高中物理第三章牛頓運(yùn)動定律4牛頓第三定律學(xué)案教科版必修1

牛頓第三定律一、作用力與反作用力健身者在打沙袋時(shí)，為什么會感覺到手疼？提示：力的作用是相互的，健身者在打沙袋的同時(shí)，受到沙袋的反作用力。1．力是相互的：請?jiān)趫D中作出兩個(gè)物體之間相互作用力的示意圖。答案：2．作用力與反作用力：物體間相互作用的一對力稱為作用力與反作用力。二、牛頓第三定律拔河比賽時(shí)，是否獲得勝利的一方的拉力要大于輸?shù)囊环降睦?？為什么？提示：不是。根?jù)牛頓第三定律可知，獲得勝利的一方的拉力與輸?shù)囊环降睦κ亲饔昧头醋饔昧?，大小相等，方向相反?．內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力的關(guān)系：(1)大小相等；(2)方向相反；(3)作用在同一條直線上。2．表達(dá)式：F＝－F′。三、反沖現(xiàn)象1．內(nèi)容：當(dāng)物體的一部分向某方向拋出時(shí)，其余部分就會同時(shí)向相反(選填“相同”或“相反”)方向運(yùn)動的現(xiàn)象。2．下列哪些現(xiàn)象屬于反沖運(yùn)動①③⑥。①火箭升空②直升機(jī)③槍發(fā)射子彈④氫氣球上升⑤用槳劃船⑥烏賊的游動知識點(diǎn)一牛頓第三定律角度1作用力和反作用力的關(guān)系1．表達(dá)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”和“三異”：作用力與反作用力關(guān)系四同等大大小相同,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同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))作用力和反作用力的性質(zhì)一定相同三異異向方向相反不同體作用在不同的物體上異效(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情境：討論：(1)以卵擊石，雞蛋“粉身碎骨”，但石頭“安然無恙”，雞蛋對石頭的力和石頭對雞蛋的力大小有什么關(guān)系？提示：雞蛋對石頭的力和石頭對雞蛋的力是一對相互作用力，大小相等。(2)馬拉車做加速直線運(yùn)動時(shí)，馬對車的拉力和車對馬的拉力有何關(guān)系？提示：馬對車的拉力和車對馬的拉力是一對相互作用力，等大反向?！镜淅?】一只烏鴉叼著核桃飛到高處，將核桃摔下去，核桃落到堅(jiān)硬的地面上摔碎后，烏鴉迅速落地，品嘗美食。對于核桃與地面相互作用這一過程，下列說法正確的是()A．核桃先給地面作用力，地面隨后給核桃反作用力B．地面對核桃的作用力與核桃對地面的作用力大小相等C．地面對核桃的作用力與核桃對地面的作用力合力為零D．地面對核桃的作用時(shí)間比核桃對地面的作用時(shí)間長【解題探究】(1)作用力和反作用力有先后順序嗎？提示：沒有先后順序，作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失。(2)作用力和反作用力合力為零嗎？提示：不能求合力，作用力和反作用力作用在兩個(gè)不同的物體上，分別有不同的作用效果，不能求合力?！窘馕觥窟xB。核桃給地面的作用力與地面給核桃的反作用力是同時(shí)產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯誤；作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，地面對核桃的作用力與核桃對地面的作用力是一對相互作用力，選項(xiàng)B正確；地面對核桃的作用力與核桃對地面的作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，不能合成，選項(xiàng)C錯誤；地面對核桃的作用時(shí)間與核桃對地面的作用時(shí)間相等，選項(xiàng)D錯誤。