物理粤教版必修一第三章研究物体间的相互作用第六节

第六节作用力与反作用力[学习目标]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.理解牛顿第三定律的含义.3.会用牛顿第三定律解决简单问题.4.会区分一对平衡力和作用力与反作用力．一、作用力与反作用力两个物体间的相互作用力称为作用力与反作用力，把其中一个力叫做作用力，另一个力就叫做反作用力．二、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相等、方向相反，作用在同一条直线上．2．特点：作用力与反作用力分别作用在两个不同(填“一个”或“两个不同”)的物体上，它们同时产生、同时消失，是同种(填“同种”或“不同”)性质的力．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力．(×)(2)物体间先有作用力，然后才有反作用力．(×)(3)物体间的作用力可能与反作用力垂直．(×)(4)物体间的作用力可能与反作用力等大、反向，可以抵消．(×)一、对牛顿第三定律的理解[导学探究]拔河比赛时，甲队胜了乙队，是不是甲队对乙队的拉力大于乙队对甲队的拉力呢？甲队获胜的原因是什么？答案不是．无论哪队获胜，甲队对乙队的拉力都等于乙队对甲队的拉力．甲队获胜是因为地面对甲队的摩擦力大于乙队对甲队的拉力．[知识深化]作用力与反作用力的“三性”和“四征”1．三个性质(1)异体性：作用力和反作用力分别作用在彼此相互作用的两个不同的物体上，各自产生各自的作用效果；(2)同时性：作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，不分先后；(3)相互性：作用力和反作用力总是相互的，成对出现的．2．四个特征(1)等值：大小总是相等的；(2)反向：方向总是相反的；(3)共线：总是作用在同一条直线上；(4)同性：力的性质总是相同的．例1跳水一直是我国的优势项目，如图1所示，一运动员站在3m跳板上，图中F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，则()图1A．先有F1后有F2B．一旦人离开跳板，F2立即消失，F1依旧存在C．因人离开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，是一对相互作用力答案D解析F1和F2是一对相互作用力，大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，D正确．例2如图2所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说法中正确的是()图2A．马拉车的力总是大于车拉马的力B．马拉车的力总是等于车拉马的力C．加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力D．减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力答案B解析马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关．加速运动或者减速运动时，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，故A、C、D错误，B正确．二、作用力与反作用力和两平衡力的比较[导学探究]如图3所示，放于水平面上的木块受到重力G和支持力F支的作用，木块对水平面的压力为F压．图3(1)重力G和支持力F支的大小、方向存在什么关系？它们分别作用在什么物体上？性质相同吗？属于一对什么力？(2)支持力F支和压力F压的大小、方向存在什么关系？它们分别作用在什么物体上？性质相同吗？属于一对什么力？答案(1)大小相等、方向相反；重力G和支持力F支都作用在木块上；它们性质不同；属于一对平衡力．(2)大小相等、方向相反；支持力F支作用在木块上，压力F压作用在水平面上；它们性质相同，都是弹力；属于一对作用力与反作用力．[知识深化]一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较内容比较一对作用力和反作用力一对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相等、方向相反、作用在同一条直线上简记为：作用力与反作用力是“异体、同类、同存，不同效”；平衡力是“同体、可异、非同存、效果抵消”．例3两个小球A和B，中间用弹簧连接，并用细绳悬挂于天花板下，如图4所示，下列说法正确的是()图4A．绳对A的拉力和弹簧对A的拉力是一对平衡力B．弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力是一对作用力与反作用力C．弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力D．B的重力和弹簧对B的拉力是一对作用力与反作用力答案C解析绳对A的拉力和弹簧对A的拉力大小不相等，不是平衡力，A错误；作用力和反作用力是作用在相互作用的两个物体上的力，弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力，B错误，C正确；B受到的重力和弹簧对B的拉力是一对平衡力，D错误．区别作用力与反作用力和平衡力的方法1．作用力与反作用力作用在两个物体上，平衡力作用在一个物体上．2．作用力与反作用力只涉及两个相互作用的物体，是甲物体对乙物体，乙物体对甲物体的关系；平衡的一对力涉及三个物体，即两个施力物体同时作用在平衡的物体上．三、牛顿第三定律的应用例4如图5所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上为一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人匀速上爬时，竿对“底人”的压力大小为()图5A．(M＋m)gB.mgC．MgD．(M－m)g答案A解析杆的受力分析图如图所示，其中FN为“底人”对竿的支持力，f为人对竿的摩擦力．由平衡条件知FN＝f＋Mg，对人分析知f′＝mg，其中f′是竿对人的摩擦力．由牛顿第三定律知f＝f′＝mg，故FN＝(m＋M)g，由牛顿第三定律知竿对“底人”的压力大小等于FN，故A正确．本题中“底人”对竿的支持力并不是竿对“底人”的压力，它们是一对作用力与反作用力，要注意应用牛顿第三定律.1．(作用力与反作用力)下列判断正确的是()A．人行走时向后蹬地，给地面向后的摩擦力，地面给人的摩擦力是人向前的动力B．人匀速游泳时，人对水向前用力，水给人的力是阻力，方向向后C．放在桌面上的物体，因有重力，才有对桌面的压力，才有桌面的支持力出现，即压力先产生，支持力后出现D．作用力与反作用力，应是先有作用力，再有反作用力，作用力先变化，反作用力随后跟着做相应变化答案A解析人走路或游泳时，对地或对水都施加向后的力，另一方给人施加动力，故A对，B错；作用力与反作用力总是同时产生、同时变化的，不存在谁先谁后，故C、D均错．2．(作用力和反作用力大小讨论)汽车拉着拖车前进，汽车对拖车的作用力大小为F，拖车对汽车的作用力大小为FT.关于F与FT的关系，下列说法正确的是()A．汽车加速前进时F大于FT，汽车减速前进时F小于FTB．