2024-2025學(xué)年高中物理第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第四節(jié)牛頓第三定律教案教科版必修1

PAGE16-第四節(jié)牛頓第三定律學(xué)問(wèn)點(diǎn)一作用力和反作用力(1)物體之間力的作用總是相互的，所以說(shuō)施力物體同時(shí)也肯定是受力物體，物體間相互作用的一對(duì)力，叫作作用力和反作用力．(2)把兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)A和B連接在一起(如圖所示)．用手拉彈簧測(cè)力計(jì)A，可以看到兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的指針同時(shí)移動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)反映的是彈簧A對(duì)彈簧B的作用力F的大小，而彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)反映的是彈簧B對(duì)彈簧A的反作用力F′的大?。梢钥闯?，兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)同步變更，且示數(shù)相等．這說(shuō)明作用力和反作用力總是大小相等、方向相反．在某校一次拔河競(jìng)賽結(jié)束后，獲勝班級(jí)的隊(duì)員小明，在接受校廣播站小記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)：“我們班獲得成功的關(guān)鍵是我們拉對(duì)手的力總能大于他們拉我們的力，我們是最棒的！”想一想，小明的關(guān)于獲勝緣由的分析是否具有科學(xué)道理？提示：小明的分析是沒(méi)有科學(xué)道理的，因?yàn)閮申?duì)進(jìn)行拔河競(jìng)賽，彼此作用于對(duì)方的力是屬于作用力與反作用力，始終都是大小相等的，小明所在班級(jí)能夠獲勝的緣由是由于他們與地面之間的靜摩擦力大于對(duì)手班級(jí)對(duì)他們的拉力．學(xué)問(wèn)點(diǎn)二牛頓第三定律(1)探討表明，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(xiàn)上，這就是牛頓第三定律．(2)作用力和反作用力與平衡力的區(qū)分在于作用力與反作用力作用在兩個(gè)物體上，不能求合力，而平衡力作用在一個(gè)物體上，合力為零．如圖所示，跳高運(yùn)動(dòng)員從地面上起跳的瞬間，地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力，這種說(shuō)法正確嗎？為什么？提示：不正確．跳高運(yùn)動(dòng)員從地面上起跳的瞬間，運(yùn)動(dòng)員受重力和地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力，當(dāng)支持力大于重力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員才產(chǎn)生向上的加速度，才能起跳．而地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力與運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力是一對(duì)作用力和反作用力，大小肯定相等．學(xué)問(wèn)點(diǎn)三物體的受力分析(1)概念：把探討對(duì)象(指定物體)在指定的物理環(huán)境中受到的全部力都分析出來(lái)，并畫(huà)出物體所受的力的示意圖，這個(gè)過(guò)程就是受力分析．(2)受力分析的用途：一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否變更，可以用加速度描述，加速度的大小是由物體所受各個(gè)力的合力確定的．求物體的加速度時(shí)，必需先對(duì)物體進(jìn)行受力分析．(3)三種常見(jiàn)作用力：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，就會(huì)產(chǎn)生彈力．其方向與接觸面垂直．③摩擦力：當(dāng)接觸面粗糙且發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，接觸面處就會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力．其方向與接觸面平行．如圖所示，兩個(gè)等大、反向的水平力F分別作用在物體A和B上，A、B兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)．若各接觸面與水平地面平行，則A、B兩物體各受幾個(gè)力(假設(shè)水平地面光滑)(C)A．3個(gè)、4個(gè) B．4個(gè)、4個(gè)C．4個(gè)、5個(gè) D．4個(gè)、6個(gè)考點(diǎn)一牛頓第三定律定律內(nèi)容：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(xiàn)上．這里的“總是”是強(qiáng)調(diào)對(duì)于任何物體，在任何條件下，作用力和反作用力的關(guān)系都成立．