3.3 牛顿第三定律（含答案）2024-2025学年高一物理同步精讲义（人教版2019必修第一册）

2024-2025学年高一物理同步精品讲义3.3牛顿第三定律学习目标学习目标课程标准学习目标1．知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念。2．理解牛顿第三定律，并能应用该定律解决相关问题。3．会对物体进行初步的受力分析，掌握分析物体受力的一般方法。1、知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念。2、能把一个力的反作用力和这个力的平衡力区分开。3、通过实验探究，了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系。4、会对物体进行初步的受力分析，并解释物理现象或者解决实际问题。5、能正确表述牛顿第三定律，并应用牛顿第三定律分析和解决实际问题。002预习导学课前研读课本，梳理基础知识：一、作用力与反作用力1.力是的作用，只要谈到力，就一定存在着和2.力的作用是，物体间相互作用的这一对力称为和3.作用力与反作用力总是、的.把它们中的一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力.二、牛顿第三定律1.通过实验探究作用力和反作用力的关系（1）两个人都穿着溜冰鞋，一个人用力推另一个人，两个人将同时向相反的方向运动，说明两人之间的力是相互的，而且两个力同时产生、方向相反。（2）如图所示，用手拉弹簧测力计A，可以看到两个弹簧测力计的示数是相等的。改变手拉弹簧测力计的拉力，可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个示数总是相等的。实验说明∶①作用力和反作用力大小总是的。②作用力与反作用力的方向，在同一条直线上。2.内容两个物体之间的作用力和反作用力总是3.表达式F=-F'，负号表示F'与F的方向相反.（二）即时练习：【小试牛刀1】靠墙静蹲是一种流行的健身运动，动作要点是双脚分开与肩同宽，双手放于大腿上，背部紧贴墙面缓慢下蹲至大腿与地面平行，然后保持住处于静蹲状态，除了靠墙的静蹲，背靠瑞士球的静蹲也是经常看到的，如图所示为一女士借助瑞士球做靠墙静蹲运动，女士后背部保持挺直且倚靠在瑞士球上，瑞士球则倚靠在竖直墙面上，此时女士和瑞士球都处于静止状态。下列说法正确的是（）A．瑞士球总共受到3个力作用B．女士的脚不受地面的摩擦力作用C．女士对瑞士球的弹力是由女士的形变产生的D．女士对瑞士球的弹力与墙壁对瑞士球的弹力是一对相互作用力【小试牛刀2】《荀子·议兵》中写道：“经桀作尧，譬之若以卵投石，以指绕沸．”，其中“以卵击石”意思为拿鸡蛋去碰石头．比喻不估计自己的力量，自取灭亡．从物理学的角度看鸡蛋与石头相碰，下列说法中正确的是()A．石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力B．石头对鸡蛋的力小于鸡蛋对石头的力C．石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力大小相等D．石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力方向相同【小试牛刀3】小明在竖直放置的白板中写字的过程中（）A．笔对白板的作用力大于白板对比的作用力B．笔对白板的作用力小于白板对比的作用力C．笔受到的摩擦力方向与笔运动方向相反D．笔受力一定不平衡003探究提升【问题探究1】作用力和反作用力（1）两个物体之间的作用总是相互的.当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力.物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。（2）作用力和反作用力分别作用在不同的物体上，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体。温馨提示：=1\*GB3①力的作用是相互的，力总是成对出现。②一对相互作用力，哪个是作用力，哪个是反作用力，是相对而言的。如运动员给足球一个弹力作用的同时，足球也给运动员一个弹力作用，若把运动员给足球的弹力视为作用力，则足球给运动员的弹力就是反作用力;反之，若把足球给运动员的弹力视为作用力，则运动员给足球的弹力就是反作用力.【典型例题1】“嫦娥一号”的成功发射，一方面表明中国航天事业已走在了世界的前列，另一方面“嫦娥一号”的发射也带动了高科技的发展，目前计算机的科技含量已相当高，且应用于各个领域的各个方面。如图是利用计算机记录“嫦娥一号”发射时，火箭和地面的作用力与反作用力的变化图线，根据图线可以得出的结论是（）A．作用力大时，反作用力小B．作用力和反作用力的方向总是相反的C．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的D．牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用【典型例题2】在2015年世界蹦床锦标赛中，中国队共获得8枚金牌．如图所示，当蹦床运动员接触床面向下运动时()A．蹦床对运动员的弹力大于运动员对蹦床的压力B．蹦床对运动员的弹力与运动员对蹦床的压力大小相等C．蹦床对运动员的弹力小于运动员对蹦床的压力D．蹦床对运动员的弹力与运动员对蹦床的压力是一对平衡力【对点训练1】关于两个物体间作用力与反作用力的下列说法中，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．作用力与反作用力的性质一定相同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．若相互作用的两个物体处于加速运动状态，则作用力与反作用力才大小不相等【对点训练2】如图所示。A、B木块叠放在水平地面上，A在水平恒力F拉动下恰匀速运动，B却静止。A、B之间存在_________对作用反作用力。其中B施于A的支持力其反作用力是_________，这两个力的性质分别是_________与_________。其中与接触面平行的一对力其性质是_________，B施于A的滑动摩擦力，A施于静止的B是_________摩擦力，地施于B的是_________摩擦力。【问题探究2】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.表达式F=-F'，负号表示F'与F的方向相反.3.对牛顿第三定律的理解（1）作用力与反作用力分别作用在彼此相互作用的两个不同的物体上，各自产生效果，不会相互抵消，施力物体和受力物体对两个力来说是互换的，两个力大小相等，方向相反.（2）同时性∶作用力与反作用力同时产生、同时变化、同时消失.作用力消失，反作用力立即消失，没有作用力就没有反作用力.（3）作用力与反作用力具有相同的性质。如作用力为摩擦力，则反作用力一定也是摩擦力;作用力为弹力，则反作用力一定也是弹力。（4）定律中的"总是"是强调对于任何物体，在任何条件下，作用力与反作用力的关系均成立，与物体大小、形状、是否受其他力、物体的运动状态等均无关。4.相互作用力与平衡力的比较一对相互作用力一对平衡力相同点等大、反向、在同一直线上不同点作用在两个物体上作用在同一物体上性质相同性质不一定相同具有同时性不一定具有同时性不能求合力（效果不能抵消）能求合力（效果能抵消）【典型例题3】如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是（）A．绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力，所以甲获胜B．当甲把乙匀速拉过去时，绳对乙的拉力大小等于绳对甲的拉力大小C．当甲把乙加速拉过去时，绳对乙的拉力大小大于绳对甲的拉力大小D．绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于甲对地面的摩擦力，所以甲获胜【典型例题4】2010年2月24日《江西日报》报刊登了一则图片新闻：2月20日15时30分，在瑞金市桦林北路一工地鱼塘内，一名女子下半身世已深陷淤泥之中，接到报警后的瑞金消防大队官兵立即出动消防车火速赶往事故现场。一到现场，救援官兵立即展开救援行动，一名战士身穿轻型防化服，戴上腰带，绑好绳子，只见他脚踏木板，摸索着一点点地向被困女子靠近。经过10分钟的救援，成功救出遇险女子。关于女子身陷泥潭和消防战士踏板救援的说法正确的是（）A．