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3　牛顿第三定律
[定位·学习目标]　1.通过对作用力和反作用力概念的学习,掌握作用力与反作用力和平衡力的区别,形成物理观念。2.通过对牛顿第三定律的学习,理解其意义,体会科学探究在研究物理规律中的作用。能运用定律解释生产、生活中的现象,养成正确的科学思维方法。3.通过对物体受力的初步分析的学习,掌握分析物体受力的方法,形成正确的科学态度与价值观。
知识点一　作用力和反作用力
探究新知
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。
2.两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。作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。
正误辨析
(1)只有相互接触的物体才会有作用力和反作用力。(　×　)
(2)火箭喷出高温、高压气体受力而升空,该过程没有施力物体。(　×　)
(3)一个物体对另一个物体施加了作用力后,后一个物体再对该物体施加反作用力。(　×　)
知识点二　牛顿第三定律
探究新知
1.实验探究:如图所示,把A、B两个弹簧测力计连接在一起,B的一端固定,用手拉弹簧测力计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的,弹力方向相反。
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。
正误辨析
(1)作用力和反作用力的大小相等、方向相反、合力为零。(　×　)
(2)物体间的作用力和反作用力一定同时产生、同时消失。(　√　)
(3)物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力。(　√　)
(4)物块静止放在桌面上,物块所受重力和物块对桌面的压力是一对作用力和反作用力。(　×　)
知识点三　物体受力的初步分析
探究新知
1.两条思路
(1)根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况。
(2)根据各种力的特点,从相互作用的角度来分析物体的受力。
2.注意的问题
(1)明确要分析哪个物体所受的力。
(2)受力分析时一般按照重力、弹力、摩擦力、其他力,并且画出力的示意图的顺序进行。
(3)在受力分析时,确定的是某一物体的受力,而不是该物体某个力的反作用力。
3.一对平衡力与一对相互作用力
(1)一对平衡力作用在同一物体上,一对作用力和反作用力分别作用在两个物体上。
(2)一对平衡力不一定是同一性质的力,一对作用力和反作用力一定是同一性质的力。
正误辨析
(1)因为物体本身就有重力,所以重力没有施力物体。(　×　)
(2)物体静止时一定不受外力作用。(　×　)
(3)一个正方形木块放在光滑的水平桌面上,木块受到的弹力是由于桌面形变造成的。(　 √　)
(4)人在河边湿地上行走时容易下陷,是因为湿地地面对人的支持力小于他受到的重力。(　√　)
要点一　对牛顿第三定律的理解
情境探究
成语“以卵击石”是指拿鸡蛋去碰石头,比喻不自量力,自取灭亡。
探究:(1)是不是可以认为因鸡蛋硬度不够,所以鸡蛋对石头的力小,而石头对鸡蛋的力大
(2)鸡蛋破了,而石头却安然无恙的原因是什么
【答案】 (1)不是,以卵击石时,鸡蛋与石头之间的力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反,但作用效果不同。
(2)力大小相同的情况下,鸡蛋因其自身结构更容易破。
要点归纳
　对作用力和反作用力的理解
(1)三个特点。
(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
典例研习
[例1] (2025·浙江宁波阶段练习)汽车拉着拖车在平直的公路上运动,下列说法正确的是(　　)
[A] 汽车能拉着拖车运动是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力
[B] 汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力
[C] 匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车受到的阻力;加速前进时,地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力
[D] 匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力;加速前进时,汽车向前拉拖车的力大于拖车向后拉汽车的力
【答案】 C
