2019-2020年高中物理必修一4.5《牛顿第三定律》学案.doc

4.5牛顿第三定律目标定位1.知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念.2.理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决简单的问题.3.会区分一对平衡力与一对相互作用力一、作用力与反作用力一个物体对另一个物体施加了力，后一物体一定同时对前一物体也施加了力物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力想一想：甲、乙两个小车上分别粘有磁铁，用手按住让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，然后放开乙车，我们看到在磁力的作用下乙车会运动起来甲对乙有作用力，乙对甲是否有作用力？如果有，两相互作用力作用在几个物体上，力的种类是否相同？答案有，因为力的作用是相互的相互作用力分别作用在两个物体上，种类相同二、牛顿第三定律1实验探究：作用力与反作用力的关系2019-2020年高中物理必修一4.5牛顿第三定律学案把两个弹簧测力计A和B连结在一起，用手拉A，发现两个弹簧测力计的示数相同改变拉力，弹簧测力计的示数都随着变化，但两者的示数总是相同，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反2实验结论牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上想一想：拔河比赛时，甲队胜了乙队，是不是甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力呢？答案不是无论哪方胜，甲对乙的拉力都等于乙对甲的拉力甲队胜是因为地面对甲的摩擦力大于乙对甲的拉力三、物体的受力分析1一定质量的物体，它的加速度由它所受各个力的合力决定因此，要了解物体的运动，就必须对物体进行受力分析2一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别：一对平衡力作用在同一个物体上，一对作用力和反作用力分别作用在两个物体上；一对平衡力不一定(填“一定”或“不一定”)是同一种类的力，一对作用力和反作用力一定(填“一定”或“不一定”)是同一种类的力3一对作用力和反作用力与一对平衡力的相似之处：两者都是等大、反向、作用在同一条直线上想一想：一个物体受到几个力作用就一定存在几对反作用力吗？答案是；每一个力都是两个物体间的相互作用，所以物体受到几个力的作用说明就有几个物体和它存在相互作用，因此就有几对反作用力一、作用力和反作用力1两个物体之间力的作用总是相互的只要谈到一个力，就一定同时存在施力物体和受力物体施力物体同时也一定是受力物体2作用力和反作用力总是相互依存、同时存在的，我们可以把其中的任何一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力若作用力为甲对乙的力，则反作用力为乙对甲的力图452例1两个小球A和B，中间用弹簧连结，并用细绳悬挂于天花板下，如图452所示，下面四对力中属于作用力和反作用力的是()A绳对A的拉力和弹簧对A的拉力B弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力C弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力DB的重力和弹簧对B的拉力解析作用力和反作用力是作用在相互作用的两个物体之间的力，绳对A的拉力与A对绳子的拉力是一对作用力和反作用力，A、B均错误；弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力，C正确；B受到的重力，施力物体是地球，与B对地球的吸引力是一对作用力和反作用力，D错误故选C.答案C二、对牛顿第三定律的理解1表达式：FF(负号表示方向相反)，负号表示作用力F与反作用力F的方向相反2对作用力和反作用力的理解(“四同”和“三异”的关系)“四同”表示：(1)同大小：大小相等(2)同直线：作用在同一条直线上(3)同存亡：同时产生、同时消失、同时变化(4)同类型：作用力和反作用力总是同一种类的力比如作用力是弹力、反作用力也是弹力；作用力是摩擦力、反作用力也是摩擦力；作用力是引力、反作用力也是引力“三异”表示：(1)反向：方向相反(2)异体：作用在不同的物体上(3)不同效果：在不同的物体上分别产生不同的作用效果，不能相互抵消，因此，不能认为作用力和反作用力的合力为零3注意：作用力和反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，这种关系与作用力的性质、物体的质量、运动状态及作用的方式(是静止还是运动)无关牛顿第一定律和牛顿第二定律是对单个物体而言的，只解决了一个物体的运动规律牛顿第三定律揭示了力作用的相互性，反映了物体间相互作用的规律图453例2如图453所示，我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在押加比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是()A甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜B当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小C当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力D甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜解析物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，由于它们作用在不同的物体上，其效果可以不同甲加速前进的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小B、D正确答案BD图454例3质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图454所示，若重物以加速度a下降(ag)，则人对地面的压力为 ()A(Mm)gmaBM(ga)maC(Mm)gmaDMgma解析对重物，设绳的拉力为F，由牛顿第二定律知：mgFma，所以，绳的拉力为Fmgma.