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专题4.5 牛顿第三定律学习目标 1.知道力的作用是相互的,知道作用力和反作用力的概念。2.理解牛顿第三定律的含义,并能用它解释生活中的现象。3.能区分开作用力、反作用力与平衡力。4.学会正确受力分析。 一、对牛顿第三定律的理解 1.重要意义：牛顿第三定律独立地反映了力学规律的一个重要侧面,是牛顿第一、第二定律的重要补充,定量地反映出物体间相互作用时彼此施力所遵循的规律。2.适用范围：牛顿第三定律是个普遍定律。所阐明的作用力与反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间,也适用于相对运动的物体之间,这种关系与作用力性质、物体质量大小、作用方式(接触还是不接触)、物体运动状态及参考系的选择均无关。3.作用力和反作用力的关系：【示范题】(多选)(2017南开中学高一检测)随着计算机技术的发展与传感器技术的有机结合,就可以把看不见、摸不到的作用力与反作用力显示在计算机屏幕上。现把两个相互作用的弹簧挂钩与传感器接在计算机屏幕上出现的结果如图所示,通过观察分析两个力传感器的变化曲线,可得结论()A.作用力与反作用力大小始终相等,因此物体受力平衡B.作用力与反作用力大小始终相等、方向相反,作用在一条直线上C.作用力与反作用力始终作用在一个物体上,合力为0D.牛顿第三定律研究的是物体间的相互作用,因此不论物体如何运动,物体间相互作用的关系相同【规范解答】选B、D。作用力与反作用力是物体间的一种相互作用,同时产生、同时消失,性质相同,与物体是否运动无关;作用力与反作用力分别作用在两个物体上,在同一条直线上,分别作用在两个物体上的力不能求合力。故选项B、D正确,选项A、C错误。1.关于作用力与反作用力,下列说法正确的是()作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,因而合力为零作用力与反作用力是同一性质的力因为地球质量大于物体质量,所以地球对物体的作用力大于物体对地球的反作用力作用力与反作用力是同时产生,同时消失A.B.C.D.2.(多选)我国用“长征二号”运载火箭将“神舟十号”载人飞船成功发射到太空,并完成了第一次太空授课。下面关于飞船与火箭起飞的情形,叙述正确的是()A.火箭尾部向下喷气,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,由于没有空气,火箭虽然向下喷气,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,是否在空气中飞行无关,因而选项B、C错误,选项A正确;当飞船进入轨道后,飞船与地球之间依然存在着相互吸引力,即地球吸引飞船,飞船也吸引地球,这是一对作用力和反作用力,故选项D正确。【变式训练】1.一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了。对这一现象,下列说法正确的是()A.榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力,所以玻璃才碎B.榔头受到的力的大小等于玻璃受到的力,只是由于玻璃能够承受的力比榔头能够承受的力小才碎裂C.榔头完好,玻璃碎了,说明榔头与玻璃间的作用力与反作用力的大小并不相等D.因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况,所以无法判断它们之间的相互作用力的大小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。二、相互作用力与平衡力的比较内容比较 作用力和反作用力 平衡力 不同点 作用对象 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 依赖关系 相互依存,不可单独存在,同时产生,同时变化,同时消失 无依赖关系,撤除一个,另一个依然可存在 不同点叠加性 两力作用效果不可叠加,不可求合力 两力作用效果可相互抵消,可叠加,可求合力,且合力为零 力的性质 一定是同种性质的力 可以是同种性质的力,也可以是不同种性质的力 相同点 大小、方向 大小相等、方向相反、作用在一条直线上 【示范题】(2017巴蜀中学高一检测)一根轻绳的上端悬挂在天花板上,下端挂一灯泡,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1.(多选)(2014南京高一检测)物体静止在斜面上,如图所示,下列说法正确的是()A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C.物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力D.物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力【解析】选B、C。作用力与反作用力作用在不同的物体上,平衡力作用在同一物体上,选项A错误,选项B、C正确。