【解析】 汽车对拖车的拉力等于拖车对汽车的拉力,是一对作用力与反作用力,与汽车的运动状态无关,故A、D错误;汽车对拖车施加拉力与拖车对汽车的拉力,同时产生,故B错误;匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车受到的阻力;加速前进时,地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力,故C正确。
对牛顿第三定律中“总是”的理解
(1)与物体的大小和形状无关。
(2)与物体的运动状态及参考系的选取无关。
(3)与物体受不受其他力无关。
要点二　作用力和反作用力与平衡力的比较
情境探究　
机器人的研发和使用给人们的生活带来极大的便利,如图是一个重力为G的扫地机器人静止在水平地板上。
探究:(1)对机器人进行分析,并找出作用力与反作用力和一对平衡力。
(2)如何区分是一对作用力与反作用力还是一对平衡力
【答案】 (1)机器人受重力和支持力的作用,它们是一对平衡力;水平地板对机器人的支持力与机器人对水平地板的压力是作用力与反作用力;机器人所受重力与机器人对地球的引力是一对作用力与反作用力。
(2)关键看是两个受力物体还是一个受力物体,A对B的力和B对A的力属于相互作用力,A对B的力和C对B的力(等大反向)属于一对平衡力。
要点归纳
　一对相互作用力与一对平衡力的比较
项目 一对作用力 和反作用力 一对平衡力
共同点 大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上
不 同 点 作用 对象 分别作用在两个物体上 作用在同一个物体上
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,另一个可依然存在
力的 性质 同性质的力 不一定是同性质的力
作用 效果 两个力分别在两个物体上,各自产生作用效果,谈不上平衡的条件 两个力共同产生作用效果,而使物体处于平衡状态
典例研习
[例2] 图甲为某中学田径运动会开幕式时采用无人机拍摄的照片,图乙为正在高空进行拍摄的无人机。若图乙中无人机在空中处于悬停状态进行拍摄,在无风无雨的理想情况下,下列说法正确的是(　　)
[A] 无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对平衡力
[B] 无人机所受重力和无人机对空气向下的推力为一对平衡力
[C] 无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对作用力与反作用力
[D] 无人机对空气向下的推力小于空气对无人机向上的推力
【答案】 A
【解析】 无人机所受重力和空气对无人机向上的推力作用在同一物体上,大小相等,方向相反,故无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对平衡力,不是一对作用力与反作用力,故A正确,C错误;无人机所受重力的受力物体是无人机,无人机对空气向下的推力的受力物体是空气,受力物体不同,不是一对平衡力,故B错误;根据牛顿第三定律可知无人机对空气向下的推力等于空气对无人机向上的推力,故D错误。
区分相互作用力与平衡力的方法
区分相互作用力和平衡力,最简单的方法是看涉及的物体的个数。
(1)一对相互作用力只涉及相互作用的两个物体,是甲物体对乙物体、乙物体对甲物体的关系。
(2)一对平衡力涉及三个物体,即两个施力物体同时作用在一个受力物体上。
要点三　物体受力的初步分析
情境探究
跑步是日常比较方便的一种体育锻炼,是高效的有氧运动方式。
探究:(1)跑步时,人受到哪几个力的作用
(2)人所受力的反作用力分别作用在哪里
【答案】 (1)人跑步时受到三个力的作用,即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力。
(2)人所受三个力的反作用力依次是人对地球的引力,人对地面的压力和人对地面的摩擦力,它们分别作用在地球、地面和地面。
要点归纳
1.受力分析内容
把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有力找出来,并画出受力示意图。
2.受力分析常用方法
项目 整体法 隔离法
概念 将相同运动状态的几个物体作为一个整体分析的方法 将研究对象从周围物体分隔出来单独分析的方法
适用 情境 只涉及系统外物体的作用力 涉及单个物体受力
优点 不需考虑系统内物体间的相互作用力 不需考虑自身及周围物体的运动状态
3.受力分析的步骤
典例研习
[例3] (2025·湖南期中)粗糙的长方体木块A、B叠加在一起,放在水平地面上,B木块在水平向右拉力的作用下保持静止。下列说法正确的是(　　)
[A] A受到的重力和A对B的压力是同一个力
[B] A受到重力、支持力和静摩擦力三个力的作用
[C] A、B两个木块受力个数之比为2∶5
[D] B受到的重力和地面对B的支持力是一对平衡力
【答案】 C