角度2應(yīng)用牛頓第三定律分析問題正確理解牛頓第三定律中“總是”的含義“總是”是強(qiáng)調(diào)對于任何物體，在任何情況下，作用力與反作用力的關(guān)系都成立。對此，我們可以從以下幾個(gè)方面理解。(1)不管物體的大小、形狀如何，例如，大物體與大物體之間，大物體與小物體之間，任何形狀的物體之間，其相互作用力總是大小相等、方向相反的。(2)不管物體的運(yùn)動狀態(tài)如何，例如，靜止的物體之間，運(yùn)動的物體之間，靜止與運(yùn)動的物體之間，其相互作用力總是大小相等、方向相反的。(3)作用力與反作用力的產(chǎn)生和消失總是同時(shí)的。兩者中若有一個(gè)產(chǎn)生或消失，則另一個(gè)必然同時(shí)產(chǎn)生或消失?！镜淅?】(多選)足球場上，足球受到運(yùn)動員頭部的作用力改變了運(yùn)動方向，運(yùn)動員的頭部受到了足球的作用力，感到疼痛。關(guān)于這兩個(gè)力的說法正確的是()A．運(yùn)動員對足球的作用力大于足球?qū)\(yùn)動員的作用力B．這兩個(gè)力為相互作用力C．運(yùn)動員對足球的作用力比足球?qū)\(yùn)動員的作用力更早產(chǎn)生D．這兩個(gè)力一定會同時(shí)消失【解析】選B、D。運(yùn)動員對足球的作用力與足球?qū)\(yùn)動員的作用力是運(yùn)動員與足球間的相互作用力，總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，故A錯誤，B正確；運(yùn)動員對足球的作用力與足球?qū)\(yùn)動員的作用力是相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知，這兩個(gè)力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，故C錯誤，D正確。1．(2020·廣州高一檢測)如圖所示是跳水運(yùn)動員從跳板上起跳的瞬間，下列說法正確的是()A．他對跳板的壓力大于他受到的重力B．他對跳板的壓力等于他受到的重力C．跳板對他的支持力大于他對跳板的壓力D．跳板對他的支持力小于他對跳板的壓力【解析】選A。跳板對他的支持力與他對跳板的壓力是作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，大小相等，故C、D兩項(xiàng)錯誤。運(yùn)動員起跳瞬間，受重力與支持力，有向上的加速度，所以支持力大于重力，支持力與壓力是作用力與反作用力，大小相等，所以運(yùn)動員對跳板的壓力大于運(yùn)動員受到的重力，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤。2．(2020·撫州高一檢測)物體在固定的斜面上保持靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法中正確的是()A．重力垂直于斜面向下的分力就是對斜面的壓力B．物體對斜面的壓力與斜面對物體的支持力是一對相互作用力C．物體重力沿斜面向下的分力與斜面對物體的靜摩擦力是一對相互作用力D．斜面對物體的靜摩擦力與物體對斜面的壓力成正比【解析】選B。壓力是由于物體相互擠壓而產(chǎn)生的，雖然重力垂直于斜面向下的分力大小等于物體對斜面的壓力，但重力的分力不是壓力，故A錯誤；物體和斜面之間由于相互擠壓而使物體受到了斜面的支持力，而斜面受到了物體的壓力，二力是一對相互作用力，故B正確；物體在沿斜面方向上受到重力的分力及斜面對物體的摩擦力而處于平衡，故二力為平衡力，故C錯誤；由于物體受到的是靜摩擦力，故不能用f＝μFN來求，只能根據(jù)受力平衡進(jìn)行分析，可知摩擦力大小等于重力沿斜面的分力，故D錯誤，故選B。【加固訓(xùn)練】1．一架飛機(jī)起飛后不久遭到鳥擊，致使飛機(jī)發(fā)生故障，下列說法正確的是()A．飛機(jī)和鳥主動撞擊的一方施加的作用力大B．