对人，受重力、绳的拉力及地面的支持力而平衡，则MgFNF，所以FNMgF(Mm)gma.根据牛顿第三定律知，人对地面的压力大小也为(Mm)gma.答案C三、一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较1两者的区别2.简记为：作用力和反作用力是“异体、同类、同存，不同效”；平衡力是“同体、可异、非同存、效果抵消”例4如图455所示，物体放在水平桌面上，受到一个水平向右的拉力F作用，却仍然保持静止，则下列说法中正确的是()图455A物体受三个力作用，其中有一对平衡力B物体受三个力作用，其中有一对作用力和反作用力C物体受四个力作用，其中有两对作用力和反作用力D物体受四个力作用，其中有两对平衡力解析物体受重力、桌面的支持力、水平向右的拉力F，根据物体处于静止状态知，物体所受合外力为零，所以物体在水平方向除受水平向右的拉力F外，还必须受水平向左的摩擦力Ff，所以物体共受四个力的作用，A、B错误由于作用力与反作用力是分别作用在两个不同物体上的，所以物体所受的四个力中不可能构成作用力与反作用力，因此C错误物体水平方向上受向右的拉力和向左的摩擦力，其合力为零，为一对平衡力竖直方向受重力和支持力，也为一对平衡力，所以D正确答案D作用力和反作用力1xx年12月2日，“长征三号乙”运载火箭点火起飞，成功将“嫦娥三号”月球探测器成功送入太空下面关于卫星与火箭上天的情形叙述正确的是()A火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力B火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力D卫星进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力解析火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，B、C错误，A正确火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在相互吸引力，即地球吸引卫星，卫星吸引地球，这是一对作用力与反作用力，D正确答案AD对牛顿第三定律的理解图4562如图456所示，击球员用棒球棍回击飞过来的棒球时，球棒击棒球的力()A比球撞击球棒的力更早产生B与球撞击球棒的力同时产生C大于球撞击球棒的力D小于球撞击球棒的力解析根据牛顿第三定律可知作用力反作用力总是等大、反向，同时产生同时消失的，故选B.答案B3如图457所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30的夹角若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物已知重物的质量m30 kg，人的质量M50 kg，g取10 m/s2，此时人对地面的压力为_N，轻杆BC受到的压力为_N，绳AB所受力拉力为_N.图457解析因匀速提起重物，则FTmg.即绳对人的拉力为mg，所以地面对人的支持力为FNMgmg(5030)10 N200 N，根据牛顿第三定律，人对地面的压力为200 N定滑轮对B点的拉力方向竖直向下，大小为2mg，杆对B点的弹力方向沿杆的方向，由共点力平衡条件得：FAB2mgtan 3023010 N200 N，FBC400 N同理，由牛顿第三定律知，轻杆受到的压力为400 N，绳AB受到的拉力为200 N.答案200400200一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较4下列关于作用力、反作用力和一对平衡力的认识正确的是()A一对平衡力的合力为零，作用效果相互抵消，一对作用力与反作用力的合力也为零，作用效果也相互抵消B作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且力的种类相同，平衡力的种类却不一定相同C作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且一对平衡力也是如此D先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力都是同时作用在同一个物体上解析作用力和反作用力受力物体是两个，故不能求合力，作用效果不能抵消，故A错作用力与反作用力均有同时性，种类也一定相同，而平衡力不具有同时性，故C错，B正确，D错误答案B(时间：60分钟)题组一作用力和反作用力图4581如图458是中国运动员黄珊汕在xx年伦敦奥运会女子蹦床比赛中的精彩镜头，黄珊汕在与蹦床接触的时候受到几对作用力与反作用力(忽略空气阻力)()A一对 B两对C三对 D四对解析与蹦床接触时，黄珊汕共受两个力，即重力和蹦床对她的支持力，这两个力的反作用力分别是她对地球的引力和她对蹦床的压力，故共有两对作用力与反作用力，B正确答案B2放在水平桌面上的物体受到桌面对它的支持力，对支持力的反作用力的说法正确的是()A反作用力是物体受到的重力，作用在地球上B反作用力是物体对桌面的压力，作用在桌面上C反作用力是物体对地球的引力，作用在物体上D支持力没有反作用解析作用力和反作用力是作用在两个物体上、等大、反向、作用在同一直线上的一对力物体受到的支持力是桌面对物体施加的，所以其反作用力是物体对桌面的压力，施力物体是水平桌面上的物体，受力物体是桌面，故选B.答案B3如图459所示，将两弹簧测力计a、b连结在一起，当用力缓慢拉a弹簧测力计时，发现不管拉力F多大，a、b两弹簧测力计的示数总是相等，这个实验说明()图459A这是两只完全相同的弹簧测力计B弹力的大小与弹簧的形变量成正比C作用力与反作用力大小相等、方向相反D力是改变物体运动状态的原因解析实验中两弹簧测力计的拉力互为作用力与反作用力，它们一定大小相等、方向相反，C正确答案C4下列判断正确的是()A人行走时向后蹬地，给地面向后的摩擦力，地面给人的摩擦力是人向前的动力B人匀速游泳时，人在水中的运动是对水向前用力，水给人的力是阻力，方向向后C放在桌面上的物体，因有重力，才有对桌面的压力，才有桌面的支持力出现，即压力先产生，支持力后出现D作用力与反作用力，应是先有作用力，再有反作用力，作用力先变化，反作用力随后跟着做相应变化解析人走路或游泳时，对地或对水都施加向后的力，另一方给人施加动力，故A对，B错；作用力与反作用力总是同时产生，同时变化的，不存在谁先谁后，故C、D均错答案A图45105如图4510所示，P和Q叠放在一起，静止在水平桌面上在下列各对力中属于作用力和反作用力的