【解析】 A受到的重力和A对B的压力作用在两个不同的物体上,不是同一个力,故A错误;分别对A和B进行受力分析,A受到重力和B对A的支持力2个力的作用,B受到重力、地面对B的支持力、A对B的压力、水平拉力、地面对B的静摩擦力5个力作用,故B错误,C正确;在竖直方向B受到3个力的作用,B受到的重力和地面对B的支持力不是一对平衡力,故D错误。
判断力是否存在的三种方法
(1)根据各种性质的力产生的条件进行判断。
(2)根据作用力和反作用力的关系判断。因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力,没有施力物体或没有反作用力的力是不存在的。
(3)根据物体所处的运动状态判断。对有些力是否存在,或力的方向难以确定时,若物体处于平衡状态,可根据二力平衡判断。
[例4] (多选)如图所示,两小球a、b通过轻杆连接斜靠在静止的车厢里,两小球处于静止状态,则(　　)
[A] a球可能受到三个力的作用
[B] a球一定受到三个力的作用
[C] b球一定受到三个力的作用
[D] b球一定受到四个力的作用
【答案】 AD
【解析】 对于a球,一定受到重力、杆的支持力、车厢向右的支持力这三个力的作用,车厢的摩擦力可能有,也可能没有,选项A正确,B错误;对于b球,一定受到重力、车厢向上的支持力、轻杆的弹力、车厢的摩擦力这四个力的作用,选项C错误,D正确。
转换研究对象利用牛顿
第三定律求力的方法
核心归纳
求解某个未知力,一般情况下优先选取该力的受力物体进行分析,但有些情况下,如以受力物体为研究对象却不便于直接求解该力,此时可考虑转换研究对象,通过另外的物体求解其反作用力的大小和方向,然后再根据牛顿第三定律求得该力的大小和方向。
典例研习
[例题] 建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0 kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以2 m/s的速度匀速拉升,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10 m/s2)(　　)
[A] 200 N [B] 500 N [C] 700 N [D] 900 N
【答案】 B
【解析】 以建筑材料为研究对象,由平衡条件可得,人对绳子的拉力F=mg=20.0×10 N=200 N,对人研究,由平衡条件得FN+F=Mg,得FN=Mg-F=700 N-200 N=500 N,由牛顿第三定律知工人对地面的压力大小为500 N,故B正确,A、C、D错误。
1.(2025·吉林松原期中)一只鸟落在了树枝上休息,树枝被压弯,鸟处于静止状态。下列说法正确的是(　　)
[A] 鸟对树枝的弹力是由树枝发生形变产生的
[B] 鸟对树枝的压力与树枝对鸟的支持力是一对作用力与反作用力
[C] 鸟对树枝的压力与树枝对鸟的支持力是一对平衡力
[D] 树枝发生了弯曲,是因为鸟对树枝的压力大于树枝对鸟的支持力
【答案】 B
【解析】 鸟对树枝的弹力是由鸟发生形变产生的,故A错误;鸟对树枝的压力与树枝对鸟的支持力,是一对作用力与反作用力,两者大小总是相等的,故B正确,C、D错误。
2.(教材改编)如图所示,将A、B两个弹簧测力计连在一起,弹簧测力计B的一端固定在墙上,用手向右拉弹簧测力计A,读出两弹簧测力计的示数。若弹簧测力计A对弹簧测力计B的拉力大小记为F,弹簧测力计B对弹簧测力计A的拉力大小记为F′,忽略弹簧质量,关于上述实验,下列说法正确的是(　　)
[A] 若快速拉动A,则可能出现A的示数稍大于B
[B] A对B的拉力与B对A的拉力为一对平衡力
[C] 若将B与墙分开,用手拉B左端,则A、B的示数不相等
[D] 在误差允许的范围内,F与F′大小始终相等
【答案】 D
【解析】 根据牛顿第三定律可知,弹簧测力计A对弹簧测力计B的拉力F与弹簧测力计B对弹簧测力计A的拉力F′大小始终相等,与物体的运动状态及受力无关,A、C错误,D正确;弹簧测力计A对弹簧测力计B的拉力与弹簧测力计B对弹簧测力计A的拉力作用在不同物体上,为一对作用力和反作用力,B错误。
3.(多选)如图是某火箭点火发射升空的情景,下列分析正确的是(　　)
[A] 火箭尾部向下喷出的气体对空气产生的作用力的反作用力使火箭获得向上的推力
[B] 火箭尾部向下喷出的气体对火箭产生的反作用力使火箭获得向上的推力
[C] 火箭飞出大气层后,火箭虽然向后喷气,也无法获得向前的推力
[D] 卫星进入预定轨道后,地球对卫星的引力和卫星对地球的引力一样大
【答案】 BD
【解析】 火箭尾部向下喷出气体时对气体产生一个作用力,喷出气体同时有一反作用力使火箭获得向上的推力,故A错误,B正确;火箭飞出大气层后,即使没有空气,火箭向后喷气,也会获得向前的反作用力,故C错误;卫星进入预定轨道后,地球对卫星的引力和卫星对地球的引力是一对相互作用力,大小相等,故D正确。
