高一物理文本素材 【拓展閱讀】 6.3 關(guān)于牛頓第三定律的三個問題（魯科版1）

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精關(guān)于牛頓第三定律的三個問題牛頓第三定律使得人們從相互作用這個聯(lián)系的觀點出發(fā),由此及彼地解決力和運動問題。為了便于理解和區(qū)別,我們可以討論實驗情境中一些具體的易于疏忽或混淆的三個問題，首先,要正確理解牛頓第三定律內(nèi)涵的兩個方面;其次，在這里要把一對作用力和反作用力與一對平衡力區(qū)別開來。[情境]如圖，將兩個完全相同的彈簧測力計串聯(lián)起來.左斷固定在墻上，右端用手拉。我們會看到：1.用力較大時兩彈簧都伸得較長，用力較小時兩彈簧都伸得較短；2.在任何情況下兩彈簧測力計的讀數(shù)總是一樣大。[問題1］這里出現(xiàn)哪些力？向右的力有哪些?有沒有向左的力？［活動1]同學們可以陳述自己的觀點或閱讀分析下面A、B、C三位同學的對話中所隱含的觀點。A.沒有.因為是向右拉的,這個力從第一個彈簧傳給第二個彈簧,再傳給墻,都是向右的。B.墻給了第二個彈簧一個向左的力拉住它，否則它就被拉跑了。A。不可能,墻是死的，不會用力。C.第二個彈簧也給第一個彈簧一個向左的力拉住它,否則它也會被拉跑了。A.這到可能,被拉長了的彈簧有一種收縮力，把東西拉回來。C.那么你該承認，第一個彈簧也會給手一個向左的力。A。是的，手拉彈簧時，能感覺到彈簧有向回拉的力。上面對話中A同學的看法中隱含著觀點:有生命、在運動或發(fā)生形變的物體，即活著的物體才可以對其它物體施力；而無生命、靜止或“沒有形變"的物體不能對其它物體施力.然而牛頓認為：力總是物體之間的相互作用，不論物體有無生命、是否運動、有無形變、是否接觸、人主觀怎樣等等，物體A對物體B有力的作用時，物體B也一定同時對物體A有力的作用。如果前者叫做作用力,后者就叫做反作用力。當然可以把后者叫作用力,前者叫做反作用力.總之，作用力和反作用力總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失.沒有先后、因果之分。［問題2］這些力大小相等嗎？[活動2］同學們可以陳述自己的觀點或閱讀分析下面A、B、C、D三位同學的對話中所隱含的觀點。A。向右的力大小相等,它們從一個物體傳到另一個物體,其實就是同一個力。C。第二個彈簧向左拉第一個彈簧的力與手向右拉它的力大小相等,這是第一個彈簧靜止不動的平衡條件。B。墻向左拉第二個彈簧的力也與第一個彈簧向右拉它的力大小相等，這是第二個彈簧靜止不動的平衡條件。A.依你們說，六個力的大小都相等嘍。D.第二個彈簧向左拉第一個彈簧的力與第一個彈簧向右拉第二個彈簧的力大小相等，是因為實驗顯示兩彈簧測力計的讀數(shù)相等.上面對話中A同學的看法中隱含著觀點：力可以從一個物體傳遞到另一個物體。這種看法也是站不住腳的，其一，施力和受力的物體已經(jīng)變換了，那么這些力就不是同一個力了;其二，既然不是同一個力，就不能武斷地認為這些力大小是相等的，實際上，力每經(jīng)過一個有質(zhì)量和加速度的物體就會被“截留"了一部分，傳遞給下一個物體的是“剩余"部分。至于D同學的看法中隱含著觀點：因為第一個彈簧對第二個彈簧的力的作用效果與第二個彈簧對第一個彈簧的力的作用效果相同，所以這兩個力大小相等。然而這會使人們誤認為，如果作用力和反作用力的作用效果不同，那么作用力與反作用力的大小也不相等。其實，力的作用效果不僅與力有關(guān)，還與受力物體的慣性和彈性，即質(zhì)量和勁度系數(shù)有關(guān);確切地說，一彈簧的形變決定了一彈簧對二彈簧的作用力的大小，同時也是二彈簧對一彈簧的作用力的反映，反之亦然。因此，牛頓認為：這里有三對作用力和反作用力，作用力和反作用力必屬同一種性質(zhì)的力，每一對作用力和反作用力沒有先后、因果之分，且大小相等、方向相反。另外這里由于所有物體都是靜止的，根據(jù)兩個彈簧的平衡條件才有六個力的大小都相等,否則要另當別論.［問題3］一對作用力和反作用力與一對平衡力有何區(qū)別?[活動2］同學們可以陳述自己的觀點或閱讀分析下面A、B、C三位同學的對話中所隱含的觀點。A.作用力與反作用力既然大小相等、方向相反，那么它們的合力也為零嘍。B。作用力與反作用力不是共點力，是不能進行合成的。C。對呀！作用力與反作用力是作用在不同物體上的！上面對話中A同學的看法中隱含著觀點:只要是大小相等、方向相反的力，就可合成并得到結(jié)果是合力為零。那么，作用力與反作用力能否進行合成運算呢？在高中階段，考察幾個力能否合成，嚴格講，要看這幾個力是不是作用于同一物體上的同一點，如果只考察力的改變物體運動狀態(tài)方面的作用效果（而不考察力的改變物體形狀方面的作用效果）,可以寬限到這幾個力是不是作用于同一物體上的共點力.所以，B、C的說法也有不當之處。因此，作用在同一物體上的一對大小相等、方向相反的力使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的效果互相抵消,使