一、牛頓第三定律
1.力是物體對物體的作用,一個(gè)力一定存在著受力物體和施力物體.
2.力的作用總是相互的,物體間相互作用的這一對力互稱作用力和反作用力.
3.實(shí)驗(yàn)探究
如圖所示,把兩個(gè)彈簧測力計(jì)A和B連接在一起,用手拉A.結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)是相等的.改變拉力,彈簧測力計(jì)的示數(shù)也都隨之改變,但兩個(gè)示數(shù)總相等,這說明作用力和反作用力大小相等,方向相反.
4.牛頓第三定律
(1)內(nèi)容:兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上.
(2)表達(dá)式:F=-F′.(負(fù)號(hào)表示方向相反)
二、物體的受力分析
1.受力分析的物理意義:一個(gè)物體如何運(yùn)動(dòng),它的加速度的大小是由物體所受各個(gè)力的合力決定的.因此,要了解物體的運(yùn)動(dòng),就必須對它的受力情況進(jìn)行分析.
2.力學(xué)中三種常見作用力
(1)重力:任何物體都受重力,方向豎直向下.
(2)彈力:兩個(gè)相互接觸的物體相互擠壓,就會(huì)產(chǎn)生彈力,其方向與接觸面垂直.
(3)摩擦力:當(dāng)接觸面粗糙且發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或具有相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí),接觸面處就會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力,其方向與接觸面相切.
1.思考判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
(1)物體間可能只有作用力,而沒有反作用力.(×)
(2)物體間先有作用力,然后才有反作用力.(×)
(3)物體間的作用力可能與反作用力垂直.(×)
(4)作用力與反作用力的合力為零.(×)
(5)受力分析時(shí),只分析物體受到的力.(√)
2.關(guān)于作用力與反作用力的說法中,正確的是( )
A.作用力與反作用力的性質(zhì)不一定相同
B.作用力與反作用力的大小相等、方向相反,它們的作用效果可以抵消
C.書靜止在水平桌面上,書受到的重力和桌面對書的支持力是一對作用力與反作用力
D.大人和小孩掰手腕,雖然小孩輸了,但是小孩給大人的力等于大人給小孩的力
D [作用力和反作用力同性質(zhì),同大小,作用在不同物體上,因此效果不能抵消.故A、B、C錯(cuò),D對.]
3.下列說法正確的是( )
A.起重機(jī)用鋼索加速吊起貨物時(shí),鋼索對貨物的力大于貨物對鋼索的力
B.子彈能射入木塊是因?yàn)樽訌棇δ緣K的力大于木塊對子彈的阻力
C.大人與小孩相撞時(shí),大人對小孩的撞擊力大于小孩對大人的撞擊力
D.將圖釘按入木板,圖釘對木板的力和木板對圖釘?shù)牧Υ笮∈窍嗟鹊?br>D [鋼索對貨物的力與貨物對鋼索的力是一對作用力與反作用力,總是大小相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;子彈對木塊的力與木塊對子彈的力是一對作用力與反作用力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;大人對小孩的撞擊力與小孩對大人的撞擊力是一對作用力與反作用力,總是大小相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;圖釘對木板的力和木板對圖釘?shù)牧κ且粚ψ饔昧εc反作用力,大小相等,選項(xiàng)D正確.]
1.牛頓第三定律表達(dá)式:F=-F′,式中的“-”號(hào)表示作用力與反作用力方向相反.
2.作用力與反作用力的“四同”“三異”
3.作用力、反作用力與平衡力的比較
【例1】 (多選)將一木箱置于粗糙的水平地面上,現(xiàn)用一水平繩拉著木箱勻速前進(jìn),則( )
A.木箱所受到的拉力和水平地面對木箱的摩擦力是一對作用力與反作用力
B.木箱對水平地面的壓力和水平地面對木箱的支持力是一對作用力與反作用力
C.木箱所受的重力和水平地面對木箱的支持力是一對平衡力
D.木箱對水平地面的壓力和水平地面對木箱的支持力是一對平衡力
BC [木箱勻速前進(jìn),木箱所受到的拉力和水平地面對木箱的摩擦力是一對平衡力;木箱所受的重力和水平地面對木箱的支持力是一對平衡力.木箱對水平地面的壓力和水平地面對木箱的支持力是一對作用力與反作用力.所以選項(xiàng)B、C正確,A、D錯(cuò)誤.]
