資源簡介

第三章　3
課后知能作業
基礎鞏固練
知識點一　牛頓第三定律的理解和簡單應用
1．(多選)如圖所示，甲圖是用力傳感器“探究作用力與反作用力的關系”的實驗裝置，乙圖是實驗中與力傳感器相連的計算機屏幕上得到的兩個力隨時間變化的圖線。根據圖線可以得出的結論是( 　 )
　
A．作用力變大時，反作用力變小
B．作用力和反作用力的方向總是相反的
C．作用力與反作用力總是同時變化
D．此圖線一定是在兩個傳感器都處于靜止狀態下得到的
解析：由圖像可知，作用力變大時，反作用力同時也變大，故A錯誤；作用力和反作用力的方向總是相反的，故B正確；作用力和反作用力總是同時變化，故C正確；此圖線不一定是在兩個傳感器都處于靜止狀態下得到的，也可能處于運動狀態，故D錯誤。故選BC。
2. (2024·河南信陽高一期末)如圖所示，壓路機在水平路面上緩慢行駛，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F2
B．F1小于F2
C．F1與F2是一對平衡力
D．F1與F2是一對作用力與反作用力
解析：路面對壓路機的支持力F1和壓路機對路面的壓力F2是一對作用力和反作用力，大小相等，方向相反。故選D。
3．(2024·江西高一月考)關于火車頭和車廂的相互作用，下列說法中正確的是( 　 )
A．列車在加速前進時，火車頭對車廂的拉力大于車廂對火車頭的拉力大小
B．列車在減速前進時，火車頭對車廂的拉力小于車廂對火車頭的拉力大小
C．只有列車在勻速前進時，火車頭對車廂的拉力才等于車廂對火車頭的拉力大小
D．無論列車怎樣運動，火車頭對車廂的拉力總是等于車廂對火車頭的拉力大小
解析：由牛頓第三定律，火車頭對車廂的拉力與車廂對火車頭的拉力是作用力與反作用力，無論列車怎樣運動，二者總是大小相等。故選D。
知識點二　相互作用力與平衡力
4.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
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，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。故選C。
5. (2024·重慶沙坪壩高一階段練習)一輕彈簧原長為10 cm，甲、乙兩人同時用100 N的力，分別在兩端拉彈簧，穩定時，彈簧的長度變為12 cm，則( 　 )
A．甲拉彈簧的力與彈簧拉甲的力是一對平衡力
B．甲拉彈簧的力與乙拉彈簧的力是一對作用力與反作用力
C．彈簧的勁度系數為5×103 N/m
D．彈簧的勁度系數為104 N/m
解析：甲拉彈簧的力與彈簧拉甲的力是一對相互作用力，A錯誤；甲拉彈簧的力與乙拉彈簧的力是一對平衡力，B錯誤；甲、乙兩人同時用100 N的力由兩端反向拉時，彈簧拉力為F＝100 N，根據F＝k(l－l0)將l＝12 cm＝0.12 m，l0＝10 cm＝0.10 m，代入得k＝＝5×103 N/m，C正確，D錯誤。故選C。
知識點三　物體受力的初步分析
6．運動員在立定跳遠時，腳蹬地起跳瞬間的受力示意圖是( 　 )
解析：運動員在立定跳遠時，腳蹬地起跳瞬間，運動員受重力、地面對人豎直向上的支持力和地面對人向前的摩擦力，故A正確，B、C、D錯誤。故選A。
7．(2024·石嘴山高一檢測)下圖中各物體的受力示意圖正確的是( 　 )
