高中物理全程学习方略课件：5.3牛顿第三定律（鲁科必修1）

欢迎进入物理课堂 1 下列关于作用力与反作用力的说法中正确的是 A 先有作用力 然后才有反作用力B 作用力与反作用力的大小相等 方向相反 合力为零C 物体间的作用力与反作用力一定同时产生 同时消失D 只有两物体接触时 才会产生作用力与反作用力 解析 选C 作用力与反作用力是同时产生 同时消失的 所以选项A是错误的 选项C是正确的 由于作用力与反作用力分别作用于两个不同的物体 所以这两个力不能相互抵消 也不能进行合成运算 即作用力与反作用力由于作用点不同而没有合力 所以选项B是错误的 只要两个物体间能发生力的作用 就存在相互作用力 而两个不接触的物体间也可以产生力的作用 像两块磁铁发生相互作用时就不需要接触 所以选项D是错误的 2 如图6 3 1所示 两个小球A和B中间用弹簧连接 并用细线悬于天花板下 下面四对力中属于平衡力的是 A 线对A的拉力和弹簧对A的拉力B 弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力C 弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力D B的重力和弹簧对B的拉力 解析 选D 平衡力的特点是两个力等大反向且作用在同一个物体上 A中两力大小不等 故A错 B中两个力作用在两个物体上 故B错 C中是弹簧与B的相互作用力 故C错 B球受重力和弹簧对B的拉力而平衡 故D正确 3 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 作用力与反作用力是同种性质的力 同时产生 同时变化 同时消失 作用效果不能抵消 一对平衡力的性质不一定相同 但一对平衡力的合力为零 作用效果相互抵消 在一对平衡力中 其中一个力变化时 另一个力不一定变化 故B正确 A C D错误 4 如图6 3 2所示 P Q叠放在一起 静止在水平面上 在下列各对力中 属于作用力和反作用力的有 A P所受的重力和Q对P的支持力B P所受的重力和P对Q的压力C P对Q的压力和Q对P的支持力D Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力 解析 选C D P所受重力的施力物体是地球 Q对P的支持力的施力物体是Q 它们是一对平衡力 A错误 P对Q压力的施力物体是P 受力物体是Q 与P所受的重力大小相等 方向相同 既不是平衡力 也不是作用力和反作用力 B错误 P对Q的压力的施力物体是P 受力物体是Q 而Q对P的支持力的受力物体是P 施力物体是Q 它们是一对相互作用力 C正确 Q对桌面的压力的施力物体是Q 受力物体是桌面 而桌面对Q的支持力的受力物体是Q 施力物体是桌面 它们是一对相互作用力 D正确 典例1 一个大人跟一个小孩站在水平地面上手拉手比力气 结果大人把小孩拉过来了 在这个过程中作用于双方的力的关系 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和反作用力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 标准解答 选B C 大人拉小孩的力与小孩拉大人的力是作用力和反作用力的关系 而作用力与反作用力总是大小相等的 即手拉手比力气时 无论是在相持阶段还是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 互动探究 本例中既然大人拉小孩的力和小孩拉大人的力一样大 为什么大人能把小孩拉过来 解析 大人拉小孩的力与小孩拉大人的力一样大 但地面对两者的最大静摩擦力不相等 当大人对小孩的拉力大于小孩所受地面的摩擦力时 小孩被拉动 即可判断大人受到的摩擦力比小孩受到的摩擦力大 答案 见解析 典例2 2010 徐州高一检测 物体静止于水平桌面上 则A 桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力 这两个力是一对平衡力B 物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力C 物体对桌面的压力就是物体的重力 这两个力是同一种性质的力D 物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力 思路点拨 首先分析物体的受力情况 然后根据平衡力与相互作用力的特征进行分析 标准解答 选A 明确一对作用力和反作用力的关系是 等大 反向 共线 同时 同性 异体 而一对平衡力虽然等大 反向 共线 但它们不一定具有同时性 也不一定是同种性质的力 更重要的是它们一定作用在同一个物体上 物体和桌面受力情况如图所示 因物体处于平衡状态 且N与G作用于同一物体 因此N和G是一对平衡力 故A正确 