2021高中物理人教版必修第一册课件：第四章 第5节 牛顿第三定律

05牛顿第三定律题型1ꢁ作用力与反作用力1．一根轻质弹簧竖直悬挂一小球，弹簧和小球的受力情况如图所示，下列说法正确的是(ꢁBꢁ) A．F1的施力物体是弹簧B．F2的反作用力是F3C．F3的施力物体是地球D．F4的反作用力是F1解析据题意，F的施力物体是地球，故选项A错误；F的反作用力是F，故选项B正确；F的施力物1233体是小球，故选项C错误；F的反作用力是弹簧对天花板的拉力，故选项D错误．42．[山西太原2019高一上期末]长征系列运载火箭在ꢁ2018年11ꢁ月ꢁ19ꢁ日圆满完成了ꢁ2018ꢁ年的第ꢁ20ꢁ次发射任务，这标志着我国运载火箭研制能力和产业化发展迈入了新台阶．火箭是世界上最先进的运载工具之一，它是利用喷射燃烧的气体获得动力的．不计空气阻力，在火箭竖直加速升空时，下列叙述正确的是(ꢁAꢁ) A．喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力是一对作用力和反作用力B．喷出的气体对火箭的推力与火箭的重力是一对作用力与反作用力C．喷出的气体对火箭的推力大于火箭对喷出气体的推力D．喷出的气体对火箭的推力等于火箭的重力解析由牛顿第三定律可知，喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力是一对作用力和反作用力，所以喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力大小相等，方向相反，故A正确，B、C错误；当火箭沿竖直方向向上加速升空时，喷出的气体对火箭的推力大于火箭的重力，故D错误．3．[山东桓台二中2018高一上期末]甲、乙两人在冰面上“拔河”．两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者赢得胜利．若不计绳的质量，冰面可看成光滑平面，则下列说法正确的是(ꢁꢁ)C A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C．若甲的质量比乙的大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利解析甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力和反作用力，故A错误；甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是一对平衡力，故B错误；若甲的质量比乙的大，则甲的加速度比乙的小，可知乙先到分界线，故甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故C正确；收绳速度的快慢并不能决定“拔河”比赛的输赢，故D错误．题型2ꢁ牛顿第三定律的综合应用4．2015年上映的美国科幻片《火星救援》在全球热播，影片拍摄中各个环节均用到了一些基本物理原理．有一次，被困在火星的宇航员马克·沃特尼在与救援小组对接时，由于马克·沃特尼的飞行器燃料不够，没有到达理想的高度，离救援小组还有几十米的距离，马克·沃特尼急中生智，在自己的宇航服上戳了一个小洞，利用向下喷出的气体，使自己获得向上的力成功地对接上救援小组．马克·沃特尼使自己获救主要用到的物理规律是(ꢁꢁ)BA．牛顿第一定律ꢁꢁB．牛顿第三定律C．机械能守恒定律ꢁꢁD．万有引力定律解析马克·沃特尼利用从小洞向下喷出的气体，使自己获得向上的力，利用了力的作用的相互性，即利用反作用力使自己向上运动，这是牛顿第三定律，故选B.5．如图所示的情形中，不涉及牛顿第三定律的有(ꢁꢁ)BA.气垫船通过旋转的螺旋桨获得动力ꢁB.战斗机在行进途中抛弃副油箱ꢁC.玩具火箭靠喷出火药飞上天空ꢁD.喷水龙头自动旋转使喷水均匀ꢁ解析气垫船螺旋桨给空气一个向后的作用力，反过来空气给气垫船一个向前的反作用力，属于牛顿第三定律的应用；战斗机飞行过程中，抛弃副油箱，减小质量，减小惯性，不涉及牛顿第三定律；发射火箭、喷水龙头自动旋转使喷水均匀，都利用了反冲，是作用力与反作用力的关系，属于牛顿第三定律的应用．故选B.6．[江苏启东中学2019高一上月考]如图所示，质量M＝60ꢀkg的人通过光滑的定滑轮用轻绳拉着m＝10ꢀkg的物体．当物体以加速度a＝2ꢀm/s2上升时，求人对地面的压力为多大？(g取10ꢀm/s2)480ꢁN解析设F为绳子对物体的拉力，对物体受力分析，由牛顿第二定律得F-mg＝ma；则F＝m(a＋g)＝10×(2＋10)ꢀN＝120ꢀN；、绳子竖直向上的拉力F′.