物理人教版必修一第四章頓運(yùn)動(dòng)定律5

5牛頓第三定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道力的作用是相互的，并了解作用力、反作用力的概念.2.理解牛頓第三定律的含義.3.會用牛頓第三定律解決簡單問題.4.會區(qū)分一對平衡力和作用力與反作用力．一、作用力與反作用力1．力是物體對物體的作用，只要談到力，就一定存在著受力物體和施力物體．2．力的作用是相互的，物體間相互作用的這一對力稱為作用力和反作用力．3．作用力與反作用力總是互相依存、同時(shí)存在的．把它們中的一個(gè)力叫做作用力，另一個(gè)力叫做反作用力．二、牛頓第三定律1．實(shí)驗(yàn)探究：如圖1所示，兩個(gè)彈簧測力計(jì)A和B連接在一起，用手拉A，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)是相等的．改變拉力，彈簧測力計(jì)的示數(shù)也隨著改變，但兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)總是相等，這說明作用力和反作用力大小相等，方向相反．圖12．牛頓第三定律：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，作用在同一條直線上．三、物體的受力分析1．受力分析中常見的三種力：(1)重力：任何物體都受重力，其方向豎直向下．(2)彈力：兩個(gè)相互接觸的物體相互擠壓時(shí)就會產(chǎn)生彈力，其方向與接觸面垂直(填“平行”或“垂直”)．(3)摩擦力：當(dāng)兩個(gè)粗糙的接觸面發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)或具有相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，接觸面處就會產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力，其方向與接觸面平行(填“平行”或“垂直”)．2．平衡力與作用力和反作用力(1)一對相互平衡的力：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，且作用在一個(gè)(填“一個(gè)”或“兩個(gè)不同的”)物體上.(2)作用力和反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，且作用在兩個(gè)不同的(填“一個(gè)”或“兩個(gè)不同的”)物體上．(3)一對作用力和反作用力一定(填“一定”或“不一定”)是同一種類的力，而一對相互平衡的力則不一定(填“一定”或“不一定”)是同一種類的力．[即學(xué)即用]判斷下列說法的正誤．(1)物體間可能只有作用力，而沒有反作用力．(×)(2)物體間先有作用力，然后才有反作用力．(×)(3)物體間的作用力可能與反作用力垂直．(×)(4)物體間的摩擦力一定與壓力垂直．(√)(5)物體間的作用力可能與反作用力等大、反向，可以抵消．(×)一、對牛頓第三定律的理解[導(dǎo)學(xué)探究]1.在光滑的冰面上，兩人相對而立．當(dāng)一人用力去推另一人時(shí)，兩人同時(shí)向相反方向運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)小車上粘有磁鐵，讓兩小車停在水平桌面上距離適當(dāng)?shù)奈恢?，放手后兩小車同時(shí)運(yùn)動(dòng)(相吸或相斥)．(1)物體間的一對作用力與反作用力的產(chǎn)生有先后順序嗎？(2)上述兩個(gè)例子中一對作用力和反作用力各是什么性質(zhì)的力？(3)一對作用力和反作用力作用在幾個(gè)物體上？答案(1)作用力與反作用力無先后順序，同時(shí)產(chǎn)生．(2)前者相互作用力都是彈力，后者相互作用力都是引力或都是斥力．(3)兩個(gè)．2．拔河比賽時(shí)，甲隊(duì)勝了乙隊(duì)，是不是甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力呢？甲隊(duì)獲勝的原因是什么？答案不是．甲隊(duì)勝是因?yàn)榈孛鎸椎哪Σ亮Υ笥谝覍椎睦Γ甗知識深化]作用力與反作用力的“三性”和“四征”：(1)三個(gè)性質(zhì)：①異體性：作用力和反作用力分別作用在彼此相互作用的兩個(gè)不同的物體上，各自產(chǎn)生各自的作用效果；②同時(shí)性：作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，不分先后；③相互性：作用力和反作用力總是相互的，成對出現(xiàn)的．(2)四個(gè)特征：①等值：大小總是相等的；②反向：方向總是相反的；③共線：總是作用在同一條直線上；④同性：力的性質(zhì)總是相同的．

