2022-2023學(xué)年人教版必修第一冊 3-3 牛頓第三定律 學(xué)案

3牛頓第三定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解作用力和反作用力的概念．2．正確理解牛頓第三定律，并能用它解釋生活中的現(xiàn)象．3．能夠?qū)ξ矬w進行初步的受力分析．能區(qū)分“一對平衡力”和“一對作用力與反作用力”．核心素養(yǎng)通過實驗探究力的相互作用的規(guī)律，培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度．精梳理·自主學(xué)習(xí)固基礎(chǔ)預(yù)習(xí)點1作用力和反作用力1．力是物體對物體的作用，一個力一定存在著________和________．2．力的作用總是相互的，物體間________的這一對力稱為作用力和反作用力．作用力和反作用力總是________，同時存在的．3．一對作用力與反作用力的性質(zhì)總是相同的，即作用力是彈力，其反作用力也一定是彈力；作用力是摩擦力，其反作用力也一定是摩擦力．答案：1.施力物體受力物體2.相互作用互相依賴[自主檢測]判斷正誤．(1)先有作用力，然后有反作用力．()(2)只有兩物體接觸時，才會產(chǎn)生作用力與反作用力．()(3)物體間可能只有作用力，而沒有反作用力．()(4)作用力與反作用力一定是同時產(chǎn)生的．()答案：(1)(2)(3)(4)√預(yù)習(xí)點2牛頓第三定律1．內(nèi)容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小________，方向________，作用在________________．2．實例驗證如圖所示，把兩個彈簧測力計A和B聯(lián)結(jié)在一起，用手拉A，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩個彈簧測力計的示數(shù)是________的．改變拉力，彈簧測力計的示數(shù)也都隨著________，但兩個示數(shù)總________，這說明作用力和反作用力大小________，方向________．答案：1.相等相反同一條直線上2．相等改變相等相等相反[自主檢測]判斷正誤．(1)作用力與反作用力的大小相等、方向相反、合力為零．()(2)物體間的作用力與反作用力一定同時產(chǎn)生、同時消失．()(3)物體間的作用力和反作用力一定是同性質(zhì)的力．()(4)物塊靜止放在桌面上，物塊所受重力和物塊對桌面的壓力是一對作用力和反作用力．()答案：(1)(2)√(3)√(4)預(yù)習(xí)點3物體受力的初步分析1．分析物體受力的思路：一是根據(jù)物體________的變化來分析和判斷其受力情況，二是根據(jù)各種力的特點，從________的角度來分析物體的受力情況．2．分析物體受力的順序：重力、________和________．3．“一對相互平衡的力”和“一對作用力和反作用力”的區(qū)別：一對平衡力作用在________物體上，而一對作用力和反作用力是分別作用在________物體上；一對作用力和反作用力________是同一種類的力，而一對平衡力________是同一種類的力．答案：1.運動狀態(tài)相互作用2.彈力摩擦力3．同一兩個一定不一定[自主檢測]1．(2021·東城區(qū)北京二中高一期末)一本書靜止在水平桌面上()A．書對水平桌面的壓力就是書所受的重力B．書對水平桌面的壓力和桌面對書的支持力是一對平衡力C．書對水平桌面的壓力和桌面對書的支持力是一對作用力和反作用力D．書所受重力沒有反作用力答案：C解析：書對桌面的壓力是由于書的重力而產(chǎn)生的，但不能說就是書的重力，它們是不同性質(zhì)的力，施力物體和受力物體也不同，故A錯誤；書對桌面的壓力和桌面對它的支持力，等大、反向、共線，是兩個物體受到的力，是一對相互作用力，故B錯誤；書對水平桌面的壓力和桌面對書的支持力是一對作用力和反作用力，故C正確．重力是指地面附近的物體由于受到地球的吸引而產(chǎn)生的力，所以書所受重力的施力物體是地球，所以書所受重力的反作用力是書對地球的吸引力．故D錯誤．故選C.2．如圖所示，水平拉力作用于物體A上時，A、B相對靜止于水平面上．(1)物體A相對于B有向哪運動的趨勢？