持一个力传感器,互相钩着。一人用力拉力传感器朝自己方向运动。从计算机屏幕可在运动的过程中,尽管力的大小随运动时间不断变化,但在运动中的任何时刻,作用力和反作用力总是大小相等、方向相反的。
作用力和反作用力的关系
拓展学习
在分析物体的受力情况时,不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆。
思考:什么叫做二力平衡?
一个物体受到两个力的作用,保持静止状态或匀速直线运动状态,这两个力是一对平衡力,叫做二力平衡。
归纳总结
在图甲中,猴子吊在空中,我们分析猴子所受的力。猴子受到重力 G,还受到树枝对它的拉力 F。由于猴子是静止的,而且不再受到其他力的作用,所以拉力F和重力 G这两个力是一对相互平衡的力,它们“大小相等、方向相反,作用在同一条直线上”。应该注意,这两个力作用在同一物体(猴子)上。
平衡力与作用力、反作用力的区别
归纳总结
另一方面,不但树枝在以拉力 F 向上拉着猴子,猴子同时也在以向下的拉力 F’ 拉着树枝,这是一对作用力和反作用力,它们的关系也是“大小相等、方向相反,作用在同一条直线上”(如图乙)。但不同的是,它们分别作用在两个物体(猴子和树枝)上。
平衡力与作用力、反作用力的区别
归纳总结
这两种情况,很容易混淆,因此要注意区分。
“一对相互平衡的力”和“一对作用力和反作用力”还有一个区别:后者一定是同一种类的力(例如F和F’都是弹力),而前者则不一定是同一种类的力(例如F是弹力,而G是重力)。
归纳总结
一对相互作用力 一对平衡力
共同点
不同点 作用对象
作用时间
作用性质
作用效果
大小相等,方向相反,作用在同一直线上
两个物体
不一定同时产生,同时消失
性质一定相同
效果不能相互抵消
同一物体
一定同时产生,同时消失
性质不一定相同
效果相互抵消
判断作用力与反作用力的方法:(A对B、B对A)
区别与联系
归纳总结
1.如图所示为温州龙舟运动比赛场景,多艘龙舟在水面上全力向终点划行,下列说法正确的是( )
A.某一龙舟以其他龙舟为参考系,它一定是运动的
B.在研究队员的划桨姿势时,可以将队员视作质点
C.当船体加速前进时,船桨对水的作用力等于水对船桨的作用力
D.当船体加速前进时,船桨对水的作用力大于水对船桨的作用力
C
目标检测
2.学校教室里的竖直磁性黑板上通常粘挂一些小磁铁,小磁铁被吸在黑板上可以用于“贴”挂图或试题答案。关于小磁铁,下列说法正确的是( )
A.磁铁和黑板间有四对作用和反作用力
B.磁铁受到的摩擦力大于其重力
C.磁铁受到的吸引力大于受到的弹力才能被吸在黑板上
D.磁铁受到的支持力与黑板受到的压力是一对平衡力
A
目标检测
A
B
3.如图所示,物块A、B被夹在两块竖直木板之间处于静止,已知两物块质量都为m,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.木板对A的摩擦力大小为2mg,方向竖直向上
B.木板对B的摩擦力大小为2mg,方向竖直向上
C.A、B间的摩擦力大小为mg,方向竖直向上
D.A、B间的摩擦力大小为0
D
目标检测
4.如图所示,用弹簧测力计悬挂一个重G=10 N的金属块,使金属块一部分浸在台秤上的水杯中(水不会溢出)。若弹簧测力计的示数变为FT=6 N,则台秤的示数比金属块没有浸入水前( )
A.保持不变
B.增加10 N
C.增加6 N
D.增加4 N
D
目标检测
5.(多选)如图所示,物块A、B、C叠放在水平桌面上,水平拉力F作用在物块C上后,各物块仍保持静止状态,下列说法正确的是( )
A.B不受摩擦力作用
B.A受地面的摩擦力为零
C.C对A的摩擦力水平向左
D.A受到的摩擦力的合力为零
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目标检测
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