例1跳水一直是我國的優(yōu)勢項(xiàng)目，如圖2所示，一運(yùn)動(dòng)員站在3m跳板上，圖中F1表示人對跳板的彈力，F(xiàn)2表示跳板對人的彈力，則()圖2A．先有F1后有F2B．一旦人離開跳板，F(xiàn)2立即消失，F(xiàn)1依舊存在C．因人離開跳板前具有向上的加速度，所以F2大于F1D．F1和F2大小相等、方向相反，是一對相互作用力答案D解析F1和F2是一對相互作用力，大小相等、方向相反、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，D正確．例2如圖3所示，一匹馬拉著車前行，關(guān)于馬拉車的力和車?yán)R的力的大小關(guān)系，下列說法中正確的是()圖3A．馬拉車的力總是大于車?yán)R的力B．馬拉車的力總是等于車?yán)R的力C．加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬拉車的力大于車?yán)R的力D．減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬拉車的力小于車?yán)R的力答案B解析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、作用在同一條直線上，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)．加速運(yùn)動(dòng)或者減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬向前拉車的力都等于車向后拉馬的力，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．二、一對作用力與反作用力和一對平衡力的比較[導(dǎo)學(xué)探究]如圖4所示，木塊靜止在水平面上．圖4(1)在圖中畫出物體受到的重力G和支持力FN的示意圖．重力G和支持力屬于一對什么力？作用在幾個(gè)物體上？性質(zhì)相同嗎？(2)圖5在圖5中，畫出水平面對木塊的支持力FN和木塊對水平面的壓力FN′.支持力FN和壓力FN′屬于一對什么力？分別作用在什么物體上？性質(zhì)相同嗎？答案(1)如圖所示重力和支持力屬于一對平衡力作用在一個(gè)物體上性質(zhì)不同(2)如圖所示支持力FN和壓力FN′屬于一對作用力和反作用力支持力FN作用在木塊上，壓力FN′作用在水平面上性質(zhì)總是相同的[知識深化]一對作用力與反作用力和一對平衡力的比較eq\o(\s\up7(內(nèi)容),\s\do5(比較))一對作用力和反作用力一對平衡力不同點(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)大小相等、方向相反、作用在同一條直線上簡記為：作用力與反作用力是“異體、同類、同存，不同效”；平衡力是“同體、可異、非同存、效果抵消”．例3兩個(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6所示，下列說法正確的是()圖6A．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(cuò)誤；作用力和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(cuò)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(cuò)誤．區(qū)別作用力與反作用力和平衡力的方法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．三、牛頓三定律的區(qū)別與聯(lián)系[知識深化]定律牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律公式F合＝maF＝－F′意義加深了對力的認(rèn)識，指出了力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因揭示了加速度是力作用的結(jié)果及力、質(zhì)量、加速度的定量關(guān)系揭示了物體間力的作用的相互性，明確了相互作用力的關(guān)系研究方法根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)得出，不能直接用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證用控制變量法研究F、m、a之間的關(guān)系，可用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證由實(shí)際現(xiàn)象歸納總結(jié)得出，可用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證聯(lián)系牛頓三大定律是一個(gè)整體，是動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)例4質(zhì)量為M的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質(zhì)量為m的重物從高處放下，如圖7所示，若重物以加速度a下降(a<g)，則人對地面的壓力大小為()圖7A．