第4.5课时 牛顿第三定律（解析版）.doc

第4.5课时 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_____的，物体之间相互作用的 这一对力叫作作用力和反作用力，我们可以把其中的任 意一个力叫作作用力，则另一个力就叫作_________。 （2）施力物体与受力物体：_________的两个物体互为施力物体和受力物体。 （3）几对常见的作用力和反作用力： 作用力 反作用力 重力 地球对物体的吸引 物体对_____的吸引 拉力 手对弹簧的拉力 _____对手的拉力 压力 重物对水平桌面的压力 水平桌面对_____的支持力 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 ，方向_____，作用在_________上。 （2）表达式：（作用力）F=-F′（反作用力），式中的“—”号表示方向_____。 答案：相互 反作用力 相互作用 地球 弹簧 重物 相等 相反 一条直线 相反 考点一　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 作用在同一个物体上 作用效果 不可抵消 可以抵消 力的性质 一定相同 不一定相同 变化特点 同时产生、同时消失 不一定 相同点 大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 【例1】(多选)某人用绳子将一桶水从井中向上提的过程中，以下说法正确的是(　　) A．在桶匀速上升的过程中，绳子对桶的拉力等于桶对绳子的拉力 B．在桶加速上升的过程中，绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力 C．在桶加速上升的过程中，绳子对桶的拉力大于桶的重力 D．在桶减速上升的过程中，绳子对桶的拉力小于桶的重力 【答案】ACD 【解析】绳子对桶的拉力和桶对绳子的拉力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知这两个力总是大小相等，与桶的运动状态无关，故A项正确，B项错误．在桶加速上升的过程中，合力向上，绳子对桶的拉力大于桶的重力；在桶减速上升的过程中，合力向下，绳子对桶的拉力小于桶的重力，C、D项正确． 【例2】如图所示为杂技“顶竿”表演的示意图，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小是多少？ 【答案】(M＋m)g－ma 【解析】对竿上的人分析：受重力mg、摩擦力Ff， 根据牛顿第二定律：mg－Ff＝ma 则：Ff＝m(g－a)， 根据牛顿第三定律：人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反， 对竿分析：重力Mg、人对竿向下的摩擦力Ff′、顶竿的人对竿的支持力FN， 根据平衡条件：Mg＋Ff′＝FN， 根据牛顿第三定律：竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力，大小相等，方向相反． 则竿对“底人”的压力FN′＝Mg＋Ff′＝(M＋m)g－ma. 考点二 牛顿三个运动定律的区别与联系 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 区别 公式 意义 加深了对力的认识，指出了力是物体运动状态发生改变的原因，即力是产生加速度的原因 揭示了加速度是力作用的结果，揭示了力、质量、加速度的定量关系 揭示了物体间力的作用的相互性，明确了相互作用力的关系 研究 方法 根据理想实验归纳总结得出，不能直接用实验验证 用控制变量法研究F、m、a之间的关系，可用实验验证 由实验现象归纳总结得出，可用实验验证 联系 牛顿三个定律是一个整体，是动力学的基础，牛顿第二定律以牛顿第一定律为基础，由实验总结得出 【说明】牛顿第三定律建立的物理意义：牛顿第一、第二定律是对单个物体(质点)而言的，只解决了一个物体运动规律的问题．但自然界中物体是相互联系、相互影响、相互作用的，一个物体在受其他物体力的作用的同时也会对其他物体有力的作用，不讨论物体间的相互作用就不能较全面地认识物体的运动规律，也就无法解决现实中的许多问题．因此，只有牛顿第一、第二定律还不够，必须加上牛顿第三定律才能构成比较全面地反映机械运动的一套定律． 1.声音在空气中的传播速度v与空气的密度、压强p有关，下列速度的表达式(k为比例系数，无单位)中正确的是( ) A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由各物理量的单位之间的关系确定表达式是否正确．压强p可由公式p＝F/s求得，则其单位为kg/(m·s2)．密度ρ可由公式ρ＝m/V，求得，则ρ的单位为kg/m3．由于题中k无单位，则的单位为m2/s2，显然不是速度的单位，A错．而的单位为m/s，B正确．又的单位为s/m，也不是速度的单位，C错．的单位为kg/(m2·s)，不是速度的单位，D错误．综上所述，正确选项应为B． 2.如图所示，一个大人(甲)跟一个小孩(乙)站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是( ) A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大 B．