暑期预读课程07《牛顿第三定律、力的合成与分解》 讲义--（2019） 新人教版高中物理必修一（学生教师版）.rar

1 / 5新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 7 课时课时：牛：牛顿顿第三定律、力的合成与分解第三定律、力的合成与分解知识透视知识透视一、牛顿第三定律1.作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体同时对前一个物体也施加力。2.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。3.对作用力与反作用力的理解(1).六同：大小相同、性质相同、同一直线、同时产生、同时变化、同时消失。(2).三异：方向相反、不同物体、不同效果。(3).二无关：与物体的运动状态无关、与物体是否受其他力无关。4.一对平衡力与作用力、反作用力的区别名称一对平衡力作用力与反作用力作用对象同一个物体两个相互作用的不同物体作用时间不一定同时产生、同时消失一定同时产生、同时消失力的性质不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消5.思维妙用转换研究对象在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的某些力，则可以通过分析其反作用力来解决问题。牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用，如求压力时，可先求支持力。【典型例题 1】如图所示，用水平力 F 把一个物体紧压在竖直墙壁上静止，下列说法中正确的是( )A.水平力 F 跟墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力B.物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力C.水平力 F 与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对平衡力 2 / 5【典型例题 2】如图所示是我国一种传统的民族体育项目“押加”，实际上相当于两个人拔河。如果绳质量不计，且保持水平，甲、乙两人在“押加”比赛中甲获胜。则下列说法中正确的是（ ）A甲对乙的拉力始终大于乙对甲的拉力B甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小C甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力D只有当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小二、力的合成1.合力与分力(1)定义：如果一个力产生的效果跟几个共点力共同作用产生的效果相同，这一个力就叫做那几个力的合力，那几个力叫做这一个力的分力。(2)关系：合力与分力是等效替代的关系。2.共点力作用在物体的同一点，或作用线的延长线交于一点的几个力。如下图所示均是共点力。3.力的合成(1)定义：求几个力的合力的过程。(2)运算法则：平行四边形定则：求两个互成角度的共点力的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。如图甲所示。三角形定则：把两个矢量首尾相接，从而求出合矢量的方法。如图 乙所示。三、力的分解1.定义：求一个已知力的分力的过程。2.运算法则：平行四边形定则或三角形定则。3.分解方法：(1)按力产生的效果分解；(2)正交分解。如图将结点 O 所受的力进行分解。 3 / 5【典型例题 3】作用在同一个物体上的两个共点力，一个力的大小是 3 N，另一个力的大小是 8 N，它们合力的大小可能是（ ）A2 N B6 N C14 N D16 N【典型例题 4】(多选)下图中按力的作用效果分解合理的是( ) 变式精选变式精选1.（2019浙江金华）人们通常认为一个大人和一个小孩拔河比赛，小孩胜出那是异想天开。如图所示，顽皮的小孩就让大人踩着滑板拔河比赛，小孩竟然拉着大人往左边加速运动，大人心服口服，明白了这样的道理( )A小孩拉大人的力一定大于大人拉小孩的力B大人拉小孩的力还是大于小孩拉大人的力C决定胜负的关键是双方力气大小，质量大小的较量D决定胜负的关键是拉力大小和受到地面最大静摩擦力的较量2.如图所示，手推车的篮子里装有一篮球，女孩把手推车沿斜面向上匀速推动，篮子的底面平行于斜面，靠近女孩的一侧面垂直于底面，下列说法正确的有( )A.篮子底面受到的压力大于篮球的重力B.篮子对篮球的作用力小于篮球的重力C.人对篮球的作用力等于篮球的重力D.