作用力与反作用力教学中应该注意的几个问题

作用力与反作用力教学中应该注意的几个问题

耿梦彬

作用力与反作用力教学中应该注意的几个问题

耿梦彬

摘要：作用力与反作用力是力学的重要内容之一，是人们运用动力学解决实际问题的基础性知识。本文分析了作用力与反作用力教学中应该注意的几个问题。

关键词：作用力；反作用力；平衡力

作者简介：耿梦彬，任教于河北省辛集市第一中学。

在物理知识体系中，作用力与反作用力是力学的重要内容之一，是人们运用动力学解决实际问题的基础性知识。学习了功和能的知识后，很多同学片面地认为作用力和反作用力一个做正功，另一个必做负功，甚至还认为正、负功的代数和总是为零。的确，在日常生活和生产当中，上述实例大量存在。例如人拉车时，人手与车把间不发生相对滑动时，人手与车把间的作用力同时做正、负功，且正、负功的代数和为零。又如在不打滑的皮带传动中，皮带与轮相互作用的静摩擦力做功也具有上述结论。然而，作用力与反作用力做功情况并非都是和上面一样的情况。

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，作用在同一直线上。牛顿第三定律确定了物体的相互作用关系。针对同学们在做题时遇到的问题，我们从以下几个方面来谈谈作用力与反作用力：

一、作用力与反作用力与一对平衡力的区别

作用力与反作用力

一对平衡力

共同点

大小相等、方向相反、作用在同一条直线上

不同点

作用在两个物体上

作用在同一物体上

两力的性质一定相同

性质不一定相同

两个力同时产生、同时消失、同时变化，相互影响

一个力的产生、变化、消失，可以不影响另一个力

两个力各有各的作用效果

作用效果可以抵消

我们分别列举几个例子来说明：

例1：物体静止于水平桌面上，则。

A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力这两个力是一对平衡力

B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力

C.物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同种性质的力

D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力

解析：选A。物体受两个力，重力和支持力处于平衡状态。所以重力和支持力是一对平衡力，作用在同一物体上。故A正确。

对B项，因为作用力和反作用力分别作用在两个物体上，故B错。

对C项，因为压力是弹力，而弹力与重力是不同性质的力，故C错。

对D项，由于支持力和压力是物体与桌面相互作用而产生的，因此压力与支持力是一对作用力与反作用力。故D错。

例2：下列关于作用力与反作用力的说法，错误的有。

A.作用力在前，反作用力在后，从这种意义上说，作用力是主动作用力，反作用力是被动作用力

B.马拉车，车被马拉动了，说明马拉车的力比车拉马的力大

C.在氢原子中，电子绕原子核做圆周运动，而不是原子核绕电子做圆周运动，说明原子核对电子的吸引力比电子对原子核的吸引力大

D.以卵击石，鸡蛋碎了，但石头却安好。是因为鸡蛋对石头的力小而石头对鸡蛋的力大

解析：通过对作用力与反作用力的学习，可以很容易判断出ABCD都是错误的。

二、作用力与反作用力的功

作用力、反作用力的做功问题抽象、难懂，此类习题主要围绕以下两方面主题：一是作用力、反作用力功的联系；二是作用力、反作用力功代数和的规律。我们主要从以下几个方面说明作用力与反作用力做功的特点：

1.作用力与反作用力可均不做功

一质量为M的小物体放在以ω匀速转的水平转盘面上，随盘转动的物体受到盘对其指向轴心的静摩擦力f提供的作圆周运动的向心力，f的反作用力为物体作用在圆盘上的静摩擦力，它们做功都为零。

2.作用力与反作用力中一个做功，一个不做功

物体在地面上滑行，地面的摩擦力对物体做负功，物体对地面的摩擦力不做功。再如两个同种点电荷，其中一个固定，另一个由静止释放，则它们之间的作用力对运动的电荷做正功，对固定的电荷不做功。