女子身陷泥潭时，人对淤泥地面的压力大小等于淤泥地面对她的支持力B．女子身陷泥潭时，人对淤泥地面的压力大小小于淤泥地面对她的支持力C．消防战士踏板救援时，人对木板的压力大小等于木板对他的支持力D．消防战士踏板救援时，人对木板的压力小于大于木板对他的支持力【对点训练3】如图所示，一只金丝猴在树林中玩耍时，单手握住树枝悬挂在空中静止，下列说法正确的是（）A．金丝猴对树枝的拉力就是金丝猴的重力B．金丝猴对树枝的拉力是由于树枝的形变引起的C．金丝猴对树枝的拉力与金丝猴受到的重力是一对平衡力D．金丝猴对树枝的拉力与树枝对金丝猴的拉力是一对作用力与反作用力【对点训练4】第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年由北京市和张家口市联合举办．越野滑雪是比赛项目之一，如图为中国运动员在训练中的照片，运动员在赛道上滑行时，下列说法正确的是()A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同【问题探究3】物体的受力分析（1）受力分析的一般步骤①明确研究对象：研究对象可以是质点、结点、单个物体，也可以是多个物体组成的系统.②隔离物体分析：将研究对象从周围的物体中隔离出来，进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用.③画受力示意图：边分析边在研究对象上逐一画出所受各力的示意图，准确标出力的方向及各力的符号（2）受力分析的一般顺序①重力∶作用点为物体的重心，方向竖直向下.②弹力∶围绕研究对象观察，看有几个接触点或接触面，再看是否有挤压或拉伸形变，判断有几个弹力以及各弹力的方向，另外，题目中给出的拉力、推力等也属于弹力。③摩擦力∶有弹力的接触点或接触面，若接触面粗糙，且研究对象与接触面有相对运动或相对运动趋势，一定有摩擦力，再根据摩擦力的产生条件判断摩擦力的方向，④画完力的示意图后还需结合物体的运动状态，看是否漏力或者多力.每个力都对应一个施力物体，不能找到施力物体的力是不存在的，分力和合力避免重复分析.（3）常用方法①整体法和隔离法.对于由多个物体组成的系统，要将整体法和隔离法结合起来使用.②假设法【典型例题5】如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的恒力F的作用下，沿竖直粗糙墙壁一起匀速向下运动。关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是（）A．A一定受到四个力B．B可能受到四个力C．B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D．B对A的静摩擦力沿接触面斜向上【典型例题6】如图所示，在光滑斜面上有一垂直于斜面的固定挡板OM，A、B两物体叠放在斜面和挡板之间，B与挡板接触，A离挡板有小段距离，A、B静止不动，则A物体受力个数为（）A．3 B．4 C．5 D．6【对点训练5】如图所示，一台加湿器置于水平地面上，当加湿器水平向左喷出水汽时仍保持静止不动，下列判断正确的是（）A．加湿器受到5个力作用B．加湿器受到6个力作用C．与加湿器有关的相互作用力有2对D．与加湿器有关的相互作用力有4对【对点训练6】如图所示，高考倒计时数字贴通过磁性贴在金属板上，时刻提醒着同学们高考在即，关于吸在金属板上的某个数字贴受力情况，下列说法正确的是（）A．数字贴受到三个力的作用B．数字贴磁性越强越不容易取下，故磁性越强的数字贴受的摩擦力越大C．金属板对数字贴的磁力和金属板对数字贴的弹力是一对平衡力D．数字贴对金属板的磁力与金属板对数字贴的弹力是一对相互作用力004体系构建=1\*GB3①三个性质受力分析的一般步骤=2\*GB3②四个特征等值作用力和反作用力大小总是相等的反向作用力和反作用力方向总是相反的共线作用力和反作用力总是作用在同一条直线上同性质作用力和反作用力的性质总是相同的005记忆清单1.牛顿第三定律理解：牛顿第三定律说明作用力与反作用力等大、反向、共线，分别作用在两个物体上因此可以用牛锁第三定律将难以求解的力，通过转换研究对象，先求出此力的反作用力，即可知所求的力.例如，求放在水平桌面上的物体对桌面的压力，可以通过物体的受力情况求出桌面对物体的支持力，再用牛顿第三定律求得物体对桌面的压力。2.受力分析注意事项：①受力分析时要明确力的作用点，若物体能视为质点，则各力作用于同一点;若物体不能视为质点，则各力不一定作用于同一点。②受力分析时的注意事项（1）作研究对象的受力示意图时，通常只画出根据性质命名的力，不把按效果分解的力或合成的力画进去.（2）防止"添力"∶找出各力的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在。③受力分析时一定要结合物体的运动状态，要特别注意物体的临界状态。静摩擦力的大小及方向的判断经常要借助物体的运动状态和物体受到的其他力来确定。例如，被水平力F按在竖直墙上处于静止状态的物体，其受到的静摩擦力与物体的重力二力平衡，即二者大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。④研究对象确定后，还需关注与之相联系的其他物体，有时题目中会出现一些模型化的提示语言，如"轻绳""轻杆"表示绳和杆本身的重力可以忽略不计，"小球""小物块"表示球和物块的大小可以忽略不计，"光滑的接触面"表示不会有摩擦力，"物体套在杆上"表示杆施加给物体的力在与杆垂直的平面内可能是任意一个方向.3.物体受力分析小口诀认准对象找重力，遇到物体多隔离；绕物一周找弹力，合力分力不重复；判断有无摩擦力，正确画出三要素；不画施力画受力，00601强化训练1．如图所示，压路机静止在水平路面上，路面对压路机的支持力为，压路机对路面的压力为，关于、，下列说法正确的是（）A．大于 B．小于C．与是一对平衡力 D．和一定是同一种类的力2．如图，小波同学平伸上肢向右匀速推动沙发，小波对沙发的推力方向水平。已知沙发的重量小于小波同学的重量。下列说法正确的是（）A．沙发被推动，说明小波对沙发的推力大于沙发对小波的弹力B．沙发所受重力的反作用力是地面对沙发的支持力C．小波同学受到的摩擦力大于沙发受到的摩擦力D．小波受到的摩擦力与沙发受到的摩擦力方向相反3．如图所示，人抓住牵牛绳沿水平方向拉牛，但没有拉动。其中说法正确的是（）A．绳拉牛的力小于牛拉绳的力 B．绳拉牛的力小于地面对牛的摩擦力C．绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力 D．绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力4．（多选）如图所示是跳水运动员在训练中的一张照片起跳时运动员用力下压跳板，然后再向上跳起。在运动员起跳过程中，下列说法正确的是（）A．运动员能跳起来是因为板对人的弹力大于人对板的压力B．运动员能跳起来是因为板对人的弹力大于人的重力C．在运动员离开板之前，板对人的弹力始终等于人的重力D．在运动员离开板之前，板对人的弹力始终等于人对板的压力5．如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是（）A．绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力，所以甲获胜B．当甲把乙匀速拉过去时，绳对乙的拉力大小等于绳对甲的拉力大小C．当甲把乙加速拉过去时，绳对乙的拉力大小大于绳对甲的拉力大小D．绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于甲对地面的摩擦力，所以甲获胜6．每年农历五月初五，是中国民间的传统节日-端午节。每逢端午节，最具节日特色的是赛龙舟了。2011年5月23日，赛龙舟经国务院批准列入第三批国家级非物质文化遗产名录。当船正在加速向右运动时（）A．队员只受到重力、支持力的作用B．水对船的作用力水平向左C．水对桨的作用力大于桨对水的作用力D．水对桨的作用力与桨对水的作用力大小一定相等7．“竹蜻蜓”是一种中国传统的民间儿童玩具，流传甚广。如图所示，“竹蜻蜓”由竹柄和“翅膀”两部分组成。玩的时候，双手一搓竹柄，然后双手松开，“竹蜻蜓”就会旋转着飞上天空，过一会儿落下来。松手后，关于“竹蜻蜓”和空气间的相互作用力，下列说法中正确的是（）A．“竹蜻蜓”对空气的作用力大于空气对“竹蜻蜓”的作用力B．“竹蜻蜓”对空气的作用力小于空气对“竹蜻蜓”的作用力C．“竹蜻蜓”对空气的作用力等于空气对“竹蜻蜓”的作用力D．“竹蜻蜓”对空气的作用力与空气对“竹蜻蜓”的作用力是一对平衡力8.