思想方法 5.“转换对象法”——牛顿第三定律在受力分析中的应用

思想方法 5.“转换对象法”——牛顿第三定律在受力分析中的应用
在对物体进行受力分析时，如果不便于分析求出物体受到的某些力时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力．如求压力时，可先求支持力．在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此．可见牛顿第三定律将起到非常重要的转换研究对象的作用，使得我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔．【典例】如图3－1－2所示，质量为M＝60 kg的人站在水平地面上，用定滑轮装置将质量为m＝40 kg的重物送入井中．当重物为2 m/s2的加速度加速下落时，忽略绳子和定滑轮的质量及
定滑轮的摩擦，则人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)()．
A．200 N B．280 N
C．320 N D．920 N
即学即练如图3－1－3所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为
M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小
为()．
A．(M＋m)g B．(M＋m)g－ma
C．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g
附：对应高考题组(PPT课件文本，见教师用书)
1．(2012·新课标全国卷，14)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础．早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是()．A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
B．没有力的作用，物体只能处于静止状态
C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D．运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动
2．(2011·浙江卷，14)如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”．两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是()．A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
3．(2011·上海综合，4)在日常生活中，小巧美观的冰箱贴使用广泛．一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时，它受到的磁力()．
A．小于受到的弹力B．大于受到的弹力
C．和受到的弹力是一对作用力与反作用力D．和受到的弹力是一对平衡力
思想方法 5.“转换对象法”——牛顿第三定律在受力分析中的应用
【典例】 审题指导 求人对地面的压力应该是地面，但无法对地面进行受力分析人受力 解析 设人对绳的拉力大小为F ，对重物m 应用牛顿第二定律得mg －F ＝ma .由牛顿第三定律可知，绳对人向上的拉力F ′与人对绳的拉力F 等大反向，设地面对人的支持力为F N ，对人应用平衡条件可得：F ′＋F N ＝Mg ，可解得F N ＝Mg －mg ＋ma ＝280 N ．由牛顿第三定律可知，人对地面的压力大小与地面对人的支持力大小相等，故人对地面的压力大小为280 N ，B 正确．
答案 B
即学即练 解析 对竿上的人分析：受重力mg 、摩擦力F f ，有mg －F f ＝ma 得F f ＝m (g －a )．竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿分析：受重力Mg 、竿上的人对竿向下的摩擦力F f ′、顶竿的人对竿的支持力F N ，有Mg ＋F f ′＝F N ，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律，得到F N ′＝Mg ＋F f ′＝(M ＋m )g －ma .B 项正确． 答案 B
附：对应高考题组(PPT 课件文本，见教师用书)
1.解析 物体的惯性指物体本身要保持原来运动状态不变的性质，或者说是物体抵抗运动状态变化的性质，选项A 正确；没有力的作用，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，选项B 错误；行星在圆周轨道上做匀速圆周运动，而惯性是指物体保持静止或匀速直线运动的状态，选项C 错误；运动物体如果没有受到力的作用，根据牛顿第一定律可知，物体将继续以同一速度沿同一直线一直运动下去，选项D 正确．
答案 AD
2.解析 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，故选项A 错误．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上，不是作用力与反作用力，故选项B 错误．设绳子的张力为F ，则甲、乙两
人受到绳子的拉力大小相等，均为F ，若m 甲>m 乙，则由a ＝F m 得，a 甲<a 乙，由x ＝12
at 2得在相等时间内甲的位移小，因开始时甲、乙距分界线的距离相等，则乙先过分界线，所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故选项C 正确．收绳速度与“拔河”比赛胜负无关，故选项D 错误． 答案 C
3.解析 因磁性冰箱贴静止不动，在水平方向上受到两个力：磁力与弹力，应为一对平衡力，不是作用力与反作用力，所以D 正确，A 、B 、C 错误． 答案 D。