2019_2020学年新教材高中物理第三章相互作用__力3牛顿第三定律练习含解析新人教版必修第一册.doc

3.牛顿第三定律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理解牛顿第三定律，并能应用它解释生活中的现象。3学会正确受力分析，能区别平衡力与作用力和反作用力。一、作用力和反作用力1力的物质性：力是物体对物体的作用，力的产生一定存在着受力物体和施力物体。2力的相互性：力的作用是相互的，物体间相互作用的一对力通常叫作作用力和反作用力，它们总是互相依赖、同时存在的。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应用举例(1)划船时桨向后推水，水就向前推桨，水给桨一个反作用力，从而推动船前进。(2)汽车的发动机驱动车轮转动，由于轮胎和地面之间的摩擦，车轮向后推地面，地面给车轮一个向前的反作用力，使汽车前进。三、物体受力的初步分析1物体受力的初步分析(1)分析物体的受力，有两条思路。一是根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况；二是根据各种力的特点，从相互作用的角度来分析物体的受力。(2)在高中物理的力学部分，我们遇到的力主要是重力、弹力和摩擦力，且一般按重力、弹力和摩擦力的顺序来分析物体的受力情况。(3)分析物体的受力时，必须明确是在分析哪个物体所受的力。(4)在分析物体的受力情况时，不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆。2平衡力与作用力和反作用力(1)一对相互平衡的力：大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，且作用在同一物体上。(2)一对作用力和反作用力：大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，且作用在两个物体上。(3)一对作用力和反作用力一定是同一种类的力，而一对相互平衡的力则不一定是同一种类的力。判一判(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力。()(2)两个物体只有相互接触时才存在作用力和反作用力。()(3)物体间的作用力与反作用力一定同时产生、同时消失。()(4)受力分析的一般顺序是先分析是否有摩擦力，再分析是否有弹力，最后分析重力。()(5)通常可以用假设法判断弹力、摩擦力是否存在。()提示：(1)(2)(3)(4)(5)想一想鸡蛋碰石头，鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大，而鸡蛋对石头的作用力小，这一判断对吗？提示：这一判断不对。鸡蛋碰石头，鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力，大小必然相等，鸡蛋破了，是因为鸡蛋壳易碎。课堂任务牛顿第三定律仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：我们知道力是物体对物体的作用。如图甲所示，女孩推了男孩一下，为什么在男孩前进的同时，女孩会后退？提示：女孩推男孩，男孩受到女孩的推力而向前运动，女孩后退是因为她同时受到了男孩对她向后的推力。活动2：如图乙所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，将B的一端固定，用手拉弹簧测力计A，可以看到什么？这时，A、B弹簧测力计之间有怎样的相互作用？提示：可以看到两个测力计的指针同时移动；这时，测力计B受到A的拉力F，测力计A则受到B的拉力F。活动3：如图乙所示的实验中，测力计B受到A的拉力F与测力计A受到B的拉力F的大小和方向有什么关系？再用更大一点的力拉动测力计A，观察两测力计的示数，此时F和F有什么关系？提示：由实验可知，两种情况下F和F都是大小相等，方向相反，同时变化。活动4：讨论、交流、展示，得出结论。1作用力与反作用力：物体间相互作用的一对力，一个叫作用力，另一个叫反作用力，它们总是互相依赖、同时存在的。2作用力与反作用力的“四同”和“三异”作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其作用效果分别体现在各自的受力物体上，所以作用力和反作用力产生的作用效果不能抵消。3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：FF(式中的“”号表示方向相反)。(3)重要意义：定量地反映出物体间相互作用时彼此施力所遵循的规律，即作用力和反作用力的规律。(4)适用范围：牛顿第三定律是个普适定律，它的成立不受条件限制，作用力与反作用力的关系与物体运动状态无关，与参考系的选取无关。例1(多选)在排球比赛中，运动员用手掌将排球奋力击出。关于排球与运动员手掌之间的作用力，下列说法正确的是()A排球对运动员手掌的作用力大于运动员手掌对排球的作用力B排球对运动员手掌的作用力和运动员手掌对排球的作用力大小相等C排球对运动员手掌的作用力比运动员手掌对排球的作用力产生稍晚D排球对运动员手掌的作用力和运动员手掌对排球的作用力同时消失(1)手掌对排球的力与排球对手掌的力是什么关系？提示：是作用力与反作用力的关系。