物体的分力和合力应是针对同一物体,效果相同,故选项D错误。2.如图所示,P和Q叠放在一起,静止在水平桌面上。在下列各对力中属于作用力和反作用力的是()A.P所受的重力和Q对P的支持力B.Q所受的重力和Q对P的支持力C.P对Q的压力和Q对P的支持力D.Q对桌面的压力和Q对P的支持力【变式训练】1.(多选)将一铁块A放在水平放置的磁板B上,A被B吸住并处于静止状态(如图所示),关于铁块A的受力情况,下列叙述正确的是() A.铁块共受三个力的作用,其中有两个力的施力物体是磁板B.铁块所受的重力与铁块所受磁板的支持力是一对平衡力C.磁板所受铁块的压力等于铁块的重力D.磁板对铁块的吸引力与铁块对磁板的吸引力大小相等、方向相反【解析】选A、D。铁块A受重力、B对A的支持力、B对A的吸引力,支持力与吸引力的施力物体都是磁板B,故A正确;铁块A的重力与其所受磁板的支持力大小不相等,不是一对平衡力,B错误;磁板所受的压力等于A所受的支持力,大于铁块的重力,C错误;B对A的吸引力与A对B的吸引力是相互作用力,大小相等、方向相反,D正确。2.马沿水平方向拉车,车匀速前进时,下列说法中正确的是()A.马拉车的力与车拉马的力是一对平衡力B.马拉车的力与车拉马的力是一对不同性质的力C.马拉车的力与地面对车的阻力是一对平衡力D.马拉车的力与地面对车的阻力是一对作用力与反作用力三、如何对物体进行受力分析 1.受力分析的一般顺序：一般先分析重力,然后分析弹力,环绕物体一周,找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用;再分析摩擦力,最后是其他力。2.受力分析常用的方法整体法和隔离法：整体法 隔离法 概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开分析的方法 选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力 注意问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用力 一般隔离受力较少的物体 3.受力分析的步骤：【示范题】(2017重庆11中高一检测)如图所示,给物体m一个初速度后,物体沿粗糙斜面向上滑动。在向上滑动的过程中,关于物体受到的力,下列说法中正确的是() A.受重力、沿斜面向上的冲力、斜面的支持力B.受重力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的滑动摩擦力C.受重力、斜面的支持力、沿斜面向下的滑动摩擦力D.受重力、斜面的支持力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的滑动摩擦力1.气球下挂一重物,沿与水平方向成60角的方向斜向上匀速上升,如图所示,不考虑空气阻力,则关于气球和重物整体的受力情况,下列说法正确的是() A.受重力、浮力、水平方向的风力B.只受重力和浮力的作用C.受重力、浮力、斜向上的冲力D.受重力、浮力、水平方向的风力、斜向上的冲力 【解析】选B。气球和重物整体不可能受到斜向上的冲力,因为我们找不到相应的施力物体,选项C、D错;若气球和重物整体受重力、浮力、水平方向的风力的作用,就不可能做匀速运动,故选项A错误,选项B正确。2.如图所示,一黑板擦吸附在竖直磁性黑板上静止不动,则该黑板擦受力个数为() A.2个B.3个C.4个D.5个【解析】选C。对黑板擦受力分析可知,该黑板擦受到重力、磁性黑板的吸引力、磁性黑板的支持力和静摩擦力。故选项C正确。3.(2017渝北区高一检测)如图所示,一箱苹果沿着倾角为的斜面,以速度v匀速下滑。在箱子的中央有一个质量为m的苹果,它受到周围苹果对它作用力的方向() A.沿斜面向上 B.沿斜面向下C.竖直向上 D.垂直斜面向上【变式训练】(多选)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,F推M,与斜面挤压处是否有摩擦,是沿斜面向上还是沿斜面向下,由F与重力沿斜面方向的分力大小mgsin决定,所以A、B正确,C、D错误。【案例剖析】(2017南开中学高一检测)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”的压力大小为() A.(M+m)gB.(M+m)g-maC.(M+m)g+ma D.(M-m)g 【自我小测】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) 【解析】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=6010N-300N=300N由牛顿第三定律得,人对地面的压力为300N。 答案：300N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,求木杆下降的加速度。(设小猫质量为m,木杆的质量为M) 答案：g,方向竖直向下
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