如图所示，小华用干毛笔在字帖上临摹行楷笔画中长横的书写：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左回带。关于行笔过程中，下列说法正确的是（）A．笔对字帖的压力一定大于毛笔的重力B．笔对字帖的压力是由于笔发生了形变C．字帖始终受到向右的静摩擦力D．字帖对笔的支持力与笔对字帖的压力是一对平衡力9．如图所示，A、B、C三个石块叠在一起处于静止状态，下列说法正确的是（）A．石块B所受合力不为零B．石块B受到石块A的重力和压力的作用C．石块B受到的重力和石块C对石块B的支持力是一对平衡力D．石块B对石块C的压力和石块C对石块B的支持力是一对相互作用力10．如图所示，吊在天花板上的电扇所受重力为G，静止时固定杆对它的拉力为F，扇叶水平转动后，固定杆对它的拉力为F'，则（）A．F=G、F=F'B．F=G、F<F'C．电扇静止时，固定杆对它的作用力等于它对固定杆的作用力D．扇叶水平转动后，固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力11.“扳手腕”是中学生课余非常喜爱的一项游戏。如图，甲、乙两同学正在进行“扳手腕”游戏，下列关于他们的手之间的力，说法正确的是()A．甲扳赢了乙，是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的作用力B．只有当甲、乙僵持不分胜负时，甲手对乙手的作用力才等于乙手对甲手的作用力C．甲、乙比赛对抗时，无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力的大小关系D．无论谁胜谁负，甲手对乙手的作用力大小等于乙手对甲手的作用力大小12.如图所示，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()A．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13．如图所示，截面为等腰三角形的木块A上放铁块B，木块A的斜边在竖直粗糙墙壁上，现对A施加竖直向上的力F，使得A、B一起向上匀速运动，运动过程中A、B一直保持相对静止。则木块A的受力个数为（）A．3 B．4 C．5 D．614.(多选)有一个木块放在水平地面上，如图所示，用弹簧测力计拉着细绳水平牵引木块，弹簧测力计有示数但木块没有移动，以下判断正确的是()A．涉及木块的作用力和反作用力一共有3对B．涉及木块的作用力和反作用力一共有4对C．木块一共受到2对平衡力的作用D．木块一共受到3对平衡力的作用15．如图所示，质量均匀分布的钢管，一端支在光滑的水平地面上，另一端被竖直绳悬挂着。以下说法正确的是（）

A．钢管受到地面的支持力的方向为垂直钢管斜向上B．钢管对地面的压力与地面对钢管的支持力是一对作用力和反作用力C．钢管对地面的压力就是钢管的重力D．钢管受到绳的拉力和钢管的重力是一对作用力和反作用力16．如图所示，竖直放置的轻弹簧的一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态，弹簧处于竖直方向，则斜面体P此刻受到外力的个数可能为（

）A．2个或3个 B．2个或4个C．2个或5个 D．3个或4个17．（多选）木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如图所示，则有（）A．人对木箱底的压力大小为G2＋FB．人对木箱底的压力大小为G2C．木箱对地面的压力大小为G2＋G1－FD．木箱对地面的压力大小为G1＋G218．如图所示，在竖直向上的恒力F作用下，a、b两物体紧挨竖直墙面处于静止状态，则关于它们的受力情况，下列说法正确的是（  ）A．a一定受到4个力B．a可能受到3个力C．a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D．a与b之间不一定有摩擦力19．如图在水平力F的作用下，重为G的物体沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，则物体所受摩擦力大小为（）A． B． C． D．20.物理课本放在水平桌面上，文具盒放在物理课本上，则()A．物理课本受到的重力和桌面对物理课本的支持力是一对平衡力B．物理课本对桌面的压力和桌面对物理课本的支持力是一对相互作用力C．物理课本对文具盒的支持力和文具盒对物理课本的压力是一对平衡力D．桌面对物理课本的支持力和文具盒对物理课本的压力是一对相互作用力21.2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭，成功将“墨子号”卫星发射升空并送入预定轨道。关于这次卫星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前的推力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．卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用22．如图所示是厨房用来悬挂厨具的小吸盘，其原理是排开吸盘与墙壁之间的空气，依靠大气压紧紧地将吸盘压在厨房的竖直墙壁上，可用来悬挂比较轻的厨具，安装拆卸都很方便，以下说法正确的是（）A．吸盘只受到重力、墙壁的弹力和摩擦力作用B．大气压变大，吸盘受到的摩擦力也变大C．吸盘与墙壁之间只有一对作用力与反作用力D．空气对吸盘的压力与墙壁对吸盘的支持力是一对平衡力23．（多选）如图所示，两个小球A和B中间用弹簧连接，并用细绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，下列说法正确的是（

）A．绳对A的拉力和弹簧对A的拉力属于平衡力B．弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力属于作用力和反作用力C．弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力属于作用力和反作用力D．B的重力和弹簧对B的拉力属于平衡力24．如图所示，质量为的物块和质量为的木板叠放在水平地面上，现给物块一个初速度使它在木板上向右滑行，假设物块始终在木板上。木板与地面间动摩擦因数为，物块与木板间动摩擦因数为，已知木板始终处于静止状态，那么下列说法正确的是（）A．物块受到的摩擦力大小为B．物块对木板的摩擦力方向水平向左C．木板对地面的摩擦力方向水平向右D．地面对木板的摩擦力大小一定是

第3节牛顿第三定律目标导航目标导航课程标准课标解读1．知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念。2．理解牛顿第三定律，并能应用该定律解决相关问题。3．会对物体进行初步的受力分析，掌握分析物体受力的一般方法。1、知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念。2、能把一个力的反作用力和这个力的平衡力区分开。3、通过实验探究，了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系。4、会对物体进行初步的受力分析，并解释物理现象或者解决实际问题。5、能正确表述牛顿第三定律，并应用牛顿第三定律分析和解决实际问题。知识精讲知识精讲知识点01作用力和反作用力一、作用力与反作用力1.力是物体对物体的作用，只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体.2.力的作用是相互的，物体间相互作用的这一对力称为作用力和反作用力.3.作用力与反作用力总是互相依存、同时存在的.把它们中的一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力.【即学即练1】靠墙静蹲是一种流行的健身运动，动作要点是双脚分开与肩同宽，双手放于大腿上，背部紧贴墙面缓慢下蹲至大腿与地面平行，然后保持住处于静蹲状态，除了靠墙的静蹲，背靠瑞士球的静蹲也是经常看到的，如图所示为一女士借助瑞士球做靠墙静蹲运动，女士后背部保持挺直且倚靠在瑞士球上，瑞士球则倚靠在竖直墙面上，此时女士和瑞士球都处于静止状态。下列说法正确的是（）A．瑞士球总共受到3个力作用B．女士的脚不受地面的摩擦力作用C．女士对瑞士球的弹力是由女士的形变产生的D．女士对瑞士球的弹力与墙壁对瑞士球的弹力是一对相互作用力【答案】C【解析】：A．