解析：A圖中物體隨皮帶向下勻速運動，受到重力、皮帶的支持力和靜摩擦力，物體有沿皮帶向下運動的趨勢，受到的靜摩擦力沿皮帶向上，故A正確；B圖中的鐵塊受三個力不能平衡，少了墻壁給它水平向左的彈力，故B錯誤；C圖中木板受到重力、墻的彈力和地面的彈力以及地面的靜摩擦力，其中墻對木板的彈力應該是水平向右的，故C錯誤；D圖中推力F在豎直方向上的分量可能和重力平衡，所以木塊可能不受摩擦力，故D錯誤。故選A。
綜合提升練
8.如圖所示，用彈簧測力計懸掛一個重力G＝10 N的金屬塊，使金屬塊部分浸在臺秤上的水杯中(水不會溢出)。若彈簧測力計的示數變為FT′＝6 N，則臺秤的示數( 　 )
A．保持不變 B．增加10 N
C．增加6 N D．增加4 N
解析：金屬塊浸入水中后，水對金屬塊產生浮力F，由彈簧測力計的示數知，浮力的大小F＝G－FT′＝(10－6)N＝4 N。根據牛頓第三定律可知，金屬塊對水也施加了一個反作用力F′，其大小F′＝F＝4 N，所以臺秤的示數增加4 N，故選D。
9.如圖所示，質量為m的木塊在質量為M的長木板上以加速度a水平向右加速滑行，長木板與地面間的動摩擦因數為μ1，木塊與長木板間的動摩擦因數為μ2，重力加速度為g，若長木板仍處于靜止狀態，則長木板對地面摩擦力的大小和方向一定為( 　 )
A．μ1(m＋M)g，向左 B．μ2mg，向右
C．μ2mg＋ma，向右 D．μ1mg＋μ2Mg，向左
解析：對木塊分析可知，長木板對它水平向左的摩擦力大小為Ff1＝μ2mg，由牛頓第三定律可知，木塊對長木板的摩擦力向右，大小也為Ff1；由于長木板仍處于靜止狀態，對長木板受力分析可知，地面對它的靜摩擦力方向向左，大小為Ff2＝Ff1＝μ2mg，由牛頓第三定律可知，長木板對地面的摩擦力大小為μ2mg，方向向右，故B正確。故選B。
10.如圖所示，物體A、B在平行于斜面的力F作用下沿粗糙斜面向上運動，A相對于B靜止，則物體B受力的個數為( 　 )
A．4個 B．5個
C．6個 D．7個
解析：物體B受到的力包括重力G、拉力F(已知力)、A對B的壓力FN(彈力)、斜面對B的支持力FN′(彈力)、A對B的摩擦力FAB(摩擦力)、斜面對B的摩擦力FB(摩擦力)共6個力，故選項C正確。
11.(多選)如圖所示，在水平地面上疊放著A、B、C三個完全相同的物塊，今用水平力F作用于B時，A、B、C均處于靜止狀態，則下列判斷正確的是( 　 )
A．B對A的摩擦力大小等于零
B．A對B的摩擦力大小等于
C．地面對C的摩擦力大小等于F
D．B對C的摩擦力大小等于
解析：以A為研究對象，根據平衡條件知A在水平方向上不受摩擦力作用，即B對A沒有摩擦力，則A對
B也沒有摩擦力，A正確，B錯誤；以A、B、C三個物塊組成的整體為研究對象，根據平衡條件知地面對C的摩擦力大小等于F，方向水平向左，C正確；以A、B組成的整體為研究對象，根據平衡條件知C對B的摩擦力大小等于F，方向水平向左，則B對C的摩擦力大小等于F，方向水平向右，D錯誤。故選AC。
12.如圖所示，兩塊小磁鐵質量均為0.5 kg，A磁鐵用輕質彈簧吊在天花板上，B磁鐵在A正下方的地板上，彈簧的原長L0＝10 cm，勁度系數k＝100 N/m。當A、B均處于靜止狀態時，彈簧的長度為L＝11 cm。不計地磁場對磁鐵的作用和磁鐵與彈簧間的相互作用，求B對地面的壓力大小。(g取10 m/s2)
答案：9 N
解析：設B對A的作用力為F，規定向上為正方向，
對A，由平衡條件得k(L－L0)－mg＋F＝0
解得F＝4 N
故B對A的作用力大小為4 N，方向豎直向上。由牛頓第三定律得A對B的作用力大小為4 N，方向向下；對B，由平衡條件得FN－mg－F′＝0，解得FN＝9 N，由牛頓第三定律得B對地面的壓力大小為9 N。
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第三章　相互作用——力