鳥對飛機(jī)的作用力等于飛機(jī)對鳥的作用力C．撞擊后鳥亡，說明鳥對飛機(jī)的作用力小于飛機(jī)對鳥的作用力D．撞擊后機(jī)損，說明鳥對飛機(jī)的作用力大于飛機(jī)對鳥的作用力【解析】選B。作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，所以鳥對飛機(jī)的作用力與飛機(jī)對鳥的作用力一樣大，作用力與反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失，與主動不主動無關(guān)。故A、C、D錯誤，B正確。2．《水滸傳》第七回“花和尚倒拔垂楊柳”中有這樣一個(gè)情節(jié)：“眾潑皮嫌一株綠楊樹上的烏鴉叫。魯智深相了一相，走到樹前，把直裰脫了，用右手向下，把身倒繳著，卻把左手撥往上截，把腰只一趁，將那株綠楊樹帶根拔起?！睂@段話中描述的力學(xué)知識，理解正確的是()A．魯智深對綠楊樹施加了力，而綠楊樹對魯智深沒有力的作用B．魯智深對綠楊樹施加的力大于綠楊樹對魯智深施加的力C．魯智深對綠楊樹施加的力等于綠楊樹對魯智深施加的力D．條件不足，不能判斷出魯智深對綠楊樹的力與綠楊樹對魯智深的力之間的關(guān)系【解析】選C。魯智深對綠楊樹施加的力與綠楊樹對魯智深施加的力是作用力與反作用力，大小始終相等，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯誤。知識點(diǎn)二相互作用力和平衡力角度1區(qū)分作用力與反作用力和平衡力(1)作用力與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)作用力與反作用力只涉及兩個(gè)相互作用的物體，是甲物體對乙物體，乙物體對甲物體的關(guān)系；平衡的一對力涉及三個(gè)物體，即兩個(gè)施力物體同時(shí)作用在平衡的物體上。在天花板上用豎直懸繩吊一電風(fēng)扇，電風(fēng)扇靜止時(shí)受到幾個(gè)力的作用？這些力的反作用力是哪些？平衡力是哪些？提示：電風(fēng)扇受重力和繩的拉力兩個(gè)力。重力的反作用力是電風(fēng)扇對地球的吸引力，拉力的反作用力是電風(fēng)扇對繩的拉力。重力和繩的拉力是一對平衡力。【典例1】如圖所示，人站立在體重計(jì)上，下列說法正確的是()A．人所受的重力和人對體重計(jì)的壓力是一對平衡力B．人所受的重力和人對體重計(jì)的壓力是一對作用力和反作用力C．人對體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對人的支持力是一對平衡力D．人對體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對人的支持力是一對作用力和反作用力【解析】選D。人所受的重力和人對體重計(jì)的壓力大小相等，方向相同，既不是一對作用力與反作用力，也不是一對平衡力，故A、B錯誤；由牛頓第三定律可知，人對體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對人的支持力是一對作用力和反作用力，故C錯誤，D正確。角度2作用力與反作用力和平衡力的比較比較項(xiàng)目作用力和反作用力平衡力不同點(diǎn)作用對象作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系相互依存,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)的力相同點(diǎn)大小、方向大小相等、方向相反、作用在一條直線上【典例2】(2021·瀘州高一檢測)如圖所示，重力為G的掃地機(jī)器人在水平地板上行駛，地板對機(jī)器人的支持力為FN，機(jī)器人對地板的壓力為FN′，下列說法正確的是()A．當(dāng)掃地機(jī)器人加速行駛時(shí)，F(xiàn)N大于FN′B．