深入理解 突破牛顿第三定律

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  两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,这个结论叫牛顿第三定律,牛顿第三定律反映物体间发生相互作用的规律。
  1.对作用力与反作用力的理解
  ⑴作用力与反作用力总是成对出现,同时产生,同时消失。所谓作用力与反作用力是人为的名称,究竟哪个的作用力,哪个是反作用力,可任意选择,没有主次之分。
  ⑵作用力与反作用力是同一种性质的力。作用力是万有引力,反作用力也是万有引力;作用力是弹力,反作用力也是弹力;作用力是摩擦力,反作用力也是摩擦力。物体间的相互作用,可以通过两个物体直接接触发生作用,也可以通过“场”相互作用,如万有引力。
  ⑶作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上,各自产生各自的作用效果,作用力与反作用力永远不能相互抵消,永远也不能所谓平衡。
  ⑷作用力与反作用力与参照系的选择无关,这是因为物体间的相互作用是客观存在的,不因参照系的不同而使物体间相互作用的性质发生任何变化。
  即三个相同:大小相同,作用时间相同,力的性质相同;两个不同:方向不同,受力物体不同;三个无关:与质量无关,与运动状态无关,与力的性质无关。
  例1关于作用力与反作用力,下列说法中正确的是:
  A.作用力和它的反作用力作用在同一个物体上;
  B.作用力和反作用力同时产生,同时消失;
  C.一对作用力与反作用力的合力为零;
  D.两个物体只有静止时,作用力与反作用力才大小相等。
  解析:作用力与反作用力是物体间相互作用的一对力,故分别作用在两个物体上,故A错;作用力与反作用力各自产生其作用效果,永远不能相互抵消,故无法求合力,所以C错;一对相互作用的力总是大小相等,与物体的形状,运动状态均无关系。所以D错;作用力与反作用力总是同时产生同时消失,因此B对。
  误点剖析:误认为作用力与反作用力大小相等,方向相反,作用在一个物体上,故合力为零。
  ⒉比较一对作用力与反作用力和一对平衡力的区别
  例2.如图1所示,用质量忽略不计的轻绳L1和L2,将A、B两重物悬挂起来,下列说法中正确的是:
  A.L1对A的拉力和L2对A的拉力是一对平衡力;
  B.L2对A的拉力和L2对B的拉力是一对作用力与反作用力;
  C.L1对A的拉力和A对L1的拉力是一对平衡力;
  D.L2对B的拉力和B对L2的拉力是一对作用力与反作用力。
  解析:A物体受到的L1拉力F1、重力GA及对L2它的拉力F2,受力图如1-7-3图所示,由于A物体平衡,所以F1=GA+F2,则F1> F2,故F1、F2不是一对平衡力,A错;L2对A的拉力的反作用力应是A对L2的拉力,B错;L1对A的拉力和A对L1的拉力分别作用在两个物体上,是一对作用力与反作用力,则C错,D对。
  误点剖析:分不清平衡力与作用力与反作用力的区别,是造成错误的主要原因。
  ⒊应用牛顿第三定律进行受力分析
  由于力的作用是相互的,有时所要求的力不便求解时,就求它的反作用力,然后根椐牛顿第三定律可知所求力,这是一种常用的分析受力的方法。
  例3.如图3所示,A、B两物体重力都等于10N,各接触面间动摩擦因数都等于0.3,同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上,A、B均静止,则地面对B的摩擦力和B对A的摩擦力各为多大?
  解析:解法一:以A为研究对象,A物体在水平方向上受到F的作用,而其以保持静止,故A必受一个水平方向左的力来平衡F,这个力只能是B对A的静摩擦力,所以A的受力如图4所示,B对A的静摩擦力为:FfB→A=F=1N
  根据牛顿第三定律可得,B给A一个水平向左的静摩擦力,A必然也给B一个水平向右的静摩擦力,大小也为1N,所以B的水平方向上受力如图4所示,由于F与FfA→B已经达到平衡,如果地面再给B一个摩擦力,则B就不能保持平衡,所以地面给B的摩擦力为零。
  解法二:以A和B组成的整体为研究对象,此时,A和B组成的整体水平方向上受到的两个力已达到平衡,故地面不会再给B一个摩擦力,否则整体就不能处于平衡状态,以后可以A为对象分析B对A的摩擦力各为多大,方法同解法一。
  误点剖析:计算静摩擦力时错误地套用滑动摩擦力定律,受力分析时不知该从哪个物体先下手。
  可见,对物理规律深入理解后,才能在解题中信手拈来,游刃有余。这也是学习物理的基本要求吧。
  (作者单位:河南省济源市第三中学)
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