高中教育最新高中物理第三章研究物体间的相互作用第六节作用力与反作用力学案粤教版必修1.docx

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高中教育最新高中物理第三章研究物体间的相互作用第六节作用力与反作用力学案粤教版必修1

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【高中教育】最新高中物理第三章研究物体间的相互作用第六节作用力与反作用力学案粤教版必修1

______年______月______日

____________________部门

[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。

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

1。

在光滑的冰面上，两人相对而立。

当一人用力去推另一人时，两人同时向相反方向运动；两个小车上粘有磁铁，让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，放手后两小车同时运动（相吸或相斥）。

（1）物体间的一对作用力与反作用力的产生有先后顺序吗？

（2）上述两个例子中一对作用力和反作用力各是什么性质的力？

（3）一对作用力和反作用力作用在几个物体上？

答案　

（1）作用力与反作用力同时产生，无先后顺序。

（2）前者相互作用力都是弹力，后者相互作用力都是引力或都是斥力。

（3）两个。

2。

拔河比赛时，甲队胜了乙队，是不是甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力呢？

答案　不是。

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）三个性质

（2）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

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1

A。

先有F1后有F2

B。

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F1

D。

F1和F2大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力

答案　D

解析　F1和F2是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，D正确。

【考点】作用力与反作用力

【题点】作用力与反作用力

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2

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

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。

【考点】牛顿第三定律

【题点】作用力和反作用力大小讨论

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）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）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）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。

二、一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较

如图3所示，木块静止在水平面上。

图3

（1）在图中画出木块受到的重力G和支持力FN的示意图。

重力G和支持力FN属于一对什么力？

作用在几个物体上？

性质相同吗？

（2）在图4中，画出水平面对木块的支持力FN和木块对水平面的压力FN′。

图4

支持力FN和压力FN′属于一对什么力？

分别作用在什么物体上？

性质相同吗？

答案　

（1）如图所示

重力和支持力属于一对平衡力　作用在一个物体上　性质不同

（2）如图所示

支持力FN和压力FN′属于一对作用力和反作用力　支持力FN作用在木块上，压力FN′作用在水平面上　性质总是相同的

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

例3　如图5所示，一根轻绳的上端悬挂在天花板上，下端挂一灯泡，则（　　）

图5

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。

【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

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。

针对训练　如图6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（　　）

图6

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。

【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

三、牛顿第三定律的应用

例4　如图7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7

A。

（M＋m）gB。

mg

C。

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）对于作用力与反作用力的理解，下列说法中正确的是（　　）

A。

当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失

B。

弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力

C。

甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力

D。

作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡

答案　D

解析　作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，它们之间没有先后顺序，A错误；任何力都有反作用力，B错误；作用力和反作用力一定是同种性质的力，C错误；由于作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，因而它们在任何情况下都不会平衡，D正确。

【考点】作用力与反作用力

【题点】作用力与反作用力

2。

（牛顿第三定律）“掰手腕”是中学生课余非常喜爱的一项游戏。

如图8所示，甲、乙两同学正在进行“掰手腕”游戏，关于他们的手之间的力，下列说法正确的是（　　）

图8

A。

甲掰赢了乙，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总是等于乙手对甲手的作用力大小

答案　D

解析　甲、乙之间的相互作用力总是大小相等、方向相反、作用在一条直线上，故D正确。

【考点】牛顿第三定律

【题点】作用力和反作用力大小讨论

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9所示，下列说法正确的是（　　）

图9

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

答案　BC

【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

4。

（牛顿第三定律的应用）将重力均为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10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10

A。

F1>2G　F2＝G

B。

F1＝2G　F2＝G

C。

F1>2G　F2>G

D。

F1＝2G　F2>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。

如果让你与一个力气比你大的人拔河（只有你们两个人拔），谁会赢？

你可能会不假思索地回答：

当然是他赢了。

真的是这样吗？

问题并不这么简单。

根据牛顿第三定律当物体甲给物体乙一个作用力时，物体乙必然同时给物体甲一个大小相等、方向相反的反作用力。

对于拔河的两个人，你对对方施加了多大拉力，对方对你也同时产生一样大小的拉力。

可见，双方之间的拉力并不是决定胜负的因素。

那决定胜负的因素到底是什么呢？

我们对你进行受力分析：

你在水平方向受绳子的拉力与地面的摩擦力，你向前动说明绳子的拉力大于地面对你的最大静摩擦力。

如果绳子的拉力小于地面对你的最大静摩擦力，你就不会被拉动。

可见，增大你与地面的最大静摩擦力就成了决定胜负的关键。

我们知道最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。

穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子，可以增大动摩擦因数，从而使摩擦力增大；当然如果你的体重比对方重，你对地面的压力越大，地面对你的最大静摩擦力也就越大，你取胜的机会也就越大。

你也许会问，既然地面对我的最大静摩擦力大，我应该有百分之百的把握取胜，怎么只是机会大得多呢？

原来在拔河比赛中，胜负在一定程度上还取决于人的技巧。

比如，脚使劲蹬地，在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力。

如果你掌握了技巧，体重又比对方大，还穿上底部有凹凸花纹的鞋子，就是大力士也会成为你的手下败将。

典题1　（多选）如图11所示，一个大人甲跟一个小孩乙站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了。