4.如图,a、b两物体通过跨过光滑定滑轮的细线连在一起,它们均处于静止状态。有关两物体的受力情况正确的是(　　)
[A] a受4个力作用,其中弹力有1个
[B] a受4个力作用,其中弹力有3个
[C] b受2个力作用,其中弹力有2个
[D] b受2个力作用,其中弹力有1个
【答案】 D
【解析】 对于a,物体a受到绳子向右上的拉力,有向右的运动趋势,物体a保持静止状态,可知地面对a有向左的静摩擦力,则地面对物体a一定有支持力,故物体a受到4个力作用,分别为重力、绳子的拉力、地面的支持力和静摩擦力,其中支持力和拉力都是弹力,有2个弹力,故A、B错误;b处于静止状态,受到重力和绳子的拉力2个力的作用,其中绳子的拉力属于弹力,故C错误,D正确。
课时作业
(分值:60分)
考点一　对牛顿第三定律的理解
1.(4分)(2025·江苏无锡期中)下列说法正确的是(　　)
[A] 物体间不可能只有作用力,而没有反作用力
[B] 一对作用力与反作用力的合力为零
[C] 一对作用力与反作用力的性质可以不同
[D] 先有作用力,然后才有反作用力
【答案】 A
【解析】 作用力和反作用力总是成对出现的,则物体间不可能只有作用力,而没有反作用力,A正确;一对作用力与反作用力因作用在两个物体上,则不能求合力,B错误;一对作用力与反作用力的性质一定相同,C错误;作用力和反作用力总是同时产生,同时消失的,D错误。
2.(6分)(多选)(2025·山东烟台期中)如图所示,甲、乙在一次掰手腕的比赛中,甲获得了胜利。若甲对乙的力记为F1,乙对甲的力记为F2,则下列说法正确的是(　　)
[A] F1和F2大小相等
[B] F1的大小大于F2的大小
[C] F1先于F2产生
[D] F1和F2同时产生
【答案】 AD
【解析】 力的作用是相互的,甲对乙施力的同时,甲也受到乙对他的反作用力,即F1和F2同时产生,一对相互作用力的大小相等、方向相反,即F1和F2大小相等。
考点二　作用力与反作用力和平衡力的比较
3.(4分)如图铁质的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上,不计棋子之间的相互作用力,则每个棋子和棋盘之间相互作用力数为(　　)
[A] 2对 　　　　[B] 3对
[C] 4对 　　　　[D] 5对
【答案】 B
【解析】 棋子受到重力G、棋盘面的吸引力F、弹力FN和静摩擦力Ff,共四个力作用,除了重力,其余3个力的施力物体都是棋盘,所以每个棋子和棋盘之间共有3对相互作用力,故B正确,A、C、D错误。
4.(4分)(2025·河北张家口期中)我国的无人机技术在民用领域取得了显著的进步和发展。如图所示,一架小型无人机运送物资开展应急救援,忽略空气阻力影响,无人机在空中匀速上升过程中,下列说法正确的是(　　)
[A] 物资对绳子的拉力是由于绳子的形变产生的
[B] 绳子对物资的拉力大于物资对绳子的拉力
[C] 绳子对物资的拉力与物资受到的重力是一对平衡力
[D] 物资对绳子的拉力就是物资受到的重力
【答案】 C
【解析】 物资对绳子的拉力是由于物资的形变产生的,A错误;绳子对物资的拉力与物资对绳子的拉力是一对作用力与反作用力,大小相等、方向相反,B错误;物资受重力及绳子的拉力,在这两个力的作用下匀速上升,所以绳子对物资的拉力与物资受到的重力是一对平衡力,C正确;物资对绳子的拉力属于弹力,物资受到的重力是由于地球的吸引产生的,二者不是同一性质的力,D错误。
5.(4分)(2025·浙江期中)关于网球运动中蕴含的力学知识,若忽略空气阻力,下列说法正确的是(　　)
[A] 球在空中飞行时,受重力和推力的作用
[B] 球撞击球拍时,球拍对球的力的大小等于球对球拍的力的大小
[C] 球撞击球拍时,球拍对球的作用力与球所受到的重力是一对平衡力
[D] 球撞击球拍时,球拍受到球的作用力等于球所受到的重力
【答案】 B
【解析】 球在空中飞行时,只受重力作用,不受推力,故A错误;球撞击球拍时,由牛顿第三定律可知,球拍对球的力的大小等于球对球拍的力的大小,故B正确;球拍对球的作用力与球所受到的重力方向不在同一直线上,不是一对平衡力,且两者大小未知,故C、D错误。
考点三　物体受力的初步分析
6.(4分)如图,三个相同的物块叠放在水平地面上,各接触面水平且各接触面间均不光滑。现用一水平向右的力F作用在物块a上,三个物块仍然保持静止,则下列说法正确的是(　　)
[A] b对c的摩擦力方向向右
[B] a对b的摩擦力方向向右
[C] b所受重力与a对b的弹力是一对平衡力
[D] 地面对a的摩擦力与a对地面的摩擦力是一对相互作用力
【答案】 D
【解析】 以c为研究对象,若c受b的摩擦力,则其水平方向受力不平衡,所以c不受摩擦力,故A错误;以b、c为研究对象,若b、c受到a的摩擦力,则其水平方向受力不平衡,所以a、b间不存在摩擦力,故B错误;以b为研究对象,受重力,c对b的压力以及a对b的弹力,处于平衡状态,根据平衡条件可知,a对b的弹力大小等于b所受重力和c对b的压力的大小之和,所以b所受的重力和a对b的弹力不相等,不是一对平衡力,故C错误;地面对a的摩擦力与a对地面的摩擦力是一对相互作用力,故D正确。
