2022-2023學(xué)年人教版必修第一冊(cè) 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(jìn)行初步的受力分析．能區(qū)分“一對(duì)平衡力”和“一對(duì)作用力與反作用力”．核心素養(yǎng)通過實(shí)驗(yàn)探究力的相互作用的規(guī)律，培養(yǎng)實(shí)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(diǎn)1作用力和反作用力1．力是物體對(duì)物體的作用，一個(gè)力一定存在著________和________．2．力的作用總是相互的，物體間________的這一對(duì)力稱為作用力和反作用力．作用力和反作用力總是________，同時(shí)存在的．3．一對(duì)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(cè)]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(shí)，才會(huì)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(shí)產(chǎn)生的．()答案：(1)(2)(3)(4)√預(yù)習(xí)點(diǎn)2牛頓第三定律1．內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小________，方向________，作用在________________．2．實(shí)例驗(yàn)證如圖所示，把兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)A和B聯(lián)結(jié)在一起，用手拉A，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是________的．改變拉力，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)也都隨著________，但兩個(gè)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(cè)]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(shí)產(chǎn)生、同時(shí)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(duì)桌面的壓力是一對(duì)作用力和反作用力．()答案：(1)(2)√(3)√(4)預(yù)習(xí)點(diǎn)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(diǎn)，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(duì)相互平衡的力”和“一對(duì)作用力和反作用力”的區(qū)別：一對(duì)平衡力作用在________物體上，而一對(duì)作用力和反作用力是分別作用在________物體上；一對(duì)作用力和反作用力________是同一種類的力，而一對(duì)平衡力________是同一種類的力．答案：1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相互作用2.彈力摩擦力3．同一兩個(gè)一定不一定[自主檢測(cè)]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(duì)水平桌面的壓力就是書所受的重力B．書對(duì)水平桌面的壓力和桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)平衡力C．書對(duì)水平桌面的壓力和桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)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(duì)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(cuò)誤；書對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)它的支持力，等大、反向、共線，是兩個(gè)物體受到的力，是一對(duì)相互作用力，故B錯(cuò)誤；書對(duì)水平桌面的壓力和桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)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(duì)地球的吸引力．故D錯(cuò)誤．故選C.2．如圖所示，水平拉力作用于物體A上時(shí)，A、B相對(duì)靜止于水平面上．(1)物體A相對(duì)于B有向哪運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)？所受摩擦力向哪？受幾個(gè)力作用？(2)物體B共受幾個(gè)彈力作用？它只受一個(gè)摩擦力作用嗎？摩擦力的方向向哪？答案：(1)A相對(duì)于B有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所受摩擦力向左．A受重力、支持力、摩擦力、水平拉力四個(gè)力的作用．(2)B受地面的支持力和A的壓力兩個(gè)彈力作用．B受A對(duì)它的向右的摩擦力和地面對(duì)它的向左的摩擦力作用．強(qiáng)研習(xí)·重點(diǎn)難點(diǎn)要突破研習(xí)1對(duì)牛頓第三定律的理解[合作討論]探究：1.存在只對(duì)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?yàn)榧讓?duì)乙的作用力大于乙對(duì)甲的作用力？提示：1.不存在這樣的物體．因?yàn)槲矬w間力的作用總是相互的，一物體在對(duì)另一物體施加作用力的同時(shí)，也一定受到另一物體對(duì)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(gè)力總是大小相等，甲之所以勝了乙，那是因?yàn)榧资滞竽艹惺艿牧Υ笥谝沂滞竽艹惺艿牧Γ甗要點(diǎn)歸納]1．牛頓第三定律表達(dá)式：F＝－F′，式中的“－”號(hào)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(rèn)為只有物體處于平衡狀態(tài)時(shí)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(shí)：同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，不能認(rèn)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(rèn)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(gè)大人(甲)跟一個(gè)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(duì)這個(gè)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(duì)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(dòng)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(duì)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?yàn)榈孛鎸?duì)大人的最大靜摩擦力大于地面對(duì)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(shí)，無論是在相持階段還是小孩被大人拉動(dòng)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(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤．答案：BC不管物體的形狀、大小如何，也不管物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，作用力與反作用力總是等大、反向，且同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)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(shí)，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(gè)力的作用效果可以互相抵消C．雞蛋碰石頭時(shí)，雞蛋對(duì)石頭的作用力與石頭對(duì)雞蛋的作用力大小是相等的D．馬能將車?yán)瓌?dòng)，是因?yàn)轳R拉車的力大于車?yán)R的力答案：C解析：作用力和反作用力具有同時(shí)性，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，故A錯(cuò)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(cuò)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?yán)R的力，馬能將車?yán)瓌?dòng)，是因?yàn)轳R拉車的力大于車所受的阻力，故D錯(cuò)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)相互作用力．