(2)手掌对排球的力与排球对手掌的力谁先产生？谁先消失？提示：同时产生，同时消失。规范解答排球对运动员手掌的作用力与运动员手掌对排球的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，同时产生、同时消失，B、D正确，A、C错误。完美答案BD作用力与反作用力不管在什么情况下总是大小相等，方向相反，同时产生、同时变化、同时消失。关于马拉车的下列说法正确的是()A马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力B马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力C无论车如何运动，马拉车的力大小总是等于车拉马的力D只有当马拉车不动或马拉车匀速前进时，马拉车的力大小才等于车拉马的力答案C解析马拉车时，不论车如何运动，马拉车的力与车拉马的力都是一对作用力和反作用力，二者总是大小相等，方向相反，故C正确，A、B、D错误。课堂任务物体受力的初步分析仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图，一个木块静止在粗糙斜面上，为了便于受力分析，第一步应该做什么？提示：首先要选定研究对象，将其从周围环境中隔离出来，例如要先明确是对木块受力分析还是对粗糙斜面受力分析。活动2：物体受到的力往往比较多，以木块为例，应按怎样的顺序分析，才不至于遗漏力？提示：地球周围的物体都受重力，所以首先分析重力，木块受到竖直向下的重力；因为有挤压才可能有摩擦力，所以接着分析弹力，木块和斜面接触并挤压，所以木块受到垂直于斜面向上的弹力；假如木块和斜面间没有摩擦，木块就会下滑，所以木块受到沿斜面向上的静摩擦力。活动3：我们知道力是物体对物体的作用，为了避免多分析力，受力分析完应该做什么？提示：找到物体所受各力的施力物体和受力物体，如果没有对应的施力物体或受力物体不是所研究的物体，这个力就不存在或不是物体受到的力。活动4：讨论、交流、展示，得出结论。1受力分析确定所要研究的物体，分析物体受到哪些力，并将它们以示意图的形式表示出来，这一过程及方法叫受力分析。2物体是否受某力的判断依据(1)条件判断根据是否满足力的产生条件来判断物体是否受到某个力的作用。(2)效果判断根据力的作用效果来判断物体是否受到某个力的作用。(3)相互作用判断利用力的作用的相互性，即受力物体同时也是施力物体来判断物体是否受到某个力作用。(4)特殊法判断好多难以确定的力，如弹力、摩擦力等可以利用假设法、运动状态分析法等特殊方法来判断物体是否受力。3受力分析的步骤4如何防止“多力”或“丢力”(1)防止“多力”的有效途径是找出物体所受各力的施力物体和受力物体。若物体受到的某力有施力物体，则该力实际存在，无施力物体，则该力不存在。若某力的受力物体不是所研究的物体，则它不是物体受到的力。(2)按正确的顺序(即一重二弹三摩擦四其他)进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施。5受力分析时需注意的问题(1)只分析所受的力在进行受力分析时，一定要注意，我们分析的是物体“受到”的力，而不是物体对外施加的力。(2)只分析性质力进行受力分析时，只分析物体所受到的性质力，比如：重力、弹力、摩擦力等；不分析效果力，比如：动力、阻力、下滑力等。(3)在分析物体的受力情况时，不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆。6一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较续表(1)作用力与反作用力是“异体、共线、反向、等大、同类、同存”。(2)平衡力是“同体、共线、反向、等大”。例2(多选)如图所示，一小球用三根轻绳挂于天花板上，小球静止，绳1、3倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力可能有()A2个 B3个 C4个 D5个 (1)小球一定受重力作用吗？提示：是的。地球附近的物体都受到地球的重力作用。(2)小球受到的绳子上的拉力作用的情形可能有哪些？提示：第一种情形：只有绳2对小球有拉力作用；第二种情形：只有绳1和绳3对小球有拉力作用；第三种情形：3条绳都对小球有拉力作用。规范解答由题可知绳2恰好竖直，小球处于平衡状态，则由平衡条件可知，若绳2不受力，则小球受绳1、3的拉力和重力作用，B正确；若绳2受力，绳1、3不受力，则小球受绳2的拉力和重力作用，A正确；若绳2受力，绳1、3也受力，则小球受绳1、2、3的拉力和重力作用，C正确，D错误。完美答案ABC转换研究对象法求解某个力的大小和方向时，一般情况下选取该力的受力物体进行分析，但有些情况下不便于直接求解该力，可先通过转换研究对象，求解其反作用力的大小和方向，再应用牛顿第三定律求得该力的大小和方向。(多选)如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与固定挡板Q接触且P处于静止状态。则斜面体P此时受到的力的个数有可能为()A2 B3 C4 D5答案AC解析对物体P受力分析如图甲所示，弹簧对物体P的支持力为N，如果NG，物体受力平衡，故P可能受2个力的作用；如果NG，P不可能处于静止状态；如果NG，物体会受到挡板Q的弹力F和摩擦力f，受力分析如图乙所示，故P可能受4个力的作用。