7.(4分)物体b在水平推力F作用下,将物体a挤压在竖直墙壁上,如图所示,a、b处于静止状态。关于a、b两物体的受力情况,下列说法正确的是(　　)
[A] b共受到三个力的作用
[B] a共受到四个力的作用
[C] a受到墙壁摩擦力的大小不随F的增大而增大
[D] 若撤去F,物体a和b沿竖直墙壁下滑时,物体b受到两个力的作用
【答案】 C
【解析】 隔离物体b分析,受重力、推力、支持力和a对b向上的静摩擦力,共4个力,故A错误;隔离物体a分析,受重力、b对a的压力和向下的摩擦力、墙壁的支持力和向上的摩擦力,共5个力,故B错误;将a、b看作整体,竖直方向根据平衡条件可得a受到墙壁摩擦力的大小等于a和b的重力之和,所以a受到墙壁摩擦力的大小不随F的增大而增大,故C正确;若撤去F,物体a和b沿竖直墙壁下滑时,a和b之间没有弹力,也没有摩擦力,a与墙之间没有弹力,也没有摩擦力,所以物体a和b都是只受到重力作用,故D错误。
8.(8分)(2025·上海随堂检测)如图所示,在两块竖直木板之间有4个紧夹着的小木块处于静止状态,每个木块的质量都是m,求木块2和木块3之间摩擦力的大小。
【答案】 0
【解析】 如图甲所示,以4个木块整体为研究对象,两侧木板给整体竖直向上的摩擦力为4mg,每侧木板施加给木块的摩擦力都是2mg。如图乙所示,以木块1和2整体为研究对象,受竖直向下大小为2mg的重力和左侧木板竖直向上大小为2mg的静摩擦力,二力平衡,故木块2、3之间摩擦力为0。
9.(6分)(多选)(2025·四川宜宾阶段检测)玻璃房逐渐受到人们的青睐,大玻璃窗户的清洁可由“自动擦窗机器人”完成。某自动擦窗机器人的质量为1.5 kg,它的“腹部”有吸盘。自动擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出后,它能牢牢地吸在竖直玻璃上,g取10 N/kg。则下列说法符合事实的是(　　)
[A] 此时摩擦力等于15 N
[B] 若真空泵继续向外抽气,则自动擦窗机器人受到的摩擦力将变大
[C] 此时机器人对玻璃的压力和玻璃对机器人的支持力是一对相互作用力
[D] 当自动擦窗机器人竖直向下运动时,若真空泵继续向外抽气,则自动擦窗机器人受到的摩擦力将变大
【答案】 ACD
【解析】 擦窗机器人静止在竖直玻璃上,在竖直方向,由二力平衡可得Ff=mg=15 N,故A正确;当自动擦窗机器人不动时,受到的摩擦力为静摩擦力,所以真空泵继续向外抽气,自动擦窗机器人受到的重力不变,由平衡条件可知摩擦力也不变,故B错误;此时机器人对玻璃的压力和玻璃对机器人的支持力是一对相互作用力,故C正确;当自动擦窗机器人竖直向下运动时,受到的摩擦力为滑动摩擦力,若真空泵继续向外抽气,则压力增大,根据滑动摩擦力公式Ff=μFN,则自动擦窗机器人受到的摩擦力将变大,故D正确。
10.(16分)电动平衡车,又叫体感车、思维车等。市场上主要有独轮和双轮两类。
(1)如图所示的电动平衡车突然在水平面上做加速直线运动,人对平衡车的压力大小是否发生变化
(2)人站在电动平衡车上与平衡车一起做匀速直线运动,人和平衡车的总质量为75 kg,求电动平衡车对地面的压力大小(g取9.8 N/kg)。
【答案】 (1)不发生变化　(2)735 N
【解析】 (1)根据牛顿第三定律可知人对平衡车的压力等于平衡车对人的支持力。因人在竖直面内处于平衡状态,即平衡车对人的支持力与人所受的重力大小相等、方向相反,则人对平衡车的压力不因为平衡车在水平面上的加速运动而变化。
(2)在竖直方向上,人和平衡车所受的重力和支持力是一对平衡力,则人和平衡车所受支持力大小为FN=Mg=75 kg×9.8 N/kg=735 N,
根据牛顿第三定律,电动平衡车对地面的压力大小为735 N。(共47张PPT)
3 牛顿第三定律
[定位·学习目标]　
1.通过对作用力和反作用力概念的学习,掌握作用力与反作用力和平衡力的区别,形成物理观念。2.通过对牛顿第三定律的学习,理解其意义,体会科学探究在研究物理规律中的作用。能运用定律解释生产、生活中的现象,养成正确的科学思维方法。3.通过对物体受力的初步分析的学习,掌握分析物体受力的方法,形成正确的科学态度与价值观。
探究·必备知识
知识点一　作用力和反作用力
「探究新知」
1.力是物体对 的作用。只要谈到力,就一定存在着 物体和
物体。
2.两个物体之间的作用总是 的。当一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定 对前一个物体也施了力,物体间相互作用的这一对力,通常叫作 和 。作用力和反作用力总是互相 、同时 的。
物体
受力
施力
相互
同时
作用力
反作用力
依赖
存在
正误辨析
(1)只有相互接触的物体才会有作用力和反作用力。(　 　)