對(duì)此，可以從以下幾個(gè)方面理解：(1)不管物體大小、形態(tài)如何，例如大物體與大物體之間，或大物體與小物體之間，還是任何形態(tài)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(dòng)狀態(tài)如何，例如靜止的物體之間，運(yùn)動(dòng)的物體與靜止的物體之間，其相互作用力總是大小相等、方向相反的；(3)作用力和反作用力的產(chǎn)生和消逝是同時(shí)的．兩者中若有一個(gè)產(chǎn)生或消逝，則另一個(gè)必定同時(shí)產(chǎn)生或消逝，否則其間的相等關(guān)系就不成立了．【例1】(多選)一個(gè)成年人跟一個(gè)小孩子站在水平地面上手拉手比力氣，結(jié)果成年人把小孩子拉過(guò)來(lái)了．對(duì)這個(gè)過(guò)程中作用于雙方的力的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是()A．成年人拉小孩子的力肯定比小孩子拉成年人的力大B．成年人拉小孩子的力與小孩子拉成年人的力是一對(duì)作用力與反作用力C．成年人拉小孩子的力與小孩子拉成年人的力大小肯定相等D．只有在成年人把小孩子拉動(dòng)的過(guò)程中，成年人的力才比小孩子的力大，在可能出現(xiàn)的短暫相持過(guò)程中，兩人的拉力一樣大解答本題時(shí)要把握以下三點(diǎn)：(1)成年人拉小孩子的力與小孩子拉成年人的力是怎樣的關(guān)系．(2)小孩子被拉過(guò)來(lái)是因?yàn)樾『⒆邮艿降暮狭χ赶虺赡耆耍?3)依據(jù)牛頓第三定律推斷拉力大小的關(guān)系．【解析】成年人與小孩子手拉手比力氣時(shí)，成年人拉小孩子的力與小孩子拉成年人的力是一對(duì)作用力與反作用力，因此，無(wú)論是在相持階段，還是在小孩子被成年人拉過(guò)來(lái)的過(guò)程中，這兩個(gè)力的大小總是相等的，選項(xiàng)B、C正確．【答案】BC總結(jié)提能一對(duì)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(xiàn)上．有作用力，就有反作用力，它們總是成對(duì)出現(xiàn)的，同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變更、同時(shí)消逝，而且是同一種性質(zhì)的力．如下圖所示，將兩彈簧測(cè)力計(jì)a、b連接在一起，當(dāng)用力緩慢拉a彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，發(fā)覺(jué)不管拉力F多大，a、b兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)總是相等，這個(gè)試驗(yàn)說(shuō)明(C)A．這是兩個(gè)完全相同的彈簧測(cè)力計(jì)B．彈力的大小與彈簧的形變量成正比C．作用力與反作用力大小相等、方向相反D．力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由解析：試驗(yàn)中兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力互為作用力與反作用力，它們肯定大小相等、方向相反，選項(xiàng)C正確．考點(diǎn)二一對(duì)相互作用力與一對(duì)平衡力的區(qū)分【例2】一物體靜止在水平面上的固定斜面上，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．物體對(duì)斜面的壓力和斜面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力B．物體對(duì)斜面的摩擦力和斜面對(duì)物體的摩擦力是一對(duì)作用力和反作用力C．物體所受的重力和斜面對(duì)物體的作用力是一對(duì)作用力和反作用力D．物體所受的重力和物體對(duì)斜面的壓力是一對(duì)平衡力解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)一對(duì)平衡力是作用在同一個(gè)物體上的．(2)一對(duì)作用力與反作用力是作用在兩個(gè)相互作用的物體上的．(3)作用力與反作用力的性質(zhì)肯定相同．【解析】物體對(duì)斜面的壓力和斜面對(duì)物體的支持力及物體對(duì)斜面的摩擦力和斜面對(duì)物體的摩擦力同屬物體和斜面間的相互作用力，分別作用在斜面和物體上，因此它們是兩對(duì)作用力與反作用力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；物體所受的重力是地球施加的，其反作用力是物體對(duì)地球的吸引力，應(yīng)作用在地球上，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體所受的重力作用在物體上，方向豎直向下，物體對(duì)斜面的壓力作用在斜面上，方向垂直于斜面對(duì)下，故這兩個(gè)力不行能是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】B總結(jié)提能(1)作用力與反作用力是“異體、共線(xiàn)、反向等大、同性、同存”的，而平衡力是“同體、共線(xiàn)、反向等大”的．