对这个过程中作用于双方的力的关系，正确的说法是（　　）

图11

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大小一定相等

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

答案　BC

解析　作用力与反作用力总是大小相等的。

大人与小孩手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是小孩被大人拉动的过程中，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A、D错误。

典题2　（多选）如图12所示，我国有一种传统的民族体育项目叫做“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（　　）

图12

A。

甲对乙的拉力大小大于乙对甲的拉力大小，所以甲获胜

B。

当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小

C。

当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大小大于乙对甲的拉力大小

D。

甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜

答案　BD

解析　以甲、乙两人及绳子为一整体进行研究，水平方向的外力就是地面分别对甲、乙两人的摩擦力；整体从静止到运动起来产生了加速度，故所受外力不平衡，由此可判断甲所受摩擦力大于乙所受摩擦力；甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对作用力与反作用力，大小相等；即不管哪个获胜，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是因地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，甲才能获胜，故A、C错误，B、D正确。

一、选择题

考点一　作用力与反作用力

1。

（多选）如图1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（　　）

图1

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对桌面的压力和桌面对Q的支持力

答案　CD

【考点】作用力与反作用力

【题点】作用力与反作用力

2。

如图2是中国运动员黄珊汕在20xx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2

A。

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。

考点二　牛顿第三定律

3。

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。

4。

如图3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3

A。

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。

（多选）如图4所示是利用计算机记录的卫星发射时火箭和卫星之间的作用力和反作用力的变化图线，根据图线可以得出的结论是（　　）

图4

A。

作用力大时，反作用力小

B。

作用力和反作用力的大小总是相等的

C。

作用力和反作用力的方向总是相反的

D。

作用力和反作用力是作用在同一个物体上的

答案　BC

6。

（多选）20xx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。

7。

（多选）如图5所示，足球场上，足球受到运动员头部的作用力改变了足球的运动方向，运动员的头部受到了足球的作用力，感到疼痛。

关于这两个力的说法正确的是（　　）

图5

A。

运动员对足球的作用力大于足球对运动员的作用力

B。

这两个力为作用力与反作用力

C。

运动员对足球的作用力比足球对运动员的作用力更早产生

D。

这两个力一定会同时消失

答案　BD

解析　运动员对足球的作用力与足球对运动员的作用力是作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，故A、C错误，B、D正确。

【考点】牛顿第三定律

【题点】对牛顿第三定律的综合理解

8。

如图6所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套一个环，箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆加速下滑，环与杆的摩擦力大小为f，则此时箱对地面的压力大小为（　　）

图6

A。

MgB。

（M＋m）g

C。

（M＋m）g－fD。

Mg＋f

答案　D

解析　对箱，由平衡条件可得地面对箱的支持力FN＝Mg＋f，由牛顿第三定律，可得箱对地面的压力大小FN′＝Mg＋f。

【考点】牛顿第三定律的应用

【题点】牛顿第三定律之研究对象的转换

考点三　一对平衡力与作用力和反作用力的比较

9。

如图7所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是（　　）

图7

A。

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　B

【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

10。

如图8所示，物体（可视为质点）放在水平桌面上，受到一个水平向右的拉力F作用，却仍然保持静止，则下列说法中正确的是（　　）

图8

A。

物体受三个力作用，其中有一对平衡力

B。

物体受三个力作用，其中有一对作用力和反作用力

C。

物体受四个力作用，其中有两对作用力和反作用力

D。

物体受四个力作用，其中有两对平衡力

答案　D

解析　物体受重力、桌面的支持力、水平向右的拉力F，根据物体处于静止状态知，物体所受合外力为零，所以物体在水平方向除受水平向右的拉力F外，还受水平向左的摩擦力f，所以物体共受四个力的作用，A、B错误；由于作用力与反作用力是分别作用在两个不同物体上的，所以物体所受的四个力中不可能构成作用力与反作用力，因此C错误；物体水平方向上受向右的拉力和向左的摩擦力，其合力为零，为一对平衡力，竖直方向受重力和支持力，也为一对平衡力，所以D正确。

【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较

二、非选择题

11。

（牛顿第三定律的应用）如图9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，sin37°＝0。

6，cos37°＝0。

8）

图9

答案　12N，垂直于挡板向下　16N，垂直于斜面向下

解析　对小球进行受力分析，设挡板和斜面对小球的支持力分别为FN1、FN2，则

FN1＝mgsinθ＝12N

FN2＝mgcosθ＝16N

根据牛顿第三定律可知挡板和斜面对小球的支持力与小球对挡板和斜面的压力大小相等、方向相反，则

FN1′＝FN1＝12N，方向垂直于挡板向下，

FN2′＝FN2＝16N，方向垂直于斜面向下。

12。

（牛顿第三定律的应用）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10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匀速上升时，试求：

图10

（1）运动员竖直向下拉绳的力的大小；

（2）运动员对吊椅的压力的大小。

答案　

（1）400N　

（2）250N

解析　

（1）设运动员竖直向下拉绳的力的大小为F，则由牛顿第三定律可知，绳子对运动员竖直向上的拉力大小也为F，绳对吊椅竖直向上的拉力大小也为F，选取运动员和吊椅整体为研究对象，则有2F－（M＋m）g＝0

所以F＝＝N＝400N。

（2）设吊椅对运动员的支持力为FN，以运动员为研究对象，则F＋FN－Mg＝0

所以FN＝Mg－F＝65×10N－400N＝250N

据牛顿第三定律知，运动员对吊椅的压力为250N。