篮子右侧面受到的压力小于篮球的重力3. 如图所示，人沿水平方向拉牛，但没有拉动。下列说法中正确的是( ) 4 / 5A.绳拉牛的力小于牛拉绳的力B.绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力C.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力D.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对相互作用力4.九寨沟地震发生后，直升机紧急启动，救援被困受伤游客，若不考虑悬索质量，下列说法正确的是( )A.只有在匀速吊起时，悬索对人的拉力才等于人对悬索的拉力B.当加速吊起时，悬索对人的拉力大于人对悬索的拉力C.当减速吊起时，悬索对人的拉力小于悬索对飞机的拉力D.无论如何吊起，悬索对人的拉力都等于人对悬索的拉力5.如图所示，一个“Y”形弹弓顶部跨度为 L，两根相同的橡皮条自由长度均为 L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为 k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为 2L(弹性限度内)，则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为( )A.kL B.2kL C.kL D.kL321526.（2019浙江嘉兴市末）某物体同时受到 2 个共点力作用，在如图所示的四种情况中（坐标纸中每格的边长均表示 1N 大小的力），物体所受合外力最大的是（ ）AB CD7.如图所示,甲、乙、丙三个物体质量相同,与地面的动摩擦因数相同,受到三个大小相同的作用力 F,当它们滑动时,下列说法正确的是()A.甲、乙、丙所受摩擦力大小相同 B.甲受到的摩擦力最大 5 / 5C.乙受到的摩擦力最大 D.丙受到的摩擦力最大8.建造桥梁时,为了让桥下能顺利通行大型船只或车辆,要把桥造得高一些。如图所示,高大的桥要造很长的引桥,其主要目的是( )A. 为了减小车辆受到的摩擦力B. 为了减小车辆受到的重力C. 为了减小车辆对引桥面的压力D. 为了减小车辆重力平行于引桥桥面向下的分力9.如图所示,光滑斜面的倾角为 ,有两个重均为 G 的均质光滑小球,分别用光滑挡板 A,B 挡住,挡板 A 沿竖直方向,挡板 B 垂直于斜面,若球 1 对挡板的压力为 F1,球 2 对挡板压力为 F2,则F1F2为()A.1 B. C. D.tan 21cos1cos 1 / 7新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 7 课时课时：牛：牛顿顿第三定律、力的合成与分解第三定律、力的合成与分解知识透视知识透视一、牛顿第三定律1.作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体同时对前一个物体也施加力。2.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。3.对作用力与反作用力的理解(1).六同：大小相同、性质相同、同一直线、同时产生、同时变化、同时消失。(2).三异：方向相反、不同物体、不同效果。(3).二无关：与物体的运动状态无关、与物体是否受其他力无关。4.一对平衡力与作用力、反作用力的区别名称一对平衡力作用力与反作用力作用对象同一个物体两个相互作用的不同物体作用时间不一定同时产生、同时消失一定同时产生、同时消失力的性质不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消5.思维妙用转换研究对象在对物体进行受力分析时，如果不便于分析物体受到的某些力，则可以通过分析其反作用力来解决问题。牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用，如求压力时，可先求支持力。【典型例题 1】如图所示，用水平力 F 把一个物体紧压在竖直墙壁上静止，下列说法中正确的是( )A.水平力 F 跟墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力B.物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力C.