物理粵教版必修一第三章研究物體間的相互作用第六節(jié)

第六節(jié)作用力與反作用力[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道力的作用是相互的，并了解作用力、反作用力的概念.2.理解牛頓第三定律的含義.3.會(huì)用牛頓第三定律解決簡單問題.4.會(huì)區(qū)分一對平衡力和作用力與反作用力．一、作用力與反作用力兩個(gè)物體間的相互作用力稱為作用力與反作用力，把其中一個(gè)力叫做作用力，另一個(gè)力就叫做反作用力．二、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．特點(diǎn)：作用力與反作用力分別作用在兩個(gè)不同(填“一個(gè)”或“兩個(gè)不同”)的物體上，它們同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，是同種(填“同種”或“不同”)性質(zhì)的力．[即學(xué)即用]判斷下列說法的正誤．(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)物體間的作用力可能與反作用力等大、反向，可以抵消．(×)一、對牛頓第三定律的理解[導(dǎo)學(xué)探究]拔河比賽時(shí)，甲隊(duì)勝了乙隊(duì)，是不是甲隊(duì)對乙隊(duì)的拉力大于乙隊(duì)對甲隊(duì)的拉力呢？甲隊(duì)獲勝的原因是什么？答案不是．無論哪隊(duì)獲勝，甲隊(duì)對乙隊(duì)的拉力都等于乙隊(duì)對甲隊(duì)的拉力．甲隊(duì)獲勝是因?yàn)榈孛鎸钻?duì)的摩擦力大于乙隊(duì)對甲隊(duì)的拉力．[知識深化]作用力與反作用力的“三性”和“四征”1．三個(gè)性質(zhì)(1)異體性：作用力和反作用力分別作用在彼此相互作用的兩個(gè)不同的物體上，各自產(chǎn)生各自的作用效果；(2)同時(shí)性：作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，不分先后；(3)相互性：作用力和反作用力總是相互的，成對出現(xiàn)的．2．四個(gè)特征(1)等值：大小總是相等的；(2)反向：方向總是相反的；(3)共線：總是作用在同一條直線上；(4)同性：力的性質(zhì)總是相同的．例1跳水一直是我國的優(yōu)勢項(xiàng)目，如圖1所示，一運(yùn)動(dòng)員站在3m跳板上，圖中F1表示人對跳板的彈力，F(xiàn)2表示跳板對人的彈力，則()圖1A．先有F1后有F2B．一旦人離開跳板，F(xiàn)2立即消失，F(xiàn)1依舊存在C．因人離開跳板前具有向上的加速度，所以F2大于F1D．F1和F2大小相等、方向相反，是一對相互作用力答案D解析F1和F2是一對相互作用力，大小相等、方向相反、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，D正確．例2如圖2所示，一匹馬拉著車前行，關(guān)于馬拉車的力和車?yán)R的力的大小關(guān)系，下列說法中正確的是()圖2A．馬拉車的力總是大于車?yán)R的力B．馬拉車的力總是等于車?yán)R的力C．加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬拉車的力大于車?yán)R的力D．減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬拉車的力小于車?yán)R的力答案B解析馬向前拉車的力和車向后拉馬的力是一對作用力與反作用力，它們總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)．加速運(yùn)動(dòng)或者減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬向前拉車的力都等于車向后拉馬的力，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．二、作用力與反作用力和兩平衡力的比較[導(dǎo)學(xué)探究]如圖3所示，放于水平面上的木塊受到重力G和支持力F支的作用，木塊對水平面的壓力為F壓．圖3(1)重力G和支持力F支的大小、方向存在什么關(guān)系？它們分別作用在什么物體上？性質(zhì)相同嗎？屬于一對什么力？