全国通用版2018-2019高中物理第四章牛顿运动定律5牛顿第三定律学案新人教版必修1 .doc

5牛顿第三定律学习目标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，并会解决简单问题.3.理解一对平衡力及作用力与反作用力.一、作用力与反作用力1.力是物体对物体的作用，只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体.2.力的作用是相互的，物体间相互作用的这一对力称为作用力和反作用力.3.作用力与反作用力总是互相依存、同时存在的.把它们中的一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力.二、牛顿第三定律1.实验探究：如图1所示，把两个弹簧测力计A和B连接在一起，B的一端固定，用手拉A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的.改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反.图12.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.三、物体的受力分析1.受力分析中常见的三种力：(1)重力：任何物体都受重力，其方向竖直向下.(2)弹力：两个相互接触的物体相互挤压时就会产生弹力，其方向与接触面垂直(填“平行”或“垂直”).(3)摩擦力：当两个粗糙且挤压的接触面发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力，其方向与接触面平行(填“平行”或“垂直”).2.平衡力与作用力和反作用力(1)一对相互平衡的力：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，且作用在一个(填“一个”或“两个不同的”)物体上 .(2)作用力和反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，且作用在两个不同的(填“一个”或“两个不同的”)物体上.(3)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，而一对相互平衡的力则不一定(填“一定”或“不一定”)是同一种类的力.判断下列说法的正误.(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力.()(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力.()(3)物体间先有作用力，然后才有反作用力.()(4)物体间的摩擦力一定与压力垂直.()(5)物体间的作用力可能与反作用力等大、反向，可以抵消.()(6)物块静止放在桌面上，物块所受重力和物块对桌面的压力是一对作用力和反作用力.()一、对牛顿第三定律的理解导学探究1.在光滑的冰面上，两人相对而立.当一人用力去推另一人时，两人同时向相反方向运动；两个小车上粘有磁铁，让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，放手后两小车同时运动(相吸或相斥).(1)物体间的一对作用力与反作用力的产生有先后顺序吗？(2)上述两个例子中一对作用力和反作用力各是什么性质的力？(3)一对作用力和反作用力作用在几个物体上？答案(1)作用力与反作用力同时产生，无先后顺序.(2)前者相互作用力都是弹力，后者相互作用力都是引力或都是斥力.(3)两个.2.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.1.牛顿第三定律表达式：FF，式中的“”号表示作用力与反作用力方向相反.2.作用力与反作用力的理解(1)三个性质(2)四个特征等值作用力和反作用力大小总是相等的反向作用力和反作用力方向总是相反的共线作用力和反作用力总是作用在同一条直线上同性质作用力和反作用力的性质总是相同的例1跳水一直是我国的优势项目，如图2所示，一运动员站在3 m跳板上，图中F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，则()图2A.先有F1后有F2B.一旦人离开跳板，F2立即消失，F1依旧存在C.因人离开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，是一对作用力与反作用力答案D解析F1和F2是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，D正确.【考点】作用力与反作用力【题点】作用力与反作用力例2如图3所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说法中正确的是()图3A.马拉车的力总是大于车拉马的力B.马拉车的力总是等于车拉马的力C.加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力D.减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力答案B解析马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关.加速运动或者减速运动时，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，故A、C、D错误，B正确.【考点】牛顿第三定律【题点】作用力和反作用力大小讨论正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义“总是”是强调对于任何物体，在任何情况下，作用力与反作用力的关系都成立.对此，我们可以从以下几个方面理解.(1)不管物体的大小、形状如何，例如，大物体与大物体之间，大物体与小物体之间，任何形状的物体之间，其作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的.(2)不管物体的运动状态如何，例如，静止的物体之间，运动的物体之间，静止与运动的物体之间，其作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的.(3)作用力与反作用力的产生和消失总是同时的.两者中若有一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失.二、一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较如图4所示，木块静止在水平面上.图4(1)在图中画出木块受到的重力G和支持力FN的示意图.重力G和支持力FN属于一对什么力？作用在几个物体上？性质相同吗？(2)在图5中，画出水平面对木块的支持力FN和木块对水平面的压力FN.图5支持力FN和压力FN属于一对什么力？分别作用在什么物体上？性质相同吗？