瑞士球受重力、墙壁对其的弹力和摩擦力、女士对其的弹力和摩擦力，共5个力作用，故A错误；B．女士在水平方向上受力平衡，由于瑞士球对女士有水平向左的弹力，所以地面对女士一定有水平向右的摩擦力，故B错误；C．女士对瑞士球的弹力是由女士的形变产生的，故C正确；D．女士对瑞士球的弹力与墙壁对瑞士球的弹力是一对平衡力，故D错误。故选C。知识点02牛顿第三定律1.实验探究：如图所示，把两个弹簧测力计A和B连接在一起，B的一端固定，用手拉A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的.改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反.2.牛顿第三定律：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.3.对牛顿第三定律的理解（1）.牛顿第三定律表达式：F＝－F′，式中的“－”号表示作用力与反作用力方向相反.（2）.作用力与反作用力的理解=1\*GB3①三个性质=2\*GB3②四个特征等值作用力和反作用力大小总是相等的反向作用力和反作用力方向总是相反的共线作用力和反作用力总是作用在同一条直线上同性质作用力和反作用力的性质总是相同的=3\*GB3③正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义“总是”是强调对于任何物体，在任何情况下，作用力与反作用力的关系都成立.对此，我们可以从以下几个方面理解.=1\*ROMANI.不管物体的大小、形状如何，例如，大物体与大物体之间，大物体与小物体之间，任何形状的物体之间，其作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的.=2\*ROMANII.不管物体的运动状态如何，例如，静止的物体之间，运动的物体之间，静止与运动的物体之间，其作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的.=3\*ROMANIII.作用力与反作用力的产生和消失总是同时的.两者中若有一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失.【即学即练2】《荀子·议兵》中写道：“经桀作尧，譬之若以卵投石，以指绕沸．”，其中“以卵击石”意思为拿鸡蛋去碰石头．比喻不估计自己的力量，自取灭亡．从物理学的角度看鸡蛋与石头相碰，下列说法中正确的是()A．石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力B．石头对鸡蛋的力小于鸡蛋对石头的力C．石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力大小相等D．石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力方向相同【答案】C.【解析】：鸡蛋碰石头，鸡蛋被碰破，而石头却完好无损，不是因为鸡蛋受到的力大，而是因为鸡蛋的硬度小，它们受到的力是相互作用力，根据牛顿第三定律，相互作用的两个力，大小相等，方向相反，故A、B、D错误，C正确．【即学即练3】小明在竖直放置的白板中写字的过程中（）A．笔对白板的作用力大于白板对比的作用力B．笔对白板的作用力小于白板对比的作用力C．笔受到的摩擦力方向与笔运动方向相反D．笔受力一定不平衡【答案】C.【解析】：AB．笔对白板的作用力和白板对比的作用力属于作用力和反作用力，始终等大反向，故AB错误；C．滑动摩擦力与物体相对运动方向相反，故C正确；D．笔运动状态不确定，如果笔匀速运动，则受力平衡，故D错误。故选C。知识点03物体受力的初步分析1.整体法与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来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研究系统内物体之间的相互作用力2.受力分析的一般步骤3.受力分析的两个技巧(1)除了根据力的性质和特点进行判断，假设法是判断弹力、摩擦力有无及方向的常用方法.(2)善于转换研究对象，尤其是弹力、摩擦力的方向不易判定的情形，可以分析与其接触物体的受力，再应用牛顿第三定律判定.(3)受力物体与周围物体的每个接触处最多有两个接触力——弹力、摩擦力【即学即练4】.如图所示，人沿水平方向拉牛(可视为质点)，但没有拉动.其中说法正确的是()A.绳拉牛的力小于牛拉绳的力B.绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力C.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力D.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是作用力与反作用力【答案】C【解析】绳拉牛的力和牛拉绳的力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故A、B、D错误；由于没有拉动牛，可知绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力，故C正确.能力拓展能力拓展考法01区分相互作用力与平衡力根据作用力和反作用力的特点，以及与平衡力的区别就可以准确加以区分。1.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2.规律总结：1.作用力与反作用力和一对平衡力的共同点是等大、反向、共线.2.区分作用力与反作用力和一对平衡力的要点(1)看研究对象：作用力与反作用力作用在不同物体上，而一对平衡力作用在同一物体上.(2)看依存关系：作用力与反作用力同生同灭，相互依存，而一对平衡力则彼此没有依存关系.【典例1】磁性黑板擦吸附在竖直的黑板平面上静止不动时，黑板擦受到的磁力()A．小于它受到的弹力B．大于它受到的弹力C．与它受到的弹力是一对作用力与反作用力D．与它受到的弹力是一对平衡力【答案】D.【解析】：黑板擦由于受到黑板的磁力而使彼此发生了弹性形变，产生了弹力；由二力平衡可知，磁力应等于黑板对黑板擦的弹力，故磁力与弹力为平衡力，A、B错误，D正确；作用力与反作用力是同种性质的力，黑板擦对黑板的弹力与黑板对黑板擦的弹力才是作用力与反作用力，故C错误．考法02受力分析1．受力分析的四个方法方法解读假设法在未知某力是否存在时，先对其做出存在的假设，然后根据该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在整体法将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法隔离法将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法动力学分析法对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法2．受力分析的四个步骤【典例2】(多选)如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上．关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是()A．A一定受到四个力B．B可能受到四个力C．B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D．A与B之间一定有摩擦力【答案】AD.【解析】：对A、B整体受力分析，如图甲所示，受到向下的重力和向上的推力F，由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，故C错；对B受力分析如图乙所示，其受到重力、A对B的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故B只能受到三个力，B错；对A受力分析，如图丙所示，受到重力、推力、B对A的弹力和摩擦力，共四个力，A、D对．分层提分分层提分题组A基础过关练1.关于牛顿第三定律，下面说法中正确的是()A．两物体间先有作用力，后有反作用力B．作用力与反作用力可以是不同性质的力C．作用力与反作用力同时产生，同时消失D．作用力与反作用力的合力等于零【答案】C【解析】作用力和反作用力具有同时性，同时产生，同时变化，同时消失，故A错误，C正确；作用力和反作用力必须是同一种性质的力，故B错误；作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上，故其效果不能相互抵消，也不能进行力的合成，故D错误．