(2)支持力F支和壓力F壓的大小、方向存在什么關(guān)系？它們分別作用在什么物體上？性質(zhì)相同嗎？屬于一對什么力？答案(1)大小相等、方向相反；重力G和支持力F支都作用在木塊上；它們性質(zhì)不同；屬于一對平衡力．(2)大小相等、方向相反；支持力F支作用在木塊上，壓力F壓作用在水平面上；它們性質(zhì)相同，都是彈力；屬于一對作用力與反作用力．[知識深化]一對作用力與反作用力和一對平衡力的比較內(nèi)容比較一對作用力和反作用力一對平衡力不同點(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)依然可存在疊加性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、作用在同一條直線上簡記為：作用力與反作用力是“異體、同類、同存，不同效”；平衡力是“同體、可異、非同存、效果抵消”．例3兩個(gè)小球A和B，中間用彈簧連接，并用細(xì)繩懸掛于天花板下，如圖4所示，下列說法正確的是()圖4A．繩對A的拉力和彈簧對A的拉力是一對平衡力B．彈簧對A的拉力和彈簧對B的拉力是一對作用力與反作用力C．彈簧對B的拉力和B對彈簧的拉力是一對作用力與反作用力D．B的重力和彈簧對B的拉力是一對作用力與反作用力答案C解析繩對A的拉力和彈簧對A的拉力大小不相等，不是平衡力，A錯(cuò)誤；作用力和反作用力是作用在相互作用的兩個(gè)物體上的力，彈簧對B的拉力和B對彈簧的拉力是一對作用力與反作用力，B錯(cuò)誤，C正確；B受到的重力和彈簧對B的拉力是一對平衡力，D錯(cuò)誤．區(qū)別作用力與反作用力和平衡力的方法1．作用力與反作用力作用在兩個(gè)物體上，平衡力作用在一個(gè)物體上．2．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；平衡的一對力涉及三個(gè)物體，即兩個(gè)施力物體同時(shí)作用在平衡的物體上．三、牛頓第三定律的應(yīng)用例4如圖5所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上為一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人勻速上爬時(shí)，竿對“底人”的壓力大小為()圖5A．(M＋m)gB.mgC．MgD．(M－m)g答案A解析桿的受力分析圖如圖所示，其中FN為“底人”對竿的支持力，f為人對竿的摩擦力．由平衡條件知FN＝f＋Mg，對人分析知f′＝mg，其中f′是竿對人的摩擦力．由牛頓第三定律知f＝f′＝mg，故FN＝(m＋M)g，由牛頓第三定律知竿對“底人”的壓力大小等于FN，故A正確．本題中“底人”對竿的支持力并不是竿對“底人”的壓力，它們是一對作用力與反作用力，要注意應(yīng)用牛頓第三定律.1．(作用力與反作用力)下列判斷正確的是()A．人行走時(shí)向后蹬地，給地面向后的摩擦力，地面給人的摩擦力是人向前的動(dòng)力B．人勻速游泳時(shí)，人對水向前用力，水給人的力是阻力，方向向后C．放在桌面上的物體，因有重力，才有對桌面的壓力，才有桌面的支持力出現(xiàn)，即壓力先產(chǎn)生，支持力后出現(xiàn)D．作用力與反作用力，應(yīng)是先有作用力，再有反作用力，作用力先變化，反作用力隨后跟著做相應(yīng)變化答案A解析人走路或游泳時(shí)，對地或?qū)λ际┘酉蚝蟮牧?，另一方給人施加動(dòng)力，故A對，B錯(cuò)；作用力與反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化的，不存在誰先誰后，故C、D均錯(cuò)．2．(作用力和反作用力大小討論)汽車?yán)宪嚽斑M(jìn)，汽車對拖車的作用力大小為F，拖車對汽車的作用力大小為FT.關(guān)于F與FT的關(guān)系，下列說法正確的是()A．汽車加速前進(jìn)時(shí)F大于FT，汽車減速前進(jìn)時(shí)F小于FTB．只有汽車勻速前進(jìn)時(shí)F才等于FTC．無論汽車加速、減速還是勻速前進(jìn)，F(xiàn)始終等于FTD．汽車對拖車的作用力F比拖車對汽車的作用力FT較早產(chǎn)生答案C解析汽車?yán)宪嚨牧屯宪嚴(yán)嚨牧κ且粚ψ饔昧头醋饔昧?，它們總是大小相等、方向相反、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，與汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)．