3.作用力与反作用力都做正功

质量为m的人站在停放在光滑水平轨道上长为L，质量为M的车的一端，人加速从车一端走到另一端，在此过程中，车对人的摩擦力做正功，而人对车的摩擦力做正功。再如：用两个小球压紧弹簧，同时释放两个小球，则弹簧的弹力对两个小球都做正功。同时由静止释放的两个静止的同种电荷，库仑斥力对两个电荷都做正功。

4.作用力与反作用力都做负功

质量为m的子弹以水平速度v1与光滑水平面上迎面而来的速度大小为v2、质量为M的木块相撞，子弹打入木块后都静止，木块对子弹作用力做功和子弹对木块作用做功都为负值。

再如两个叠加在一块的滑块相向运动，则它们之间的滑动摩擦力对它们都做负功。

5.作用力与反作用力一个做正功，一个做负功

质量为M的木块静止在光滑的水平面上，质量为m的子弹以水平速度v0射向木块，进入木块后与木块保持相对静止，则子弹对木块做正功，木块对子弹做负功。

再如两个叠加在一块的滑块都向同一方向运动，但是速度不一样，则它们之间的滑动摩擦力对两个物体一个做正功，一个做负功。

综上所述，作用力与反作用力的功大小不一定相等，正负号也不一定相反，要具体情况具体分析。

例3：下列关于作用力、反作用力的做功问题中，说法正确的是。

A.作用力做功，反作用力必定做功。

B.作用力做正功，反作用力一定做负功

C.作用力、反作用力功的代数和一定为零。

D.单纯根据作用力的做功情况不能判定反作用力的做功情况

综上分析，可知答案应该选D。

例4：一根木棒沿水平桌面从A运动到B，若棒与桌面间的摩擦力大小为f，则棒对桌面的摩擦力和桌面对棒的摩擦力做的功各为和。

A.-fs，-fsB.Fs，-fsC.0，-fsD.-fs，0

三、作用力与反作用力的冲量

由于作用力与反作用力大小相等、方向相反，所以它们的冲量总是大小相等、方向相反。所以，它们不改变物体系的动量。

例如：我们最常见的“人船模型”问题中正因为人对船的作用力的冲量与船对人的作用力的冲量大小相等、方向相反，人和船组成的系统才会动量守恒。

例5（2001高考23）：下列一些说法中正确的是。

A.一质点受两个力作用且处于平衡状态（静止或匀速），这两个力在同一段时间内的冲量一定相同

B.一质点受两个力作用且处于平衡状态（静止或匀速），这两个力在同一段时间内的做的功或者都为零，或者大小相等符号相反

C.同样时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号一定相反。

D.同样时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号也不一定相反

解析：选BD。冲量是矢量，一对平衡力在同一段时间内的冲量方向一定相反。A错。一对平衡力在同一段时间内做的功必定效果相反，相互抵消，或均不做功。B对。在同样时间内，作用力、反作用力由于是作用于不同物体上，引起物体的位移也不一定一样。故功的大小不一定相等，正负号也不一定相反，故C错D对。

由此可见，对于作用力与反作用力，只要掌握了以上三点内容，就能正确解决作用力与反作用力的有关问题。

参考文献：

[1]胡启新.也谈作用力与反作用力[J].物理教学探讨，2002(9).

[2]王常华.作用力反作用力做功面面观[J].物理教学探讨》，2008(6).

[3]徐正恒.浅谈摩擦力做功及作用力、反作用力做功[J].物理教学探讨，2008(6).

作者单位：河北省辛集市第一中学

邮政编码：052360

SomeProblemsWorthyofNoticeinTeachingForceandReactingForce

GengMengbing

Abstract:Forceandreactingforceisanimportantcontentinmechanicsandbasicknowledgeusedtosolvepracticalproblems.Thispaperanalyzessomeproblemsworthyofnoticeinteachingforceandreactingforce.

Keywords:force;reactingforce;balanceforce