因作用力和反作用力分别作用在两个物体上 故B错 因压力是弹力 而弹力与重力是性质不同的两种力 故C错 支持力和压力是由于物体与桌面相互作用 挤压 而产生的 因此N和N 是一对作用力和反作用力 故D错 互动探究 若例题中物体受到一个水平向右的拉力F作用 仍静止 则物体受到的平衡力有几对 作用力和反作用力有几对 解析 物体受拉力F 摩擦力f 重力mg 支持力N而处于平衡状态 如图 故F与f平衡 N与mg平衡 共两对平衡力 物体间的作用总是相互的 物体所受的四个力均有反作用力 故有四对作用力和反作用力 答案 两对四对 典例3 2009 安徽高考 在2008年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忍不拔的意志和自强不息的精神 为了探究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6 3 3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 思路点拨 解答本题时 可按以下思路分析 自主解答 解法一 1 设运动员受到绳向上的拉力为F 由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等 吊椅受到绳的拉力也是F 对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示 则有 2F m人 m椅 g m人 m椅 a解得F 440N由牛顿第三定律 运动员竖直向下拉绳的力F 440N 2 设吊椅对运动员的支持力为N 对运动员进行受力分析如图所示 则有 F N m人g m人a解得N 275N由牛顿第三定律 运动员对吊椅的压力N 275N 解法二 设运动员和吊椅的质量分别为M和m 运动员竖直向下的拉力为F 对吊椅的压力大小为N 根据牛顿第三定律 绳对运动员的拉力大小为F 吊椅对运动员的支持力为N 分别以运动员和吊椅为研究对象 根据牛顿第二定律F N Mg Ma F N mg ma 由 得F 440NN 275N答案 1 440N 2 275N 互动探究 在例题中设滑轮对绳子的作用力大小为F1 绳子对滑轮的作用力大小为F2 则有 A F1 F2B F1 F2C F1 F2D F1 880N 解析 选B D F1和F2为作用力与反作用力 故A C错误 B正确 F1 2F 880N 故D正确 典例4 甲 乙两队进行拔河比赛 结果甲队获胜 有位同学解释甲队获胜的原因是因为甲队的拉力大于乙队的拉力 请你分析一下 这位同学的解释正确与否 绳子的质量可忽略不计 思路点拨 解答此题应把握以下两点 标准解答 拔河比赛时 能不能拉动对方 取决于对方所受的拉力与地面所施加的最大静摩擦力的大小关系 根据牛顿第三定律 可知甲队拉乙队的力与乙队拉甲队的力总是大小相等的 拔河比赛时 甲 乙两队水平方向受力情况如图所示 由于地面给甲队的最大静摩擦力大于地面给乙队的最大静摩擦力 所以当甲队对乙队的拉力大于地面给乙队的最大静摩擦力时 乙队被拉动 而甲队仍没被拉动 故甲队就能获胜 1 2010 金华高一检测 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 受一水平拉力作用匀速前进的木箱 木箱受拉力 重力 支持力和摩擦力 重力和支持力是一对平衡力 拉力与地面对木箱的摩擦力是一对平衡力 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 故C正确 A B D错误 2 2010 大庆高一检测 下列叙述中正确的是 A 作用力与反作用力一定是同种性质的力B 作用力与反作用力总是同时产生 同时消失C 作用力与反作用力有时可以是平衡力D 作用力与反作用力方向一定是相同的 解析 选A B 作用力与反作用力是同性质 同时产生 同时消失 等大小 反向的力 故A B正确 D错误 作用力与反作用力作用在两个物体上 不能平衡 故C错误 3 2010 桂林高一检测 跳高运动员从地面跳起 这是由于 A 运动员对地面的压力等于运动员受的重力B 地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力C 地面对运动员的支持力大于运动员受的重力D 地面对运动员的支持力等于运动员对地面的压力 解析 选C D 运动员起跳的瞬间 有向上的加速度 故地面对运动员的支持力大小大于其本身的重力 而支持力和运动员对地面的压力是作用力与反作用力 即地面对运动员的支持力等于运动员对地面的压力 故C D正确 A B错误 4 2010 荆州高一检测 下列有关牛顿第三定律的叙述正确的是 A 牛顿第三定律是由牛顿第一 第二定律推导得出的B 牛顿第三定律是关于作用力和反作用力性质的规律C 只有重力 弹力 摩擦力才符合牛顿第三定律D 以上说法都不对 解析 选B 