普通高中物理必修一 第三章第3节 牛顿第三定律

这是一篇关于“牛顿第三定律”的竖屏思维导图，主要内容包括：作用力与反作用力、牛顿第三定律及物体受力的初步分析。作为备课参考。

• 普通高中物理必修一 第三章第3节 牛顿第三定律
• 内容来源|普通高中教科书 物理 必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
• 力的作用是相互的。相互作用的力其大小有什么关系？
• 作用力和反作用力
• 力是物体对物体的作用
  • 举例
    • 用手拉弹簧，弹簧受到手的拉力F，同时弹簧发生形变，手也就受到弹簧的拉力F¢。
    • 坐在椅子上用力推桌子，会感到桌子也在推我们，我们的身体要向后仰。
    • 地面上及地球附近的物体受到地球的吸引（重力）。地球也受到它们的吸引，地球和物体之间的作用也是相互的。
    • 只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体。
  • 理论
    • 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加了力，
      • 两个物体之间的作用总是相互的。
• 作用力 反作用力
  • 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。
    • 我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个叫作反作用力。
• 牛顿第三定律
• 作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么样的关系？ 这是一个定量的问题，而定量的问题通常只靠观察和经验是解决不了的，它需要通过实验测量来回答。
• 实验 用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系
  • 把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定。
  • 用手拉测力计A，可以看到两个测力计的指针同时移动。
  • 测力计B受到A的拉力F，测力计A受到B的拉力F¢。观察：F与F¢有什么关系？
  • 从实验中发现，两个弹簧测力计的示数是相等的，方向相反。
• 牛顿第三定律
  • 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。
    • 例子
      • 人在划船时，桨向后推水，水就向前推桨，将船向前推进。
        • 轮船的螺旋桨旋转时也是向后推水，水同时给螺旋桨一个反作用力，推动轮船前进。
      • 汽车发动机驱动车轮转动，由于轮胎和地面间的摩擦，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。汽车受到的驱动力就是这样产生的。
        • 若把驱动轮架空，不让它跟地面接触，这时车轮虽然转动，但车轮不推地面，地面也就不会产生向前推车的力，汽车就不会前进。
        • 陷在泥泞中的汽车，尽管车轮飞转，但如果泥和车轮之间太滑，车轮得不到足够的摩擦力，车也是出不来的。
        • 许多越野车可以按需要分别由前轮或后轮驱动，必要时甚至可以四轮同时驱动，以便根据车轮与地面接触的不同情况来获得足够的动力。
• 拓展学习 用力传感器探究作用力和反作用力的关系
• 力传感器可以把它所受力的大小、方向随时间变化的情况，由计算机屏幕显示出来。
  • 装置
    • 把两个互相钩着的力传感器，同时连在计算机上。
    • 计算机屏幕中上下两条图线分别表示两个力传感器受力的大小。
  • 观察
    • 一个力传感器系在墙壁上固定，另一个握在手中。
      • 从计算机屏幕可以看到在一个力传感器受力的同时，另一个力传感器也同时受到力的作用，而且在任何时刻两个力的大小相等，方向相反。
    • 两位同学各持一个力传感器，互相钩着，一个用力拉力传感器朝自己方向运动。
      • 从计算机屏幕可以看到，在运动的过程中，尽管力的大小随运动时间不断变化，但在运动中的任何时刻，作用力和反作用力总是大小相等、方向相反的。
• 物体受力的初步分析
• 分析物体的受力
  • 思路
    • 根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况。
    • 根据各种力的特点，从相互作用的角度来分析物体的受力。
• 举例：斜面上物体的受力
  • 一个木块静止在粗糙斜面上，按重力、弹力和摩擦力的顺序来分析它的受力情况。
    • 重力：木块受到重力G，方向竖直向下；
    • 弹力：木块和斜面接触并相互挤压，木块受到垂直于斜面向上的弹力FN；
    • 摩擦力：假设木块和斜面之间没有摩擦，木块就会向下滑动，由此可以判断，静止的木块相对斜面有向下滑动的趋势，所受的静摩擦力Ff是沿斜面向上的。
  • 必须明确我们是在分析哪个物体所受的力。
    • 本例中涉及木块的作用力和反作用力有三对，由于我们是在对木块的受力情况进行分析，所以只把六个力中木块所受的三个力画出来。
    • 三对作用力和反作用力分别是：重力G和木块对地球的引力、弹力FN和木块对斜面的压力、静摩擦力Ff和木块对斜面的静摩擦力。
    • 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。
• 平衡力与作用力、反作用力的区别
  • 平衡力
    • 图中，猴子吊在空中，猴子受到重力G，还受到树枝对它的拉力F。拉力F和重力G是一对相互平衡的力。
      • 一对平衡力的关系是：两个力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。
      • 一对平衡力作用在同一物体（猴子）上。
      • 一对平衡力不一定是同一种类的力（例如F是弹力，而G是重力）。
  • 作用力和反作用力
    • 图中，树枝在以拉力F向上拉着猴子，猴子同时也以向下的拉力F¢拉着树枝，拉力F与拉力F¢是一对作用力和反作用力。
      • 一对作用力和反作用力的关系是：两个力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。
      • 一对作用力和反作用力分别作用在两个物体（猴子和树枝）上。
      • 一对作用力和反作用力一定是同一种类的力（例如F和F¢都是弹力）。
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