2019-2020學年新教材高中物理第三章相互作用-力3牛頓第三定律練習含解析新人教版必修第一冊

PAGE17-3.牛頓第三定律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．理解牛頓第三定律，并能應用它解釋生活中的現象。3．學會正確受力分析，能區(qū)別平衡力與作用力和反作用力。一、作用力和反作用力1．力的物質性：力是物體對eq\o(□,\s\up4(01))物體的作用，力的產生一定存在著eq\o(□,\s\up4(02))受力物體和eq\o(□,\s\up4(03))施力物體。2．力的相互性：力的作用是相互的，物體間相互作用的一對力通常叫作eq\o(□,\s\up4(04))作用力和eq\o(□,\s\up4(05))反作用力，它們總是互相依賴、eq\o(□,\s\up4(06))同時存在的。二、牛頓第三定律1．內容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小eq\o(□,\s\up4(01))相等，方向eq\o(□,\s\up4(02))相反，作用在eq\o(□,\s\up4(03))同一條直線上。2．應用舉例(1)劃船時槳向后推水，水就向前推槳，水給槳一個eq\o(□,\s\up4(04))反作用力，從而推動船前進。(2)汽車的發(fā)動機驅動車輪轉動，由于輪胎和地面之間的摩擦，車輪向eq\o(□,\s\up4(05))后推地面，地面給車輪一個向eq\o(□,\s\up4(06))前的反作用力，使汽車前進。三、物體受力的初步分析1．物體受力的初步分析(1)分析物體的受力，有兩條思路。一是根據物體運動狀態(tài)的變化來分析和判斷其受力情況；二是根據eq\o(□,\s\up4(01))各種力的特點，從相互作用的角度來分析物體的受力。(2)在高中物理的力學部分，我們遇到的力主要是eq\o(□,\s\up4(02))重力、eq\o(□,\s\up4(03))彈力和eq\o(□,\s\up4(04))摩擦力，且一般按eq\o(□,\s\up4(05))重力、eq\o(□,\s\up4(06))彈力和eq\o(□,\s\up4(07))摩擦力的順序來分析物體的受力情況。(3)分析物體的受力時，必須明確eq\o(□,\s\up4(08))是在分析哪個物體所受的力。(4)在分析物體的受力情況時，不要把某個力的反作用力跟這個力的eq\o(□,\s\up4(09))平衡力混淆。2．平衡力與作用力和反作用力(1)一對相互平衡的力：大小相等、方向相反，作用在同一條直線上，且作用在eq\o(□,\s\up4(10))同一物體上。(2)一對作用力和反作用力：大小相等、方向相反，作用在同一條直線上，且作用在eq\o(□,\s\up4(11))兩個物體上。(3)一對作用力和反作用力eq\o(□,\s\up4(12))一定是同一種類的力，而一對相互平衡的力則eq\o(□,\s\up4(13))不一定是同一種類的力。判一判(1)物體間可能只有作用力，而沒有反作用力。()(2)兩個物體只有相互接觸時才存在作用力和反作用力。()(3)物體間的作用力與反作用力一定同時產生、同時消失。()(4)受力分析的一般順序是先分析是否有摩擦力，再分析是否有彈力，最后分析重力。()(5)通?？梢杂眉僭O法判斷彈力、摩擦力是否存在。()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√想一想雞蛋碰石頭，雞蛋破了，而石頭絲毫無損，說明石頭對雞蛋的作用力大，而雞蛋對石頭的作用力小，這一判斷對嗎？提示：這一判斷不對。雞蛋碰石頭，雞蛋對石頭的力和石頭對雞蛋的力是一對作用力與反作用力，大小必然相等，雞蛋破了，是因為雞蛋殼易碎。課堂任務牛頓第三定律仔細觀察下列圖片，認真參與“師生互動”?