3. 牛頓第三定律
●目標重點展示
素養目標 學習重點
物理觀念 (1)知道力是相互的，理解作用力和反作用力的概念。
(2)掌握牛頓第三定律，并能用其解決生活中的實際問題。
(3)能夠對一些簡單問題進行受力分析。 (1)作用力與反作用力。
(2)牛頓第三定律。
(3)平衡力與作用力、反作用力的區別。
(4)受力分析。
科學思維 (1)會區分一對平衡力和作用力與反作用力。
(2)形成受力分析的觀念，了解其基本步驟。
探究點1　作用力和反作用力
●基礎梳理
1．力是物體對_______的作用。只要談到力，就一定存在著_______物體和_______物體。
?[舉例]
物體
受力
施力
[舉例]力的作用是相互的實例
氣體推動火箭前進的力和火箭對氣體的力為一對作用力和反作用力。
2．兩個物體之間的作用總是_______的，物體間相互作用的這一對力，我們可以把其中任何一個力叫作_________，另一個力叫作___________。
3．作用力和反作用力的三個性質
相互
作用力
反作用力
[判斷正誤]
(1)一個物體受到幾個作用力，則一定同時受到幾個反作用力。(　 　)
(2)兩個物體只有接觸才存在作用力和反作用力。(　 　)
(3)相互作用的一對力中，稱哪一個力為作用力是任意的。(　 　)
?[思考]
×
×
√
[思考]
運動員游泳時，為什么能夠在水中向前運動呢？(從作用力和反作用力的角度討論)
提示：游泳時，運動員雙腳向后蹬水，水受到向后的作用力，同時水對運動員施加向前的反作用力，使得運動員向前運動。
類型一：作用力與反作用力的關系
例1：關于作用力與反作用力，下列說法中正確的是(　 　)
A．物體相互作用時，先產生作用力，然后才產生反作用力
B．作用力與反作用力不一定是同一種類的力
C．作用力和反作用力總是同時產生，同時消失，分別作用在兩個物體上
D．放在水平桌面上的書，所受重力和桌面對書的支持力為一對作用力與反作用力
解析：物體相互作用時，相互作用力總是同時產生，同時變化，同時消失，且分別作用在兩個物體上，故A錯誤，C正確；作用力和反作用力一定是同一種類的力，故B錯誤；放在水平面上的書所受重力和桌面對書的支持力為一對平衡力，故D錯誤。故選C。
類型二：作用力和反作用力的判斷
例2：圖中物體A靜置于粗糙斜面上，請找出與物體A有關的作用力和反作用力。
答案：見解析
解析：物體A對地球的引力與地球對物體A的引力；斜面對物體A的支持力與物體A對斜面的壓力：物體A對斜面的摩擦力與斜面對物體A的摩擦力。
探究點2　牛頓第三定律
●新知導學
情境：成語“以卵擊石”是指拿蛋去碰石頭。比喻不自量力，自取滅亡。
探究：(1)如圖所示，以卵擊石時，卵對石頭的作用力大，還是石頭對卵的作用力大？
(2)為什么會出現卵碎石全的不同效果？
?[提示]
[提示]
(1)以卵擊石時，卵對石頭的作用力與石頭對卵的作用力是一對作用力和反作用力，兩個力等大、反向。
(2)雖然卵對石頭的作用力與石頭對卵的作用力等大，但由于兩者能承受的最大外力不同，所以會出現不同的作用效果。
●基礎梳理
1．實驗探究：如圖所示，把A、B兩個彈簧測力計連接在一起，B的一端固定，用手拉測力計A，結果發現兩個彈簧測力計的示數是_______的。改變拉力，彈簧測力計的示數也隨著改變，但兩個彈簧測力計的示數總是_______的，方向_______。
相等
相等
相反
2．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_______，方向_______，作用在_______________。
