问题导入

2007年10月24日18时05分，“嫦娥一号”探月卫星从西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空，如图2-7-1所示。11月5日，“嫦娥一号”顺利进入环月轨道，成为我国第一颗人造月球卫星。2013年12月2日1时30分，“嫦娥三号”在西昌卫星发射中心发射成功，目标是月球采样后自动返回。

“嫦娥一号”为什么能从地面飞向月球？到达月球附近后，又为何会环绕月球飞行？

图2-7-1　绕月探测卫星发射步骤示意图

1.作用力与反作用力

我们已经知道：力是物体之间的相互作用，一个物体对另一个物体施加力的作用时，也一定同时受到另一个物体对它施加的作用。如手拉箱子或压弹簧，箱子或弹簧也同时向反方向拉手或压手。如果把一个物体对另一个物体施加的力叫作作用力，则另一个物体对这个施力物体施加的力叫作反作用力。

演示实验

如图2-7-2所示，两个结构完全相同的弹簧测力计连接在一起。图2-7-2（a）为先固定左边的弹簧测力计，拉右边的弹簧测力计；图2-7-2（b）为固定右边的，拉左边的；图2-7-2（c）为两只手一起拉两个弹簧测力计。通过观察发现，无论哪种情况，两个弹簧测力计指针都是同时移动且指示数相等。如果一只弹簧测力计的示数为作用力大小，那另一只弹簧测力计的示数就为反作用力的大小。这两个力都是弹簧测力计与弹簧测力计之间的拉力。

图2-7-2　观察作用力与反作用力的大小关系

通过观察可知，任何情况下，作用力与反作用力的大小相等，沿同一直线方向相反，分别作用在两个物体上。

2.牛顿第三定律

牛顿将作用力与反作用力的关系总结为：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。这就是牛顿第三定律。

如果用力F表示作用力，用F′表示反作用力，则有

F=-F′

式中“-”表示作用力F与反作用力F′的方向相反。

作用力与反作用力总是成对出现，同时产生，同时消失。

作用力与反作用力是同种性质的力。作用力是弹力，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力。

作用力与反作用力分别作用在两个物体上，不能平衡也不能抵消，各自产生各自的作用效果。

做一做

分别用左右手捏住一张平整纸片的两边，慢慢用力，你能将它同时撕成3块吗？如果在中间先撕开两个缺口呢？

友情提示

搭载着“嫦娥一号”卫星的火箭发射升空时，通过向后高速喷射燃烧的燃料，获得向前的推进力。在此推进力的作用下，火箭的速度逐渐增大，当火箭的燃料耗尽时，将“嫦娥一号”卫星释放出来。卫星利用携带的两个小推力发动机驱动，调整姿态和方向，由地月转移轨道以接近匀速直线运动的方向奔向月球。当接近月球时，卫星通过制动，使速度下降到合适大小，被月球俘获，成为月球人造卫星。

想想议议

1.作用力与反作用力与二力平衡有什么区别？

2.静止在桌面上的物体受到的支持力和重力是作用力与反作用力吗？如果不是，那是一对什么力？这对力的作用力与反作用力又分别是什么力？

牛顿第三定律与身边的生产与生活中的很多力学现象密切相关。例如，人走路时，脚向后不断蹬地，脚通过摩擦给地面施加了向后的作用力，同时地面也通过摩擦给脚施加了向前的反作用力，使人向前运动。轮船航行时，旋转的螺旋桨向后推水，水同时也向前推螺旋桨，推着轮船前进。汽车发动机驱动后轮转动，由于轮胎与地面之间有摩擦，轮胎向后推地面，地面给轮胎一个向前的反作用力，使汽车前进。汽车的牵引力就是这样产生的。如果把后轮架空，不让它接触地面，这时让发动机驱动着后轮空转。由于空转的后轮不接触地面，地面不产生向前推汽车的力，汽车就不能前进了。

【例题】超市中的货运电梯运载质量为m的货物，现电梯以加速度a加速上升，求此时货物对电梯的压力。

分析：以货物为研究对象，货物随电梯匀加速向上运动，可判断货物受到的合力向上。货物受到两个力的作用：电梯向上的支持力F和向下的重力G。由牛顿第二定律可求出货物受到的支持力，再运用牛顿第三定律即可求出货物对电梯的压力F′。

