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牛頓定律的應用講解

科技 更新时间:2024-09-14 09:19:17

牛頓第三定律是動力學的基礎知識之一,是解決動力學問題的一個有效工具.其内容是:兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上.

一、牛頓第三定律的理解

1.牛頓第三定律的研究對象是兩個相互作用的物體.無論選什麼物體作為參照物,牛頓第三定律都是成立的.

2.牛頓第三定律是一個實驗定律,可以通過實驗對作用力和反作用力的等值性進行驗證

3.作用力和反作用力的特點:

(1)普适性.兩個相互作用的物體之間的作用力和反作用力,無論何時、何地、何種情形下,總是大小相等,方向相反的,不受質量、運動狀态的影響.

(2)同時性.兩個物體之間的作用力和反作用力總是成對出現的,即同時産生、同時變化、同時消失、瞬間對應,沒有先後主次之别,隻有成對出現、形影相随之特點.

(3)同性質.作用力和反作用力一定是同性質的,即作用力是彈力,則反作用力一定是彈力;作用力是電場力,則反作用力也一定是電場力.

(4)異點性.物體之間的作用力和反作用力分别作用在兩個相互作用的物體上,即作用點不在同一個物體上,因此二力各自産生效果,不能合成,不會抵消.

二、牛頓第三定律的典型應用

例題:人走路時,人和地球間的作用力和反作用力的對數有

()

A.一對

B.兩對

C.三對

D.四對

解析:選C.物體間的作用力和反作用力是相互的,總是成對出現的.人走路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,力的作用總是相互的,這三個力的反作用力分别是:人對地球的吸引力的一部分、人對地面的壓力和人對地面的摩擦力,所以人走路時與地球間有三對作用力和反作用力,故選項C正确,分析人受到的力,每個力都存在反作用力,即作用力和反作用力總是成對出現。

☞物體受幾個力作用,就有幾對作用力與反作用力。

例題:利用牛頓第三定律,有人設計了一種交通工具,在平闆車上裝了一個電風扇,風扇運轉時吹出的風全部打到豎直固定在小車中間的風帆上,靠風帆受力而向前運動,如圖所示。對于這種設計,下列分析中正确的是()

牛頓定律的應用講解(牛頓第三定律的應用)1

A.根據牛頓第二定律,這種設計能使小車運行

B.根據牛頓第三定律,這種設計能使小車運行

C.這種設計不能使小車運行,因為它違反了牛頓第二定律

D.這種設計不能使小車運行,因為它違反了牛頓第三定律

D【解析】本題考查牛頓運動定律.因為風扇在吹出風時,将對風扇産生反作用力,故整個系統實際上合外力為零,故不能産生加速度,所以不能運行,故選項ABD都錯誤.

☞整體法不需考慮内力的原因:對于整體來說,内力是一對作用力與反作用力關系,整個系統合外力為零,這就是人不能抓住自己頭發把自己往上提的原因。

例題:我國有一種傳統的民族體育項目叫做“押加”,實際上相當于兩個人拔河,如果甲、乙兩人在押加比賽中,甲獲勝,則下列說法中正确的是(BD)

牛頓定律的應用講解(牛頓第三定律的應用)2

A.甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力,所以甲獲勝

B.當甲把乙拉過去時,甲對乙的拉力大小等于乙對甲的拉力大小

C.當甲把乙加速拉過去時,甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力

D.甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大小,隻是地面對甲的摩擦力大于地面對乙的摩擦力,所以甲獲勝

☞拔河實際比的是摩擦力

例題:如圖所示,男生甲和女生乙各站在一塊滑闆上,分别抓着輕繩的一端。甲與滑闆的總質量為60kg,乙與滑闆的總質量為50kg,忽略地面摩擦力。當甲以30N的力量收回繩子時,乙雙手不動,隻緊抓着繩子。

牛頓定律的應用講解(牛頓第三定律的應用)3

(1)在收繩過程中,是不是隻有一人移動?

(2)求兩人各自的加速度的大小和方向。

牛頓定律的應用講解(牛頓第三定律的應用)4

例題:如圖所示的情形中,沒有涉及牛頓第三定律的有(B)

牛頓定律的應用講解(牛頓第三定律的應用)5

A.氣墊船旋轉的螺旋槳獲得動力

B.戰鬥機在行進途中抛棄副油箱

C.噴水龍頭自動旋轉使噴水均勻

D.玩具火箭靠噴出火藥飛上天空

例題:如圖所示為雜技“頂竿”表演的示意圖,一人站在地上,肩上扛一質量為M的豎直竹竿,當竿上一質量為m的人以加速度a加速下滑時,竿對“底人”的壓力大小是多少?

牛頓定律的應用講解(牛頓第三定律的應用)6

牛頓定律的應用講解(牛頓第三定律的應用)7

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