(2)表達式：F＝－F′，式中的“－”號表示作用力與反作用力方向相反。
?[圖解]
相等
相反
同一條直線上
[圖解]作用力與反作用力的關系圖示
兩個人都穿著溜冰鞋靜止站立，一個人用力推另一個人，兩個人將同時向相反的方向運動，說明兩人之間的力是相互的，而且兩個力同時產生、方向相反。
[判斷正誤]
(1)不管兩個物體是否相對靜止，它們之間的作用力和反作用力的大小總是相等。(　 　)
(2)作用力和它的反作用力方向之間的夾角只可能是0°，90°或180°。(　 　)
(3)一對相互作用力的表達式F＝－F′中，F和F′都表示力的大小。(　 　)
√
×
√
●重難解讀
1．作用力和反作用力的四個特征
等值 作用力和反作用力大小總是相等的
反向 作用力和反作用力方向總是相反的
共線 作用力和反作用力總是作用在同一條直線上
同性質 作用力和反作用力的性質總是相同的
?[思考]
[思考]
“掰手腕”是常見的“娛樂比賽”活動。在一次“掰手腕”比賽中，甲戰勝了乙，這能說明甲對乙的作用力大于乙對甲的作用力嗎？
提示：力的作用是相互的，互相接觸的兩個物體受到的力等大，是作用力與反作用力，乙的承受能力小，則甲戰勝了乙。
2．牛頓第三定律中“總是”的含義
無論任何物體、任何運動狀態，一對作用力和反作用力的關系總是成立。
3．一對作用力和反作用力與一對平衡力的不同點和相同點
項目 一對作用力和反作用力 一對平衡力
不
同
點 作用對象 作用在兩個相互作用的物體上 作用在同一物體上
依賴關系 相互依存，不可單獨存在，同時產生，同時變化，同時消失 無依賴關系，撤去一個，另一個依然可存在
疊加性 兩力作用效果不可疊加，不可求合力 兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，且合力為零
力的性質 一定是同種性質的力 可以是同種性質的力，也可以是不同種性質的力
相同點 大小相等、方向相反、作用在同一條直線上
類型一：對牛頓第三定律的理解
例3：(2024·甘肅白銀高一校考期末)畫家李可染的國畫《斗牛圖》如圖所示，圖中兩頭牛頭抵頭斗架。若左邊的牛對右邊的牛的力用F表示，右邊的牛對左邊的牛的力用F′表示，并且左邊的牛不敵右邊的牛在不斷后退，則(　 　)
A．F′>F
B．F′先于F產生
C．F和F′大小相等
D．F和F′的作用可相互抵消
解析：力F和F′分別是作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，同時產生，作用在不同的牛身上，不可相互抵消。故選C。
跟蹤訓練1：第24屆“冬季奧林匹克運動會”在2022年由北京市和張家口市聯合舉辦。越野滑雪是比賽項目之一，如圖所示，運動員在賽道上滑行時，關于滑雪板與賽道之間的相互作用力，下列說法正確的是(　 　)
A．滑雪板對賽道的作用力大于賽道對滑雪板的作用力
B．滑雪板對賽道的作用力小于賽道對滑雪板的作用力
C．滑雪板對賽道的作用力與賽道對滑雪板的作用力大小相等
D．滑雪板對賽道的作用力與賽道對滑雪板的作用力方向相同
解析：滑雪板對賽道的作用力與賽道對滑雪板的作用力是一對作用力和反作用力，二者大小相等，方向相反，故C正確，A、B、D錯誤。故選C。
類型二：一對作用力和反作用力與一對平衡力的比較
例4：如圖所示，有人用一簇氣球通過繩使一座小屋成功升空，成為“會飛的小屋”。下列說法正確的是(　 　)
A．小屋受到繩的拉力和小屋對繩的拉力是一對作用力和反作用力
B．小屋受到繩的拉力和小屋所受重力是一對作用力和反作用力
C．小屋對繩的拉力和小屋所受重力是一對作用力和反作用力
D．小屋對繩的拉力和小屋所受重力是一對平衡力