解：货物的受力分析如图2-7-3所示，可知

图2-7-3　货物受力图

F合=F-G=ma

F=G+ma=mg+ma

由牛顿第三定律知

F′=-F=mg+ma

方向竖直向下。

结论：电梯载着货物加速向上运动时，货物对电梯的压力要超过货物的重力，这种现象叫作超重现象。物理学上还有一个名词叫失重。那你知道什么是失重现象吗？

STS

航天员在进入太空之前要接受全方位的训练，航天员训练最多的是离心训练，通过离心机的飞速旋转，让航天员适应加速度带来的荷载。与一般人不同，航天员承受的荷载能够达到8个g，甚至10个g。8个g就相当于8倍的体重压在身上。

“在失重的太空，全身的血液、体液都会向头部集中，脑袋就会肿胀，眼睛充血、鼻塞，就像得了感冒。”杨利伟如此形容。航天员聂海胜也说，上太空之后的感觉就像在地面上倒立久了的感觉。

航天员接受的“魔鬼训练”五花八门，如还要通过失重飞机或失重水槽训练，学会在失重环境下穿脱航天服、吃饭及操作仪器。此外，还有模拟返回舱落地瞬间的冲击塔训练、高空跳伞训练等，只有经过重重考验，准航天员才具备飞天资格。

习　题

1.下列说法正确的是（　）。

A.当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失

B.弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力

C.甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力

D.作用力与反作用力在任何情况下都不会平衡

2.放在水平桌面上的物体受到哪两个力的作用？这两个力的反作用力各作用在什么物体上？在这4个力中，指出哪一对力是作用力与反作用力，当物体静止时哪一对力是平衡力？

思考与练习

一、选择题

1.关于力的下列说法中正确的是（　）。

A.力是物体之间的相互作用

B.没有施力物体的力是有可能存在的

C.当两个物体之间发生力的作用时，其中任一物体既是受力物体也是施力物体

D.只有相互接触的物体才会有相互作用

2.用弹簧测力计竖直悬挂静止的小球，下列说法正确的是（　）。

A.弹簧测力计对小球的拉力等于小球的重力　B.小球的重力的施力物体是弹簧测力计

C.小球的重力的施力物体是地球　D.小球的重力就是小球的质量

3.关于弹力，下列说法正确的是（　）。

A.相互接触的物体之间必有弹力的作用

B.压力和支持力总是和接触面垂直

C.物体对桌面的压力是桌面发生微小形变而产生的

D.放在桌面上的物体对桌面的压力就是物体的重力

4.关于惯性的大小，下列说法正确的是（　）。

A.相同的物体，不论是否运动，也不论速度大小，惯性的大小一定是相同的

B.质量相同的物体，受力时加速度大，所以受力大时惯性小

C.在月球上举重比地球上容易，所以说，质量相同的物体，惯性在月球上比在地球上小

D.质量相同的物体，在受到阻力相同的情况下，速度大的物体停止下来通过的路程长，所以说速度大的物体惯性大

E.在地面上推动静止的物体，要比继续推着它匀速前进时用力大，所以说，物体静止时比运动时惯性大

5.关于摩擦力，下列说法正确的有（　）。(www.daowen.com)