(2)火箭喷出高温、高压气体受力而升空,该过程没有施力物体。(　 　)
(3)一个物体对另一个物体施加了作用力后,后一个物体再对该物体施加反作用力。(　 　)
×
×
×
知识点二　牛顿第三定律
「探究新知」
1.实验探究:如图所示,把A、B两个弹簧测力计连接在一起,B的一端固定,用手拉弹簧测力计A,结果发现两个弹簧测力计的示数是 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 的,弹力方向 。
相等
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 ,方向
,作用在同一条 上。
相等
相反
相等
相反
直线
(1)作用力和反作用力的大小相等、方向相反、合力为零。(　 　)
(2)物体间的作用力和反作用力一定同时产生、同时消失。(　 　)
(3)物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力。(　 　)
(4)物块静止放在桌面上,物块所受重力和物块对桌面的压力是一对作用力和反作用力。(　 　)
正误辨析
×
×
√
√
知识点三　物体受力的初步分析
「探究新知」
1.两条思路
(1)根据物体 的变化来分析和判断其受力情况。
(2)根据各种力的特点,从 的角度来分析物体的受力。
2.注意的问题
(1)明确要分析哪个物体所受的力。
运动状态
相互作用
(2)受力分析时一般按照重力、 、摩擦力、其他力,并且画出力的示意图的顺序进行。
(3)在受力分析时,确定的是某一物体的受力,而不是该物体某个力的反作用力。
3.一对平衡力与一对相互作用力
(1)一对平衡力作用在 物体上,一对作用力和反作用力分别作用在 物体上。
(2)一对平衡力 是同一性质的力,一对作用力和反作用力 是同一性质的力。
弹力
同一
两个
不一定
一定
(1)因为物体本身就有重力,所以重力没有施力物体。(　 　)
(2)物体静止时一定不受外力作用。(　 　)
(3)一个正方形木块放在光滑的水平桌面上,木块受到的弹力是由于桌面形变造成的。(　 　)
(4)人在河边湿地上行走时容易下陷,是因为湿地地面对人的支持力小于他受到的重力。(　 　)
正误辨析
×
√
×
√
突破·关键能力
要点一　对牛顿第三定律的理解
「情境探究」
成语“以卵击石”是指拿鸡蛋去碰石头,比喻不自量力,自取灭亡。
探究:(1)是不是可以认为因鸡蛋硬度不够,所以鸡蛋对石头的力小,而石头对鸡蛋的力大
【答案】 (1)不是,以卵击石时,鸡蛋与石头之间的力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反,但作用效果不同。
(2)鸡蛋破了,而石头却安然无恙的原因是什么
【答案】 (2)力大小相同的情况下,鸡蛋因其自身结构更容易破。
对作用力和反作用力的理解
(1)三个特点。
「要点归纳」
(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] (2025·浙江宁波阶段练习)汽车拉着拖车在平直的公路上运动,下列说法正确的是(　　)
[A] 汽车能拉着拖车运动是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力
[B] 汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力
[C] 匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车受到的阻力;加速前进时,地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力
[D] 匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力;加速前进时,汽车向前拉拖车的力大于拖车向后拉汽车的力
「典例研习」
C
【解析】 汽车对拖车的拉力等于拖车对汽车的拉力,是一对作用力与反作用力,与汽车的运动状态无关,故A、D错误;汽车对拖车施加拉力与拖车对汽车的拉力,同时产生,故B错误;匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车受到的阻力;加速前进时,地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力,故C正确。
·规律方法·
对牛顿第三定律中“总是”的理解
(1)与物体的大小和形状无关。
(2)与物体的运动状态及参考系的选取无关。
(3)与物体受不受其他力无关。
要点二　作用力和反作用力与平衡力的比较
「情境探究」
机器人的研发和使用给人们的生活带来极大的便利,如图是一个重力为G的扫地机器人静止在水平地板上。
探究:(1)对机器人进行分析,并找出作用力与反作用力和一对平衡力。