2.第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年由北京市和张家口市联合举办．越野滑雪是比赛项目之一，如图为中国运动员在训练中的照片，运动员在赛道上滑行时，下列说法正确的是()A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同【答案】C.【解析】：滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，故C正确，A、B、D错误．3.两同学在冰面上拔河，分界线处于绳子中点正下方，若绳子质量不计，冰面阻力可以忽略，则拔河取胜的关键因素是（）A．同学的拔河姿势 B．同学的质量大小 C．同学的收绳速度 D．同学对绳子的拉力大小【答案】B【解析】：同一根绳子上的拉力大相等，所以绳子对甲和乙的拉力大小相等，拔河取胜的关键因素是同学的质量，相同作用力时，质量较大则加速度较小，能赢得“拔河”比赛的胜利，故B正确，ACD错误。故选B。4.矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机.当“歼－20”隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示.已知飞机受到重力G、发动机推力F1、与速度方向垂直的升力F2和与速度方向相反的空气阻力Ff.下列受力分析示意图可能正确的是()答案A解析由题意可知，战斗机所受重力竖直向下，F2方向与速度方向垂直，Ff方向与速度方向相反，故选项A正确.5.如图所示，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答案C解析灯泡受的重力与灯泡对绳的拉力既不是平衡力也不是相互作用力，灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对平衡力，选项A、B错误；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，绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力和反作用力，选项C正确，D错误.6..(多选)如图，在斜面上木块A与B的接触面是水平的，绳子呈水平状态，两木块均保持静止.则木块A和木块B受力个数可能为()A.2个和4个B.3个和4个C.4个和4个D.4个和5个答案ACD解析B至少受到重力、A对B的压力、斜面的支持力三个力，A对B可能有摩擦力，可能无摩擦力，斜面对物体B可能有静摩擦力，也有可能没有静摩擦力，B静止，则这两个摩擦力至少有一个，因此B受到4个力或5个力；而A除受到支持力与重力外，还可能受到拉力及B对A的摩擦力，因此A可能受到2个力或4个力.当B对A没有摩擦力时，A、B受力个数分别为2个和4个；当B对A有摩擦力时，斜面对物体B可能有静摩擦力，也可能没有静摩擦力，A、B受力个数可能为4个和4个或4个和5个.故选A、C、D.题组B能力提升练1．“三英战吕布”的故事家喻户晓，在迎战的初期，张飞单挑吕布，某个瞬间，张飞的丈八蛇矛与吕布的方天画戟相碰，从物理学中受力的角度来分析，下列说法正确的是（）A．丈八蛇矛对方天画戟的力要大于方天画戟对丈八蛇矛的力B．丈八蛇矛受到的重力方向竖直向下C．丈八蛇矛对方天画戟的力的施力物体是张飞D．吕布对方天画戟的力与丈八蛇矛对方天画戟的力是一对平衡力【答案】B【解析】：A．丈八蛇矛对方天画戟的力与方天画戟对丈八蛇矛的力是一对相互作用力，故两者大小相等，故A错误；B．重力方向始终竖直向下，故B正确；C．丈八蛇矛对方天画戟的力的施力物体是丈八蛇矛，故C错误；D．因为方天画戟还受到重力作用，故吕布对方天画戟的力与丈八蛇矛对方天画戟的力不是一对平衡力，故D错误。故选B。2．2010年2月24日《江西日报》报刊登了一则图片新闻：2月20日15时30分，在瑞金市桦林北路一工地鱼塘内，一名女子下半身世已深陷淤泥之中，接到报警后的瑞金消防大队官兵立即出动消防车火速赶往事故现场。一到现场，救援官兵立即展开救援行动，一名战士身穿轻型防化服，戴上腰带，绑好绳子，只见他脚踏木板，摸索着一点点地向被困女子靠近。经过10分钟的救援，成功救出遇险女子。关于女子身陷泥潭和消防战士踏板救援的说法正确的是（）A．女子身陷泥潭时，人对淤泥地面的压力大小等于淤泥地面对她的支持力B．女子身陷泥潭时，人对淤泥地面的压力大小小于淤泥地面对她的支持力C．消防战士踏板救援时，人对木板的压力大小等于木板对他的支持力D．消防战士踏板救援时，人对木板的压力小于大于木板对他的支持力答案AC解析AB．女子身陷泥潭时，人对淤泥地面的压力与淤泥地面对她的支持力是一对相互作用力，大小总是相等，方向相反，A正确，B错误；CD．消防战士踏板救援时，人对木板的压力与木板对他的支持力是一对相互作用力，大小总是相等，方向相反，C正确，D错误。故选AC。3.(2019-2020学年·赣州期末)在做验证牛顿第三定律DIS实验时，把两个力传感器的挂钩钩在一起，向相反的方向拉动，两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线如图所示，观察分析图线可得到的实验结论是()A．作用力与反作用力的性质可以不同B．作用力与反作用力作用在同一物体上C．作用力与反作用力大小同时变化D．作用力与反作用力作用在一条直线上【答案】CD.【解析】：作用力与反作用力的性质必定是相同的，故A错误；作用力与反作用力作用在两个物体上，故B错误；作用力与反作用力大小同时变化，大小时刻相等，故C正确；作用力与反作用力作用在同一条直线上，故D正确．4.(牛顿第三定律之转换研究对象)如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上以加速度a水平向右加速滑行，长木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块与长木板间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，若长木板仍处于静止状态，则长木板对地面摩擦力的大小和方向一定为()A.μ1(m＋M)g，向左B.μ2mg，向右C.μ2mg＋ma，向右D.μ1mg＋μ2Mg，向左答案B解析对木块分析可知，长木板对它水平向左的摩擦力大小为Ff1＝μ2mg，由牛顿第三定律可知，木块对长木板的摩擦力向右，大小也为Ff1；由于长木板仍处于静止状态，对长木板受力分析可知，地面对它的静摩擦力方向向左，大小为Ff2＝Ff1＝μ2mg，由牛顿第三定律可知，长木板对地面的摩擦力大小为μ2mg，方向向右，故B正确.5.如图所示，小明撑杆使船离岸，则下列说法正确的是()A．小明与船之间存在摩擦力B．杆的弯曲是由于受到杆对小明的力C．杆对岸的力大于岸对杆的力D．小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力【答案】A.【解析】：船离开河岸，必定在水平方向受到有关力的作用，该作用力是小明对船的摩擦力，故A正确；依据弹力产生的原理，撑杆给人的力是因为撑杆发生了弹性形变，根据牛顿第三定律，杆发生弹性形变是由于杆受到小明对杆的作用力，故B错误；杆对岸的力与岸对杆的力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，一对相互作用的力大小总是相等的，故C错误；小明对杆的力和岸对杆的力都作用在杆上，不是一对相互作用力，故D错误．6.2019年1月3日10时26分，我国“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面南极附近的预选着陆区，人类探测器首次登陆月球背面．在着陆过程最后阶段，“嫦娥四号”先悬停在距月面100m高处，再缓慢下降到着陆点上方4m处，最终关闭发动机以自由落体方式完美着陆在月面，关于该探测器从距月面上方100m高处缓慢下降到着陆点上方4m处的过程中，下列说法正确的是()A．探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力是一对相互作用力B．探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力是一对平衡力C．探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力合力为零D．