所受摩擦力向哪？受幾個力作用？(2)物體B共受幾個彈力作用？它只受一個摩擦力作用嗎？摩擦力的方向向哪？答案：(1)A相對于B有向右運動的趨勢，所受摩擦力向左．A受重力、支持力、摩擦力、水平拉力四個力的作用．(2)B受地面的支持力和A的壓力兩個彈力作用．B受A對它的向右的摩擦力和地面對它的向左的摩擦力作用．強研習(xí)·重點難點要突破研習(xí)1對牛頓第三定律的理解[合作討論]探究：1.存在只對其他物體施加作用力，而不受其他物體作用的物體嗎？2．“掰腕子”是比較臂力大小的一種常見比賽．在一次“掰腕子”比賽中，甲輕松地勝了乙，是否是因為甲對乙的作用力大于乙對甲的作用力？提示：1.不存在這樣的物體．因為物體間力的作用總是相互的，一物體在對另一物體施加作用力的同時，也一定受到另一物體對它施加的反作用力．2．不是．甲、乙兩手間的力為作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知，這兩個力總是大小相等，甲之所以勝了乙，那是因為甲手腕能承受的力大于乙手腕能承受的力．[要點歸納]1．牛頓第三定律表達式：F＝－F′，式中的“－”號表示作用力與反作用力方向相反．2．作用力與反作用力的“四同”“三異”作用力與反作用力的關(guān)系四同等大：大小相等，不能認為只有物體處于平衡狀態(tài)時作用力和反作用力才大小相等共線：作用在一條直線上同時：同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失，不能認為先有作用力后有反作用力同性質(zhì)：不同性質(zhì)的力不可能成為作用力和反作用力的關(guān)系續(xù)表作用力與反作用力的關(guān)系三異反向：方向相反異體：作用在不同的物體上不同效果：在不同的物體上分別產(chǎn)生不同的作用效果，不能相互抵消，因此，不能認為作用力和反作用力的合力為零[典例1](多選)如圖所示，一個大人(甲)跟一個小孩(乙)站在水平地面上手拉手比力氣，結(jié)果大人把小孩拉了過來．對這個過程中作用于雙方的力的關(guān)系，不正確的說法是()A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B．大人與小孩間的拉力是一對作用力和反作用力C．大人拉小孩的力與小孩拉大人的力大小一定相等D．只有在大人把小孩拉動的過程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出現(xiàn)的短暫相持過程中，兩人的拉力一樣大[巧指導(dǎo)]1．大人拉小孩的力和小孩拉大人的力有何關(guān)系？提示：大人拉小孩的力和小孩拉大人的力是一對作用力和反作用力，二者等大、反向、共線，且沒有任何限制．2．為什么大人能把小孩拉過來？提示：大人能把小孩拉過來是因為地面對大人的最大靜摩擦力大于地面對小孩的最大靜摩擦力．解析：作用力與反作用力總是大小相等．大人與小孩手拉手比力氣時，無論是在相持階段還是小孩被大人拉動的過程中，大人拉小孩的力與小孩拉大人的力大小總是相等的，所以選項B、C正確，A、D錯誤．答案：BC不管物體的形狀、大小如何，也不管物體的運動狀態(tài)如何，作用力與反作用力總是等大、反向，且同時產(chǎn)生、同時消失．[訓(xùn)練1]下列關(guān)于作用力和反作用力的說法中，正確的是()A．物體相互作用時，先有作用力，后有反作用力B．作用力和反作用力的合力為零，即兩個力的作用效果可以互相抵消C．雞蛋碰石頭時，雞蛋對石頭的作用力與石頭對雞蛋的作用力大小是相等的D．馬能將車拉動，是因為馬拉車的力大于車拉馬的力答案：C解析：作用力和反作用力具有同時性，同時產(chǎn)生，同時消失，故A錯誤．作用力和反作用力作用在不同的物體上，不能合成，效果不能抵消，故B錯誤．作用力和反作用力大小相等，方向相反，故C正確．馬拉車的力等于車拉馬的力，馬能將車拉動，是因為馬拉車的力大于車所受的阻力，故D錯誤．故選C.研習(xí)2作用力和反作用力與平衡力的比較[合作討論]情境：如圖所示，放于水平面上的木塊受到重力G和支持力F支的作用，木塊對水平面的壓力為F壓．探究：(1)重力G和支持力F支的大小、方向存在什么關(guān)系？它們分別作用在什么物體上？性質(zhì)相同嗎？屬于一對什么力？(2)支持力F支和壓力F壓的大小、方向存在什么關(guān)系？它們分別作用在什么物體上？性質(zhì)相同嗎？屬于一對什么力？