區(qū)分作用力、反作用力和平衡力的方法
區(qū)分作用力、反作用力和平衡力,最簡單的方法是看涉及的物體的個(gè)數(shù).
(1)作用力與反作用力只涉及兩個(gè)相互作用的物體,是甲物體對乙物體,乙物體對甲物體的關(guān)系.
(2)平衡的一對力涉及三個(gè)物體,即兩個(gè)施力物體同時(shí)作用在一個(gè)受力物體上.
1.如圖所示,質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上,為了說明它對斜面的摩擦力大小等于mgsin θ,應(yīng)涉及下列哪些知識(shí)( )
①力的合成與分解;②物體的平衡條件;③牛頓第三定律;④牛頓第一定律.
A.①② B.①③ C.②③④ D.①②③
D [物體受豎直向下的重力mg,平行于斜面向上的摩擦力Ff和垂直于斜面向上的支持力FN,將重力沿斜面和垂直斜面正交分解,則在沿斜面方向和垂直于斜面方向上分別滿足二力平衡,則Ff=mgsin θ,根據(jù)牛頓第三定律可知,它對斜面的摩擦力大小等于mgsin θ,選項(xiàng)D正確.]
1.受力分析的一般順序
一般先分析重力;再分析彈力,環(huán)繞物體一周,找出跟研究對象接觸的物體,并逐個(gè)分析這些物體對研究對象是否有彈力作用;然后分析摩擦力,對凡有彈力作用處逐一進(jìn)行分析;最后是其他力.
2.受力分析常用的方法
(1)整體法與隔離法
(2)假設(shè)法:在受力分析時(shí),若不能確定某力是否存在,可先對其作出存在或不存在的情況假設(shè),然后再就該力存在與否對物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響的不同來判斷該力是否存在.
3.受力分析的步驟
【例2】 (多選)如圖所示,放在水平地面上的物體M上疊放著物體m,m與M之間有一處于壓縮狀態(tài)的彈簧,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列關(guān)于m和M的受力情況分析正確的是( )
A.m給M向左的摩擦力 B.M給m向左的摩擦力
C.地面對M的摩擦力向右 D.地面對M無摩擦力作用
思路點(diǎn)撥:①整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),說明m和M所受的合力均為零.
②處于壓縮狀態(tài)的彈簧對m有向左的彈力.
AD [對m受力分析,m受到重力、支持力、水平向左的彈力和M對m向右的摩擦力,根據(jù)作用力與反作用力的關(guān)系,則m對M的摩擦力向左,A正確,B錯(cuò)誤;對整體受力分析,在豎直方向上受到重力和支持力平衡,若地面對M有摩擦力,則整體不能平衡,故地面對M無摩擦力作用,C錯(cuò)誤,D正確.故選A、D.]
上例中,若將壓縮狀態(tài)的彈簧改為伸長狀態(tài)的彈簧,則m和M的受摩擦力情況如何?
[提示] m給M向右的摩擦力,M給m向左的摩擦力,地面對M無摩擦力作用.
判斷力是否存在的三種方法
(1)根據(jù)各種性質(zhì)的力產(chǎn)生的條件進(jìn)行判斷.
(2)依據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系:因?yàn)檠芯繉ο笏艿拿總€(gè)力都有施力物體或反作用力,找不到施力物體或沒有反作用力的力是不存在的.
(3)依據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài):對有些力是否存在,或力的方向難以確定時(shí),可依據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),運(yùn)用物體的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律來判斷.
2.下列“畫陰影”的物體受力分析正確的是( )
B [圖A中球靜止在光滑平面上,合力為零,球不受斜向右上方的支持力,A錯(cuò)誤;圖B中小球靜止在斜面上,要使其合力為零,球只受重力和繩的拉力,B正確;圖C中物體沿粗糙斜面向上沖,摩擦力的方向沿斜面向下,C錯(cuò)誤;圖D中兩物體一起勻速向右,所受合外力為零,上面的物體,不受水平摩擦力作用,D錯(cuò)誤.]