牛顿第三定律是关于作用力和反作用力的规律 与牛顿第一 第二定律描述的规律不同 故B正确 A错误 牛顿第三定律具有普遍性 对任何力均适用 故C错误 1 4分 关于两个物体间的作用力与反作用力 下列说法中正确的是 A 有作用力才有反作用力 因此先有作用力后产生反作用力B 只有两个物体处于平衡状态时 作用力与反作用力才大小相等C 作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间D 若作用力是摩擦力 则反作用力也一定是摩擦力 解析 选D 作用力和反作用力同时产生 不分先后 选项A错误 任何情况下 作用力与反作用力都大小相等 选项B错误 作用力与反作用力也可以存在于不接触的两个物体之间 选项C错误 作用力和反作用力性质一定相同 选项D正确 2 4分 用传感器探究作用力与反作用力的关系 的实验中 两个力传感器同时连接到计算机上 把两个挂钩连接在一起 向相反方向拉动 观察显示器屏幕上出现的结果如图1所示 观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线 可以得到以下哪些实验结论 A 作用力与反作用力大小始终相等B 作用力与反作用力方向相反 C 作用力与反作用力作用在同一物体上D 牛顿第三定律不仅适用于静止的物体也适用于运动的物体 解析 选A B 从图象可知 两力的曲线以时间轴为对称轴 总是大小相等 方向相反的 故A B正确 C错误 D项结论正确 但不能从实验现象得出 故正确选项为A B 3 4分 2009年1月3日在厦门举行的国际马拉松赛中 肯尼亚选手穆国 穆特瑞以2小时8分51秒获得冠军 也创造了厦门国际马拉松赛男子组的新纪录 则他在奔跑时与地球间的作用力和反作用力的对数为 A 一对B 二对C 三对D 四对 解析 选C 首先要分析人的受力情况 再分别明确各力的关系 奔跑时人受到三个力的作用 即重力G 地面的支持力N 地面对人的静摩擦力f 由于受力物体同时是施力物体 人受到重力G的同时 地球也要受到人对地球的引力G 地面给人弹力N 同时人对地面有压力N 同理 人对地面施加向后的静摩擦力f 所以G与G N与N f与f 均是作用力和反作用力的关系 C项正确 4 2009 广东高考 4分 建筑工人用如图3所示的定滑轮装置运送建筑材料 质量为70 0kg的工人站在地面上 通过定滑轮将20 0kg的建筑材料以0 500m s2的加速度拉升 忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦 则工人对地面的压力大小为 g取10m s2 A 510NB 490NC 890ND 910N 解析 选B 对建筑材料进行受力分析 根据牛顿第二定律有F mg ma 得绳子的拉力大小为F 210N 然后再对人进行受力分析 由平衡的知识得Mg F N 得N 490N 根据牛顿第三定律可知 人对地面的压力为490N B对 5 2010 浏阳高一检测 4分 如图4所示 用细绳把小球悬挂起来 当小球静止时 下列说法中正确的是 A 小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力B 小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力C 小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力D 小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力 解析 选C 作用力和反作用力是作用在两个相互作用的物体上的一对力 只涉及两个物体 故A B错误 平衡的一对力是作用在同一物体上的两个力 故D错误 C正确 思维拓展 6 8分 如图5所示 在天花板上用竖直悬绳吊一电风扇 电风扇静止时受几个力的作用 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 解析 对静止的电风扇受力分析如图甲所示 电风扇受两个力 重力G 悬绳拉力F 根据牛顿第三定律可知 重力的施力物体是地球 那么重力G的反作用力就是电风扇对地球的吸引力 拉力F的施力物体是悬绳 反作用力是电风扇对悬绳的拉力 电风扇受到的重力G和悬绳的拉力F是一对平衡力 对匀速转动的电风扇受力分析如图乙所示 电风扇受到三个力的作用 重力G 悬绳的拉力F1和空气向上的作用力F2 根据牛顿第三定律可知 重力的施力物体是地球 那么重力G的反作用力是电风扇对地球的吸引力 悬绳拉力F1的反作用力是电风扇对悬绳的拉力 F2的施力物体是空气 所以F2的反作用力是电风扇对空气向下的作用力 答案 见解析 7 新题快递 10分 作用力和反作用力大小相等 不仅发生在相互接触的物体间 不接触的物体间的作用力和反作用力大小也相等 有几个同学为了验证这一规律 设计了实验 取两辆小车 