综上所述，A、C正确，B、D错误。某建筑工地上，工人师傅推车情形如图所示，以下判断正确的是()A工人对车的力与车对工人的力是一对平衡力B工人受到的重力与工人对地面的压力是一对平衡力C工人对车的力与车对工人的力是一对作用力和反作用力D工人受到的重力与地面对工人的支持力是一对作用力和反作用力答案C解析工人对车的力和车对工人的力是两个物体之间的相互作用，所以工人对车的力与车对工人的力是一对作用力和反作用力，A错误，C正确；工人受到的重力与工人对地面的压力分别作用在两个不同的物体上，所以不是一对平衡力，B错误；工人受到的重力与地面对工人的支持力都作用在工人上，不是一对作用力和反作用力，D错误。A组：合格性水平训练1(作用力和反作用力的特点)关于物体间的作用力和反作用力，下列说法正确的是()A只有两物体质量相等时它们间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时产生D作用力和反作用力的方向一定相反答案D解析作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，作用在两个物体上，作用效果不可相互抵消，同时产生、同时消失。由上述描述知A、B、C错误，D正确。2. (牛顿第三定律的理解)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F1，压路机对路面的压力为F2，关于F1、F2，下列说法正确的是()AF1大于F2BF1小于F2CF1与F2是一对平衡力DF1和F2一定是同一种类的力答案D解析压路机静止在水平路面上，路面对压路机的支持力F1和压路机对路面的压力F2是压路机与路面间的相互作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，是一对作用力和反作用力，属于同一种类的力，A、B、C错误，D正确。3(牛顿第三定律的理解)跳水一直是我国的优势项目，如图所示，一运动员站在3 m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()A先有F1后有F2B一旦人离开跳板，F2立即消失，F1依旧存在C因人离开跳板前向上运动，所以F2大于F1DF1和F2大小相等、方向相反，是一对相互作用力答案D解析人对跳板的弹力F1和跳板对人的弹力F2是一对相互作用力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，同时产生、同时变化、同时消失，A、B、C错误，D正确。4(牛顿第三定律的理解)(多选)通常河水边的湿地是很松软的，人在这些湿地上行走时容易下陷，在人开始下陷时()A人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力B人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力C人的重力大于湿地地面对他的支持力D人的重力等于湿地地面对他的支持力答案BC解析人对湿地地面的压力和湿地地面对人的支持力是作用力与反作用力，故二力大小一定相等，故A错误，B正确；对人受力分析，受重力和支持力，重力大于支持力，故人会下陷，故C正确，D错误。5(相互作用力与平衡力的区分)如图所示，人静止站在测力计上，下列说法中正确的是()A人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对平衡力B人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力C人所受的重力和人对测力计的压力是一对平衡力D人所受的重力和人对测力计的压力是一对作用力与反作用力答案B解析人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力，故A错误，B正确。人所受的重力和人对测力计的压力既不是一对平衡力，也不是一对作用力与反作用力，故C、D错误。6. (牛顿第三定律的理解)用计算机辅助实验系统(DIS)做“验证牛顿第三定律”的实验时，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反的方向拉动，显示器屏幕上显示的是两个力传感器的相互作用力随时间变化的图像，如图所示。由图像可以得出的正确结论是()A作用力与反作用力作用在同一物体上B作用力与反作用力同时存在，不同时消失C作用力与反作用力大小不相等D作用力与反作用力方向相反答案D解析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，作用在不同的物体上，故A、C错误，D正确；作用力和反作用力同时产生、同时消失、同时变化，故B错误。7(牛顿第三定律的理解)关于对牛顿第三定律的理解，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，这两个力在任何情况下都不会平衡答案D解析根据牛顿第三定律知，两个物体之间的相互作用力大小相等，方向相反，性质相同，同时产生，同时消失，故A、C错误；力的作用是相互的，任何力都有反作用力，B错误；作用力和反作用力分别作用在两个物体上，作用力和反作用力不是平衡力，在任何情况下都不会平衡，故D正确。