無論汽車加速、減速還是勻速前進(jìn)，F(xiàn)始終等于FT，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．3．(一對平衡力與作用力和反作用力的比較)(多選)物體靜止在斜面上，如圖6所示，下列說法正確的是()圖6A．物體對斜面的壓力和斜面對物體的支持力是一對平衡力B．物體對斜面的摩擦力和斜面對物體的摩擦力是一對作用力和反作用力C．物體所受的重力和斜面對物體的作用力是一對平衡力D．物體所受的重力可以分解為沿斜面向下的力和對斜面的壓力答案BC4．(牛頓第三定律的應(yīng)用)將重均為G的兩個(gè)磁環(huán)A、B先后套在光滑的木支架上，并使兩磁環(huán)相對面的極性相同，此時(shí)可以看到上方的磁環(huán)A“懸浮”在空中，如圖7所示．設(shè)磁環(huán)B對木支架底座的壓力為F1，B對A的排斥力為F2，關(guān)于這些力的大小關(guān)系正確的是()圖7A．F1>2GF2＝GB．F1＝2GF2＝GC．F1>2GF2>GD．F1＝2GF2>G答案B解析磁環(huán)A受到重力G和磁環(huán)B對磁環(huán)A的排斥力F2，根據(jù)平衡條件可知，F(xiàn)2＝G；磁環(huán)B受到重力G、磁環(huán)A對磁環(huán)B的排斥力F2′及木支架底座對磁環(huán)B的支持力F1′的作用，根據(jù)平衡條件得，F(xiàn)1′＝F2′＋G，根據(jù)作用力與反作用力的關(guān)系知F1＝F2＋G，因此F1＝2G，選項(xiàng)B正確．課時(shí)作業(yè)一、選擇題(1～7為單選題，8～9為多選題)1．下面說法中正確的是()A．以卵擊石，雞蛋“粉身碎骨”，但石頭卻“安然無恙”是因?yàn)殡u蛋對石頭的力小于石頭對雞蛋的力B．馬拉車前進(jìn)，馬對車的拉力大小等于車對馬的拉力大小C．物體間的作用力在先的是作用力，在后的是反作用力D．人壓彈簧時(shí)“人弱它就強(qiáng)”說明人與彈簧間的相互作用力不是等大的答案B解析相互作用的兩個(gè)力總是大小相等，與物體的狀態(tài)無關(guān)，故B正確，A、D錯(cuò)誤；兩力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，C錯(cuò)誤．2．在拔河比賽中，下列各因素對獲勝有利的是()A．對繩的拉力大于對方B．對地面的最大靜摩擦力大于對方C．手對繩的握力大于對方D．質(zhì)量小于對方答案B解析在拔河比賽中根據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系，雙方對繩的拉力大小是相等的，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；取勝的決定因素是繩對人的拉力和地面對人的摩擦力的大小關(guān)系，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤．3．如圖1所示，人站立在體重計(jì)上，下列說法正確的是()圖1A．人對體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對人的支持力是一對平衡力B．人對體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對人的支持力是一對作用力和反作用力C．人所受的重力和人對體重計(jì)的壓力是一對平衡力D．人所受的重力和人對體重計(jì)的壓力是一對作用力和反作用力答案B4．如圖2所示，將兩彈簧測力計(jì)a、b連接在一起，當(dāng)用力緩慢拉a彈簧測力計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)不管拉力F多大，a、b兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)總是相等，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明()圖2A．這是兩只完全相同的彈簧測力計(jì)B．彈力的大小與彈簧的形變量成正比C．作用力與反作用力大小相等、方向相反D．