劉進(jìn)

【摘要】 作用力與反作用力是物理課程的重點(diǎn)內(nèi)容，也是學(xué)生容易混淆的知識(shí)內(nèi)容。文章通過舉例進(jìn)行作用力與反作用力的認(rèn)識(shí)誤區(qū)的探討，并幫助學(xué)生樹立正確的知識(shí)概念，以提高物理學(xué)習(xí)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 作用力 反作用力 認(rèn)識(shí)誤區(qū)

【中圖分類號(hào)】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2019）01-099-01

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近段時(shí)間在講到牛頓第三定律中的作用力與反作用力時(shí)，發(fā)現(xiàn)很多資料中在涉及到作用力與反作用力的問題時(shí)，存在一定程度的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。這樣不僅不能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念的理解，反而使學(xué)生的認(rèn)識(shí)更加模糊，甚至形成錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。現(xiàn)舉出一些例子來重新認(rèn)識(shí)一下作用力與反作力：

例1、下列有關(guān)相互作用的說法正確的是（ ）

A.蘋果從樹上落下，落向地球，說明蘋果受地球的引力，而地球不動(dòng)，說明地球不受蘋果的作用力

B.人拉車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，人拉車的力大于車?yán)说牧?/p>

C.籃球運(yùn)動(dòng)員甲將球扔出去的力和動(dòng)動(dòng)員乙接球時(shí)的力是作用力與反作用力的關(guān)系

D.大炮發(fā)射炮彈的過程，炮彈給炮身也有反作用力

在這道題中，編者沒有給出具體的分析和解答過程，只是簡(jiǎn)單的給出一個(gè)答案：D。那么， D這個(gè)答案究竟對(duì)不對(duì)呢？

我們現(xiàn)在對(duì)這四個(gè)選項(xiàng)全部分析一下：

A.蘋果落地，說明蘋果受到了地球的引力，根據(jù)作用力與反作力的性質(zhì)，地球也一定受到蘋果對(duì)它的引力。地球只所以不動(dòng)，是因?yàn)樘O果的這個(gè)引力對(duì)地球來說太小，對(duì)地球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變量很小，所以很難觀察到。故A選項(xiàng)錯(cuò)。

B.人拉車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，人拉車的力與車?yán)说牧κ且粚?duì)作用力與反作用力。根據(jù)牛頓第三定律可知；這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在一條直線上。人之所以會(huì)加速是因?yàn)榈孛鎸?duì)人的摩擦力大于車?yán)说牧?，而車加速是因?yàn)槿死嚨牧Υ笥谲囀艿降孛娴哪Σ亮Α９蔬x項(xiàng)B錯(cuò)。

C.甲將球扔出去說明甲和球之間有力的作用，乙接球說明乙和球之間有力的作用，這兩次作用之間有作用力和反作用力。但甲和乙之間并沒有相互作用，所以甲和乙之間沒有作用力與反作用力。故選項(xiàng)C錯(cuò)。

D.大炮發(fā)射炮彈的過程中，炮彈是向前飛的，而炮身是向后退的。那么炮彈向前運(yùn)動(dòng)的力是炮身給的嗎？不是，炮彈向前飛是炮彈給它后面噴出的氣體一個(gè)向后的推力作用。根據(jù)作用力與反作力，噴出的氣體同時(shí)又給炮彈一個(gè)向前的反作用力，是這個(gè)反作用力推著炮彈往前飛的。噴出的氣體在向后運(yùn)動(dòng)的時(shí)候碰到炮身，又和炮身發(fā)生作用，推著炮身往后退，再次形成一對(duì)作用力與反作用力。實(shí)際上，炮彈和炮身之間并沒有相互作用。如果一定說有，那也是炮彈和炮身之間有摩擦力的作用，而在這里摩擦力是阻止炮彈飛出去的力，故不是考查的真正對(duì)象。故D選項(xiàng)也不對(duì)。