；顒?：我們知道力是物體對物體的作用。如圖甲所示，女孩推了男孩一下，為什么在男孩前進的同時，女孩會后退？提示：女孩推男孩，男孩受到女孩的推力而向前運動，女孩后退是因為她同時受到了男孩對她向后的推力?；顒?：如圖乙所示，把A、B兩個彈簧測力計連接在一起，將B的一端固定，用手拉彈簧測力計A，可以看到什么？這時，A、B彈簧測力計之間有怎樣的相互作用？提示：可以看到兩個測力計的指針同時移動；這時，測力計B受到A的拉力F，測力計A則受到B的拉力F′?；顒?：如圖乙所示的實驗中，測力計B受到A的拉力F與測力計A受到B的拉力F′的大小和方向有什么關系？再用更大一點的力拉動測力計A，觀察兩測力計的示數，此時F和F′有什么關系？提示：由實驗可知，兩種情況下F和F′都是大小相等，方向相反，同時變化?；顒?：討論、交流、展示，得出結論。1．作用力與反作用力：物體間相互作用的一對力，一個叫作用力，另一個叫反作用力，它們總是互相依賴、同時存在的。2．作用力與反作用力的“四同”和“三異”作用力和反作用力分別作用在兩個物體上，其作用效果分別體現在各自的受力物體上，所以作用力和反作用力產生的作用效果不能抵消。3．牛頓第三定律(1)內容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。(2)表達式：F＝－F′(式中的“－”號表示方向相反)。(3)重要意義：定量地反映出物體間相互作用時彼此施力所遵循的規(guī)律，即作用力和反作用力的規(guī)律。(4)適用范圍：牛頓第三定律是個普適定律，它的成立不受條件限制，作用力與反作用力的關系與物體運動狀態(tài)無關，與參考系的選取無關。例1(多選)在排球比賽中，運動員用手掌將排球奮力擊出。關于排球與運動員手掌之間的作用力，下列說法正確的是()A．排球對運動員手掌的作用力大于運動員手掌對排球的作用力B．排球對運動員手掌的作用力和運動員手掌對排球的作用力大小相等C．排球對運動員手掌的作用力比運動員手掌對排球的作用力產生稍晚D．排球對運動員手掌的作用力和運動員手掌對排球的作用力同時消失(1)手掌對排球的力與排球對手掌的力是什么關系？提示：是作用力與反作用力的關系。(2)手掌對排球的力與排球對手掌的力誰先產生？誰先消失？提示：同時產生，同時消失。[規(guī)范解答]排球對運動員手掌的作用力與運動員手掌對排球的作用力是一對作用力和反作用力，大小相等，同時產生、同時消失，B、D正確，A、C錯誤。[完美答案]BD作用力與反作用力不管在什么情況下總是大小相等，方向相反，同時產生、同時變化、同時消失。eq\a\vs4\al([變式訓練1])關于馬拉車的下列說法正確的是()A．馬拉車不動，是因為馬拉車的力小于車拉馬的力B．馬拉車前進，是因為馬拉車的力大于車拉馬的力C．無論車如何運動，馬拉車的力大小總是等于車拉馬的力D．只有當馬拉車不動或馬拉車勻速前進時，馬拉車的力大小才等于車拉馬的力答案C解析馬拉車時，不論車如何運動，馬拉車的力與車拉馬的力都是一對作用力和反作用力，二者總是大小相等，方向相反，故C正確，A、B、D錯誤。課堂任務物體受力的初步分析仔細觀察下列圖片，認真參與“師生互動”?；顒?：如圖，一個木塊靜止在粗糙斜面上，為了便于受力分析，第一步應該做什么？提示：首先要選定研究對象，將其從周圍環(huán)境中隔離出來，例如要先明確是對木塊受力分析還是對粗糙斜面受力分析?；顒?：物體受到的力往往比較多，以木塊為例，應按怎樣的順序分析，才不至于遺漏力？提示：地球周圍的物體都受重力，所以首先分析重力，木塊受到豎直向下的重力；因為有擠壓才可能有摩擦力，所以接著分析彈力，木塊和斜面接觸并擠壓，所以木塊受到垂直于斜面向上的彈力；假如木塊和斜面間沒有摩擦，木塊就會下滑，所以木塊受到沿斜面向上的靜摩擦力?；顒?