【答案】 (1)机器人受重力和支持力的作用,它们是一对平衡力;水平地板对机器人的支持力与机器人对水平地板的压力是作用力与反作用力;机器人所受重力与机器人对地球的引力是一对作用力与反作用力。
(2)如何区分是一对作用力与反作用力还是一对平衡力
【答案】 (2)关键看是两个受力物体还是一个受力物体,A对B的力和B对A的力属于相互作用力,A对B的力和C对B的力(等大反向)属于一对平衡力。
「要点归纳」
一对相互作用力与一对平衡力的比较
项目 一对作用力和反作用力 一对平衡力
共同点 大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上 不 同 点 作用 对象 分别作用在两个物体上 作用在同一个物体上
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,另一个可依然存在
力的 性质 同性质的力 不一定是同性质的力
作用 效果 两个力分别在两个物体上,各自产生作用效果,谈不上平衡的条件 两个力共同产生作用效果,而使物体处于平衡状态
[例2] 图甲为某中学田径运动会开幕式时采用无人机拍摄的照片,图乙为正在高空进行拍摄的无人机。若图乙中无人机在空中处于悬停状态进行拍摄,在无风无雨的理想情况下,下列说法正确的是(　　)
[A] 无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对平衡力
[B] 无人机所受重力和无人机对空气向下的推力为一对平衡力
[C] 无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对作用力与反作用力
[D] 无人机对空气向下的推力小于空气对无人机向上的推力
「典例研习」
A
【解析】 无人机所受重力和空气对无人机向上的推力作用在同一物体上,大小相等,方向相反,故无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为一对平衡力,不是一对作用力与反作用力,故A正确,C错误;无人机所受重力的受力物体是无人机,无人机对空气向下的推力的受力物体是空气,受力物体不同,不是一对平衡力,故B错误;根据牛顿第三定律可知无人机对空气向下的推力等于空气对无人机向上的推力,故D错误。
·规律方法·
区分相互作用力与平衡力的方法
区分相互作用力和平衡力,最简单的方法是看涉及的物体的个数。
(1)一对相互作用力只涉及相互作用的两个物体,是甲物体对乙物体、乙物体对甲物体的关系。
(2)一对平衡力涉及三个物体,即两个施力物体同时作用在一个受力物体上。
要点三　物体受力的初步分析
「情境探究」
跑步是日常比较方便的一种体育锻炼,是高效的有氧运动方式。
探究:(1)跑步时,人受到哪几个力的作用
【答案】 (1)人跑步时受到三个力的作用,即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力。
(2)人所受力的反作用力分别作用在哪里
【答案】 (2)人所受三个力的反作用力依次是人对地球的引力,人对地面的压力和人对地面的摩擦力,它们分别作用在地球、地面和地面。
「要点归纳」
1.受力分析内容
把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有力找出来,并画出受力示意图。
2.受力分析常用方法
项目 整体法 隔离法
概念 将相同运动状态的几个物体作为一个整体分析的方法 将研究对象从周围物体分隔出来单独分析的方法
适用 情境 只涉及系统外物体的作用力 涉及单个物体受力
优点 不需考虑系统内物体间的相互作用力 不需考虑自身及周围物体的运动状态
3.受力分析的步骤
[例3] (2025·湖南期中)粗糙的长方体木块A、B叠加在一起,放在水平地面上,
B木块在水平向右拉力的作用下保持静止。下列说法正确的是(　　)
[A] A受到的重力和A对B的压力是同一个力
[B] A受到重力、支持力和静摩擦力三个力的作用
[C] A、B两个木块受力个数之比为2∶5
[D] B受到的重力和地面对B的支持力是一对平衡力
「典例研习」
C
【解析】 A受到的重力和A对B的压力作用在两个不同的物体上,不是同一个力,故A错误;分别对A和B进行受力分析,A受到重力和B对A的支持力2个力的作用,B受到重力、地面对B的支持力、A对B的压力、水平拉力、地面对B的静摩擦力5个力作用,故B错误,C正确;在竖直方向B受到3个力的作用,B受到的重力和地面对B的支持力不是一对平衡力,故D错误。
·规律方法·
判断力是否存在的三种方法
(1)根据各种性质的力产生的条件进行判断。
(2)根据作用力和反作用力的关系判断。因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力,没有施力物体或没有反作用力的力是不存在的。
(3)根据物体所处的运动状态判断。对有些力是否存在,或力的方向难以确定时,若物体处于平衡状态,可根据二力平衡判断。