(2)一對(duì)作用力和反作用力與一對(duì)平衡力的最直觀的區(qū)分是：看作用點(diǎn)，一對(duì)平衡力的作用點(diǎn)肯定在同一個(gè)物體上，作用力和反作用力的作用點(diǎn)肯定分別作用在兩個(gè)物體上，還要看它們是不是相互作用產(chǎn)生的．如圖所示，物體放在水平桌面上，受到一個(gè)水平向右的拉力F作用，卻仍舊保持靜止，則下列說(shuō)法中正確的是(D)A．物體受三個(gè)力作用，其中有一對(duì)平衡力B．物體受三個(gè)力作用，其中有一對(duì)作用力與反作用力C．物體受四個(gè)力作用，其中有兩對(duì)作用力與反作用力D．物體受四個(gè)力作用，其中有兩對(duì)平衡力解析：物體受重力、桌面的支持力、水平向右的拉力F作用，依據(jù)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，物體所受合外力為零，所以物體在水平方向除受水平向右的拉力F外，還必需受水平向左的摩擦力Ff，所以物體共受四個(gè)力的作用，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由于作用力與反作用力是分別作用在兩個(gè)不同物體上的，所以物體所受的四個(gè)力中不行能構(gòu)成作用力與反作用力，因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體水平方向上受向右的拉力和向左的摩擦力，其合力為零，為一對(duì)平衡力．豎直方向受重力和支持力，也為一對(duì)平衡力，所以選項(xiàng)D正確．考點(diǎn)三檢查受力分析是否正確的兩條原則對(duì)物體進(jìn)行受力分析，應(yīng)始終扣住“力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用”的概念，按“重力肯定有，彈力看四周，分析摩擦力，不忘電磁浮”的步驟進(jìn)行．盡管這樣，在畫(huà)受力圖時(shí)有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)多畫(huà)不存在的力和少畫(huà)物體實(shí)際受到的力的狀況，所以在對(duì)物體受力分析完成之后，還應(yīng)按下面的兩條原則賜予檢查.【例3】(多選)如圖所示，質(zhì)量均為m的兩木塊a與b疊放在水平面上，a、b分別受到兩個(gè)水平拉力的作用，兩個(gè)力的大小均為F，兩木塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，則()A．a(chǎn)、b之間肯定存在靜摩擦力B．b與地面之間肯定存在靜摩擦力C．b與地面之間肯定不存在靜摩擦力D．地面對(duì)b的支持力肯定大于2mg解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)分析b與地面之間的靜摩擦力及地面對(duì)b的支持力時(shí)應(yīng)以a、b整體為探討對(duì)象．(2)分析a、b之間的靜摩擦力時(shí)應(yīng)以a為探討對(duì)象．【解析】由于兩木塊保持靜止，對(duì)a進(jìn)行受力分析可知a、b之間肯定存在靜摩擦力，選項(xiàng)A正確；對(duì)a、b整體進(jìn)行受力分析可知b與地面之間肯定不存在靜摩擦力，且地面對(duì)b的支持力等于2mg，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤，C正確．【答案】AC總結(jié)提能對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，首先要明確探討對(duì)象；然后依據(jù)不同的力產(chǎn)生條件的不同，按依次分析物體所受的力，一般按重力、彈力、摩擦力、其他外力的依次進(jìn)行，正確畫(huà)出物體的受力示意圖；最終要檢查，防止錯(cuò)畫(huà)力、多畫(huà)力和漏畫(huà)力．L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖所示．若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計(jì)空氣阻力．則木板P的受力個(gè)數(shù)為(C)A．3B．4C．5D．6解析：取木板P為探討對(duì)象，它因地球的吸引而受到重力，斜面對(duì)P有支持力，因P、Q一起沿斜面勻速下滑，所以斜面對(duì)P有沿斜面對(duì)上的摩擦力，P上表面光滑，故Q使彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧給P沿斜面對(duì)下的彈力，Q與P接觸且相互擠壓，Q給P垂直斜面對(duì)下的壓力．所以木板P共受5個(gè)力的作用．1．(多選)下列說(shuō)法中正確的是(AC)A．甲物體受到乙物體的作用，則乙物體肯定同時(shí)受到甲物體的作用B．甲物體對(duì)乙物體的作用肯定是作用力，而乙物體對(duì)甲物體的作用肯定是反作用力C．若把甲、乙兩物體看成質(zhì)點(diǎn)，則甲、乙兩物體間的作用力和反作用力肯定在甲、乙兩物體的連線(xiàn)上D．甲物體對(duì)乙物體的作用力豎直向上，則乙物體對(duì)甲物體的作用力也肯定是豎直向上解析：依據(jù)牛頓第三定律知，作用力和反作用力是兩個(gè)物體相互作用而產(chǎn)生的．假如把其中一個(gè)叫做作用力，另一個(gè)就是反作用力，作用力與反作用力的命名是隨意的，作用力與反作用力作用在同始終線(xiàn)上，方向相反，依據(jù)以上敘述可判定選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．