探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力大小相等【答案】D【解析】探测器受到喷射气体的反冲力的受力物体是探测器，探测器自身重力的受力物体也是探测器，不是一对相互作用力，故A错误；探测器缓慢下降的过程中没有说明运动的状态，所以探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力不一定是一对平衡力，故B错误；探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力是一对作用力与反作用力，不能合成，故C错误；探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力是一对作用力与反作用力，大小相等，故D正确．7.在探究作用力和反作用力的关系实验中，把A、B两个轻质弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A，如图(a)所示．可以看到两个测力计的指针同时移动．稳定后，测力计A受到B的拉力F′，测力计B受到测力计A的拉力F.(1)B弹簧秤放大如图(b)所示，读数F为________N；(2)F和F′的关系为________；(3)手对弹簧秤A的拉力大小为________N.【答案】(1)4.00(2)等值反向或相互作用力(3)4.00【解析】(1)根据弹簧测力计的读数的方法可知，弹簧测力计的读数为4.00N；(2)测力计A受到B的拉力F′，测力计B受到测力计A的拉力F，可知F和F′的关系为相互作用力；(3)根据一对平衡力的特点可知，手对弹簧秤A的拉力大小与A受到B的拉力F′大小相等，所以也是4.00N.题组C培优拔尖练1.物理课本放在水平桌面上，文具盒放在物理课本上，则()A．物理课本受到的重力和桌面对物理课本的支持力是一对平衡力B．物理课本对桌面的压力和桌面对物理课本的支持力是一对相互作用力C．物理课本对文具盒的支持力和文具盒对物理课本的压力是一对平衡力D．桌面对物理课本的支持力和文具盒对物理课本的压力是一对相互作用力【答案】B.【解析】：文具盒放在物理课本上，物理课本受到的重力和桌面对物理课本的支持力大小不相等，不是一对平衡力，故A错误；物理课本对桌面的压力和桌面对物理课本的支持力大小相等，方向相反，作用在两个物体上，是一对相互作用力，故B正确；物理课本对文具盒的支持力和文具盒对物理课本的压力，作用在两个不同的物体上，不是一对平衡力，故C错误；桌面对物理课本的支持力和文具盒对物理课本的压力大小不相等，而且都作用在同一个物体上，不是一对相互作用力，故D错误．2.如图所示，大人和小孩分别拿着一条连着力传感器的绳子，两传感器相互钩住，并与计算机相连，在计算机上就会显示两个拉力随时间变化的图象．设大人这边的传感器受到的拉力为作用力，小孩这边的传感器受到的力为反作用力．则当大人站着不动，小孩使劲拉绳，在计算机看到的图象是()A．先有作用力，后有反作用力B．作用力总是大于反作用力C．作用力总是小于反作用力D．作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失【答案】D.【解析】：作用力和反作用力两个力的大小总是相等的，方向是始终相反的，它们的变化的情况也是一样的，两力同时产生，同时变化，并且同时消失，故A、B、C错误，D正确．3.使A、B、C一起匀速运动，各接触面间的摩擦力的情况是()A．A对C有向左的摩擦力B．C对B有向左的摩擦力C．物体C受到三个摩擦力的作用D．物体C对地有向右的摩擦力【答案】A.【解析】：对A受力分析，受拉力F、重力、支持力和向右的静摩擦力，物体匀速运动，受力平衡，故f＝F，故A对C有向左的静摩擦力，A正确；对B受力分析，由于匀速运动，合力为零，故受重力和支持力，不受摩擦力，故B错误；对C受力分析，受重力、A对C压力、B对C压力，地面对C支持力，A对C向左的静摩擦力和地面对C向右的滑动摩擦力，即物体C受到两个摩擦力的作用，故C错误；对整体受力分析，受拉力F、重力、支持力和向右的滑动摩擦力，所以地面对C有向右的滑动摩擦力，那么物体C对地有向左的摩擦力，故D错误．4.2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭，成功将“墨子号”卫星发射升空并送入预定轨道。关于这次卫星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前的推力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．卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用答案:A.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；火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在相互吸引力，即卫星吸引地球，地球吸引卫星，这是一对作用力与反作用力，故选项D错误。5.物体C置于水平地面上，A、B由轻绳通过固定在C上的光滑定滑轮相连，C的上表面水平，连接B的轻绳水平，整个系统处于静止状态，如图所示．下列说法正确的是()A．B与C之间的接触面一定是粗糙的B．B与C之间的接触面可以是光滑的C．C与地面之间的接触面一定是粗糙的D．C与地面之间的接触面可以是光滑的【答案】AD.【解析】：B受到C对它向右的静摩擦力作用，故B、C之间一定是粗糙的，A对，B错；整体考虑，系统无运动趋势，C与地面间无摩擦力作用，故不能确定C与地面间粗糙与否，C错，D对．6.某研究性学习小组利用如图所示的装置探究作用力与反作用力的大小关系．如图甲所示，在铁架台上用弹簧秤挂住一个实心铁球，弹簧秤的示数为F1，在圆盘测力计的托盘上放盛有水的烧杯，圆盘测力计的示数为F2；再把小球浸没在水中(水未溢出)，如图乙所示，弹簧秤的示数为F3，圆盘测力计的示数为F4.(1)请你分析弹簧秤示数的变化，F3________(选填“＞”“＝”或“＜”)F1.(2)铁球对水的作用力大小为________，若________，就说明了作用力与反作用力大小相等．【答案】：(1)＜(2)F4－F2F1－F3＝F4－F2【解析】：(1)因乙中小球受到浮力的作用，浮力向上，故弹力减小，故F3＜F1;(2)对烧杯分析可知，由于烧杯中的水受到小球的反作用力，则示数增加，由弹簧秤的示数变化可知，铁球对水的作用力大小为：F4－F2；对小球分析可知，铁球受到的浮力为：F1－F3；若F1－F3＝F4－F2，则可以证明作用力与反作用力大小相等．第4节力的合成和分解目标导航目标导航课程标准课标解读1．能根据力的作用等效理解合力与分力的概念，体会等效替代的物理思想与方法。2．了解力的合成与分解，知道矢量和标量。3．通过实验探究力的合成和分解的方法，掌握力的平行四边形定则的应用。4．能应用力的合成和分解的方法求解有关问题。1、知道合力与分力的概念，体会等效替代的思想。2、通过实验探究，得出力的合成和分解遵从的法则——平行四边形定则。3、会利用作图和三角函数知识求解合力和分力。4、知道矢量相加遵从平行四边形定则，标量相加遵从算术法则。能区别矢量和标量。知识精讲知识精讲知识点01共点力如果几个力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力.知识点02合力和分力1、定义：当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力.2、关系：合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系，合力作用的效果与分力共同作用的效果相同.知识点03力的合成和分解1.力的合成(1)定义：求几个力的合力的过程.(2)运算法则①平行四边形定则：求两个互成角度的分力的合力，可以用表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向.如图甲所示，F1、F2为分力，F为合力.②三角形定则：把两个矢量的首尾顺次连接起来，第一个矢量的起点到第二个矢量的终点的有向线段为合矢量.如图乙，F1、F2为分力，F为合力.2.共点力合成的方法(1)作图法：从力的作用点起，按同一标度作出两个分力F1和F2的图示，再以F1和F2的图示为邻边作平行四边形，画出过作用点的对角线，量出对角线的长度，计算出合力的大小，量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图所示)。