地板對機(jī)器人的支持力為FN和機(jī)器人對地板的壓力為FN′是一對平衡力C．當(dāng)掃地機(jī)器人勻速行駛時(shí)，G與FN′是一對相互平衡的力D．地板對機(jī)器人的支持力為FN和掃地機(jī)器人的重力是一對平衡力【解析】選D。機(jī)器人在水平地板上行駛，地板對機(jī)器人的支持力和機(jī)器人對地板的壓力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，是地板與機(jī)器人之間的相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知這兩個(gè)力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，與機(jī)器人如何運(yùn)動無關(guān)；當(dāng)掃地機(jī)器人勻速行駛時(shí)，G與FN是一對相互平衡的力，故A、B、C錯誤，D正確。1．有句俗語叫“雞蛋碰石頭——自不量力”。在雞蛋碰石頭的過程中，以下說法正確的是()A．石頭對雞蛋的作用力和雞蛋對石頭的作用力是一對平衡力B．雞蛋破了，而石頭絲毫無損，說明石頭對雞蛋的作用力大C．雞蛋破了，但是雞蛋對石頭的作用力與石頭對雞蛋的作用力一樣大D．雞蛋破了，但是雞蛋對石頭的作用力比石頭對雞蛋的作用力大【解析】選C。石頭對雞蛋的作用力和雞蛋對石頭的作用力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A、B、D錯誤，C正確。2．如圖甲所示，一滑塊置于水平桌面上，把一個(gè)力傳感器a系在滑塊上，另一個(gè)傳感器b握在手中，通過傳感器拉滑塊，計(jì)算機(jī)屏幕顯示出兩傳感器受力隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示。據(jù)圖可知()A．滑塊一定做勻速直線運(yùn)動B．兩傳感器受到的拉力是一對平衡力C．先有a受到的拉力，后才有b受到的拉力D．兩傳感器受到的拉力總是大小相等、方向相反【解析】選D。不知道滑塊受到的其他的力，所以滑塊不一定做勻速直線運(yùn)動，故A錯誤；兩個(gè)傳感器受到的拉力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，是一對作用力與反作用力，不是平衡力，故B錯誤；作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，故C錯誤；由圖乙可知，兩個(gè)傳感器受到的拉力是一對作用力與反作用力，總是大小相等、方向相反，故D正確?！炯庸逃?xùn)練】1．(2018·達(dá)州高一檢測)如圖，一小孩用水平力推置于水平地面上的木箱，未推動，下列說法中正確的是()A.木箱對地面的壓力和地面對木箱的支持力是一對作用力和反作用力B．小孩對木箱的推力和地面對木箱的摩擦力是一對作用力和反作用力C．木箱對地面的壓力就是木箱所受的重力D．木箱對地面的壓力和地面對木箱的支持力是一對平衡力【解析】選A。木箱受重力、支持力、推力和靜摩擦力，木箱對地面的壓力和地面對木箱的支持力是一對作用力和反作用力，重力和支持力、推力和靜摩擦力是兩對平衡力，壓力與重力等大、同向，但性質(zhì)不同，不是同一個(gè)力，故B、C、D錯誤，A正確。2．如圖所示，甲、乙兩同學(xué)在水平地面進(jìn)行拔河比賽。比賽中，手與繩之間不打滑。下列表述中屬于一對作用力與反作用力的是()A．甲對繩的拉力和乙對繩的拉力B．甲對繩的拉力和繩對甲的拉力C．乙的重力和乙對地面的壓力D．乙對地面的壓力和地面對甲的支持力【解析】選B。甲對繩的拉力和乙對繩的拉力作用在同一個(gè)物體上，并且大小相等，方向相反，是一對平衡力，故A錯誤；甲對繩的拉力和繩對甲的拉力是兩個(gè)物體之間的相互作用力，并且大小相等，方向相反，是一對作用力與反作用力，故B正確；乙的重力和乙對地面的壓力方向相同，不是一對作用力與反作用力，故C錯誤；乙對地面的壓力和地面對甲的支持力，不是兩個(gè)物體之間的相互作用力，故D錯誤?！