2．關(guān)于作用力與反作用力，下列說(shuō)法正確的是(C)A．馬拉車(chē)加速行駛，馬拉車(chē)的力大于車(chē)?yán)R的力B．從井里將水桶提上來(lái)，繩子對(duì)桶的拉力大于桶對(duì)繩子的拉力C．不論電梯是加速、勻速還是減速上升，人對(duì)電梯底板的壓力和底板對(duì)人的支持力總是大小相等的D．作用力與反作用力等大、反向，合力為零解析：對(duì)于任何物體，在任何條件下，作用力與反作用力的大小肯定相等，故馬拉車(chē)的力等于車(chē)?yán)R的力，繩子對(duì)桶的拉力等于桶對(duì)繩子的拉力，人對(duì)電梯底板的壓力等于底板對(duì)人的支持力，選項(xiàng)A、B錯(cuò)，C對(duì)；作用力與反作用力等大、反向，但作用在不同的物體上，各自產(chǎn)生不同的效果，不能求合力，選項(xiàng)D錯(cuò)．3．(多選)下列情形中，涉及牛頓第三定律原理的有(ACD)A．氣墊船靠旋轉(zhuǎn)的螺旋槳獲得動(dòng)力B．戰(zhàn)斗機(jī)在行進(jìn)途中拋棄副油箱C．噴水龍頭自動(dòng)旋轉(zhuǎn)使水噴得勻稱(chēng)D．玩具火箭靠噴出氣體飛上天空解析：戰(zhàn)斗機(jī)在行進(jìn)途中拋棄副油箱是為了減小慣性，提高敏捷性．4．(多選)對(duì)“畫(huà)陰影”的物體受力分析正確的是(BD)5．質(zhì)量分別為40kg和60kg的兩個(gè)小孩都穿著冰鞋站在溜冰場(chǎng)的冰面上，其中一個(gè)小孩用120N的水平力推另一個(gè)小孩，則兩個(gè)小孩各得到怎樣的加速度？答案：3m/s2和2m/s2，二者加速度方向相反解析：兩個(gè)小孩之間的力是作用力與反作用力的關(guān)系，依據(jù)牛頓第三定律知兩力大小相等、方向相反，故兩小孩受到對(duì)方的力的大小都為120N.依據(jù)牛頓其次定律F＝ma，知a1＝eq\f(F,m1)＝eq\f(120,40)m/s2＝3m/s2a2＝eq\f(F,m2)＝eq\f(120,60)m/s2＝2m/s2兩者加速度方向相反．學(xué)科素養(yǎng)培優(yōu)精品微課堂——思想方法系列十七牛頓第三定律的應(yīng)用開(kāi)講啦牛頓第一、其次定律是對(duì)單個(gè)物體而言的，只解決了一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的問(wèn)題，但自然界中的物體是相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的．一個(gè)物體在受其他物體作用的同時(shí)，也會(huì)對(duì)其他物體有力的作用．不探討物體間的相互作用，就不能較全面地相識(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也無(wú)法解決很多實(shí)際問(wèn)題．牛頓第三定律的應(yīng)用，可以從一個(gè)物體的受力分析過(guò)渡到另一個(gè)物體的受力分析，在求解某些問(wèn)題時(shí)，往往起著關(guān)鍵的作用．[例1]質(zhì)量為M的人站在地面上，用繩通過(guò)定滑輪將質(zhì)量為m的重物從高處放下，如圖所示，若重物以加速度a下降(a<g)，則人對(duì)地面的壓力為()A．(M＋m)g－maB．M(g－a)－maC．(M－m)g＋maD．Mg－ma解答本題可按以下流程分析：[解析]以m為探討對(duì)象，受力分析如圖左所示，由牛頓其次定律得mg－F＝ma所以繩子上的拉力F＝mg－ma以人為探討對(duì)象，受力分析如圖右所示：由平衡條件得F＋N＝Mg所以N＝Mg－F＝Mg＋ma－mg由牛頓第三定律可知，人對(duì)地面的壓力等于地面對(duì)人的支持力．所以N′＝N＝(M－m)g＋ma[答案]C總結(jié)提能當(dāng)一個(gè)力不簡(jiǎn)單求出時(shí)，可先求出其反作用力，再依據(jù)牛頓第三定律得到該力．比如，在本題中人對(duì)地面的壓力不易求出，可以先借助分析人受到的地面的支持力，從而得到所求．[變式訓(xùn)練1]建筑工人用如圖所示的定滑輪裝置運(yùn)輸建筑材料，質(zhì)量為70.0kg的工人站在地面上，通過(guò)定滑輪將20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽視繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對(duì)地面的壓力大小為(g取10m/s2)(B)A．510N B．490NC．890N D．910N解析：對(duì)人和建筑材料受力分析如圖所示，F(xiàn)1為繩拉建材的力，F(xiàn)2為地對(duì)人的支持力，F(xiàn)1′為繩對(duì)人的拉力，mg、Mg分別為建材和人的重力．由牛頓其次定律得F1－mg＝ma，①由平衡條件得F2＋F1′＝Mg，②由牛頓第三定律得F1＝F1′，③聯(lián)立①②③并代入數(shù)據(jù)解之得F2＝490N.由牛頓第三定律得，人對(duì)地面的壓力為490N，即選B.[例2]如圖所示，光滑斜面上放有質(zhì)量為M的木板，其上表面粗糙．為使木板能在斜面上靜止不動(dòng)，今有一質(zhì)量為m的貓?jiān)谏厦姹寂?，試求貓的運(yùn)動(dòng)方向及加速度大小．eq\x(\a\al(分析木板受力，,確定所受摩擦力,的大小和方