[要點(diǎn)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(diǎn)作用對(duì)象作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一個(gè)物體上依賴關(guān)系、作用時(shí)間相互依存，不可單獨(dú)存在，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失無依賴關(guān)系，撤除一個(gè)，另一個(gè)依然可存在，不一定同時(shí)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(diǎn)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(gè)物體緊壓在豎直的墻壁上靜止不動(dòng)，下列說法中正確的是()A．作用力F跟墻壁對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力與反作用力B．作用力F與物體對(duì)墻壁的壓力是一對(duì)平衡力C．物體的重力跟墻壁對(duì)物體的靜摩擦力是一對(duì)平衡力D．物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的支持力是一對(duì)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(duì)平衡力？有幾對(duì)作用力與反作用力？提示：對(duì)物體進(jìn)行受力分析可知物體受四個(gè)力的作用，如圖所示．其中F和FN、Ff和mg是兩對(duì)平衡力，且每個(gè)力都有其對(duì)應(yīng)的反作用力，共四對(duì)作用力與反作用力．解析：作用力F跟墻壁對(duì)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(duì)平衡力，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤；作用力F作用在物體上，而物體對(duì)墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個(gè)力不能成為平衡力(且由于不是兩個(gè)物體間的相互作用力，因此也不是作用力與反作用力)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在豎直方向上物體受重力，方向豎直向下，還受墻壁對(duì)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(gè)力是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)C正確；物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的支持力是兩個(gè)物體間的相互作用力，因此是一對(duì)作用力與反作用力，選項(xiàng)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(gè)物體上，平衡力作用在一個(gè)物體上．(2)作用力與反作用力同生同滅，相互依存，而一對(duì)平衡力沒有相互依存關(guān)系．[訓(xùn)練2]兩個(gè)小球A和B中間用彈簧連接，并用細(xì)繩懸掛于天花板下，如圖所示，下列說法正確的是()A．繩對(duì)A的拉力和彈簧對(duì)A的拉力是一對(duì)平衡力B．彈簧對(duì)A的拉力和彈簧對(duì)B的拉力是一對(duì)作用力與反作用力C．彈簧對(duì)B的拉力和B對(duì)彈簧的拉力是一對(duì)作用力與反作用力D．B的重力和彈簧對(duì)B的拉力是一對(duì)作用力與反作用力答案：C解析：繩對(duì)A的拉力和彈簧對(duì)A的拉力大小不相等，不是平衡力，A錯(cuò)誤；作用力與反作用力是作用在相互作用的兩個(gè)物體之間的力，彈簧對(duì)B的拉力和B對(duì)彈簧的拉力是一對(duì)作用力與反作用力，B錯(cuò)誤，C正確；B受到的重力和彈簧對(duì)B的拉力是一對(duì)平衡力，D錯(cuò)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(shí)，A、B相對(duì)靜止于水平面上．探究：(1)物體A相對(duì)于B有向哪運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)？所受摩擦力向哪？受幾個(gè)力作用？(2)物體B共受幾個(gè)彈力作用？它只受一個(gè)摩擦力作用嗎？摩擦力的方向向哪？提示：(1)物體A相對(duì)于B有水平向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所受摩擦力水平向左，物體A受4個(gè)力作用：重力、支持力、拉力和靜摩擦力．(2)物體B共受2個(gè)彈力作用，受到2個(gè)摩擦力的作用，A對(duì)B的水平向右的靜摩擦力和地面對(duì)B的水平向左的靜摩擦力．[要點(diǎn)歸納]1．受力分析：指的是把指定的物體(研究對(duì)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(chǎng)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(jìn)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(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)．(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(gè)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(yàn)力是否存在，因?yàn)檠芯繉?duì)象所受的每個(gè)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(gè)木塊疊放在水平桌面上，對(duì)B木塊施加一水平向右的恒力F,3個(gè)木塊共同向右勻速運(yùn)動(dòng)，已知木塊的重力都是G，請(qǐng)分別畫出3個(gè)木塊的受力示意圖．[巧指導(dǎo)]解答該題把握以下兩點(diǎn)：(1)隔離A、B、C分別分析受力．(2)由勻速運(yùn)動(dòng)得知A、B、C都處于受力平衡狀態(tài)，時(shí)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(jiǎn)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(duì)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(gè)力作用：重力G、A對(duì)B的壓力F′N1＝G，C對(duì)B的支持力FN2＝2G；水平方向受兩個(gè)力：向右的恒力F和C對(duì)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(gè)力作用：重力G、B對(duì)C的壓力F′N2＝2G、桌面對(duì)C的支持力FN3＝3G；水平方向受兩個(gè)力：水平向右B對(duì)C的靜摩擦力FfBC＝F、桌面對(duì)C的向左的滑動(dòng)摩擦力Ff桌＝F，如圖丙所示．答案：見解析圖(1)只分析研究對(duì)象的受力，不分析研究對(duì)象對(duì)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(cè)試速達(dá)標(biāo)1．當(dāng)物體靜止于水平桌面上時(shí)，下列說法中正確的是()A．物體的重力與桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)相互作用力B．物體的重力與桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力C．物體對(duì)桌面的壓力就是物體的重力D．物體對(duì)桌面的壓力與桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力答案：B解析：為了分析物體的重力G、桌面對(duì)物體的支持力N和物體對(duì)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(duì)平衡力，所以選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的，選項(xiàng)B是正確的；由于壓力是彈力，與重力是兩個(gè)不同性質(zhì)的作用在不同物體上的力，所以選項(xiàng)C是錯(cuò)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(duì)作用力與反作用力，所以選項(xiàng)D是錯(cuò)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(diǎn))，但沒有拉動(dòng)．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(duì)平衡力C．繩拉牛的力與地面對(duì)牛的摩擦力是一對(duì)平衡力D．繩拉牛的力與地面對(duì)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(cuò)誤；由于沒有拉動(dòng)牛，可知繩拉牛的力與地面對(duì)牛的摩擦力是一對(duì)平衡力，故C正確，D錯(cuò)誤．3．足球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)校園傳統(tǒng)體育項(xiàng)目，如圖所