两只弹簧测力计 一个电磁铁 一个软铁棒 就可以验证上述关系 将上述器材放在光滑的水平面上 组装如图6所示 请动手做一做 并回答下列问题 电磁铁不接电源时 两弹簧测力计的读数为 当电磁铁接电源后 两弹簧测力计读数大小 当电磁铁中的电流逐渐增大时 两弹簧测力计的读数同时 选填 增大 减小 或 不变 且总 解析 电磁铁不通电时 两小车间无相互作用力 弹簧测力计处于原长状态 读数为零 通电后电磁铁吸引软铁棒 由牛顿第三定律 它们相互吸引的力大小相等 小车处于平衡状态 每辆车所受弹簧测力计拉力与两车间吸引力大小相等 故两弹簧测力计读数相等 当电流增大时 两车相互吸引的力增大 弹簧测力计读数随之增大 答案 零相等增大相等 8 12分 一只猴子跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆 如图7所示 在这一瞬间悬绳断了 设木杆足够长 由于猴子继续上爬 所以猴子离地面高度不变 试求木杆下降的加速度大小和方向 设猴子质量为m 木杆的质量为M 解析 先对猴子进行受力分析 由于猴子相对地面高度不变 即猴子处于平衡状态 而猴子受重力G1 mg和木杆对猴子向上的摩擦力f的作用 如图所示 故G1和f平衡 得f G1 mg 再对木杆进行受力分析 木杆受重力G2 Mg作用 由于木杆对猴子有向上的摩擦力f 由牛顿第三定律可知 猴子对木杆有向下的摩擦力f 且f f 由牛顿第二定律得杆的加速度为由以上三式可得即杆下降的加速度为方向向下 答案 方向向下 1 2008年9月25日中国自行研制的第三艘载人飞船 神舟 七号 在酒泉卫星发射中心载人航天发射场由 长征二号F 运载火箭发射升空 下面关于飞船与火箭上天的情形叙述正确的是 A 火箭尾部向外喷气 喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力 从而让火箭获得了向上的推力B 火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力 空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C 火箭飞出大气层后 由于没有了空气 火箭虽然向后喷气 但也无法获得前进的动力D 飞船进入运行轨道之后 与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力 解析 选A D 火箭升空时 其尾部向下喷气 火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体 火箭向下喷气时 喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力 即为火箭上升的推动力 此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的 因而与是否飞出大气层 是否存在空气无关 因而选项B C错误 选项A正确 火箭运载飞船进入轨道之后 飞船与地球之间依然存在相互吸引力 即地球吸引飞船 飞船吸引地球 这就是一对作用力与反作用力 故选项D正确 2 如图所示 滑杆和底座的总质量为M 一质量为m的猴子沿杆以0 4g的加速度加速下滑 则底座对地面的压力大小为 A Mg 0 4mgB Mg 0 6mgC M m gD Mg 解析 选B 设猴子受到杆的摩擦力为f 则有 mg f ma 滑杆和底座受重力Mg 支持力N 猴子对杆的摩擦力f 三个力的作用 由三力平衡可得 N Mg f 由牛顿第三定律得 f f 由 解得 N Mg 0 6mg由牛顿第三定律得底座对地面的压力大小为 N N Mg 0 6mg 故选B 3 如图所示 用弹簧测力计悬挂一个重G 10N的金属块 使金属块部分浸在台秤上的水杯中 水不会溢出 若弹簧测力计的示数变为T 6N 则台秤的示数 A 保持不变B 增加10NC 增加6ND 增加4N 解析 选D 金属块浸入水中后 水对金属块产生浮力F 由弹簧测力计的示数知 浮力的大小为F G T 10 6 N 4N 根据牛顿第三定律 金属块对水也施加一个反作用力F 其大小F F 4N 通过水和杯的传递 对台秤产生附加压力 所以台秤的示数增加4N 故D正确 4 如图所示 水平力F把两个物体A B紧压在竖直的墙壁上而静止 F的作用点处光滑 GA 10N 求A对B的摩擦力大小和方向 解析 求B的受力 如果选B为研究对象 问题无法求解 现以A为研究对象 A受四个力作用 即重力GA 水平力F B对A的弹力N B对A的摩擦力f 由于A平衡 故N F f应竖直向上 且f GA 10N 由牛顿第三定律 A对B的摩擦力f 与f为作用力和反作用力 则f f 即大小为10N 方向竖直向下 答案 10N竖直向下 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全