答案(1)如图所示重力和支持力属于一对平衡力作用在一个物体上性质不同(2)如图所示支持力FN和压力FN属于一对作用力和反作用力支持力FN作用在木块上，压力FN作用在水平面上性质总是相同的一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较内容比较一对作用力和反作用力一对平衡力不同点作用对象作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系相互依存，不可单独存在，同时产生，同时变化，同时消失无依赖关系，撤除一个，另一个依然可存在叠加性两力作用效果不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，且合力为零力的性质一定是同种性质的力可以是同种性质的力，也可以是不同种性质的力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上例3如图6所示，一根轻绳的上端悬挂在天花板上，下端挂一灯泡，则()图6A.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力B.灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力C.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力D.绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力答案C解析灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对平衡力，选项A、B错误；灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力，绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力和反作用力，选项C正确，选项D错误.【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较1.作用力与反作用力和一对平衡力的共同点是等大、反向、共线.2.区分作用力与反作用力和一对平衡力的要点(1)看研究对象：作用力与反作用力作用在不同物体上，而一对平衡力作用在同一物体上.(2)看依存关系：作用力与反作用力同生同灭，相互依存，而一对平衡力则彼此没有依存关系.针对训练1如图7所示，人沿水平方向拉牛(可视为质点)，但没有拉动.其中说法正确的是()图7A.绳拉牛的力小于牛拉绳的力B.绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力C.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力D.绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是作用力与反作用力答案C解析绳拉牛的力和牛拉绳的力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故A、B、D错误；由于没有拉动牛，可知绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力，故C正确.【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较三、牛顿第三定律的综合应用求解某个力的大小和方向，一般情况下选取该力的受力物体进行分析，但有些情况不便于直接求解该力时，可先通过转换研究对象，求解其反作用力的大小和方向，进而应用牛顿第三定律求得该力的大小和方向.例4质量为M的人站在地面上，用绳通过光滑定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图8所示，若重物以加速度a下降(ag)，则人对地面的压力大小为()图8A.(Mm)gmaB.M(ga)maC.(Mm)gmaD.Mgma答案C解析对重物，设绳的拉力为FT，由牛顿第二定律知：mgFTma，所以，绳的拉力为FTmgma.对人受力分析，受重力、绳的拉力及地面的支持力而平衡，则MgFNFT，所以FNMgFT(Mm)gma.人对地面的压力与地面对人的支持力为一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律知，人对地面的压力大小也为(Mm)gma，故选C.【考点】牛顿第三定律的应用【题点】牛顿第三定律之研究对象的转换人对地面的压力和地面对人的支持力是作用力与反作用力.因此可先求地面对人的支持力，由牛顿第三定律就可知人对地面的压力大小.针对训练2如图9所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套一个环，箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆加速下滑，环与杆的摩擦力大小为Ff，则此时箱对地面的压力大小为()图9A.Mg B.(Mm)gC.(Mm)gFf D.MgFf答案D解析对箱，由平衡条件可得地面对箱的支持力FNMgFf，由牛顿第三定律，可得箱对地面的压力大小FNMgFf.【考点】牛顿第三定律的应用【题点】牛顿第三定律之研究对象的转换1.(作用力与反作用力)对于作用力与反作用力的理解，下列说法中正确的是()A.当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失B.弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力C.甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力D.作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡答案D解析作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，它们之间没有先后顺序，A错误；任何力都有反作用力，B错误；作用力和反作用力一定是同种性质的力，C错误；由于作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，因而它们在任何情况下都不会平衡，D正确.【考点】作用力与反作用力【题点】作用力与反作用力2.(牛顿第三定律)汽车拉着拖车前进，汽车对拖车的作用力大小为F，拖车对汽车的作用力大小为FT.关于F与FT的关系，下列说法正确的是()A.汽车加速前进时F大于FT，汽车减速前进时F小于FTB.只有汽车匀速前进时F才等于FTC.无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于FTD.汽车对拖车的作用力F比拖车对汽车的作用力FT较早产生答案C解析汽车拉拖车的力和拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，它们总是大小相等，方向相反，同时产生，同时消失，与运动的状态无关.无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于FT，故A、B、D错误，C正确.