[高中教育]牛顿第三定律

牛顿第三定律三、对牛顿第三定律的理解1.表达式:F=-F′(负号表示方向相反)2.对作用力和反作用力的理解(三个特征、四种性质)三个特征：(1)等值,即大小总是相等的.(2)反向,即方向总是相反的.(3)共线,即二者总是在同一直线上.四种性质:(1)异体:即作用力和反作用力是分别作用在彼此相互作用的两个物体上.(2)同时:即作用力和反作用力同时产生,同时变化,同时消失.(3)相互:即作用力和反作用力总是相互的、成对出现的.(4)同性,即二者性质总是相同的.(1)作用力和反作用力分别作用在两个物体上,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.【典例1】关于作用力和反作用力,下列说法中正确的是（）A.物体相互作用时,先有作用力而后才有反作用力B.作用力和反作用力大小相等、方向相反,在一条直线上,因此它们的合力为零C.弹力的反作用力一定是弹力D.马能将车拉动,是因为马拉车的力大于车拉马的力【解题指导】分析作用力和反作用力时应注意作用力和反作用力的三个特征及四种性质.C【规律方法】判断作用力和反作用力的方法（1）看作用点，作用力和反作用力应作用在两个物体上；（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，一定是同一性质的力.四、作用力与反作用和二力平衡的比较（1）作用力与反作用力是“异体、共线、反向、等大、同性、同存”.（2）平衡力是“同体、共线、反向、等大”.【典例2】如图所示，水平力F把一个物体紧压在墙上静止不动，以下说法中正确的是()A.作用力F与墙壁对物体的压力是一对作用力和反作用力B.作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力C.物体的重力与墙壁对物体的静摩檫力是一对平衡力D.物体的重力与墙壁对物体的静摩檫力是一对作用力和反作用力C【规律方法】区别作用力、反作用力和平衡力的方法区别作用力、反作用力和平衡力最简单的方法是看做用点，一对平衡力的作用点一定作用在同一个物体上，而作用力、反作用力的作用点一定分别作用在两个物体上，但只作用在两个物体上的力也不能说是作用力、反作用力，还必须是因为相互作用而产生.【典例3】（2011·厦门高一检测）如图所示，质量M=60kg的人通过光滑的定滑轮用绳拉着m=20kg的物体.当物体以加速度a=5m/s2上升时，人对地面的压力为多少？（g取10m/s2）【解题指导】分析人对地面的压力时应注意牛顿第二定律和牛顿第三定律的综合应用.【标准解答】对物体m，由牛顿第二定律得：F-mg=ma解得:F=m(g+a)=20×(10+5)N=300N由于人静止则：Mg=FN+F解得地面对人的支持力为：FN=Mg-F=60×10N-300N=300N由牛顿第三定律得人对地面的压力为:FN′=300N答案：300N对作用力与反作用力理解不透导致错解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，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜参考答案：BD课后练习说明：“课后练习”是为了检验同学们所学内容知识的基础练习，也是为了让同学们在练习中发现问题而特别设置的内容，请科代表组织学习，如果遇到不能解决的题目，可以咨询老师。1.下列说法中正确的是（）A.甲物体受乙物体的作用，则乙物体一定同时受到甲物体的作用B.甲物体对乙物体的作用一定是作用力，而乙物体对甲物体的作用一定是反作用力C.若把甲、乙两物体看成质点，则甲、乙两物体间的作用力和反作用力一定在甲、乙两物体的连线上D.若甲物体对乙物体的作用力竖直向上，则乙物体对甲物体的作用力也一定竖直向上【解析】选A、C.物体间的作用是相互的，甲物体受到乙物体的作用，乙物体必定同时受到甲物体的作用，且作用力与反作用力一定大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，相互作用的两个力中，其中任何一个都可以叫做作用力，另一个叫做反作用力，综上所述，A、C正确B、D错误.2.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.汽车拉拖车的力小于拖车受到的阻力D.汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力【解析】选B.汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，它们始终等大反向，故A错误，B正确；由于拖车加速前进，故汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力，C、D错误.3.如图所示,两个弹簧测力计钩在一起,两边通过定滑轮各挂一个质量均为m的重物,则弹簧测力计的读数大小为（）A.2mgB.mgC.0D.无法判断【解析】选B.弹簧测力计是一种测力工具,使用时,挂钩端与被测力相接触,另一端固定,其实固定端也要受力,且等于被测力.本题中一端的重物起到固定的作用,弹簧测力计的读数就等于挂钩端物体的重力,故B正确.4.关于作用力、反作用力和一对平衡力的认识，正确的是（）A.一对平衡力的合力为零，作用效果相互抵消，一对作用力与反作用力的合力也为零，作用效果也相互抵消B.作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且性质相同，平衡力的性质却不一定相同C.作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且一对平衡力也是如此D.先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力却是同时作用在同一个物体上【解析】选B.作用力与反作用力作用在两个不同的物体上，作用效果不能抵消，A错误；作用力与反作用力具有同时性、性质相同的特点，平衡力不一定具备这些特点，B正确，C、D错误.5.（2011·温州高一检测）如图所示，将吹足气的气球由静止释放，气球内气体向后喷出，气球会向前运动，这是因为气球受到（）A.重力B.手的推力C.空气的浮力D.喷出气体对气球的作用力【解析】选D.气球内气体向后喷出时，气球对气体有向后的作用力，气体对气球有向前的反作用力使气球向前运动，D项正确.一、选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分）1.一物体受绳的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动，最后改做减速运动，则下列说法中正确的是()A.