大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力 C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力一定相等 D．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大 【答案】A、D 【解析】作用力与反作用力总是大小相等的．大人与小孩手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是在小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小总是相等的，所以B、C正确． 3.鸡蛋碰石头，鸡蛋碎，石头完好无损，以下判断正确的是（ ） A.鸡蛋碎了，说明鸡蛋受到的撞击力大 B.石头完好无损，说明石头受到的撞击力小 C.鸡蛋和石头受到的撞击力一样大 D.必须用仪器检测才知道谁受的撞击力大 【答案】C 【解析】鸡蛋碰石头，鸡蛋碎，石头完好无损，不是因为鸡蛋受到的力大，而是因为鸡蛋的硬度小，它们受到的力是作用力和反作用力，大小一定相等，方向相反。故选择C。 【总结升华】当一个物体对另一个物体有力的作用，另一个物体同时也一定对这个物体有力的作用，且大小一定相等，即作用力与反作用的特点就是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 4.如图甲为传感器显示变速运动中两物体的作用力与反作用力的实验装置，图乙为两个钩子的受力情况，横坐标是时间，纵坐标是力的大小，假设桌面是光滑的．则从图象上可以获得的信息有( ) A．任何时刻作用力与反作用力大小相等，方向相反 B．任何时刻作用力与反作用力大小相等，方向相同 C．作用力与反作用力同时产生但不同时消失 D．作用力与反作用力同时产生同时消失 【答案】A、D 【解析】从图乙两力的图象可发现两钩子的拉力总是大小相等，方向相反，同时产生，同时变化，同时消失．故选项A、D正确． 5.马拉车由静止开始做直线运动，先加速前进，后匀速前进. 以下说法正确的是（ ） A．加速前进时，马向前拉车的力，大于车向后拉马的力 B．只有匀速前进时，马向前拉车和车向后拉马的力大小相等 C．无论加速或匀速前进，马向前拉车与车向后拉马的力大小都是相等的 D．车或马是匀速前进还是加速前进，不取决于马拉车和车拉马这一对力 【答案】CD 【解析】作用力和反作用力永远大小相等、方向相反，与物体所处的状态没有关系。无论加速或匀速前进，马向前拉车与车向后拉马的力大小都是相等的，这是一对作用力与反作用力；车或马是匀速前进还是加速前进，不取决于马拉车和车拉马这一对力，而取决于车马系统与外界的作用力，即车轮、马蹄与地面的作用力。 6.一桌子静止在水平地面上，关于桌子的受力与施力情况，下列说法中正确的是（ ） A．桌子受到的重力与桌子对地面的压力是一对平衡力 B．桌子受到的重力与地面对桌子的支持力是一对平衡力 C．桌子对地面的压力与地面对桌子的支持力是一对作用力和反作用力 D．桌子受到的重力与地面对桌子的支持力是一对作用力和反作用力 【答案】BC 【解析】A、桌子受到的重力与桌子对地面的压力作用在两个不同的物体上，A错误； B、桌子受到的重力与地面对桌子的支持力是一对平衡力，故B正确； C、桌子对地面的压力与地面对桌子的支持力是一对作用力和反作用力，故C正确； D、桌子受到的重力与地面对桌子的支持力是一对平衡力，故D错误。 7.一辆质量为4×103 kg的汽车在水平地面上匀速行驶．某个时刻关闭发动机，经过20 s滑行40 m而停下来，求汽车所受阻力为多大? 【答案】 800N 【解析】根据题意可判断汽车关闭发动机后在阻力作用下做匀减速运动，结合运动学公式求出汽车运动的加速度，再根据牛顿第二定律求出阻力F． 选汽车为研究对象，则根据速度公式和位移公式可得：0＝v0-at． 根据位移公式，得 ． 由以上两式解得 ，． 这时，只要正确确定已知量单位(要统一)，可以不把各量单位代入： ，． 根据牛顿第二定律知汽车所受阻力：F＝ma＝4×103×0.2N＝800 N． 8.在天花板上用悬绳吊一重为G的电风扇，电风扇静止时受几个力作用?如图所示，这些力的反作用力是哪些力?这些力的平衡力是哪些力?如果电风扇在匀速转动呢?当电风扇转动时与静止时相比较，对天花板的拉力是变大还是变小?为什么? 【解析】电风扇静止时受力分析如图甲所示，受重力G、悬绳拉力F．重力G的反作用力是电风扇对地球的吸引力，拉力F的反作用力是电风扇对悬绳的拉力．G与F是一对平衡力． 电风扇匀速转动时受力分析如图乙所示，受重力G、悬绳的拉力F1和空气对电风扇向上的作用力F2．重力G的反作用力是电风扇对地球的吸引力，拉力F1的反作用力是电风扇对悬绳的拉力，F2的反作用力是电风扇对空气向下的作用力．G与F1和F2的合力是一对平衡力．因为G＝F，G＝F1+F2．故F1＜F，即电风扇转动时相对于静止时，对天花板的拉力变小了． 9.一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图所示，在这一瞬间悬绳断了，设木杆足够长，由于小猫继续向上爬，所以小猫离地面高度不变，则木杆下降的加速度为________，方向为________．(设小猫质量为m，木杆的质量为M) 【答案】 竖直向下 【解析】由于小猫对地的高度不变，故小猫下落的加速度为零，小猫的受力如图甲所示，由牛顿第二定律得： ， ① 由牛顿第三定律知，小猫对杆的摩擦力的方向向下有 ， ② 木杆的受力情况如图乙所示，由牛顿第二定律可知： ， ③ 由①②③式可知，杆的下落加速度为，方向竖直向下．