是()AP所受的重力和Q对P的支持力BQ所受的重力和Q对P的支持力CP对Q的压力和Q对P的支持力DQ对桌面的压力和桌面对Q的支持力解析P所受重力的反作用力是P吸引地球的力，A错；Q所受重力的反作用力是Q吸引地球的力，B错；P对Q的压力的反作用力是Q对P的支持力，C对；Q对桌面的压力的反作用力是桌面对Q的支持力，D对答案CD题组二对牛顿第三定律的理解6跳高运动员从地面上起跳的瞬间，下列说法中正确的是()A运动员对地面的压力大于运动员受到的重力B地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力C地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力D运动员对地面的压力大小等于运动员受到的重力解析跳高运动员从地面上起跳的瞬间产生向上的加速度，对运动员受力分析，地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力；运动员对地面的压力和地面对运动员的支持力是作用力和反作用力，大小相等答案AB7一物体受绳拉力的作用，由静止开始运动，先做加速运动，然后做匀速运动，最后做减速运动，下列说法正确的是()A加速运动时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力B减速运动时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力C只有匀速运动时，绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等D不管物体如何运动，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等解析作用力、反作用力总是大小相等、方向相反，并作用在同一条直线上，与相互作用的物体所处的状态没有关系答案D8用手托着一块砖，开始时静止不动，当手突然向上加速运动时，砖对手的压力()A一定小于手对砖的支持力B一定等于手对砖的支持力C一定大于手对砖的支持力D一定大于砖的重力解析以砖为研究对象，砖向上开始加速时，其所受合力向上，即支持力大于重力砖对手的压力与手托砖的力(即支持力)是作用力与反作用力关系，因而大小相等，B正确既然支持力大于重力，砖对手的压力大于砖所受的重力，D正确答案BD题组三一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较图45119如图4511所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动，下列说法中正确的是()A作用力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力B作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力C物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力D物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力解析作用力F跟墙壁对物体的压力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，在同一条直线上，是一对平衡力，A错误；作用力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不能成为平衡力，也不是作用力与反作用力，B错误；在竖直方向上物体受重力，方向竖直向下，还受墙壁对物体的静摩擦力，方向竖直向上，由于物体处于平衡状态，因此这两个力是一对平衡力，C正确；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是两个物体间的相互作用力，因此是一对作用力与反作用力，D正确答案CD10人静止站在体重计上，下列说法正确的是()A人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力B人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力C人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力与反作用力D人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力与反作用力解析人与体重计之间相互作用的压力和支持力是一对作用力与反作用力，A项错，D项对人所受重力的施力物体是地球，受力物体是人；人对体重计的压力是弹力，施力物体是人，受力物体是体重计，所以B、C均错答案D图4512题组四综合题组11如图4512所示为杂技“顶杆”表演，一人站在地上，肩上为一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为()A(Mm)g B(Mm)gmaC(Mm)gma D(Mm)g解析竿上的人与竿的相互作用力为Ff，则底下的人受到的压力为FNMgFf，对质量为m的人有：mgFfma.解得：FN(mM)gma.答案B12为探究作用力与反作用力的关系，某同学把两只力传感器同时连在计算机上，其中一只系在墙上，另一只握在手中，将两只力传感器的挂钩钩在一起，用力拉另一只传感器，如图4513甲所示，在计算机显示屏上观察到了这对拉力随时间变化的曲线，如图乙所示将一个力传感器固定在滑块上，另一个力传感器钩住它向右变速拉动滑块，如图丙所示，观察到这对拉力随时间变化的曲线，如图丁所示图4513分析两图线可以看出：(1)作用力和反作用力有怎样的关系？(2)此规律适用于怎样运动的物体之间？解析分析题图可得：(1)作用力与反作用力等大反向(2)此规律在任何运动情况下都适用，作用力与反作用力的关系与物体运动情况无关答案见解析13一个质量为75 kg的人，站立在水平地面上，某一瞬间突然竖直跳起，已知刚跳起时速度为3.0 m/s，起跳时间为0.5 s，求此人在起跳瞬间对地面的压力的平均值(人的运动近似看做匀加速运动，g取10 m/s2)解析以人为研究对象，人在起跳瞬间只受到重力和支持力，如图所示起跳瞬间，人的运动可等效成初速度为零的匀加速运动，其加速度为a m/s26 m/s2据牛顿第二定律得FNmgma故FNm(ga)75(106)N1 200 N据牛顿第三定律知，人对地面的平均压力为1 200 N，方向与FN相反，竖直向下答案1 200 N竖直向下