只有汽车匀速前进时F才等于FTC．无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于FTD．汽车对拖车的作用力F比拖车对汽车的作用力FT较早产生答案C解析汽车拉拖车的力和拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，它们总是大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，与汽车的运动状态无关．无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于FT，故A、B、D错误，C正确．3．(一对平衡力与作用力和反作用力的比较)(多选)物体静止在斜面上，如图6所示，下列说法正确的是()图6A．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．物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力D．物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力答案BC4．(牛顿第三定律的应用)将重均为G的两个磁环A、B先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对面的极性相同，此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中，如图7所示．设磁环B对木支架底座的压力为F1，B对A的排斥力为F2，关于这些力的大小关系正确的是()图7A．F1>2GF2＝GB．F1＝2GF2＝GC．F1>2GF2>GD．F1＝2GF2>G答案B解析磁环A受到重力G和磁环B对磁环A的排斥力F2，根据平衡条件可知，F2＝G；磁环B受到重力G、磁环A对磁环B的排斥力F2′及木支架底座对磁环B的支持力F1′的作用，根据平衡条件得，F1′＝F2′＋G，根据作用力与反作用力的关系知F1＝F2＋G，因此F1＝2G，选项B正确．课时作业一、选择题(1～7为单选题，8～9为多选题)1．下面说法中正确的是()A．以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，但石头却“安然无恙”是因为鸡蛋对石头的力小于石头对鸡蛋的力B．马拉车前进，马对车的拉力大小等于车对马的拉力大小C．物体间的作用力在先的是作用力，在后的是反作用力D．人压弹簧时“人弱它就强”说明人与弹簧间的相互作用力不是等大的答案B解析相互作用的两个力总是大小相等，与物体的状态无关，故B正确，A、D错误；两力总是同时产生、同时消失，C错误．2．在拔河比赛中，下列各因素对获胜有利的是()A．对绳的拉力大于对方B．对地面的最大静摩擦力大于对方C．手对绳的握力大于对方D．质量小于对方答案B解析在拔河比赛中根据作用力和反作用力的关系，双方对绳的拉力大小是相等的，选项A、C错误；取胜的决定因素是绳对人的拉力和地面对人的摩擦力的大小关系，选项B正确，D错误．3．如图1所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是()图1A．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力B．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力C．人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力D．人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力答案B4．如图2所示，将两弹簧测力计a、b连接在一起，当用力缓慢拉a弹簧测力计时，发现不管拉力F多大，a、b两弹簧测力计的示数总是相等，这个实验说明()图2A．这是两只完全相同的弹簧测力计B．弹力的大小与弹簧的形变量成正比C．作用力与反作用力大小相等、方向相反D．力是改变物体运动状态的原因答案C解析实验中两弹簧测力计的拉力互为作用力与反作用力，它们一定大小相等、方向相反，C正确．5.如图3是中国运动员黄珊汕在2012年伦敦奥运会女子蹦床比赛中的精彩镜头，黄珊汕在与蹦床接触的时候她与其他物体间共有几对作用力与反作用力(忽略空气阻力)()图3A．一对 B．两对C．三对 D．四对答案B解析与蹦床接触时，黄珊汕共受两个力，即重力和蹦床对她的支持力，这两个力的反作用力分别是她对地球的引力和她对蹦床的压力，故共有两对作用力与反作用力，B正确．6．下列关于作用力、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，且力的种类相同，平衡力的种类却不一定相同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，一对平衡力都是同时作用在同一个物体上答案B解析作用力和反作用力分别作用在两个物体上，故不能求合力，作用效果不能抵消，故A错；作用力和反作用力具有同时性，种类也一定相同，而平衡力不具有同时性，故B正确，C、D错误．7.如图4所示，一小孩用水平力推置于水平地面上的木箱，未推动，下列说法中正确的是()图4A．木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对作用力和反作用力B．小孩对木箱的推力和地面对木箱的摩擦力是一对作用力和反作用力C．木箱对地面的压力就是木箱所受的重力D．木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对平衡力答案A解析木箱受重力、支持力、推力和静摩擦力，木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对作用力和反作用力，重力和支持力、推力和静摩擦力是两对平衡力，压力与重力等大、同向，但性质不同，不是同一个力，故B、C、D错误，A正确．8．2016年10月17日，“神舟十一号”飞船载着景海鹏和陈冬两名宇航员顺利飞入太空．下面关于飞船与火箭上天的情形，其中叙述正确的是()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答案AD解析火箭升空时，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，故A选项正确，B、C选项错误；飞船进入运行轨道后，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，这是一对作用力与反作用力，故D选项正确．9．用一根弹簧竖直悬挂一个小球，小球和弹簧的受力图如图5所示，下列说法正确的是()图5A．F1的反作用力是F4B．F2的反作用力是F3C．F1的施力物体是弹簧D．F3的施力物体是小球答案BD解析根据作用力和反作用力的定义，F1是重力，它的反作用力是小球对地球的引力，F2是弹簧对小球的作用力，它的反作用力是小球对弹簧的拉力F3，所以选项B、D正确．二、非选择题10.如图6所示，一个质量为m＝2kg的均匀小球，放在倾角θ＝37°的光滑斜面上．若球被与斜面垂直的光滑挡板挡住处于平衡状态．求小球对挡板和斜面的压力．(g＝10m/s2，s