提示：(1)重力和支持力等大、反向，作用在木塊上，性質(zhì)不同，是一對平衡力．(2)支持力和壓力也是等大、反向，但作用在不同的物體上，支持力作用在木塊上，壓力作用在水平面上，性質(zhì)相同，是一對相互作用力．[要點歸納]作用力和反作用力與平衡力的比較內(nèi)容比較作用力和反作用力平衡力不同點作用對象作用在兩個相互作用的物體上作用在同一個物體上依賴關(guān)系、作用時間相互依存，不可單獨存在，同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失無依賴關(guān)系，撤除一個，另一個依然可存在，不一定同時產(chǎn)生或消失力的性質(zhì)一定是同種性質(zhì)的力可以是同種性質(zhì)的力，也可以是不同種性質(zhì)的力疊加性兩力作用效果不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，且合力為零相同點大小相等、方向相反、作用在一條直線上[研習(xí)經(jīng)典][典例2](多選)如圖所示，水平力F把一個物體緊壓在豎直的墻壁上靜止不動，下列說法中正確的是()A．作用力F跟墻壁對物體的支持力是一對作用力與反作用力B．作用力F與物體對墻壁的壓力是一對平衡力C．物體的重力跟墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力D．物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的支持力是一對作用力與反作用力[巧指導(dǎo)]物體受到哪些力的作用？畫出力的示意圖．其中有幾對平衡力？有幾對作用力與反作用力？提示：對物體進行受力分析可知物體受四個力的作用，如圖所示．其中F和FN、Ff和mg是兩對平衡力，且每個力都有其對應(yīng)的反作用力，共四對作用力與反作用力．解析：作用力F跟墻壁對物體的支持力作用在同一物體上，大小相等，方向相反，在同一條直線上，是一對平衡力，因此選項A錯誤；作用力F作用在物體上，而物體對墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個力不能成為平衡力(且由于不是兩個物體間的相互作用力，因此也不是作用力與反作用力)，選項B錯誤；在豎直方向上物體受重力，方向豎直向下，還受墻壁對物體的靜摩擦力，方向豎直向上，由于物體處于平衡狀態(tài)，因此這兩個力是一對平衡力，選項C正確；物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的支持力是兩個物體間的相互作用力，因此是一對作用力與反作用力，選項D正確．答案：CD區(qū)別作用力、反作用力和平衡力的方法(1)作用力和反作用力作用在兩個物體上，平衡力作用在一個物體上．(2)作用力與反作用力同生同滅，相互依存，而一對平衡力沒有相互依存關(guān)系．[訓(xùn)練2]兩個小球A和B中間用彈簧連接，并用細繩懸掛于天花板下，如圖所示，下列說法正確的是()A．繩對A的拉力和彈簧對A的拉力是一對平衡力B．彈簧對A的拉力和彈簧對B的拉力是一對作用力與反作用力C．彈簧對B的拉力和B對彈簧的拉力是一對作用力與反作用力D．B的重力和彈簧對B的拉力是一對作用力與反作用力答案：C解析：繩對A的拉力和彈簧對A的拉力大小不相等，不是平衡力，A錯誤；作用力與反作用力是作用在相互作用的兩個物體之間的力，彈簧對B的拉力和B對彈簧的拉力是一對作用力與反作用力，B錯誤，C正確；B受到的重力和彈簧對B的拉力是一對平衡力，D錯誤．研習(xí)3物體受力的初步分析[合作討論]情境：如圖所示，水平拉力F作用于物體A上時，A、B相對靜止于水平面上．探究：(1)物體A相對于B有向哪運動的趨勢？所受摩擦力向哪？受幾個力作用？(2)物體B共受幾個彈力作用？它只受一個摩擦力作用嗎？摩擦力的方向向哪？提示：(1)物體A相對于B有水平向右的運動趨勢，所受摩擦力水平向左，物體A受4個力作用：重力、支持力、拉力和靜摩擦力．(2)物體B共受2個彈力作用，受到2個摩擦力的作用，A對B的水平向右的靜摩擦力和地面對B的水平向左的靜摩擦力．[要點歸納]1．受力分析：指的是把指定的物體(研究對象)在特定的物理環(huán)境中所受到的所有力找出來，并畫出受力示意圖．2．受力分析順序：先分析場力(如重力)，再分析接觸力(如彈力、摩擦力)，最后分析其他力．3．