例3 置于水平面上的小车,有一弯折的细杆,弯折成角度θ,如图4-5-2所示,其另一端固定了一个质量为m的小球.问:(1)小车静止时小球对杆的作用力;(2)当车子以加速度a向左加速前进时,再求小球对细杆的作用力。
解析 小球对细杆的作用力很难直接求出,依据牛顿第三定律转移研究对象,只要能求出细杆对小球的作用力,其反作用力就可求出。
(1)以小球为研究对象,小球受两个力的作用:重力G和杆对它的作用力F,这两个力是一对平衡力,所以此时杆对小球的作用力F方向沿竖直向上,大小等于小球的重力mg。小球对杆的作用力方向竖直向下,大小等于mg。
(2)当车子以加速度α向左加速前进时,把杆对小球的作用力F沿水平和竖直方向分解,水平分力为F1,竖直分力为F2,如图4-5-3所示,由牛顿第二定律可知:F2-mg=0 ①F1=mα ② 杆对小球的作用力F=
=
。故球对细杆作用力,F′=F=
,方向如图4-5-3,tanα=a/g。
拓展 有的同学会错误地认为细杆对小球作用力F的方向沿细杆向上,产生这种错误的原因是没有区分绳子和细杆对小球作用力的特点,绳子的拉力一定沿着绳子的收缩方向,而细杆的作用力就不一定沿着细杆方向。由图4-5-3可以看出,只有当a=gtanθ时,杆对小球的的力才沿杆子方向。
[能力训练]
1、力是_____________的相互作用,物体间相互作用的这一对力,通常叫做___________和_______________.
物体间、作用力、反作用力
2、两物体之间的作用力和反作用力总是___________,___________,___________.这就是牛顿第三定律.
大小相等,方向相反,作用于同一直线上
3、一对作用与反作用力和一对平衡力的主要区别如下
略(详见要点导学)
4、物体静止在水平桌面上,下列说法正确的是( C )
A.物体受到桌面的支持力等于物体的重力,但它们不是一对平衡力
B.物体对桌面的压力就是物体的重力,它们是一对作用力与反作用力
C.物体对桌面的压力大小等于桌面对物体的支持力的大小,它们是一对作用力与反作用力
D.物体对桌面的压力的大小等于桌面对物体的支持力,它们是一对平衡力
5、下列说法正确的是 ( CD )
A.拔河比赛时,胜方拉对方的力大于败方拉对方的力
B.马能拉车前进是因为马对车的拉力大于车对马的拉力
C.太阳对地球的吸引力与地球对太阳的吸引力大小一定相等
D.用铁锤钉钉子,锤对钉的打击力与钉对锤的作用力大小一定相等
6、关于作用力与反作用力,下列说法中正确的是(ABD)
A.作用力和反作用力一定是同一性质的力
B.作用力与反作用力一定同时产生,同时消失
C.作用力与反作用力的作用效果一定互相抵消
D.作用力与反作用力的大小一定相等,方向一定相反
7、下列说法中正确的是( C )
A.人走路时地对脚的推力大于人对地的蹬力,所以人才能向前进
B.只有人站着不动时人对地的压力才与地对人的弹力等大
C.人站着在地面上时人对地的压力总是与地对人的弹力等大
D. 以卵击石时,石头对卵的压力与卵对石头的弹力等大
8、手托着一木块,由静止开始向上减速运动,手对木块的支持力应该( D )
A.小于木块对手的压力 B.等于木块对手的压力
C.大于木块对手的压力 D.小于木块所受的重力
9、弹簧拉着木块在竖直平面内匀速下降,弹簧拉木块的力与木块拉弹簧的力是
( BC )
A.一对平衡力
B.一对作用力反作用力
C.大小相等,方向相反,作用在一条直线上
D.大小相等,方向相反,作用在同一物体上
10、关于速度、加速度和合外力之间的关系,下述说法正确的是( A )
A.做匀变速直线运动的物体,它所受合外力是恒定不变的
B.物体的合外力方向与它的加速度方向相同,与它的速度方向相反,则它的速度一定减小,加速度一定增大
C.物体受到的合外力增大时,物体的运动速度一定加快
D.物体所受合外力为零时,物体的速度一定等于零
11、在一根细线下挂着一个静止的物体,在剪断细线的瞬时( B )
A.物体同时具有加速度和速度
B.物体立即获得加速度,速度仍为零
C.物体立即获得速度,加速度仍为零
D.物体的速度和加速度均为零
12、有一位女跳伞员在空中跳伞时,不幸伞末全部张开,如图4-5-4所示,眼看就要酿成惨剧,但她非常沉着,在快落到地面时,她用尽全力将未张开的伞向下猛拉,结果落到地面后,虽然受了伤却保住了性命,试用牛顿第三运动定律解释这个现象.
运动员猛力向下拉伞时,伞也对人施以等大的向上的拉力,若此拉力大于人的重力,人就会减速下降。
13、分析下面两段内容,并按要求完成答题.
(1)有人说:“喷气式飞机喷出的气体向后推动空气,空气就向前推动飞机,喷气式飞机正是由于受到了这个推力才能克服阻力向前飞行.”这种说法错在哪里?正确的说法是什么?
(2)如图4-5-5所示,小鸟说:“我喜欢牛顿第三定律”,分析小鸟飞行与牛顿第三定律的关系.
(1)应该说:喷气式飞机向后喷出气体时,给气体向后的推动力,同时气体给飞机向前的推动力,喷气式飞机正是由于受到了这个推力才能克服阻力向前飞行.
(2)小鸟向后推动空气,空气同时推动小鸟,小鸟才可以飞翔。
14、如图4-5-6所示,一个物体静止地悬挂在弹簧秤下方,试证明物体对弹簧秤的拉力的大小等于物体所受重力的大小。
略(参考要点导学例题2)


物理课堂——高中物理同步导学