对人进行受力分析，人受竖直向下的重力Mg、地面竖直向上的支持力FN＋F′，因人静止，则Mg＝FN根据牛顿第三定律可知人对地面的压力F′＝F，N N又因为F＝F′，所以F′＝F＝Mg-F′＝60×10ꢀN-120ꢀN＝480ꢀN.N N易错点ꢁ对牛顿第三定律理解不透彻，受题意影响作出错选7．[山东淄博一中2019高一上月考]一起严重的交通事故中，一辆越野车与一辆面包车迎面相撞，面包车车头凹陷、变形，几乎报废，而越野车仅前保险杠稍微变形．关于此次碰撞，下列说法正确的是(ꢁꢁ)A A．越野车发生形变使面包车受到作用力B．越野车对面包车的作用力大于面包车对越野车的作用力C．越野车撞击面包车的时间比面包车撞击越野车的时间长D．越野车对面包车的作用力和面包车对越野车的作用力是一对平衡力解析根据弹力产生的条件可知，越野车发生形变使面包车受到作用力，故A正确．越野车对面包车的作用力和面包车对越野车的作用力是一对作用力与反作用力，二者的大小相等、方向相反，同时产生同时消失，作用时间相同，故B、C、D错误．易错分析该题考查对牛顿第三定律的理解，解答的关键是理解作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，而且还是一对性质相同的力．8．[河北石家庄2019高一上期末]如图所示，重力为G的扫地机器人在水平地板上行驶，地板对机器人的支持力为F，机器人对地板的压力为F′，下列说法正确的是(ꢁꢁ)DN NA．当扫地机器人加速行驶时，F大于F′.N NB．当扫地机器人减速行驶时，F N大于F′NC．当扫地机器人匀速行驶时，G与F′N是一对平衡力D．无论扫地机器人如何运动，ꢁF的大小和F′的大小总相等N N解析机器人在水平地板上行驶，地板对机器人的支持力和机器人对地板的压力分别作用在两个不同的物体上，是地板与机器人之间的相互作用力，根据牛顿第三定律可知这两个力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线是一对平衡力，故A、B、C错误，D正确．上，与机器人如何运动无关；当扫地机器人匀速行驶时，G与FN易错分析作用力与反作用力永远是大小相等、方向相反、作用在两个物体上的，与物体的运动状态无关．物体之所以有加速度是因为所受到的合外力不为零．有些学生对概念理解不清，错误地认为作用力与反作用力作用在同一物体上，并且大小不相等，从而产生加速度，改变运动状态，造成错选．1．[吉林长春外国语学校2019高一上期末]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勾在一起，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(ꢁAꢁ)A．作用力与反作用力大小相等ꢁB．作用力与反作用力方向不一定相反ꢁC．作用力与反作用力的合力为零ꢁD．作用力与反作用力作用在同一物体上ꢁ解析由图像不难看出两个力的大小总是相等的，并且两个力的方向也是始终相反的，它们的变化情况一样，故A正确，B错误；图像表示的是力传感器的受力情况，作用力和反作用力是两个物体之间的相互作用力，作用在两个物体上，效果不能抵消，不能进行力的合成，故C、D错误．2．[黑龙江哈尔滨第六中学2019高一上月考]如图所示，用网球拍打击飞过来的网球时，球拍打击网球的力(ꢁBꢁ)ꢁA．大小大于球撞击球拍的力的大小B．大小等于球撞击球拍的力的大小C．大小小于球撞击球拍的力的大小D．比球撞击球拍的力稍晚产生解析用网球拍打击飞过来的网球过程中，网球拍打击网球的力与球撞击球拍的力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律得知，这两个力是同时产生的且大小相等、方向相反，故B正确，A、C、D错误．3．[陕西西安中学2019高二上期末]沼泽的下面蕴藏着丰富的泥炭，它的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其表面行走时容易下陷．若人下陷的过程是先加速后匀速运动，下列判断正确的是(ꢁDꢁ)A．加速运动时人对沼泽地的压力的大小大于沼泽地对他的支持力的大小B．加速运动时人对沼泽地的压力的大小小于沼泽地对他的支持力的大小C．人对沼泽地的压力的大小先大于后等于沼泽地对他的支持力的大小ꢁD．人对沼泽地的压力的大小总等于沼泽地对他的支持力的大小解析沼泽地对人的支持力和人对沼泽地的压力是一对作用力和反作用力，二者大小相等，方向相反．对人受力分析，人受重力和支持力，重力的大小大于支持力的大小，故人会向下加速运动，故A、B、C错误，D正确．4．[浙江台州中学2019高三上统练]ꢁ高杆船技是浙江嘉兴文化古镇(乌镇)至今仍保留并演出的传统民间杂技艺术，表演者爬上固定在船上的竹竿，模拟蚕宝宝吐丝作茧的动作祈愿蚕茧丰收．