物體受力的判斷依據(jù)(1)條件判斷：根據(jù)各種性質(zhì)的力產(chǎn)生的條件進行判斷，如彈力產(chǎn)生的條件是相互接觸且發(fā)生彈性形變；摩擦力產(chǎn)生的條件是相互接觸、有彈力且有相對運動或相對運動趨勢．(2)效果判斷：根據(jù)力的作用效果是否得以體現(xiàn)來判斷物體是否受到某個力的作用．(3)相互作用判斷：利用作用力和反作用力的關(guān)系來檢驗力是否存在，因為研究對象所受的每個力都有施力物體或反作用力，找不到施力物體或沒有反作用力的力是不存在的．4．受力分析的步驟[研習(xí)經(jīng)典][典例3]如圖所示，A、B、C三個木塊疊放在水平桌面上，對B木塊施加一水平向右的恒力F,3個木塊共同向右勻速運動，已知木塊的重力都是G，請分別畫出3個木塊的受力示意圖．[巧指導(dǎo)]解答該題把握以下兩點：(1)隔離A、B、C分別分析受力．(2)由勻速運動得知A、B、C都處于受力平衡狀態(tài)，時刻聯(lián)系物體平衡狀態(tài)的需要分析力的存在及方向．解析：先從受力情況最簡單的A木塊開始分析，A受力平衡，豎直方向受向下的重力G、B對A向上的支持力FN1＝G；水平方向不受力，如圖甲所示．然后依次向下分析，B木塊也受力平衡，豎直方向受3個力作用：重力G、A對B的壓力F′N1＝G，C對B的支持力FN2＝2G；水平方向受兩個力：向右的恒力F和C對B的摩擦力FfCB＝F，如圖乙所示．C木塊同樣受力平衡，豎直方向受3個力作用：重力G、B對C的壓力F′N2＝2G、桌面對C的支持力FN3＝3G；水平方向受兩個力：水平向右B對C的靜摩擦力FfBC＝F、桌面對C的向左的滑動摩擦力Ff桌＝F，如圖丙所示．答案：見解析圖(1)只分析研究對象的受力，不分析研究對象對其他物體的作用力．(2)為了避免添力，分析出的所有力都應(yīng)找到相應(yīng)的施力物體．(3)為了避免漏力，要按一定的順序(重力、彈力、摩擦力)分析受力．[訓(xùn)練3]畫出圖中物體A所受力的示意圖，并寫出力的名稱和施力物體：(1)物體A靜止，接觸面光滑；(2)A沿粗糙斜面上滑；(3)A沿粗糙水平面滑行；(4)接觸面光滑，A靜止．答案：見解析圖解析：(1)物體A受重力G、推力F、支持力FN、墻壁對A向左的彈力F′N，施力物體分別是地球、推A的物體、地面、墻壁；(2)物體A受豎直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑動摩擦力Ff，施力物體分別是地球、斜面、斜面；(3)物體A受重力G、支持力FN、滑動摩擦力Ff，施力物體分別是地球、水平面、水平面；(4)物體A受重力G、拉力FT、彈力FN，施力物體分別是地球、繩子、墻壁．重效果·學(xué)業(yè)測試速達標(biāo)1．當(dāng)物體靜止于水平桌面上時，下列說法中正確的是()A．物體的重力與桌面對物體的支持力是一對相互作用力B．物體的重力與桌面對物體的支持力是一對平衡力C．物體對桌面的壓力就是物體的重力D．物體對桌面的壓力與桌面對物體的支持力是一對平衡力答案：B解析：為了分析物體的重力G、桌面對物體的支持力N和物體對桌面的壓力N′的關(guān)系，可以畫出其受力圖，如圖所示．由于物體處于平衡狀態(tài)，且N和G作用于同一物體，它們是一對平衡力，所以選項A是錯誤的，選項B是正確的；由于壓力是彈力，與重力是兩個不同性質(zhì)的作用在不同物體上的力，所以選項C是錯誤的；由于N和N′是物體與桌面相互作用(擠壓)產(chǎn)生的，分別作用在物體與桌面上，是一對作用力與反作用力，所以選項D是錯誤的．該題的正確答案是B.2．如圖所示，人沿水平方向拉牛(可視為質(zhì)點)，但沒有拉動．下列說法正確的是()A．繩拉牛的力小于牛拉繩的力B．繩拉牛的力與牛拉繩的力是一對平衡力C．繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是一對平衡力D．繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是作用力與反作用力答案：C解析：繩拉牛的力和牛拉繩的力是作用力與反作用力，大小相等，方向相反，故A、B錯誤；由于沒有拉動牛，可知繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是一對平衡力，故C正確，D錯誤．3．足球運動是一項校園傳統(tǒng)體育項目，如圖所