加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力B.减速前进时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力C.只有匀速前进时，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小相等D.不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等【解析】选D.不论物体加速、匀速还是减速运动，绳拉物体的力与物体拉绳的力总是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故D正确，A、B、C错误.2.如图是中国运动员黄珊汕在第16届广州亚运会女子蹦床比赛中的精彩镜头，黄珊汕在与蹦床接触的时候受到几对作用力与反作用力（忽略空气阻力）()A.一对B.两对C.三对D.四对【解析】选B.与蹦床接触时，黄珊汕共受两个力，即重力和蹦床对她的支持力，这两个力的反作用力分别是她对地球的引力和对蹦床的压力，故共有两对作用力与反作用力，B正确.3.（2011·潮州高一检测）用手托着一块砖，开始静止不动，当手突然向上加速运动时，砖对手的压力()A.一定小于手对砖的支持力B.一定等于手对砖的支持力C.一定大于手对砖的支持力D.一定大于砖的重力【解析】选B、D.砖对手的压力与手对砖的支持力是一对相互作用力，大小相等，故B正确，A、C错误；由于手托砖向上加速，则手对砖的支持力一定大于砖的重力，即砖对手的压力一定大于砖的重力，故D正确.4.（2011·南京高一检测）一根轻绳的上端悬挂在天花板上，下端挂一个灯泡，则()A.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力B.灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力C.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力D.绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力【解析】选C.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力的受力物体分别为灯泡和绳，两个力的性质不相同，这两个力既不是平衡力，也不是作用力与反作用力，故A错；灯泡受的重力与绳对灯泡的拉力是一对平衡力，B错误；一对作用力与反作用力的特点是：成对出现在相互作用的物体之间，大小相等，方向相反，作用在同一直线上；分别作用在相互作用的两个物体上；同时存在，同时消失；一定是同一种性质的力.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力与反作用力，C正确；绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力与反作用力，D错误.5.如图所示，位于斜面上的物体M在沿斜面向上的力F作用下而处于静止状态，对M的受力情况，下列说法正确的是()A.可能受三个力作用B.可能受四个力作用C.一定受三个力作用D.一定受四个力作用【解析】选A、B.对M进行受力分析，M受重力、斜面的支持力、推M的力F，M与斜面挤压处是否有摩擦力，是沿斜面向上还是沿斜面向下由F与mgsinα决定，所以A、B正确,C、D错误.6.（2011·株洲高一检测）粗糙的水平地面上有一只木箱，现用一水平力拉木箱匀速前进，则()A.拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力B.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力C.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力D.木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力【解析】选C.木箱匀速前进，则木箱受力平衡，拉力与地面对木箱的摩擦力是一对平衡力，地面对木箱的支持力与木箱受到的重力是一对平衡力，A、D错误；木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力，B错误，C正确.二、非选择题（本题共2小题，共20分）7.（2011·大庆高一检测）（8分）一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g，g为重力加速度，求人对电梯底部的压力大小.【解析】以人为研究对象，电梯对人的支持力为FN，则由牛顿第二定律得，FN-mg=ma，把a=g代入得FN=mg，由牛顿第三定律得人对电梯底部的压力FN′=FN=mg.答案：mg13134343438.(挑战能力)（12分）在北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神.为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示.设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦.重力加速度取g=10m/s2.当运动员与吊椅一起以加速度a=1m/s2上升时，试求：（1）运动员竖直向下拉绳的力；（2）运动员对吊椅的压力大小.【解析】（1）设运动员竖直向下拉绳的力为FT，则由牛顿第三定律可知，绳子对运动员竖直向上的拉力大小为FT，绳对吊椅竖直向上的拉力大小也为FT，选取运动员和吊椅整体为研究对象，则有2FT-（M+m）g=(M+m)a，所以FT===440N.Mmga2（）6515101N2(2)设吊椅对运动员的支持力为F，以运动员为研究对象，由牛顿第二定律得FT+F-Mg=Ma所以F=M（g+a）-FT=65×11N-440N=275N.据牛顿第三定律知，运动员对吊椅的压力大小为275N.答案：（1）440N（2）275N【方法技巧】牛顿第二定律与第三定律的综合应用问题1.合理选取研究对象，一般以受力较少，分析起来较易的物体为研究对象，有时“整体法”与“隔离法”综合应用.2.做好对研究对象的受力分析和运动情况的分析，确定哪些力是作用力和反作用力.3.利用牛顿第三定律把已知力或所求力转移至研究对象上，求合力，应用牛顿第二定律求解.4.对于不易直接分析的物体，如地面，可转而分析与之接触的物体，解出作用力后，再利用牛顿第三定律说明反作用力的大小和方向.