力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因答案C解析實(shí)驗(yàn)中兩彈簧測力計(jì)的拉力互為作用力與反作用力，它們一定大小相等、方向相反，C正確．5.如圖3是中國運(yùn)動(dòng)員黃珊汕在2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)女子蹦床比賽中的精彩鏡頭，黃珊汕在與蹦床接觸的時(shí)候她與其他物體間共有幾對作用力與反作用力(忽略空氣阻力)()圖3A．一對 B．兩對C．三對 D．四對答案B解析與蹦床接觸時(shí)，黃珊汕共受兩個(gè)力，即重力和蹦床對她的支持力，這兩個(gè)力的反作用力分別是她對地球的引力和她對蹦床的壓力，故共有兩對作用力與反作用力，B正確．6．下列關(guān)于作用力、反作用力和一對平衡力的認(rèn)識正確的是()A．一對平衡力的合力為零，作用效果相互抵消，一對作用力與反作用力的合力也為零，作用效果也相互抵消B．作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，且力的種類相同，平衡力的種類卻不一定相同C．作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，且一對平衡力也是如此D．先有作用力，接著才有反作用力，一對平衡力都是同時(shí)作用在同一個(gè)物體上答案B解析作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，故不能求合力，作用效果不能抵消，故A錯(cuò)；作用力和反作用力具有同時(shí)性，種類也一定相同，而平衡力不具有同時(shí)性，故B正確，C、D錯(cuò)誤．7.如圖4所示，一小孩用水平力推置于水平地面上的木箱，未推動(dòng)，下列說法中正確的是()圖4A．木箱對地面的壓力和地面對木箱的支持力是一對作用力和反作用力B．小孩對木箱的推力和地面對木箱的摩擦力是一對作用力和反作用力C．木箱對地面的壓力就是木箱所受的重力D．木箱對地面的壓力和地面對木箱的支持力是一對平衡力答案A解析木箱受重力、支持力、推力和靜摩擦力，木箱對地面的壓力和地面對木箱的支持力是一對作用力和反作用力，重力和支持力、推力和靜摩擦力是兩對平衡力，壓力與重力等大、同向，但性質(zhì)不同，不是同一個(gè)力，故B、C、D錯(cuò)誤，A正確．8．2016年10月17日，“神舟十一號”飛船載著景海鵬和陳冬兩名宇航員順利飛入太空．下面關(guān)于飛船與火箭上天的情形，其中敘述正確的是()A．火箭尾部向外噴氣，噴出的氣體反過來對火箭產(chǎn)生一個(gè)反作用力，從而讓火箭獲得了向上的推力B．火箭尾部噴出的氣體對空氣產(chǎn)生一個(gè)作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動(dòng)力C．火箭飛出大氣層后，由于沒有了空氣，火箭雖然向后噴氣，但也無法獲得前進(jìn)的動(dòng)力D．飛船進(jìn)入運(yùn)行軌道之后，與地球之間仍然存在一對作用力與反作用力答案AD解析火箭升空時(shí)，其尾部向下噴氣，火箭箭體與被噴出的氣體是一對相互作用的物體．火箭向下噴氣時(shí)，噴出的氣體同時(shí)對火箭產(chǎn)生向上的反作用力，即為火箭上升的推動(dòng)力，此動(dòng)力并不是由周圍的空氣對火箭的反作用力提供的，因而與是否飛出大氣層、是否存在空氣無關(guān)，故A選項(xiàng)正確，B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤；飛船進(jìn)入運(yùn)行軌道后，飛船與地球之間依然存在相互吸引力，即地球吸引飛船，飛船吸引地球，這是一對作用力與反作用力，故D選項(xiàng)正確．9．用一根彈簧豎直懸掛一個(gè)小球，小球和彈簧的受力圖如圖5所示，下列說法正確的是()圖5A．F1的反作用力是F4B．F2的反作用力是F3C．F1的施力物體是彈簧D．F3的施力物體是小球答案BD解析根據(jù)作用力和反作用力的定義，F(xiàn)1是重力，它的反作用力是小球?qū)Φ厍虻囊?，F(xiàn)2是彈簧對小球的作用力，它的反作用力是小球?qū)椈傻睦3，所以選項(xiàng)B、D正確．二、非選擇題10.如圖6所示，一個(gè)質(zhì)量為m＝2kg的均勻小球，放在傾角θ＝37°的光滑斜面上．若球被與斜面垂直的光滑擋板擋住處于平衡狀態(tài)．求小球?qū)醢搴托泵娴膲毫Γ?g＝10m/s2，s