在這道題中，你可以認(rèn)為是編者沒有說清楚。我們接著再看看另外一道題：

例2、甲、乙兩隊(duì)拔河，甲隊(duì)勝，下列說法中正確的是……（ ）

A.甲對(duì)乙的拉力大于乙對(duì)甲的拉力，所以甲隊(duì)勝

B.甲隊(duì)把乙隊(duì)勻速拉過去時(shí)，甲對(duì)乙的拉力等于乙對(duì)甲的拉力

C.當(dāng)甲隊(duì)把乙隊(duì)加速拉過去時(shí)，甲對(duì)乙的拉力大于乙對(duì)甲的拉力

D.甲對(duì)乙的拉力始終等于乙對(duì)甲的拉力，只是地面對(duì)甲的最大靜摩擦力大于地面對(duì)乙的最大靜摩擦力，所以甲隊(duì)勝

[解析]甲對(duì)乙的拉力與乙對(duì)甲的拉力是一對(duì)作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，它們的大小相等，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，A、B、C錯(cuò)；拔河過程中，甲、乙兩隊(duì)水平方向均各自受靜摩擦力與繩拉力，若乙隊(duì)受到地面的靜摩擦力小于繩對(duì)乙隊(duì)的拉力時(shí)，則乙隊(duì)被加速拉動(dòng)。若乙隊(duì)受到地面的靜摩擦力等于乙隊(duì)的拉力時(shí)，則乙隊(duì)被勻速拉動(dòng)，所以D是正確的。

編者在解析中很明確的指出：甲對(duì)乙的拉力與乙對(duì)甲的拉力是一對(duì)作用力與反作用力。我覺得這種說法是欠思考的。

大家都知道，拔河比賽時(shí)，甲隊(duì)的人拉著繩子的一端，而乙隊(duì)人拉著繩子的另一端。我們對(duì)甲隊(duì)的人進(jìn)行整體受力分析如右圖甲所示，對(duì)乙隊(duì)的進(jìn)行受力分析如右圖乙所示，對(duì)繩子進(jìn)行受力分析如右圖丙所示。

根據(jù)牛頓第三定律知：甲隊(duì)對(duì)繩子的拉力FT1′與繩子對(duì)甲隊(duì)的拉力FT1是一對(duì)作用力與反作用力，其大小是相等的，即：FT1=FT1′（1）

繩子對(duì)乙隊(duì)的拉力FT2與乙隊(duì)對(duì)繩子的拉力FT2′是一對(duì)作用力與反作用力，其大小是相等的，即：FT2=FT2′（2）

如果甲隊(duì)把乙隊(duì)勻速拉過去，則說明甲隊(duì)、乙隊(duì)以及繩子水平方向受力都是平衡的，由受力平衡可知：FT1′=FT2′……（3）

由（1）（2）（3）合得：FT1=FT2

如果甲隊(duì)把乙隊(duì)加速拉過去，則甲隊(duì)、乙隊(duì)及繩子都有一個(gè)加速度a，根據(jù)牛頓第二定律，故有：FT1′-FT2′=M繩a………（4）由（1）（2）（4）合得：FT1-FT2=M繩a

所以：FT1>FT2 故選項(xiàng)D是不正確的，而B、C選項(xiàng)是正確的。

后來有學(xué)生提出，在第一章力學(xué)中的彈力一節(jié)中，曾對(duì)輕細(xì)繩上的彈力作過這樣的描述：一根張緊的輕繩上的拉力處處相等。那么這一結(jié)論是否與上面的（4）式相矛盾呢？（見學(xué)苑出版社出版的《高中全程復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)》第2頁）

我們?cè)賮砜匆幌拢?）式：假如繩子靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則a=0，有：FT1′-FT2′=0，即FT1′=FT2′；如果繩子做加速運(yùn)動(dòng)，則有：FT1′-FT2′=M繩a。兩隊(duì)人相拉產(chǎn)生的加速度a總是一個(gè)有限的數(shù)字常量，如果中間的繩看成輕繩，即M繩這個(gè)量非常小，甚至可能認(rèn)為趨近于零，則M繩a也應(yīng)該是個(gè)很微小的量，那么就可以近似的看成FT1′-FT2′=0，即：FT1′=FT2′.可見這里面其實(shí)并不矛盾。但上面僅僅是一種為了方便研究問題的理想假設(shè)，在例2中并不能這樣來判定。

牛頓第三定律說的很明白：兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。這是沒有任何疑問的，問題往往出在要判斷的這兩個(gè)力究竟是不是一對(duì)作用力與反作用力。下面給出一個(gè)判斷作用力與反作用力的方法，供大家參考：

（1）兩物體有相互作用（但不一定接觸），即離開其中一個(gè)物體，作用力與反作用力立刻消失。

（2）作用力的施力物體和受力物體與反作用力的施力物體和受力物體恰恰相反，即作用力的施力物體是反作用力的受力物體，作用力的受力物體是反作用力的施力物體。