解析：小屋受到繩的拉力和小屋對繩的拉力是一對作用力和反作用力，故A正確；小屋受到繩的拉力和小屋所受重力的受力物體都是小屋，不是作用力和反作用力，故B錯誤；小屋對繩的拉力的施力物體是小屋，受力物體是繩子，小屋所受重力的施力物體是地球，受力物體是小屋，不是作用力和反作用力，也不是平衡力，故C、D錯誤。故選A。
?[規律方法]
[規律方法]區分相互作用力與平衡力的技巧
(1)看研究對象：一對作用力和反作用力作用在不同物體上，而一對平衡力作用在同一物體上。
(2)看依存關系：一對作用力和反作用力同生同滅，相互依存，而一對平衡力則彼此沒有依存關系。
跟蹤訓練2：有一種臺燈，燈頭與底座通過一根可調整彎曲程度的塑料細桿相連。如圖所示，甲、乙為同一臺燈放在水平桌面上細桿彎曲程度不同的兩種狀態，以下說法正確的是(　 　)
A．甲狀態臺燈對桌面的壓力比乙的大
B．甲狀態細桿對燈頭的彈力比乙的大
C．乙狀態臺燈受到的重力與桌面對臺燈的
支持力是一對相互作用力
D．乙狀態臺燈對桌面的壓力與桌面對臺燈的支持力是一對相互作用力
解析：由整體法，甲、乙狀態臺燈對桌面的壓力大小都等于臺燈的重力大小，所以A錯誤；甲、乙狀態細桿對燈頭的彈力大小都等于燈頭的重力，所以B錯誤；乙狀態臺燈受到的重力與桌面對臺燈的支持力是一對平衡力，所以C錯誤；乙狀態臺燈對桌面的壓力與桌面對臺燈的支持力是一對相互作用力，所以D正確。故選D。
探究點3　物體受力的初步分析
●新知導學
情境：跑步是日常比較方便的一種體育鍛煉，是有氧呼吸的有效運動方式。
探究：(1)如圖所示，人跑步時，人受到哪幾個力的作用？
(2)人所受力的反作用力分別作用在哪里？
?[提示]
[提示]
(1)人跑步時受到三個力的作用，即重力、地面的支持力和地面對人的摩擦力。
(2)人所受三個力的反作用力依次是人對地球的引力，人對地面的壓力和人對地面的摩擦力，它們分別作用在地球、地面和地面。
●基礎梳理
1．受力分析：把指定物體(研究對象)受到的所有力找出來，并畫出受力示意圖，這就是受力分析。
2．力學中常見的三種性質力：重力、_______、_________。
3．受力分析的順序
(1)先分析重力；
(2)再分析接觸力(彈力和摩擦力)；
(3)最后分析其他外力。
彈力
摩擦力
[判斷正誤]
(1)相互接觸的物體，一定受彈力作用。(　 　)
(2)對物體受力分析時，若不受彈力則一定不受摩擦力。(　 　)
(3)對物體受力分析時，若不受摩擦力，則一定不受彈力。(　 　)
×
√
×
●重難解讀
1．受力分析研究對象的選取方法：整體法和隔離法
2．受力分析的幾點注意事項
(1)作研究對象的受力圖時，通常只畫出根據性質命名的力，不要把按效果分解的力或合成的力分析進去。
(2)區分內力和外力：對幾個物體組成的系統進行受力分析時，這幾個物體間的作用力為內力，不能在受力圖中出現；當把其中的某一物體單獨隔離分析時，原來的內力可能變成外力，要畫在受力圖上。
(3)防止“添力”：只分析物體受到的力，找出各力的施力物體，若沒有施力物體，則該力一定不存在。
(4)防止“漏力”：按照重力、彈力、摩擦力、其他力的步驟進行分析，這是防止“漏力”的有效方法。
(5)受力分析只分析研究對象受到的力，而不要畫出它施加于其他物體的力。
類型一：單個物體的受力分析
例5：畫出圖中物體A所受力的示意圖，并寫出力的名稱和施力物體：(1)物體A靜止，接觸面均光滑；(2)物體A沿固定粗糙斜面上滑；(3)物體A沿粗糙水平面滑行；(4)接觸面光滑，物體A靜止；(5)物體A靜止在粗糙水平面上。
答案：見解析