【考点】牛顿第三定律【题点】作用力和反作用力大小讨论3.(牛顿第三定律)“掰手腕”是中学生课余非常喜爱的一项游戏.如图10所示，甲、乙两同学正在进行“掰手腕”游戏，关于他们的手之间的力，下列说法正确的是()图10A.甲掰赢了乙，是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的作用力B.只有当甲、乙僵持不分胜负时，甲手对乙手的作用力才等于乙手对甲手的作用力C.甲、乙比赛对抗时，无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力的大小关系D.无论谁胜谁负，甲手对乙手的作用力大小总是等于乙手对甲手的作用力大小答案D解析甲、乙之间的相互作用力总是大小相等、方向相反、作用在一条直线上，故D正确.【考点】牛顿第三定律【题点】作用力和反作用力大小讨论4.(一对平衡力与作用力和反作用力的比较)(多选)物体静止在斜面上，如图11所示，下列说法正确的是()图11A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C.物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力D.物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力答案BC【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较5.(牛顿第三定律之研究对象的转换)如图12所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a(am乙，则由a得，a甲a乙，由xat2得在相等时间内甲的位移小，因开始时甲、乙距分界线的距离相等，则乙会先过分界线，所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故选项C正确.收绳速度与“拔河”比赛胜负无关，故选项D错误.【考点】牛顿第三定律的应用【题点】拔河问题讨论7.如图5所示，狗拉着雪撬在雪道上行驶，根据牛顿运动定律可知()图5A.若加速前进，狗拉雪撬的力大于雪撬拉狗的力B.若加速前进，狗拉雪撬的力与雪撬拉狗的力平衡C.若减速前进，狗拉雪撬的力小于雪撬拉狗的力D.狗拉雪撬的力与雪撬拉狗的力大小始终相等答案D解析无论雪撬如何运动，狗拉雪撬的力和雪撬拉狗的力是一对作用力与反作用力，因此它们始终大小相等、方向相反，注意雪撬的运动状态是由雪撬所受合外力决定的，故A、B、C错误，D正确.【考点】牛顿第三定律【题点】作用力和反作用力大小讨论8.(多选)如图6所示，足球场上，足球受到运动员头部的作用力改变了足球的运动方向，运动员的头部受到了足球的作用力，感到疼痛.关于这两个力的说法正确的是()图6A.运动员对足球的作用力大于足球对运动员的作用力B.这两个力为作用力与反作用力C.运动员对足球的作用力比足球对运动员的作用力更早产生D.这两个力一定会同时消失答案BD解析运动员对足球的作用力与足球对运动员的作用力是作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，故A、C错误，B、D正确.【考点】牛顿第三定律【题点】对牛顿第三定律的综合理解9.利用牛顿第三定律，有人设计了一种交通工具，在平板车上装了一个电风扇，电风扇运转时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上，靠风帆受力而向前运动，如图7所示.对于这种设计，下列分析中正确的是()图7A.根据牛顿第二定律，这种设计能使小车向前运动B.根据牛顿第三定律，这种设计能使小车向前运动C.这种设计不能使小车向前运动，因为它违反了牛顿第二定律D.这种设计不能使小车向前运动，因为它违反了牛顿第三定律答案C解析电风扇吹出的风到风帆上时，根据牛顿第三定律，风会给风扇一个反作用力，因此对于整个装置而言，小车所受合外力不可能指向小车前方，小车不会向前运动，故选C.【考点】牛顿第三定律【题点】对牛顿第三定律的综合理解考点三一对平衡力与作用力和反作用力的比较10.如图8所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是()图8A.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.人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力C.人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力D.人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力答案B【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较11.如图9所示，物体(可视为质点)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9A.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，其中有两对平衡力答案D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.【考点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较【题点】一对平衡力与作用力和反作用力的比较二、非选择题12.(牛顿第三定律的综合应用)如图10所示，一个质量为m2 kg的均匀小球，放在倾角37的光滑斜面上.若球被与斜面垂直的光滑挡板挡住，处于平衡状态.求小球对挡板和斜面的压力.(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)图10答案12 N，垂直于挡板向下16 N，垂直于斜面向下解析对小球进行受力分析，设挡板和斜面对小球的支持力分别为FN1、FN2，则FN1mgsin 12 NFN2mgcos 16 N根据牛顿第三定律可知挡板和斜面对小球的支持力与小球对挡板和斜面的压力大小相等、方向相反，则FN1FN112 N，方向垂直于挡板向下，FN2FN216 N，方向垂直于斜面向下.【考点】牛顿第三定律的应用【题点】牛顿第三定律之研究对象的转换13.(牛顿第三定律的综合应用)如图11为马戏团中猴子爬杆的装置.已知底座连同直杆总质量为20 kg，猴子质量为5 kg，现让猴子沿杆以1 m/s2的加速度从杆底部向上爬，设猴子与杆之间的作用力为恒力，则底座对水平面的压力为多大？(g取10 m/s2)图11答案255 N解析设猴子质量为m，杆及底座总质量为M，猴子向上加速爬时受到沿杆向上的力为F，对猴子由牛顿第二定律得Fmgma，得Fm(ga)55 N，根据牛顿第三定律知，猴子对杆向下的力FF55 N，所以水平面对底座的支持力为FNFMg255 N，由牛顿第三定律知底座对水平面的压力FNFN255 N.【考点】牛顿第三定律的应用【题点】牛顿第三定律之研究对象的转换