：我們知道力是物體對物體的作用，為了避免多分析力，受力分析完應該做什么？提示：找到物體所受各力的施力物體和受力物體，如果沒有對應的施力物體或受力物體不是所研究的物體，這個力就不存在或不是物體受到的力?；顒?：討論、交流、展示，得出結論。1．受力分析確定所要研究的物體，分析物體受到哪些力，并將它們以示意圖的形式表示出來，這一過程及方法叫受力分析。2．物體是否受某力的判斷依據(1)條件判斷根據是否滿足力的產生條件來判斷物體是否受到某個力的作用。(2)效果判斷根據力的作用效果來判斷物體是否受到某個力的作用。(3)相互作用判斷利用力的作用的相互性，即受力物體同時也是施力物體來判斷物體是否受到某個力作用。(4)特殊法判斷好多難以確定的力，如彈力、摩擦力等可以利用假設法、運動狀態(tài)分析法等特殊方法來判斷物體是否受力。3．受力分析的步驟4．如何防止“多力”或“丟力”(1)防止“多力”的有效途徑是找出物體所受各力的施力物體和受力物體。若物體受到的某力有施力物體，則該力實際存在，無施力物體，則該力不存在。若某力的受力物體不是所研究的物體，則它不是物體受到的力。(2)按正確的順序(即一重二彈三摩擦四其他)進行受力分析是保證不“丟力”的有效措施。5．受力分析時需注意的問題(1)只分析所受的力在進行受力分析時，一定要注意，我們分析的是物體“受到”的力，而不是物體對外施加的力。(2)只分析性質力進行受力分析時，只分析物體所受到的性質力，比如：重力、彈力、摩擦力等；不分析效果力，比如：動力、阻力、下滑力等。(3)在分析物體的受力情況時，不要把某個力的反作用力跟這個力的平衡力混淆。6．一對作用力和反作用力與一對平衡力的比較續(xù)表(1)作用力與反作用力是“異體、共線、反向、等大、同類、同存”。(2)平衡力是“同體、共線、反向、等大”。例2(多選)如圖所示，一小球用三根輕繩掛于天花板上，小球靜止，繩1、3傾斜，繩2恰好豎直，則小球所受的作用力可能有()A．2個 B．3個C．4個 D．5個(1)小球一定受重力作用嗎？提示：是的。地球附近的物體都受到地球的重力作用。(2)小球受到的繩子上的拉力作用的情形可能有哪些？提示：第一種情形：只有繩2對小球有拉力作用；第二種情形：只有繩1和繩3對小球有拉力作用；第三種情形：3條繩都對小球有拉力作用。[規(guī)范解答]由題可知繩2恰好豎直，小球處于平衡狀態(tài)，則由平衡條件可知，若繩2不受力，則小球受繩1、3的拉力和重力作用，B正確；若繩2受力，繩1、3不受力，則小球受繩2的拉力和重力作用，A正確；若繩2受力，繩1、3也受力，則小球受繩1、2、3的拉力和重力作用，C正確，D錯誤。[完美答案]ABC轉換研究對象法求解某個力的大小和方向時，一般情況下選取該力的受力物體進行分析，但有些情況下不便于直接求解該力，可先通過轉換研究對象，求解其反作用力的大小和方向，再應用牛頓第三定律求得該力的大小和方向。eq\a\vs4\al([變式訓練2－1])(多選)如圖所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上，另一端與斜面體P連接，P與固定擋板Q接觸且P處于靜止狀態(tài)。則斜面體P此時受到的力的個數有可能為()A．2 B．3C．4 D．5答案AC解析對物體P受力分析如圖甲所示，彈簧對物體P的支持力為N，如果N＝G，物體受力平衡，故P可能受2個力的作用；如果N＜G，P不可能處于靜止狀態(tài)；如果N＞G，物體會受到擋板Q的彈力F和摩擦力f，受力分析如圖乙所示，故P可能受4個力的作用。綜上所述，A、C正確，B、D錯誤。eq\a\vs4\al([變式訓練2－2])某建筑工地上，工人師傅推車情形如圖所示，以下判斷正確的是()A．工人對車的力與車對工人的力是一對平衡力B．工人受到的重力與工人對地面的壓力是一對平衡力C．工人對車的力與車對工人的力是一對作用力和反作用力D．