作用力与反作用力的学法技巧

作用力与反作用力的学法技巧

邢建欣

关键词：学法；牛顿第三定律；作用力；反作用力

作者简介：邢建欣，任教于辽宁省葫芦岛市第二高级中学。

一、牛顿第三定律的内容

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。

二、对牛顿第三定律理解的要点

1.作用力与反作用力的相互依赖性：它们是相互依存，互以对方作为自己存在的前提。

2.作用力与反作用力的同时性：它们是同时产生、同时变化、同时消失，不是先有作用力后有反作用力。

3.作用力和反作用力的性质相同：即作用力和反作用力是属同种性质的力。如压力和支持力同属弹力，物体对接触面的摩擦力其反作用力是接触面对物体的摩擦力；铁块受磁铁的吸引力与磁铁受铁块的吸引力都是磁力。

4.作用力和反作用力不可叠加性：作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各自产生其效果，不可求它们的合力，两个力的作用效果不能相互抵消。

三、作用力和反作用力与平衡力的比较

四、牛顿第三定律的应用举例

例1：甲、乙两队进行拔河比赛，结果甲队获胜。有位同学解释甲获胜的原因是因为甲队的拉力大于乙队的拉力，请你分析一下，这位同学的解释正确与否？

解析：两队拔河时，由于绳子的质量相对于两队人来说可以忽略不计，因此可以看作两队人员直接相互作用，所以两队人员间的相互作用力属于作用力与反作用力。根据牛顿第三定律可知，不论谁输谁赢，这两个力总是大小相等，为什么两队还会有输有赢呢？这是因为拔河比赛时，能不能拉动对方，取决于乙方施加给对方的拉力与地面所施加给对方的最大静摩擦力的大小关系，若拉力大于对方受到的摩擦力，则对方就会被拉动。根据牛顿第三定律可知，施加给对方的拉力等于对方施加给自己的拉力，所以当该拉力大于已方所受到的地面所施加的摩擦力时，则已方会被拉动。可见，拔河比赛中，谁先被拉动，关键是看两队谁受到的摩擦力大，谁受到的摩擦力大，谁就一定会获胜。

根据以上分析，由于甲队获胜，可以断定的是甲队受到的摩擦力比乙队受到的摩擦力大。

例2：在1920年，国外一份著名的报纸就T·H歌达德所做的第一个火箭实验发表评论，否定了歌达德关于火箭能在真空中飞行的见解，该评论说：“他不知道作用力与反作用力的关系，不了解需要有一种比真空更好的东西作为反作用对象”——这就是说该评论认为歌达德的见解是荒谬的。请同学们试由牛顿第三定律发表一下自己的见解，判断该评论的正确性。

解析：火箭的飞行是依靠火箭喷射的高速气体对火箭产生向前的推力，使火箭本身向前飞行的。也就是说，它是靠火箭产生的气体对火箭本身的反作用力来加速火箭飞行的，并不需要其他任何一种物质作为反作用力对象，因而能在真空中飞行。

虽然喷出的气体和火箭之间的作用力与反作用力是内力，它不会改变系统的总的运动状态；但对火箭和喷出的气体单独来说，就是外力了，它们能分别改变火箭和喷出气体的运动状态。

综上所述，火箭的飞行不需要外界其他物质作为反作用对象，因而在真空中能飞行，即该报纸的评论是错误的。

例3：一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图所示，在这一瞬间悬绳断了，设木杆足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地面高度不变，请你判断木杆下降的加速度大小和方向(设小猫质量为m，木杆的质量为M)。

解析：先对小猫进行受力分析，由于小猫相对地面高度不变，即小猫处于平衡状态，而猫受重力G1=mg和木杆对小猫向上的摩擦力F的作用，如图所示，故G1和F二力平衡得，F=G1=mg。

再对木杆进行受力分析：木杆受重力G2=Mg作用，由于木杆对小猫有向上的摩擦力F，由牛顿第三定律可知，小猫对杆有向下的摩擦力，且=F。

小结：两物体相互作用时，要讨论其运动状态，往往需要分析受力情况，然后综合运用牛顿第二定律和牛顿第三定律。

五、从牛顿第三定律浅谈中学物理教学方法

我国著名教育家陶行知先生说过：“教师的教就是为了更好的不教”，教师只有通过自己的课堂教学，使学生明了一些基本知识体系，更重要的是从我们教师的教学方法、教学思想中获取更为精湛的东西——学习方法，学生的向师性充分体现了这一点，我们采取积极有效的教法，会使学生兴趣陡增。从皮亚杰的观点出发，我们知道，认识的建立并不是外界客体的简单复写，当然也不时主体预先就形成的结构的展开，而是主体和客体得到完善的配合，才能使认识建立起来。因此，教学中既要让教师的主导作用充分发挥，也要让学生的主体地位充分展现出来。

当然，充分发挥教师的主导作用、学生的主体地位也许大家会有各种不同的方法，通过本校多年的教学经验总结得出一种行之有效的方法，我们称之为归纳启发式教学方法。

中学物理教师的教书作法，有些人是通过简单总结以前知识，然后切入正题；有些则是通过相关情节进入正题，更为普遍的是开门见山直接切入正题——无论采用那种方法，大家的共性是进入正题，然后原版按照书本结构安排层层深入，笔者以为原版原样复写出来未必就能有良好的效果。不管书本怎样安排，只要我们采取方法能够使学生兴趣高涨、把涉及知识面都讲到，何尝又不会收到应有的效果。该方法的基本步骤：

1.总体设计(归纳)

不管知识的细节多少繁琐，知识纲络多么纷繁，我们总会通过一些线索把相关知识串通起来，比如说：力学体系：在谈及到力的名称时，我们会发觉有着许多不同的力的名字，然而，我们总会找到按不同的分类方法把它们分别类的区分开来。也就是说，我们通过分析基本知识，找出共识，然后根据共识推陈开去，以发散方式讲析出来，从而令学生脉络清晰，这样既复习了以前知识，也促进了新知识的掌握。

2.启发

(1)相关知识的启发

我们所学的知识，不是只让你了解，而是需要你在实际中运用，因此，讲析时恰当地设置相关例举让学生思考，启发理解。

(2)类比启发

物理学中，有很多知识类似，有许多共同的特点，如不列出来，从而会在学生学习中始终挠其思路。因此在讲析中，我们要设置“知识窿”，让学生向里钻、进而启发辩别，从而可使知识的联络细节更明了。

作者单位：辽宁省葫芦岛市第二高级中学

邮政编码：125200