(M＋m)g－maB．M(g－a)－maC．(M－m)g＋maD．Mg－ma答案C解析對重物，設(shè)繩的拉力為FT，由牛頓第二定律知：mg－FT＝ma，所以，繩的拉力為FT＝mg－ma.對人受力分析，受重力、繩的拉力及地面的支持力而平衡，則Mg＝FN＋FT，所以FN＝Mg－FT＝(M－m)g＋ma.人對地面的壓力與地面對人的支持力為一對作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律知，人對地面的壓力大小也為(M－m)g＋ma.本題中地面對人的支持力并不是人對地面的壓力，它們是一對作用力與反作用力，要注意應(yīng)用牛頓第三定律.1．(作用力與反作用力)下列判斷正確的是()A．人行走時(shí)向后蹬地，給地面向后的摩擦力，地面給人的摩擦力是人向前的動(dòng)力B．人勻速游泳時(shí)，人對水向前用力，水給人的力是阻力，方向向后C．放在桌面上的物體，因有重力，才有對桌面的壓力，才有桌面的支持力出現(xiàn)，即壓力先產(chǎn)生，支持力后出現(xiàn)D．作用力與反作用力，應(yīng)是先有作用力，再有反作用力，作用力先變化，反作用力隨后跟著做相應(yīng)變化答案A解析人走路或游泳時(shí)，對地或?qū)λ际┘酉蚝蟮牧?，另一方給人施加動(dòng)力，故A對，B錯(cuò)；作用力與反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化的，不存在誰先誰后，故C、D均錯(cuò)．2．(作用力和反作用力大小討論)汽車?yán)宪嚽斑M(jìn)，汽車對拖車的作用力大小為F，拖車對汽車的作用力大小為FT.關(guān)于F與FT的關(guān)系，下列說法正確的是()A．汽車加速前進(jìn)時(shí)F大于FT，汽車減速前進(jìn)時(shí)F小于FTB．只有汽車勻速前進(jìn)時(shí)F才等于FTC．無論汽車加速、減速還是勻速前進(jìn)，F(xiàn)始終等于FTD．汽車對拖車的作用力F比拖車對汽車的作用力FT較早產(chǎn)生答案C解析汽車?yán)宪嚨牧屯宪嚴(yán)嚨牧κ且粚ψ饔昧头醋饔昧?，它們總是大小相等，方向相反，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，與運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)無關(guān)．無論汽車加速、減速還是勻速前進(jìn)，F(xiàn)始終等于FT.故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．3．(一對平衡力與作用力和反作用力的比較)(多選)物體靜止在斜面上，如圖8所示，下列說法正確的是()圖8A．物體對斜面的壓力和斜面對物體的支持力是一對平衡力B．物體對斜面的摩擦力和斜面對物體的摩擦力是一對作用力和反作用力C．物體所受重力和斜面對物體的作用力是一對平衡力D．物體所受重力可以分解為沿斜面向下的力和對斜面的壓力答案BC4．(牛頓第三定律之研究對象的轉(zhuǎn)換)如圖9所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí)，竿對“底人”的壓力大小為()圖9A．(M＋m)gB．(M＋m)g－maC．(M＋m)g＋maD．(M－m)g答案B解析對竿上的人進(jìn)行受力分析，受重力mg、摩擦力Ff，有mg－Ff＝ma.竿對人有摩擦力，人對竿也有摩擦力，且大小相等，方向相反．對竿進(jìn)行受力分析，受重力Mg、方向向下的摩擦力Ff′、“底人”對其的支持力F，Mg＋Ff′＝F，又因?yàn)楦蛯Α暗兹恕钡膲毫汀暗兹恕睂Ω偷闹С至κ且粚ψ饔昧头醋饔昧?，由牛頓第三定律，得到F＝F′＝(M＋m)g－ma.課時(shí)作業(yè)一、選擇題(1～6為單項(xiàng)選擇題，7～9為多項(xiàng)選擇題)1．下面說法中正確的是()A．以卵擊石，雞蛋“粉身碎骨”，但石頭卻“安然無恙”是因?yàn)殡u蛋對石頭的力小于石頭對雞蛋的力B．馬拉車前進(jìn)，馬對車的拉力大小等于車對馬的拉力大小C．物體間的作用力在先的是作用力，在后的是反作用力D．人壓彈簧時(shí)“人弱它就強(qiáng)”說明人與彈簧間的相互作用力不是等大的答案B解析相互作用的兩個(gè)力總是大小相等，與物體的狀態(tài)無關(guān)，故B正確，A、D錯(cuò)誤；兩力總是同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，C錯(cuò)誤．故選B.2.如圖1所示，甲、乙兩人在冰面上“拔河”．兩人中間位置處有一分界線，約定先使對方過分界線者為贏．若繩子質(zhì)量不計(jì)，冰面可看成光滑，則下列說法正確的是()圖1A．甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力B．甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力C．若甲的質(zhì)量比乙大，則甲能贏得“拔河”比賽的勝利D．若乙收繩的速度比甲快，則乙能贏得“拔河”比賽的勝利答案C解析甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對作用力與反作用力，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．甲對繩的拉力與乙對繩的拉力作用在同一物體上，是一對平衡力，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．設(shè)繩子的張力為F，則甲、乙兩人受到繩子的拉力大小相等，均為F，若m甲>m乙，則由a＝eq\f(F,m)得，a甲<a乙，由x＝eq\f(1,2)at2得在相等時(shí)間內(nèi)甲的位移小，因開始時(shí)甲、乙距分界線的距離相等，則乙會過分界線，所以甲能贏得“拔河”比賽的勝利，故選項(xiàng)C正確．收繩速度與“拔河”比賽勝負(fù)無關(guān)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．3．在拔河比賽中，下列各因素對獲勝有利的是()A．對繩的拉力大于對方B．對地面的最大靜摩擦力大于對方C．手對繩的握力大于對方D．質(zhì)量小于對方答案B解析在拔河比賽中根據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系，雙方對繩的拉力大小是相等的，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；取勝的決定因素是繩對人的拉力和地面對人的摩擦力的大小關(guān)系，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤．4．如圖2所示，人站立在體重計(jì)上，下列說法正確的是()圖2A．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B．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C．人所受的重力和人對體重計(jì)的壓力是一對平衡力D．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答案B5．如圖3所示，物體A、B疊放在水平粗糙面上，用水平力F拉物體B，使A隨B一起向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則與物體B發(fā)生作用與反作用的力有()圖3A．三對 B．四對C．五對 D．六對答案D解析對B進(jìn)行受力分析可知，B受到重力、地面支持力、A對B的壓力、A對B向后的靜摩擦力、地面對B向后的滑動(dòng)摩擦力、水平拉力六個(gè)力的作用，故與物體B發(fā)生作用與反作用的力有六對，選項(xiàng)D正確．6．如圖4所示，一個(gè)箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套一個(gè)環(huán)，箱和桿的質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，已知環(huán)沿著桿加速下滑，環(huán)與桿的摩擦力大小為F，則此時(shí)箱對地面的壓力大小為()圖4A．Mg B．(M＋m)gC．(M＋m)g－F D．Mg＋F答案D解析對環(huán)由牛頓第二定律，得mg－F＝ma；對箱，由平衡可得地面對箱的支持力FN＝Mg＋F，由牛頓第三定律，可得箱對地面的壓力大小FN′＝Mg＋F.7．對牛頓第三定律的理解，下列說法中正確的是()A．當(dāng)作用力產(chǎn)生后，再產(chǎn)生反作用力；當(dāng)作用力消失后，反作用力才慢慢消失B．彈力和摩擦力都有反作用力，而重力無反作用力C．甲物體對乙物體的作用力是彈力，乙物體對甲物體的反作用力一定是彈力D．作用力和反作用力在任何情況下都不會平衡答案CD解析根據(jù)牛頓第三定律知，兩個(gè)物體之間的相互作用力大小相等、方向相反、性質(zhì)相同、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，故可判定A、B錯(cuò)誤，C、D正確．8．2016年10月17日，“神舟十一號”飛船載著景海鵬和陳冬兩名宇航員順利飛入太空．下面關(guān)于飛船與火箭上天的情形，其中敘述正確的是()A．火箭尾部向外噴氣，噴出的氣體反過來對火箭產(chǎn)生一個(gè)反作用力，從而讓火箭獲得了向上的推力B．火箭尾部噴出的氣體對空氣產(chǎn)生一個(gè)作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動(dòng)力C．火箭飛出大氣層后，由于沒有了空氣，火箭雖然向后噴氣，但也無法獲得前進(jìn)的動(dòng)力D．飛船進(jìn)入運(yùn)行軌道之后，與地球之間仍然存在一對作用力與反作