[例4] (多选)如图所示,两小球a、b通过轻杆连接斜靠在静止的车厢里,两小球处于静止状态,则(　 　)
[A] a球可能受到三个力的作用
[B] a球一定受到三个力的作用
[C] b球一定受到三个力的作用
[D] b球一定受到四个力的作用
AD
【解析】 对于a球,一定受到重力、杆的支持力、车厢向右的支持力这三个力的作用,车厢的摩擦力可能有,也可能没有,选项A正确,B错误;对于b球,一定受到重力、车厢向上的支持力、轻杆的弹力、车厢的摩擦力这四个力的作用,选项C错误,D正确。
提升·核心素养
转换研究对象利用牛顿第三定律求力的方法
「核心归纳」
求解某个未知力,一般情况下优先选取该力的受力物体进行分析,但有些情况下,如以受力物体为研究对象却不便于直接求解该力,此时可考虑转换研究对象,通过另外的物体求解其反作用力的大小和方向,然后再根据牛顿第三定律求得该力的大小和方向。
「典例研习」
[例题] 建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0 kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以2 m/s的速度匀速拉升,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10 m/s2)(　　)
[A] 200 N [B] 500 N
[C] 700 N [D] 900 N
B
【解析】 以建筑材料为研究对象,由平衡条件可得,人对绳子的拉力F=mg=20.0×10 N=200 N,对人研究,由平衡条件得FN+F=Mg,得FN=Mg-F=700 N-200 N=500 N,由牛顿第三定律知工人对地面的压力大小为500 N,故B正确,A、C、D错误。
检测·学习效果
1.(2025·吉林松原期中)一只鸟落在了树枝上休息,树枝被压弯,鸟处于静止状态。下列说法正确的是(　　)
[A] 鸟对树枝的弹力是由树枝发生形变产生的
[B] 鸟对树枝的压力与树枝对鸟的支持力是一对作用力与反作用力
[C] 鸟对树枝的压力与树枝对鸟的支持力是一对平衡力
[D] 树枝发生了弯曲,是因为鸟对树枝的压力大于树枝对鸟的支持力
B
【解析】 鸟对树枝的弹力是由鸟发生形变产生的,故A错误;鸟对树枝的压力与树枝对鸟的支持力,是一对作用力与反作用力,两者大小总是相等的,故B正确,C、D错误。
2.(教材改编)如图所示,将A、B两个弹簧测力计连在一起,弹簧测力计B的一端固定在墙上,用手向右拉弹簧测力计A,读出两弹簧测力计的示数。若弹簧测力计A对弹簧测力计B的拉力大小记为F,弹簧测力计B对弹簧测力计A的拉力大小记为F′,忽略弹簧质量,关于上述实验,下列说法正确的是(　　)
[A] 若快速拉动A,则可能出现A的示数稍大于B
[B] A对B的拉力与B对A的拉力为一对平衡力
[C] 若将B与墙分开,用手拉B左端,则A、B的示数不相等
[D] 在误差允许的范围内,F与F′大小始终相等
D
【解析】 根据牛顿第三定律可知,弹簧测力计A对弹簧测力计B的拉力F与弹簧测力计B对弹簧测力计A的拉力F′大小始终相等,与物体的运动状态及受力无关,A、C错误,D正确;弹簧测力计A对弹簧测力计B的拉力与弹簧测力计B对弹簧测力计A的拉力作用在不同物体上,为一对作用力和反作用力,
B错误。
3.(多选)如图是某火箭点火发射升空的情景,下列分析正确的是(　 　)
[A] 火箭尾部向下喷出的气体对空气产生的作用力的反作用力使火箭获得向上的推力
[B] 火箭尾部向下喷出的气体对火箭产生的反作用力使
火箭获得向上的推力
[C] 火箭飞出大气层后,火箭虽然向后喷气,也无法获得向前的推力
[D] 卫星进入预定轨道后,地球对卫星的引力和卫星对地球的引力一样大
BD
【解析】 火箭尾部向下喷出气体时对气体产生一个作用力,喷出气体同时有一反作用力使火箭获得向上的推力,故A错误,B正确;火箭飞出大气层后,即使没有空气,火箭向后喷气,也会获得向前的反作用力,故C错误;卫星进入预定轨道后,地球对卫星的引力和卫星对地球的引力是一对相互作用力,大小相等,故D正确。
4.如图,a、b两物体通过跨过光滑定滑轮的细线连在一起,它们均处于静止状态。有关两物体的受力情况正确的是(　　)
[A] a受4个力作用,其中弹力有1个
[B] a受4个力作用,其中弹力有3个
[C] b受2个力作用,其中弹力有2个
[D] b受2个力作用,其中弹力有1个
D
【解析】 对于a,物体a受到绳子向右上的拉力,有向右的运动趋势,物体a保持静止状态,可知地面对a有向左的静摩擦力,则地面对物体a一定有支持力,故物体a受到4个力作用,分别为重力、绳子的拉力、地面的支持力和静摩擦力,其中支持力和拉力都是弹力,有2个弹力,故A、B错误;b处于静止状态,受到重力和绳子的拉力2个力的作用,其中绳子的拉力属于弹力,故C错误,D正确。
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