解析：(1)物體A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墻壁對A向左的彈力FN′，施力物體分別是地球、推A的物體、地面、墻壁，力的示意圖如圖甲所示；(2)物體A受重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑動摩擦力Ff，施力物體分別是地球、斜面、斜面，力的示意圖如圖乙所示；(3)物體A受重力G、支持力FN、水平向左的滑動摩擦力Ff，施力物體分別是地球、水平面、水平面、力的示意圖如圖丙所示；(4)物體A受重力G、拉力FT、彈力FN，施力物體分別是地球、繩子、墻壁，力的示意圖如圖丁所示；(5)物體A受重力G、拉力FT、支持力FN、水平向左的摩擦力Ff，施力物體分別是地球、繩子、水平面、水平面，力的示意圖如圖戊所示。
?[規律方法]
[規律方法]受力分析的步驟
(1)確定研究對象：研究對象可以是單個物體或物體的一部分，也可以是幾個物體組成的系統。
(2)按順序分析受力：通常按重力、彈力、摩擦力、其他力的順序逐個分析。
(3)畫出力的示意圖：將作用點畫在研究對象的重心上。
(4)檢查正誤：是否有遺漏或多添的力，已分析的力是否正確。
類型二：多個物體受力分析
例6：(多選)如圖所示，在恒力F作用下，a、b兩物體一起沿粗糙豎直墻面勻速向上運動，則關于它們受力情況的說法正確的是(　 　)
A．a一定受到4個力
B．a可能受到6個力
C．b一定受到3個力
D．b可能受到2個力
解析：對物體a、b整體受力分析，受重力、恒力F，若墻面對整體有支持力，水平方向不能平衡，故墻面對整體沒有支持力，故也沒有摩擦力；對物體a受力分析(如圖甲所示)，受恒力F、重力、物體b對其的壓力和靜摩擦力，即物體a共受4個力，故A項正確，B項錯誤；對物體b受力分析(如圖乙所示)，受重力、支持力和摩擦力，即物體b共受3個力，故D項錯誤，C項正確。故選AC。
?[規律方法]
[規律方法]判斷力是否存在的三種方法
(1)根據各種性質的力產生的條件進行判斷。
(2)依據作用力和反作用力的關系判斷。因為研究對象所受的每個力都有施力物體或反作用力，找不到施力物體或沒有反作用力的力是不存在的。
(3)依據物體所處的運動狀態判斷。對有些力是否存在，或力的方向難以確定時，若物體處于平衡狀態，可根據力的平衡條件判斷。
素養能力提升
拓展整合·啟智培優
轉換研究對象法的使用
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，進而應用牛頓第三定律求得該力的大小和方向。
例7：(多選)木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如圖所示，則有(　 　)
A．人對木箱底的壓力大小為G2＋F→
B．人對木箱底的壓力大小為G2
C．木箱對地面的壓力大小為G2＋G1－F
D．木箱對地面的壓力大小為G1＋G2→
人對木箱向上的推力為F，由牛頓第三定律可知，木箱對人向下的推力為F，以人為研究對象可以求出木箱對人的支持力，由牛頓第三定律可以求出人對木箱的壓力
以人和木箱整體為研究對象可以求出地面對木箱的支持力，從而求出木箱對地面的壓力
解析：對人隔離受力分析有：豎直向下的重力G2、向下的作用力F、向上的支持力FN，可得FN＝G2＋F，根據牛頓第三定律，人對木箱底的壓力大小為G2＋F，選項A正確，B錯誤；將人與木箱看成一個整體，可得木箱對地面的壓力大小為G1＋G2，選項C錯誤，D正確。故選AD。

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