(2)计算法：根据平行四边形定则作出力的示意图，然后利用勾股定理、三角函数、正弦定理等求出合力.3.合力范围的确定(1)两个共点力的合力范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.①两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小.②合力的大小不变时，两分力随夹角的增大而增大.③当两个力反向时，合力最小，为|F1－F2|；当两个力同向时，合力最大，为F1＋F2.(2)三个共点力的合力范围①最大值：三个力同向时，其合力最大，为Fmax＝F1＋F2＋F3.②最小值：以这三个力的大小为边，如果能组成封闭的三角形，则其合力的最小值为零，即Fmin＝0；如果不能，则合力的最小值等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和，即Fmin＝F1－(F2＋F3)(F1为三个力中最大的力).(2)计算法：几种特殊情况的共点力的合成。类型作图合力的计算①互相垂直F＝eq\r(F12＋F22)tanθ＝eq\f(F1,F2)②两力等大，夹角为θF＝2F1coseq\f(θ,2)F与F1夹角为eq\f(θ,2)③两力等大且夹角120°合力与分力等大(3)力的三角形定则：将表示两个力的图示(或示意图)保持原来的方向依次首尾相接，从第一个力的作用点，到第二个力的箭头的有向线段为合力。平行四边形定则与三角形定则的关系如图甲、乙所示。2．合力的大小范围(1)两个共点力的合成|F1－F2|≤F合≤F1＋F2即两个力大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小，为|F1－F2|，当两力同向时，合力最大，为F1＋F2。(2)三个共点力的合成①三个力共线且同向时，其合力最大，为F1＋F2＋F3。②任取两个力，求出其合力的范围，如果第三个力在这个范围之内，则三个力的合力最小值为零；如果第三个力不在这个范围内，则合力最小值等于最大的力减去另外两个力。【即学即练1】射箭是奥运会比赛项目之一，如图甲为运动员射箭的场景。已知弓的顶部跨度为l，弦均匀且弹性良好，其自由长度为l。发射时弦和箭可等效为图乙，假设弓的跨度保持不变，即箭在弦的正中间，弦夹在类似动滑轮的附加装置上，将箭发射出去。已知弦的劲度系数为k，发射箭时弦的最大长度为（弹性限度内），则箭被发射瞬间所受的最大弹力为（设弦的弹力满足胡克定律）（）A.kl B．C． D．2kl答案B解析弦的张力由力的合成得弦对箭的作用力F′＝2Fcosθ又（θ为箭与弦的夹角）解得故选B。【即学即练2】两个共点力的大小分别为F1＝15N，F2＝8N，它们的合力大小不可能等于()A.9NB.25NC.8ND.21N【答案】B【解析】F1、F2的合力范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2，故7N≤F≤23N，不在此范围的是25N，应选择B项.力的分解:(1)定义：已知一个力求它的分力的过程.(2)分解原则：力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守平行四边形定则.(3)分解依据：通常依据力的实际作用效果分解.力的分解是力的合成的逆运算，遵循的法则：平行四边形定则或三角形定则.5.力的分解方法：(1)按力产生的效果分解；(2)正交分解.如图，将结点O受力进行分解.【即学即练3】如图所示，把光滑斜面上的物体所受重力mg分解为F1、F2两个力．图中FN为斜面对物体的支持力，则下列说法正确的是()A．F1是斜面作用在物体上使物体下滑的力B．物体受到mg、FN、F1、F2共四个力的作用C．F2是物体对斜面的压力D．力FN、F1、F2这三个力的作用效果与mg、FN这两个力的作用效果相同【答案】D【解析】F1是重力沿斜面向下的分力，其作用效果是使物体沿斜面下滑，施力物体是地球，故选项A错误；物体受到重力mg和支持力FN两个力的作用，F1、F2是重力的分力，故选项B错误；F2是重力沿垂直于斜面方向的分力，其作用效果是使物体压斜面，F2的大小等于物体对斜面的压力，但二者的受力物体不同，F2的受力物体是物体本身，物体对斜面的压力的受力物体是斜面，故选项C错误；合力的作用效果与分力共同作用的效果相同，故选项D正确．【即学即练4】(多选)如图所示是剪式千斤顶，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起.当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为1.0×105N，此时千斤顶两臂间的夹角为120°，则下列判断正确的是()A.此时两臂受到的压力大小均为5.0×104NB.此时千斤顶对汽车的支持力为1.0×105NC.若继续摇动把手，将汽车顶起，两臂受到的压力将增大D.若继续摇动把手，将汽车顶起，两臂受到的压力将减小【答案】BD【解析】设两臂受到的压力大小均为F1，汽车对千斤顶的压力为F，两臂间夹角为θ，则有F＝2F1coseq\f(θ,2)，由此可知，当F＝1.0×105N，θ＝120°时，F1＝1.0×105N，A错误；由牛顿第三定律知，B正确；若继续摇动把手，F不变，θ减小，则F1将减小，C错误，D正确.【即学即练5】如图所示，将大拇指倾斜按在水平桌面上向前推(仍静止不动)，此推力大小为80N，方向斜向下，与水平方向成37°角，则大拇指对桌面的压力和摩擦力分别多大()A.64N,48NB.48N,64NC.40N,80ND.80N,80N【答案】B【解析】将推力F沿两个效果方向分解，即水平向右和竖直向下，分解如图，则：F1＝Fcos37°＝80×0.8N＝64N，F2＝Fsin37°＝80×0.6N＝48N，即大拇指对桌面的压力FN＝F2＝48N，对桌面的摩擦力为Ff＝F1＝64N.知识点04矢量和标量1、矢量：既有大小又有方向的物理量，叠加时遵循平行四边形定则，如速度、力等.2、标量：只有大小没有方向的物理量，求和时按代数法则相加，如路程、速率等.3、矢量是既有大小又有方向的物理量，但既有大小又有方向的物理量并不一定是矢量。如电流，有大小又有方向，但其运算法则满足算术法则，是标量。能力拓展能力拓展考法01力的合成【典例1】杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的我国自行设计建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥，如图所示.挺拔高耸的208米主塔似一把利剑直刺苍穹，塔的两侧32对钢索连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲.假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30°，每根钢索中的拉力都是3×104N，那么它们对塔柱形成的合力有多大？方向如何？【答案】5.2×104N方向竖直向下【解析】把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力，以它们为邻边画出一个平行四边形，其对角线就表示它们的合力.由对称性可知，合力方向一定沿塔柱竖直向下.下面用两种方法计算这个合力的大小：方法一：作图法(如图甲所示)自O点引两根有向线段OA和OB，它们跟竖直方向的夹角都为30°.取单位长度为1×104N，则OA和OB的长度都是3个单位长度.量得对角线OC长为5.2个单位长度，所以合力的大小为F＝5.2×1×104N＝5.2×104N.方法二：计算法(如图乙所示)根据这个平行四边形是一个菱形的特点，如图乙所示，连接AB，交OC于D，则AB与OC互相垂直平分，即AB垂直于OC，且AD＝DB、OD＝eq\f(1,2)OC.对于直角三角形AOD，∠AOD＝30°，而OD＝eq\f(1,2)OC，则有F＝2F1cos30°＝2×3×104×eq\f(\r(3),2)N≈5.2×104N.【典例2】在同一平面内共点的四个力F1、F2、F3、F4的大小依次为19N、40N、30N和15N，方向如图所示，求它们的合力．【答案】：38.2N方向与F1夹角为45°斜向上【解析】：如图甲所示建立直角坐标系，把各个力分解到两个坐标轴上，并求出x轴和y轴上的合力Fx和Fy，有Fx＝F1＋F2cos37°－F3cos37°＝27NFy＝F2sin37°＋F3sin37°－F4＝27N甲乙因此，如图乙所示，合力F＝eq\r(Feq\o\al(2,x)＋Feq\o\al(2,y))≈38.2Ntanφ＝eq\f(Fy,Fx)＝1即合力的大小约为38.2N，方向与F1夹角为45°斜向上．