牛顿第三定律是动力学的基础知识之一,是解决动力学问题的一个有效工具.其内容是: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.
一、牛顿第三定律的理解
1.牛顿第三定律的研究对象是两个相互作用的物体.无论选什么物体作为参照物,牛顿第三定律都是成立的.
2.牛顿第三定律是一个实验定律,可以通过实验对作用力和反作用力的等值性进行验证
3.作用力和反作用力的特点:
(1)普适性.两个相互作用的物体之间的作用力和反作用力,无论何时、何地、何种情形下,总是大小相等,方向相反的,不受质量、运动状态的影响.
(2)同时性.两个物体之间的作用力和反作用力总是成对出现的,即同时产生、同时变化、同时消失、瞬间对应,没有先后主次之别,只有成对出现、形影相随之特点.
(3)同性质.作用力和反作用力一定是同性质的,即作用力是弹力,则反作用力一定是弹力;作用力是电场力,则反作用力也一定是电场力.
(4)异点性.物体之间的作用力和反作用力分别作用在两个相互作用的物体上,即作用点不在同一个物体上,因此二力各自产生效果,不能合成,不会抵消.
二、牛顿第三定律的典型应用
例题:人走路时,人和地球间的作用力和反作用力的对数有
()
A.一对
B.两对
C.三对
D.四对
解析:选C.物体间的作用力和反作用力是相互的,总是成对出现的.人走路时受到三个力的作用,即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力,力的作用总是相互的,这三个力的反作用力分别是:人对地球的吸引力的一部分、人对地面的压力和人对地面的摩擦力,所以人走路时与地球间有三对作用力和反作用力,故选项C正确,分析人受到的力,每个力都存在反作用力,即作用力和反作用力总是成对出现。
☞物体受几个力作用,就有几对作用力与反作用力。
例题:利用牛顿第三定律,有人设计了一种交通工具,在平板车上装了一个电风扇,风扇运转时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上,靠风帆受力而向前运动,如图所示。对于这种设计,下列分析中正确的是()
A.根据牛顿第二定律,这种设计能使小车运行
B.根据牛顿第三定律,这种设计能使小车运行
C.这种设计不能使小车运行,因为它违反了牛顿第二定律
D.这种设计不能使小车运行,因为它违反了牛顿第三定律
D【解析】本题考查牛顿运动定律.因为风扇在吹出风时,将对风扇产生反作用力,故整个系统实际上合外力为零,故不能产生加速度,所以不能运行,故选项ABD都错误.
☞整体法不需考虑内力的原因:对于整体来说,内力是一对作用力与反作用力关系,整个系统合外力为零,这就是人不能抓住自己头发把自己往上提的原因。
例题:我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”,实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在押加比赛中,甲获胜,则下列说法中正确的是(BD)
A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力,所以甲获胜
B.当甲把乙拉过去时,甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小
C.当甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,所以甲获胜
☞拔河实际比的是摩擦力
例题:如图所示,男生甲和女生乙各站在一块滑板上,分别抓着轻绳的一端。甲与滑板的总质量为60kg,乙与滑板的总质量为50kg,忽略地面摩擦力。当甲以30N的力量收回绳子时,乙双手不动,只紧抓着绳子。
(1)在收绳过程中,是不是只有一人移动?
(2)求两人各自的加速度的大小和方向。