8. (物体受力的分析)如图所示，在倾斜的天花板上用力F垂直压住一木块，使它处于静止状态，则关于木块的受力情况，下列说法正确的是()A可能只受两个力作用B可能只受三个力作用C必定受四个力作用D以上说法都不对答案C解析木块在重力作用下，有沿天花板下滑的趋势，一定受到静摩擦力，则天花板对木块一定有弹力，加上重力、推力F，木块共受到四个力，受力分析如图所示，C正确。9. (物体受力分析)如图所示，两个物体A、B的质量均为1 kg，各接触面间的动摩擦因数均为0.3，同时用F1 N的两个水平力分别作用在A、B上，则地面对物体B，B对物体A的摩擦力分别为(g取10 m/s2)()A6 N3 N B1 N1 NC01 N D02 N答案C解析先以A为研究对象进行受力分析，Ffmg3 N1 N，可知B对A的摩擦力与作用在A上的力F大小相等、方向相反，即为1 N；再以A、B整体为研究对象进行受力分析，可知地面对B的摩擦力为零，故C正确。B组：等级性水平训练10(作用力和反作用力的特点)(多选)一个大人跟一个小孩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间的拉力的关系，下列说法正确的是()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，大人的拉力才比小孩的拉力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大答案BC解析大人与小孩手拉手比力气时，大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力，无论是在相持阶段还是在小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小总是相等的，B、C正确，A、D错误。11(相互作用力与平衡力的区分)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，如图所示，下列说法正确的是()A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DB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解析以小球A为研究对象，A处于静止状态，合力为零，竖直方向上受竖直向下的重力，绳对A竖直向上的拉力，弹簧对A竖直向下的拉力，故绳对A的拉力和弹簧对A的拉力不是一对平衡力，A错误；弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力不是作用在彼此作用的两个物体上，故不是一对作用力与反作用力，B错误；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，C正确；B的重力是地球作用在B上的，弹簧对B的拉力也是作用在B上的，这两个力是一对平衡力，不是一对作用力与反作用力，故D错误。12. (物体受力的分析)如图所示，质量为m的木块在静止的质量为M的木板上向右滑行，木板与地面间动摩擦因数为1，木块与木板间的动摩擦因数为2，木板一直静止，则木板受地面的摩擦力大小为()A2mg B1MgC1(mM)g D1Mg2mg答案A解析对木块受力分析，受重力、长木板的支持力和向左的滑动摩擦力，设此滑动摩擦力为f1，则有：f12FN，FNmg，故f12mg；再对长木板受力分析，受到重力、木块对长木板向下的压力、木块对其向右的滑动摩擦力、地面对长木板的支持力及向左的静摩擦力，设此静摩擦力为f2，根据二力平衡条件，则有：f1f2，因此f22mg，故A正确，B、C、D错误。13. (物体受力的分析)一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱子对地面的压力大小为多少？答案FfMg解析环在竖直方向上受力情况如图甲所示，其受重力mg和杆对它竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff；故箱与杆在竖直方向上受力情况如图乙所示，其受重力Mg、地面对它的支持力FN及环对它的摩擦力Ff。由于箱和杆处于平衡状态，可得：FNFfMgFfMg，根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，则FNFNFfMg。14. (物体受力的分析)如图所示，两块小磁铁质量均为0.5 kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，弹簧的原长L010 cm，劲度系数k100 N/m。当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L11 cm。不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力，求B对地面的压力大小。(g取10 N/kg)答案9 N解析设B对A的作用力为F。取向下为正方向，A受力如图1所示，有：k(LL0)mgF0解得：F4 N故B对A的作用力大小为4 N，方向竖直向上。由牛顿第三定律得A对B的作用力FF4 N，方向竖直向下B受力如图2所示，有：FNmgF0解得：FN9 N由牛顿第三定律得B对地面的压力：F压FN9 N。- 17 -