就卣估}】考查內(nèi)容：牛頓第三定律的簡單應(yīng)用【典例】如圖為馬戲團(tuán)中猴子爬桿的裝置，已知底座連同直桿總質(zhì)量為20kg，猴子質(zhì)量為5kg，現(xiàn)讓猴子沿桿以1m/s2的加速度從桿底部向上爬，設(shè)猴子與桿之間的作用力為恒力，則底座對水平面的壓力為多少？(g取10m/s2)【解析】設(shè)猴子向上加速爬時(shí)受到桿向上的力為F，猴子質(zhì)量為m，桿及底座質(zhì)量為M，則對猴子由牛頓第二定律得F－mg＝ma，得F＝m(g＋a)＝55N，根據(jù)牛頓第三定律，知猴子對桿向下的力F′＝F＝55N，所以底座對水平面的壓力為FN＝F′＋Mg＝255N。答案：255N1．關(guān)于牛頓運(yùn)動定律，理解正確的是()A．作用力和反作用力大小相等，方向相反，合力為零B．力是使物體產(chǎn)生加速度的原因，先有力的作用，然后才產(chǎn)生加速度C．質(zhì)量越大的物體慣性也越大D．物體只有受到力的作用才會運(yùn)動【解析】選C。兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在兩個(gè)物體上，不能合成，故A錯誤；力是使物體產(chǎn)生加速度的原因，具有瞬時(shí)性，有力就產(chǎn)生加速度，故B錯誤；質(zhì)量越大的物體慣性也越大，故C正確；如果物體不受力或受平衡力作用，物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，故D錯誤。2．用牛頓運(yùn)動定律判斷，下列說法正確的是()A．人走路時(shí)，地對腳的力大于腳蹬地的力，所以人才能往前走B．馬車加速前進(jìn)時(shí)，馬拉車的力大于車?yán)R的力C．人站在沼澤地加速下陷時(shí)，人對沼澤地的壓力小于人的重力D．以卵擊石，石頭完好而雞蛋破了，因?yàn)槭^對雞蛋的作用力大于雞蛋對石頭的作用力【解析】選C。人走路時(shí)，地對腳的力與腳蹬地的力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A錯誤；馬車加速前進(jìn)時(shí)，馬向前拉車的力和車向后拉馬的力是一對作用力與反作用力，它們總是大小相等、方向相反，故選項(xiàng)B錯誤；人站在沼澤地加速下陷時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可知人的重力大于人受到的支持力，而人受到的支持力與人對沼澤地的壓力是相互作用力，大小相等，方向相反，故人對沼澤地的壓力小于人的重力，故選項(xiàng)C正確；以卵擊石，石頭完好而雞蛋破了，但石頭對雞蛋的作用力仍等于雞蛋對石頭的作用力，因?yàn)槎呤窍嗷プ饔昧?，故D錯誤?！炯庸逃?xùn)練】電視上棋手進(jìn)行講解時(shí)，棋子可以在豎直的棋盤上保持靜止。已知棋盤和棋子都是用磁性材料做成的，以下分析正確的是()A．棋盤對棋子的引力與棋子對棋盤的引力是作用力和反作用力B．棋子所受的重力與棋盤對棋子的摩擦力是作用力和反作用力C．棋子對棋盤的壓力與棋盤對棋子的支持力是一對平衡力D．棋盤對棋子的支持力與棋子對棋盤的引力是一對平衡力【解析】選A。棋盤對棋子的引力與棋子對棋盤的引力是作用力和反作用力，故A正確；磁性棋盤是豎直放置的，棋子靜止在上面時(shí)受到重力、支持力、引力及摩擦力；重力豎直向下，摩擦力豎直向上，重力和摩擦力是一對平衡力，故B錯誤；棋子對棋盤的壓力與棋盤對棋子的支持力是一對作用力和反作用力，故C錯誤；棋盤對棋子的支持力與棋子對棋盤的引力方向相同，不是一對平衡力，故D錯誤。3.如圖所示，羽毛球運(yùn)動員在比賽過程中用球拍回?fù)麸w過來的羽毛球，下列說法正確的是()A．球拍擊羽毛球的力大于羽毛球撞擊球拍的力B．羽毛球先對球拍有力的作用，球拍才對羽毛球有力的作用C．羽毛球撞擊球拍的力是由羽毛球發(fā)生形變引起的D．羽毛球?qū)η蚺牡牧颓蚺膶τ鹈虻?/p>