水平力 F 与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对平衡力【答案】B 2 / 7【解析】水平力 F 跟墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，选项 A 错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，故这两个力是一对平衡力，选项 B 正确；水平力 F 作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是平衡力，也不是相互作用力，选项 C 错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力，是一对作用力与反作用力，选项 D 错误。【典型例题 2】如图所示是我国一种传统的民族体育项目“押加”，实际上相当于两个人拔河。如果绳质量不计，且保持水平，甲、乙两人在“押加”比赛中甲获胜。则下列说法中正确的是（ ）A甲对乙的拉力始终大于乙对甲的拉力B甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小C甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力D只有当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小【答案】B【解析】甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对作用力与反作用力，大小始终相等，与运动状态无关，故 ACD错误，B 正确；故选 B。【提示】此题考查学生对牛顿第三定律的理解；同时由此题的知识我们可以知道，在拔河比赛中要挑选一些体重大的同学，以增加与地面之间的最大静摩擦力即可获胜。二、力的合成1.合力与分力(1)定义：如果一个力产生的效果跟几个共点力共同作用产生的效果相同，这一个力就叫做那几个力的合力，那几个力叫做这一个力的分力。(2)关系：合力与分力是等效替代的关系。2.共点力作用在物体的同一点，或作用线的延长线交于一点的几个力。如下图所示均是共点力。3.力的合成(1)定义：求几个力的合力的过程。 3 / 7(2)运算法则：平行四边形定则：求两个互成角度的共点力的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。如图甲所示。三角形定则：把两个矢量首尾相接，从而求出合矢量的方法。如图 乙所示。三、力的分解1.定义：求一个已知力的分力的过程。2.运算法则：平行四边形定则或三角形定则。3.分解方法：(1)按力产生的效果分解；(2)正交分解。如图将结点 O 所受的力进行分解。【典型例题 3】作用在同一个物体上的两个共点力，一个力的大小是 3 N，另一个力的大小是 8 N，它们合力的大小可能是（ ）A2 N B6 N C14 N D16 N【答案】B【解析】两力合成时，合力范围为：|F1F2|FF1+F2；故 3 NF13 N；则 2 N、14 N、16 N 在合力的范围之外是不可能的，6 N 在范围之内，是可能的；故选 B。【典型例题 4】(多选)下图中按力的作用效果分解合理的是( ) 【答案】AD【解析】对 B 项图，物体的重力按效果分解成垂直斜面的力与垂直挡板的力，如图甲所示，故 B 错误； 4 / 7甲 乙对 C 项图，按照力的作用效果，拉力分解成如图乙所示，故 C 错误；A、D 图中力的分解是合理的。变式精选变式精选1.（2019浙江金华）人们通常认为一个大人和一个小孩拔河比赛，小孩胜出那是异想天开。如图所示，顽皮的小孩就让大人踩着滑板拔河比赛，小孩竟然拉着大人往左边加速运动，大人心服口服，明白了这样的道理( )A小孩拉大人的力一定大于大人拉小孩的力B大人拉小孩的力还是大于小孩拉大人的力C决定胜负的关键是双方力气大小，质量大小的较量D决定胜负的关键是拉力大小和受到地面最大静摩擦力的较量【答案】D【解析】小孩拉大人的力与大人拉小孩的力是一对作用与反作用力，总是大小相等方向相反，故选项 AB错误；对于双方拔河者来说，当所受的拉力大于与地面的最大静摩擦力时就要被拉动而失败，则决定胜负的关键是拉力大小和受到地面最大静摩擦力的较量，选项 C 错误，D 正确。2.如图所示，手推车的篮子里装有一篮球，女孩把手推车沿斜面向上匀速推动，篮子的底面平行于斜面，靠近女孩的一侧面垂直于底面，下列说法正确的有( )A.篮子底面受到的压力大于篮球的重力B.篮子对篮球的作用力小于篮球的重力C.人对篮球的作用力等于篮球的重力D.篮子右侧面受到的压力小于篮球的重力【答案】D【解析】对篮球受力分析，并运用合成法如图所示：设斜面倾角为 ，根据几何知识可知，篮子底部对篮球的支持力 FN1mgcos ，根据牛顿第三定律，则篮子底面受到的压力为 mgcos mg，A 错误；篮子右侧面对篮球的支持力 FN2mgsin ，根据牛顿第三定律，则篮子右侧面受到的压力为 mgsin mg，篮子对篮球的作用力为 FN1、FN2的合力，大小等于篮球的重力，B 错误，D正确；人对篮球没有作用力，C 错误。 