如图所示，此时表演者静止在弯曲倾斜的竹竿上，则下列说法正确的是(ꢁꢁ)BA．表演者对竹竿的弹力是由竹竿形变产生的B．表演者对竹竿的力竖直向下C．表演者对竹竿的摩擦力一定为零D．表演者对竹竿的力的大小大于竹竿对表演者的力的大小解析表演者对竹竿的弹力是由人发生形变产生的，故A错误；因为表演者静止在弯曲倾斜的竹竿上，受到重力、弹力和摩擦力作用，且处于平衡，故竹竿对表演者的力竖直向上，根据牛顿第三定律可知，表演者对竹竿的力竖直向下，故B正确，C错误；根据牛顿第三定律可知，表演者对竹竿的力的大小等于竹竿对表演者的力的大小，故D错误．5．[山东菏泽2018高一上期末]如图所示，甲、乙两同学分别静止于水平地面的台秤P、Q上，他们用手分别竖直牵拉同一只弹簧测力计的两端，弹簧测力计保持静止且不计重力，下列说法正确的是(ꢁꢁ)CA．甲对乙的拉力大小大于乙对甲的拉力大小B．甲对乙的拉力大小小于乙对甲的拉力大小C．如果甲同学增大拉弹簧测力计的力，P台秤的示数将增大D．如果甲同学增大拉弹簧测力计的力，Q台秤的示数将增大解析力的作用是相互的，所以甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小，故A、B错误；对甲同学受力分析，甲同学受到重力、台秤P的支持力、弹簧测力计的向下的拉力，如果甲同学增大拉弹簧测力计的力，弹簧测力计对甲同学的拉力将增大，台秤P对甲同学的支持力将增大，故P台秤的示数将增大，同理可知Q台秤的示数将减小，故C正确，D错误．6．[河北武邑中学2019高一上月考]将一铁块ꢁAꢁ放在水平放置的磁板ꢁBꢁ上，Aꢁ被ꢁBꢁ吸住并处于静止状态(如图所示)，关于铁块ꢁAꢁ的受力情况，下列叙述正确的是(ꢁAꢁ)A．铁块共受三个力的作用，其中有两个力的施力物体是磁板B．铁块所受的重力与铁块所受磁板的支持力是一对平衡力C．磁板所受铁块的压力等于铁块的重力D．磁板对铁块的吸引力与铁块对磁板的吸引力，大小相等、方向相反，是一对平衡力解析铁块受重力、支持力、吸引力，其中支持力、吸引力的施力物体是磁板，故A正确；铁块受重力、支持力、吸引力，三力平衡，故B错误；根据牛顿第三定律，铁块对磁板的压力大小等于磁板对铁块的支持力大小，而磁板对铁块的支持力等于铁块受到的重力与吸引力的矢量和，故磁板所受铁块的压力大于铁块的重力，故C错误；磁板对铁块的吸引力与铁块对磁板的吸引力是一对作用力和反作用力，大小相等、方向相反，故D错误．7．超市中小张用水平方向的推力推着质量为m的购物车乘匀速上升的自动扶梯上楼，如图所示．假设小张、购物车、自动扶梯间保持相对静止，自动扶梯的倾角为30°，小张的质量为M，小张与扶梯间的动摩擦因数为μ，购物车与扶梯间的摩擦忽略不计．则(ꢁꢁ)BA．小张对扶梯的压力大小为Mgcosꢁ30°，方向垂直于斜面向下B．小张对扶梯的摩擦力大小为(M＋m)gsinꢁ30°，方向沿斜面向下C．扶梯对小张的摩擦力大小为μ(M＋m)gcosꢁ30°，方向沿斜面向上D．小张对车的推力和车对小张的推力大小必相等，这是因为人和车均处于平衡状态解析分别对小张和购物车受力分析，并正交分解如图甲、＝Mgcos30°-Fsin30°，乙所示.由受力平衡可知，N1f＝Mgsin30°＋Fcos30°，Fcos30°＝mgsin30°，结合牛顿第三定律可知，A、C错误，B正确；小张对车的推力和车对小张的推力是一对作用力与反作用力，大小必相等，D错误．8．一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图所示，在这一瞬间悬绳断了，设木杆足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地面高度不变，则木杆下降的加速度大小为________，方向为________．(设小猫的质量为m，木杆的质量为M)答案与解析题目中要求的是木杆的加速度，但由于猫对木杆的作用力未知，所以若只研究木杆将无法求得答案．本题应采用隔离法，即先以猫为研究对象，根据猫的运动状态求得杆对猫的作用力的大小F，由牛顿第三定律可知猫对杆的作用力F′与F等大反向，再以杆f f f为研究对象，由牛顿第二定律即可求得杆的加速度．＝mg 先对猫进行分析，由于猫相对地面高度不变，即猫处于平衡状态，而猫受重力G1和木杆对猫向上的摩擦力Ff的作用，如图所示，故G与F二力平衡，即F＝G＝mg.1f f1＝Mg作用，由于木杆对猫有向上的摩擦力，由再对木杆进行受力分析，木杆受重力G2牛顿第三定律可知，猫对木杆有向下的摩擦力F′，且F′＝F.对木杆由牛顿第二定律有F′f f f f ＋Mg＝Ma.联立可得a＝ꢁꢁꢁꢁ，方向竖直向下．。