工人受到的重力與地面對工人的支持力是一對作用力和反作用力答案C解析工人對車的力和車對工人的力是兩個物體之間的相互作用，所以工人對車的力與車對工人的力是一對作用力和反作用力，A錯誤，C正確；工人受到的重力與工人對地面的壓力分別作用在兩個不同的物體上，所以不是一對平衡力，B錯誤；工人受到的重力與地面對工人的支持力都作用在工人上，不是一對作用力和反作用力，D錯誤。A組：合格性水平訓練1．(作用力和反作用力的特點)關于物體間的作用力和反作用力，下列說法正確的是()A．只有兩物體質量相等時它們間的作用力和反作用力大小才相等B．作用力和反作用力的作用效果可相互抵消C．作用力和反作用力可以不同時產生D．作用力和反作用力的方向一定相反答案D解析作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，作用在兩個物體上，作用效果不可相互抵消，同時產生、同時消失。由上述描述知A、B、C錯誤，D正確。2.(牛頓第三定律的理解)如圖所示，壓路機靜止在水平路面上，路面對壓路機的支持力為F1，壓路機對路面的壓力為F2，關于F1、F2，下列說法正確的是()A．F1大于F2B．F1小于F2C．F1與F2是一對平衡力D．F1和F2一定是同一種類的力答案D解析壓路機靜止在水平路面上，路面對壓路機的支持力F1和壓路機對路面的壓力F2是壓路機與路面間的相互作用力，它們總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，是一對作用力和反作用力，屬于同一種類的力，A、B、C錯誤，D正確。3．(牛頓第三定律的理解)跳水一直是我國的優(yōu)勢項目，如圖所示，一運動員站在3m跳板上，圖中F1表示人對跳板的彈力，F2表示跳板對人的彈力，則()A．先有F1后有F2B．一旦人離開跳板，F2立即消失，F1依舊存在C．因人離開跳板前向上運動，所以F2大于F1D．F1和F2大小相等、方向相反，是一對相互作用力答案D解析人對跳板的彈力F1和跳板對人的彈力F2是一對相互作用力，大小相等、方向相反、作用在同一直線上，同時產生、同時變化、同時消失，A、B、C錯誤，D正確。4．(牛頓第三定律的理解)(多選)通常河水邊的濕地是很松軟的，人在這些濕地上行走時容易下陷，在人開始下陷時()A．人對濕地地面的壓力大于濕地地面對他的支持力B．人對濕地地面的壓力等于濕地地面對他的支持力C．人的重力大于濕地地面對他的支持力D．人的重力等于濕地地面對他的支持力答案BC解析人對濕地地面的壓力和濕地地面對人的支持力是作用力與反作用力，故二力大小一定相等，故A錯誤，B正確；對人受力分析，受重力和支持力，重力大于支持力，故人會下陷，故C正確，D錯誤。5．(相互作用力與平衡力的區(qū)分)如圖所示，人靜止站在測力計上，下列說法中正確的是()A．人對測力計的壓力和測力計對人的支持力是一對平衡力B．人對測力計的壓力和測力計對人的支持力是一對作用力與反作用力C．人所受的重力和人對測力計的壓力是一對平衡力D．人所受的重力和人對測力計的壓力是一對作用力與反作用力答案B解析人對測力計的壓力和測力計對人的支持力是一對作用力與反作用力，故A錯誤，B正確。人所受的重力和人對測力計的壓力既不是一對平衡力，也不是一對作用力與反作用力，故C、D錯誤。6.(牛頓第三定律的理解)用計算機輔助實驗系統(DIS)做“驗證牛頓第三定律”的實驗時，把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反的方向拉動，顯示器屏幕上顯示的是兩個力傳感器的相互作用力隨時間變化的圖像，如圖所示。由圖像可以得出的正確結論是()A．作用力與反作用力作用在同一物體上B．作用力與反作用力同時存在，不同時消失C．作用力與反作用力大小不相等D．