A.静摩擦力的方向总跟物体相对运动趋势的方向相反

B.静摩擦力的方向总跟物体的运动方向相反

C.静止的物体受到的摩擦力就是静摩擦力

D.正压力越大，静摩擦力就越大

6.力F1=7N、F2=5N作用在同一物体上，它们的合力不可能是（　）。

A.1N　B.12N　C.9N　D.10N

7.作用在一条直线上的两个共点力，方向相反，大小分别为50N和80N，这两个力的合力大小为（　）。

A.130N　B.80N　C.30N　D.50N

8.物体所受合外力的大小增大为原来的4倍，质量变为原来的一半时，则其加速度变为原来的（　）。

A.8倍　B.6倍　C.4倍　D.2倍

9.关于作用力与反作用力，下列叙述正确的是（　）。

A.一定作用在两个不同物体上

B.作用线在同一直线上，作用力大于反作用力

C.作用力先产生，反作用力稍后产生

D.作用力与反作用力大小可能相等也可能不等

10.由牛顿第二定律可知（　）。

A.受力大的物体加速度一定大

B.物体有加速度，说明物体所受合外力一定不为零

C.质量大的物体加速度一定小

D.加速度为零的物体一定不受力

二、判断题

1.马拉雪橇，克服雪橇与地面之间的静摩擦力起步前进。有人说，马对雪橇向前的拉力大于雪橇对马向后的拉力。（　）

2.只要物体彼此接触，它们之间必定有弹力作用。（　）

3.静止在桌面上的物体受到的重力与它对桌面的压力是同一个力。（　）

4.一根弹簧，无论被拉伸到多长，在外力停止作用后，都会恢复到原长。（　）

5.静止的物体不一定受到静摩擦力的作用。（　）

6.摩擦力的方向总是与运动方向相反。（　）

7.“以卵击石，不自量力”，原因是卵击石头的作用力小于石头击卵的反作用力，所以石头无损，卵反被击破。（　）

8.质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。（　）

9.根据F=ma可知物体的质量与合外力成正比，与加速度成反比。（　）

10.当物体质量一定时，受到的合外力越大，加速度越大。（　）

三、填空题

1.使质量为1 kg的物体产生_________________的力规定为1N。

2.竖直电线下吊着一盏电灯，电灯和电线之间有相互作用力，电灯受到电线的作用力的反作用力是_______________。

3.物体的加速度跟物体的_________________成正比，跟物体的________________成反比，这就是牛顿第二定律。

4.国际单位制中，力学的基本量是_________、____________和___________，基本单位分别是_________、____________和___________。

5.在国际单位制中，公式F=ma中各项的单位分别是_____________、_____________和_____________。

6.一根弹簧的劲度系数是103N/m，当它伸长了2cm时，弹簧的弹力是___________。

四、问答与计算题

1.北京地区的重力加速度为9.801m/s2，广州地区的重力加速度为9.788m/s2。一个质量是1 kg的物体分别放在北京、广州两地，其所受重力各是多少？

2.“摩擦力总是阻碍物体间的相对运动”与“摩擦力总是阻碍物体的运动”这两种说法是否都正确？如果有一种说法不正确，你能否举一实例说明它的错误所在？

3.一个物体受到F1=4N的力，产生a1=2m/s2的加速度。要使它产生a2=3m/s2的加速度，需要施加多大的作用力？

4.一个质量m=2 kg的物体，在几个恒力的作用下处于静止状态。现在撤掉一个方向竖直向上、大小为2N的恒力F。假设其他恒力保持不变，这个物体将怎样运动？

5.一辆载货的汽车总质量是4.0×103kg，受到的牵引力是4.8×103N，从静止开始运动，经过10s前进了40m。求汽车受到的阻力。

实践活动

1.调查生产、生活中利用静摩擦力的实例和改变摩擦力大小的方法。

2.找出生活中有关惯性应用方面的情况，动手制作可以深入理解惯性的小模型。

3.观察找出生活中作用力与反作用力的应用实例，以及牛顿运动定律在生产生活中的一些应用。

情境小结

一、重力　弹力

1.力的定义是什么？力能不能离开物体存在？

2.怎样表示力？力的三要素是什么？怎么作力的图示？

3.重力的定义以及重力的方向是怎样的？

4.弹力的定义是什么？常见的弹力有哪些？压力、支持力以及拉力的方向是怎样的？

二、摩擦力

1.摩擦力的种类有哪些？静摩擦力的大小与什么有关？最大静摩擦力是怎么规定的？静摩擦力的方向是怎样的？

2.滑动摩擦力的大小与什么有关？方向怎样？动摩擦因数与什么有关？

三、力的合成与分解

1.什么是力的合成？什么是合力？力的合成遵从什么法则？

2.什么是力的分解？力的分解遵从什么法则？

3.会利用作图法、平行四边形定则求合力。

四、牛顿第一定律

1.牛顿第一定律的内容是什么？它也叫什么定律？

2.维持物体运动的原因是什么？物体的惯性有哪些特征？

3.产生加速度的原因是什么？

五、牛顿第二定律

1.牛顿第二定律的内容是什么？公式的形式是怎样的？

2.物体惯性大小的量度是什么？

3.什么是力学的基本单位和导出单位？什么是单位制？国际单位制规定了哪几个基本量？其基本单位分别是什么？力学中的基本量是哪几个？对应的基本单位分别是什么？

六、牛顿第三定律

1.牛顿第三定律的内容是什么？

2.作用力与反作用力和一对平衡力有什么区别？