牛頓第三定律高一上學(xué)期物理粵教版（2019）必修第一冊

第四章牛頓運(yùn)動定律

第四節(jié)牛頓第三定律如果我們拿雞蛋去撞擊石頭，蛋殼會被擊碎而石頭無損。是不是石頭作用于雞蛋的力大于雞蛋作用于石頭上的力？在高速路上發(fā)生的小汽車與大貨車相撞的交通事故中，常?？吹叫∑嚀p毀嚴(yán)重。是不是大貨車撞小汽車的力大于小汽車撞大貨車的力？學(xué)了本節(jié)內(nèi)容，我們就可以回答這兩個問題了。作用力與反作用力力是物體與物體之間的相互作用。只要有力，就一定存在受力物體和施力物體。仔細(xì)觀察下面的實(shí)驗(yàn)，看一看對于力有沒有新的認(rèn)識。觀察與思考1.手用力拍桌面，手給桌面施加了一個力，手有什么感覺？這一現(xiàn)象說明了什么?2.水平桌面上有一排均勻排列的圓形小木棍，在上面放一平木板。讓開動的玩具電動小車從木板的左端向右端運(yùn)動，如圖1所示。小車向右運(yùn)動時，木板的運(yùn)動狀態(tài)有怎樣的變化？此現(xiàn)象說明了什么?3.兩輛小車載有蹄形磁鐵，讓車上蹄形磁鐵的同名磁極相對，用雙手將兩輛小車固定在距離較近的位置，如圖2所示，雙手同時撤去，觀察兩輛小車的運(yùn)動情況，并思考此現(xiàn)象說明了什么。小車在一排圓形木棍上面的木板上行駛載有蹄形磁鐵的兩輛小車手拍桌面，手會感覺疼，說明手給桌面施力的同時，桌面也給手施加了力。玩具電動小車向右運(yùn)動的同時，平木板向左運(yùn)動。說明小車受到木板對它的摩擦力，木板也受到小車對它的摩擦力。小車和木板之間的這種相互作用力是同時發(fā)生的。由圖2的實(shí)驗(yàn)可以看到，松手后，兩輛小車同時向相反方向運(yùn)動，說明兩輛小車都受到了彼此的磁力作用。觀察和實(shí)驗(yàn)都表明，無論是否接觸，兩個物體之間的作用力總是相互的，一個物體對另一物體有作用力時，同時也受到另一物體對它的作用力，它們總是成對出現(xiàn)的。我們把兩個物體間的這種相互作用力稱為作用力與反作用力。那么，作用力與反作用力之間有什么關(guān)系呢?探究作用力與反作用力的關(guān)系我們走路時，腳對地面有一個向后的作用力，地面給腳個向前的反作用力；用錘子釘釘子，如圖所示，錘子給鐵釘一個作用力，鐵釘同時給錘子一個反作用力。用錘子釘釘子不難發(fā)現(xiàn)，兩個相互平衡的力是作用在同一物體上的；而作用力與反作用力則是分別作用在兩個不同的物體上。下面我們通過實(shí)驗(yàn)，探究作用力與反作用力的大小和方向的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)1：在水平桌面上把兩個彈簧測力計(jì)甲、乙的掛鉤鉤在一起。改變實(shí)驗(yàn)條件，觀察兩個彈簧測力計(jì)上的示數(shù)。(1)固定彈簧測力計(jì)乙的一端，用手拉彈簧測力計(jì)甲，如圖所示，觀察兩測力計(jì)指針移動情況及其示數(shù)變化情況。改變手拉彈簧測力計(jì)甲的力，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。用彈簧測力計(jì)探究作用力與反作用力(2)彈簧測力計(jì)甲、乙都不固定，用手在水平桌面上相互對拉甲、乙，觀察兩測力計(jì)指針移動情況及其示數(shù)變化情況。用彈簧測力計(jì)探究作用力與反作用力實(shí)驗(yàn)2：把兩個小磁針放在桌面上，磁針A位于圓心處，磁針B位于圓周上，如圖所示。(1)分析磁針A和磁針B所受到磁力的方向。(2)讓磁針B繞著磁針A在圓周上緩慢運(yùn)動。在磁針B運(yùn)動的過程中，觀察兩個磁針的指向，分析兩個磁針?biāo)艽帕Φ姆较?。兩磁針之間的相互作用力的方向?qū)嶒?yàn)3：用力傳感器替代實(shí)驗(yàn)1中的彈簧測力計(jì)(如圖1所示)。在計(jì)算機(jī)上建立F-t圖像，記錄兩個傳感器的力隨時間變化的圖線。在保持傳感器靜止的狀態(tài)下對拉。(2)在傳感器運(yùn)動的狀態(tài)下對拉。觀察兩條圖線(如圖2所示)，會有什么發(fā)現(xiàn)?圖1用力傳感器顯示作用力與反作用力圖2由計(jì)算機(jī)顯示的兩傳感器鉤子的受力情況在實(shí)驗(yàn)1中，無論是單獨(dú)拉彈簧測力計(jì)甲還是相互對拉彈簧測力計(jì)甲和乙，都能觀察到二者的指針同時移動，甲的指針向左移動，乙的指針向右移動，穩(wěn)定后兩者指針指示的示數(shù)都相同。這說明甲、乙彈簧測力計(jì)間的作用力與反作用力的大小相等。在實(shí)驗(yàn)2中，磁針A和磁針B所受磁力在同一直線上且方向相反。這說明它們之間的作用力與反作用力的方向相反，作用在同一直線上。在實(shí)驗(yàn)3中，兩條圖線關(guān)于t軸對稱，如圖2所示，不管是靜止?fàn)顟B(tài)還是運(yùn)動狀態(tài)，兩個力傳感器之間的作用力總是大小相等、方向相反。牛頓第三定律的表述大量的觀察和實(shí)驗(yàn)表明，兩個物體之間的作用力F和反作用力F’總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上。這就是牛頓第三定律。即F=

-F’無論接觸與否，也無論是運(yùn)動還是靜止，兩物體間的作用力和反作用力都遵循牛頓第三定律，作用力與反作用力分別作用在兩個不同的物體上，它們同時產(chǎn)生、同時消失，是同種性質(zhì)的力。牛頓第三定律不僅揭示了兩個物體之間相互作用的規(guī)律，而且為解決力學(xué)問題時轉(zhuǎn)換研究對象提供了理論基礎(chǔ)。它拓寬了牛頓第二定律的應(yīng)用范圍，是牛頓力學(xué)中不可分割的重要組成部分。例如，求一本書對桌面的壓力的大小，往往以書為研究對象，根據(jù)二力平衡求出桌面對書的支持力的大小(如圖1所示)，再根據(jù)牛頓第三定律確定書對桌面的壓力的大小(如圖2所示)。因?yàn)闀鴮ψ烂娴膲毫εc桌面對書的支持力是一對作用力和反作用力。圖1書的受力情況圖2書對桌面的壓力與桌面對書的支持力討論與交流有人認(rèn)為，在拔河比賽中，既然雙方的作用力與反作用力的大小相等，應(yīng)該不可能分出勝負(fù)，實(shí)際上卻總有一方獲勝。這是否違背了牛頓第三定律？如果讓比賽的一方坐在船上，另一方站在岸上進(jìn)行比賽，結(jié)果又會如何？那么，取勝的決定因素是什么？取勝決定因素是雙方以外的物體對他們施加的外力，外力大的一方勝。作用力與反作用力與一對平衡力的區(qū)別作用力與反作用力一對平衡力相同點(diǎn)大小相等、方向相反、作用在同一條直線上不同點(diǎn)

作用對象兩