作用力與反作用力方向相反答案D解析作用力與反作用力大小相等、方向相反，作用在同一條直線上，作用在不同的物體上，故A、C錯誤，D正確；作用力和反作用力同時產生、同時消失、同時變化，故B錯誤。7．(牛頓第三定律的理解)關于對牛頓第三定律的理解，下列說法中正確的是()A．當作用力產生后，再產生反作用力；當作用力消失后，反作用力才慢慢消失B．彈力和摩擦力都有反作用力，而重力無反作用力C．甲物體對乙物體的作用力是彈力，乙物體對甲物體的反作用力可以是摩擦力D．作用力和反作用力，這兩個力在任何情況下都不會平衡答案D解析根據牛頓第三定律知，兩個物體之間的相互作用力大小相等，方向相反，性質相同，同時產生，同時消失，故A、C錯誤；力的作用是相互的，任何力都有反作用力，B錯誤；作用力和反作用力分別作用在兩個物體上，作用力和反作用力不是平衡力，在任何情況下都不會平衡，故D正確。8.(物體受力的分析)如圖所示，在傾斜的天花板上用力F垂直壓住一木塊，使它處于靜止狀態(tài)，則關于木塊的受力情況，下列說法正確的是()A．可能只受兩個力作用B．可能只受三個力作用C．必定受四個力作用D．以上說法都不對答案C解析木塊在重力作用下，有沿天花板下滑的趨勢，一定受到靜摩擦力，則天花板對木塊一定有彈力，加上重力、推力F，木塊共受到四個力，受力分析如圖所示，C正確。9.(物體受力分析)如圖所示，兩個物體A、B的質量均為1kg，各接觸面間的動摩擦因數均為0.3，同時用F＝1N的兩個水平力分別作用在A、B上，則地面對物體B，B對物體A的摩擦力分別為(g取10m/s2)()A．6N3N B．1N1NC．01N D．02N答案C解析先以A為研究對象進行受力分析，Ff＝μmg＝3N＞1N，可知B對A的摩擦力與作用在A上的力F大小相等、方向相反，即為1N；再以A、B整體為研究對象進行受力分析，可知地面對B的摩擦力為零，故C正確。B組：等級性水平訓練10．(作用力和反作用力的特點)(多選)一個大人跟一個小孩站在水平地面上手拉手比力氣，結果大人把小孩拉過來了。對這個過程中作用于雙方間的拉力的關系，下列說法正確的是()A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B．大人與小孩間的拉力是一對作用力和反作用力C．大人拉小孩的力與小孩拉大人的力大小一定相等D．只有在大人把小孩拉動的過程中，大人的拉力才比小孩的拉力大，在可能出現的短暫相持過程中，兩人的拉力一樣大答案BC解析大人與小孩手拉手比力氣時，大人與小孩間的拉力是一對作用力與反作用力，無論是在相持階段還是在小孩被大人拉過來的過程中，大人拉小孩的力與小孩拉大人的力的大小總是相等的，B、C正確，A、D錯誤。11．(相互作用力與平衡力的區(qū)分)兩個小球A和B，中間用彈簧連接，并用細繩懸掛于天花板下，如圖所示，下列說法正確的是()A．繩對A的拉力和彈簧對A的拉力是一對平衡力B．彈簧對A的拉力和彈簧對B的拉力是一對作用力與反作用力C．彈簧對B的拉力和B對彈簧的拉力是一對作用力與反作用力D．B的重力和彈簧對B的拉力是一對作用力與反作用力答案C解析以小球A為研究對象，A處于靜止狀態(tài)，合力為零，豎直方向上受豎直向下的重力，繩對A豎直向上的拉力，彈簧對A豎直向下的拉力，故繩對A的拉力和彈簧對A的拉力不是一對平衡力，A錯誤；彈簧對A的拉力和彈簧對B的拉力不是作用在彼此作用的兩個物體上，故不是一對作用力與反作用力，B錯誤；彈簧對B的拉力和B對彈簧的拉力是一對作用力與反作用力，C正確；B的重力是地球作用在B上的，彈簧對B的拉力也是作用在B上的，這兩個力是一對平衡力，不是一對作用力與反作用力，故D錯誤。12.(物體受力的分析)如圖所示，質量為m的木塊在靜止的質量為M的木板上向右滑行，木板與地面間動摩擦因數為μ1，木塊與木板間的動摩擦因數為μ2，木板一直靜止，則木板受地面的摩擦力大小為(