1.紅軍在長征時(shí),遇到的環(huán)境十分惡劣.在過草地時(shí),有的地方看上去是草,而下面可能就是淤泥,人一不小心就會(huì)陷入淤泥中,這是因?yàn)? )
A.人給地面的壓力大于地面給人的支持力
B.地面給人的支持力大于人給地面的壓力
C.地面給人的支持力小于人受的重力
D.地面給人的支持力等于人受的重力
C [人對地面的壓力與地面對人的支持力是作用力和反作用力,大小相等,方向相反,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.人陷入淤泥中,是因?yàn)槿耸苤亓椭С至Γ亓Υ笥谥С至?,產(chǎn)生向下的加速度,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.]
2.如圖所示是利用計(jì)算機(jī)記錄的衛(wèi)星發(fā)射時(shí)火箭和衛(wèi)星之間的作用力和反作用力的變化圖線,根據(jù)圖線可以得出的結(jié)論是( )
A.作用力大時(shí),反作用力小
B.作用力和反作用力的方向總是相反的
C.作用力和反作用力是作用在同一個(gè)物體上的
D.牛頓第三定律在物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)不再適用
B [圖象中的兩條圖線對應(yīng)的縱坐標(biāo)大小相等、符號(hào)相反,故A錯(cuò)誤,B正確;作用力與反作用力作用在兩個(gè)相互作用的物體上,C錯(cuò)誤;在任何情況下,兩物體之間的作用力和反作用力都遵守牛頓第三定律,D錯(cuò)誤.]
3.一根輕質(zhì)彈簧豎直懸掛一小球,小球和彈簧的受力如圖所示,下列說法正確的是( )
A.F1的施力者是彈簧 B.F2的反作用力是F3
C.F3的施力者是地球 D.F4的反作用力是F1
B [F1是小球的重力,其施力物體是地球,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.F2是彈簧對小球的拉力,F(xiàn)3是小球?qū)椈傻睦?,兩力是一對作用力與反作用力,選項(xiàng)B正確.F3是小球?qū)椈傻睦?,所以F3的施力物體是小球,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.F4與F1沒有直接關(guān)系,不是一對作用力與反作用力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.]
對牛頓第三定律的理解
作用力與反作用力關(guān)系
四同
等大
大小總是相等
共線
作用在一條直線上
同時(shí)
同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失
同性質(zhì)
同一性質(zhì)的力
三異
異向
方向相反
異體
作用在不同的物體上
異效
效果不能相互抵消,不能認(rèn)為合力為零
內(nèi)容
作用力和反作用力
平衡力
不同點(diǎn)
作用
對象
作用在兩個(gè)相互作用的物體上
作用在同一物體上
依賴
關(guān)系
相互依存,不可單獨(dú)存在,同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失
無依賴關(guān)系,撤除一個(gè),另一個(gè)依然可存在
疊加

兩力作用效果不可疊加,不可求合力
兩力作用效果可相互抵消,可疊加,可求合力,且合力為零
力的
性質(zhì)
一定是同種性質(zhì)的力
可以是同種性質(zhì)的力,也可以是不同種性質(zhì)的力
相同點(diǎn)
大小相等、方向相反、作用在一條直線上
物體的受力分析
整體法
隔離法
概念
將加速度相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來分析的方法
將研究對象與周圍物體分隔開分析的方法
選用原則
研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度
研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力
注意問題
受力分析時(shí)不要再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力
一般隔離受力較少的物體
課堂小結(jié)
知識(shí)脈絡(luò)
1.力是物體之間的相互作用,若把其中一個(gè)力稱為作用力,則另一個(gè)力稱為反作用力.
2.兩個(gè)物體間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上.
3.作用力和反作用力一定作用在相互作用的兩個(gè)物體上,且力的性質(zhì)相同.
4.作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失.
5.受力分析一般要按照一定順序分析,避免多力和漏力問題.

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5 牛頓第三定律

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