5 / 73. 如图所示，人沿水平方向拉牛，但没有拉动。下列说法中正确的是( )A.绳拉牛的力小于牛拉绳的力B.绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力C.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力D.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对相互作用力【答案】C【解析】绳拉牛的力和牛拉绳的力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故 A、B 错误；由于没有拉动牛，可知绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力，故 C 正确，D 错误。4.九寨沟地震发生后，直升机紧急启动，救援被困受伤游客，若不考虑悬索质量，下列说法正确的是( )A.只有在匀速吊起时，悬索对人的拉力才等于人对悬索的拉力B.当加速吊起时，悬索对人的拉力大于人对悬索的拉力C.当减速吊起时，悬索对人的拉力小于悬索对飞机的拉力D.无论如何吊起，悬索对人的拉力都等于人对悬索的拉力【答案】D5.如图所示，一个“Y”形弹弓顶部跨度为 L，两根相同的橡皮条自由长度均为 L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为 k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为 2L(弹性限度内)，则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为( )A.kL B.2kL C.kL D.kL32152【答案】D【解析】根据胡克定律知，每根橡皮条的弹力 F弹k(2LL)kL。设此时两橡皮条的夹角为 ，如图所示，根据几何关系知 sin 。根据平行四边形定则214知，弹丸被发射过程中所受的最大作用力 F2F弹cos 2F弹2F弹kL。选项 D 正确。1sin221521526.（2019浙江嘉兴市末）某物体同时受到 2 个共点力作用，在如图所示的四种情况中（坐标纸中每格的边 6 / 7长均表示 1N 大小的力），物体所受合外力最大的是（ ）AB CD【答案】C【解析】将 F1与 F2进行合成，求得合力的大小为3 N合F，如图 1 所示：故 A 错误；将 F1与 F2进行合成，求得合力的大小为2234 N5NF合，如图 2 所示，故 B 错误；将F1与 F2进行合成，求得合力的大小为4 2NF合，如图 3 所示，合力最大，故 C 正确；将 F1与 F2进行合成，求得合力的大小为3 N合F，如图 4 所示，故 D 错误。7.如图所示,甲、乙、丙三个物体质量相同,与地面的动摩擦因数相同,受到三个大小相同的作用力 F,当它们滑动时,下列说法正确的是()A.甲、乙、丙所受摩擦力大小相同 B.甲受到的摩擦力最大C.乙受到的摩擦力最大 D.丙受到的摩擦力最大【答案】C【解析】由题图甲、乙、丙中 F 产生的效果可知三个物体对地面的压力 FN 甲mg,FN 丙=mg,因它们均相对地面滑动,由 Ff=FN知,Ff 乙Ff 丙Ff 甲,故 C 正确。8.建造桥梁时,为了让桥下能顺利通行大型船只或车辆,要把桥造得高一些。如图所示,高大的桥要造很长的引桥,其主要目的是( )A. 为了减小车辆受到的摩擦力B. 为了减小车辆受到的重力C. 为了减小车辆对引桥面的压力D. 为了减小车辆重力平行于引桥桥面向下的分力 7 / 7【答案】D【解析】高大的桥梁要造很长的引桥,则 变小,如图所示,则重力的分力 G2=Gcos ,使得压力变大,故摩擦力变大,故A,C 错误;引桥的大小对车辆重力没有影响,B 错误;由几何关系可得,重力沿平行斜面分力为 G1=mgsin ,由于引桥越长,坡角 越小,G1越小,便于车辆通过大桥,D 正确。9.如图所示,光滑斜面的倾角为 ,有两个重均为 G 的均质光滑小球,分别用光滑挡板 A,B 挡住,挡板 A 沿竖直方向,挡板 B 垂直于斜面,若球 1 对挡板的压力为 F1,球 2 对挡板压力为 F2,则 F1F2为()A.1 B. C. D.tan 21cos1cos【答案】C【解析】球 1 所受的重力 G 分解如图甲所示,由此得两个分力的大小分别为 F1=Gtan ,F3=。cosG球 2 所受的重力 G 分解如图乙所示,由此可得两个分力的大小分别为 F2=Gsin ,F4=Gcos ,故 F1F2=,1cos选项 C 正确。