考法02力的分解1.力的效果分解法(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向.(2)再根据两个分力方向画出平行四边形.(3)最后由几何知识求出两个分力的大小和方向.2.力的正交分解法(1)建立坐标轴的原则：在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(使尽量多的力分布在坐标轴上)；在动力学中，往往以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系.(2)多个力求合力的方法：把各力向相互垂直的x轴、y轴分解.x轴上的合力Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋…y轴上的合力Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋…合力大小F＝eq\r(Fx2＋Fy2)若合力方向与x轴夹角为θ，则tanθ＝eq\f(Fy,Fx).【典例3】现代人经常低头玩手机，这会使颈椎长期受压，可能引发颈椎病。某同学低头看手机时，可粗略认为头受到重力G、肌肉拉力F和颈椎支持力N，如图所示，若颈椎弯曲与竖直方向成30°，此时肌肉对头的拉力F约为头所受重力的1倍，由此估算颈椎受到的压力大小约为（）A．2G B． C．G D．【答案】：BC【解析】由平衡条件知，重力G与肌肉拉力F的合力与颈椎支持力N平衡，根据几何关系及力的平行四边形定则得N＝2Gcos30°＝由牛顿第三定律知，颈椎受到的压力大小约为故选B。【典例4】(多选)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺塔倾侧，议欲正之，非万缗不可.一游僧见之曰：无烦也，我能正之.”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身.假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则()A.若F一定，θ大时FN大B.若F一定，θ小时FN大C.若θ一定，F大时FN大D.若θ一定，F小时FN大答案BC解析根据力F的作用效果将F分解为垂直于木楔两侧的力FN，如图所示则eq\f(\f(F,2),FN)＝sineq\f(θ,2)故FN＝eq\f(F,2sin\f(θ,2))，所以当F一定时，θ越小，FN越大；当θ一定时，F越大，FN越大，故选项B、C正确，A、D错误.分层提分分层提分题组A基础过关练1．在力的合成中，下列关于两个分力与它们的合力关系的说法中，正确的是()A．合力一定大于每一个分力B．合力一定小于每一个分力C．两个分力大小不变，夹角在0°～180°之间变化时，夹角越大合力越小D．两个分力大小不变，夹角在0°～180°之间变化时，夹角越大合力越大【答案】C【解析】当两个力方向相同时，合力等于两分力之和，合力大于每一个分力；当两个分力方向相反时，合力等于两个分力之差，合力小于分力，由此可见：合力可能大于分力，也有可能小于分力，故A、B错误；当夹角0°＜θ＜180°时，由公式F＝eq\r(Feq\o\al(2,1)＋Feq\o\al(2,2)＋2F1F2cosθ)可知随着θ增大而减小，故C正确，D错误．2．(多选)关于几个力与其合力的说法中，正确的有()A．合力的作用效果跟原来几个力共同作用产生的效果相同B．合力与原来那几个力同时作用在物体上C．合力的作用可以替代原来那几个力的作用D．不同性质的力不可以合成【答案】AC【解析】由合力和分力的定义可知，A正确；合力和它的分力是等效替代关系，而不是物体同时受到合力和分力，它们不能同时存在，B错误，C正确；力能否合成与力的性质无关，D错误．3.如图所示，一个“Y”形弹弓顶部跨度为L，两根相同的橡皮条自由长度均为L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮（长度不计）做成裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为1.5L（弹性限度内），则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为（）A． B．kL C．kL D．2kL【答案】B【解析】根据胡克定律知，每根橡皮条的最大弹力设此时两根橡皮条与合力的夹角为θ，根据几何关系知根据平行四边形定则知，弹丸被发射过程中所受的最大作用力故选B。4．一物体受到三个共面共点力F1、F2、F3的作用，三力的矢量关系如图所示(小方格边长相等)，则下列说法正确的是()A.三力的合力有最大值F1＋F2＋F3，方向不确定B.三力的合力有唯一值3F3，方向与F3同向C.三力的合力有唯一值2F3，方向与F3同向D.由题给条件无法求合力大小答案B解析先以力F1和F2为邻边作平行四边形，其合力与F3共线，大小F12＝2F3，如图所示，F12再与第三个力F3合成求合力F合，可得F合＝3F3，故选B.5.减速带是交叉路口常见的一种交通设施，车辆驶过减速带时要减速，以保障行人的安全。当汽车前轮刚爬上减速带时，减速带对车轮的弹力为F，下图中弹力F画法正确且分解合理的是()【答案】B解析：减速带对车轮的弹力方向垂直车轮和减速带的接触面，指向受力物体，故A、C错误；按照力的作用效果分解，可以将F沿水平方向和竖直方向分解，水平方向的分力产生的效果减慢汽车的速度，竖直方向上分力产生向上运动的作用效果，故B正确，D错误。6.两个大小相等的共点力F1、F2，当它们间的夹角为90°时，合力大小为20N，那么当它们之间的夹角为120°时，合力的大小为()A．40N B．10eq\r(2)NC．20eq\r(2)N D．10eq\r(3)N【答案】B.【解析】：设F1＝F2＝F0，当它们的夹角为90°时，如图甲所示，根据平行四边形定则知其合力为eq\r(2)F0，即eq\r(2)F0＝20N，故F0＝10eq\r(2)N．当夹角为120°时，如图乙所示，同样根据平行四边形定则，其合力与F0大小相等．7．如图所示，AB、AC两光滑斜面互相垂直。AC与水平方向成30°角。若把球O的重力G按照其作用效果分解，则两个分力的大小分别为（）A．G，G B．，G C．G，G D．G，G答案B解析根据重力压两个光滑斜面的作用效果，将重力分解为与两斜面分别垂直的G1和G2，根据平行四边形定则作出力的示意图，如图所示由几何关系可得故选B。8.(多选)研究两共点力的合成实验中，得出合力F随夹角θ变化的规律如图所示，则()A.两个分力分别为8N、10NB.两个分力分别为6N、8NC.2N≤F≤18ND.2N≤F≤14N答案BD解析当两个分力方向垂直时，两个力合力为eq\r(F12＋F22)＝10N，当两个力方向相反时，合力最小，为两个力大小之差，即F1－F2＝2N，解得这两个分力分别为8N、6N，选项B正确，A错误；当两个力方向相同时，合力最大，为两个力大小之和，则有2N≤F≤14N，选项D正确，C错误.9.重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，则()A.当θ＝60°时，运动员单手对地面的正压力大小为eq\f(G,2)B.当θ＝120°时，运动员单手对地面的正压力大小为GC.当θ不同时，运动员受到的合力不同D.当θ不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等答案A解析对运动员受力分析如图，运动员单手对地面的正压力大小与θ无关F1＝F2＝eq\f(G,2)而手臂受力与夹角θ有关，所以选项A正确，B错误；不管角度如何，运动员受到的合力为零，选项C错误；不管角度如何，运动员与地面之间的相互作用力总是等大，选项D错误.10.三个共点力大小分别是F1、F2、F3，关于它们合力F的大小，下列说法中正确的是()A.F大小的取值范围一定是0≤F≤F1＋F2＋F3B.F至少比F1、F2、F3中的某一个大C.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶8，只要适当调整它们之间的夹角，一定能使合力为零D.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶2，只要适当调整它们之间的夹角，一定能使合力为零答案C11.将物体所受重力按力的效果进行分解，下列图中正确的是()答案ABD解析：A