新人教版高中物理必修第二冊(cè)學(xué)案：3.3牛頓第三定律

新人教版高中物理必修第一冊(cè)PAGEPAGE1第3節(jié)牛頓第三定律核心素養(yǎng)物理觀念科學(xué)探究科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.知道兩個(gè)物體間的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念。2.理解牛頓第三定律的含義，能夠區(qū)分平衡力與相互作用力的異同點(diǎn)。3.能夠根據(jù)各種力的特點(diǎn)，分析物體的受力。通過彈簧測(cè)力計(jì)探究作用力和反作用力的關(guān)系。能運(yùn)用牛頓第三定律解釋生產(chǎn)、生活中的有關(guān)現(xiàn)象。知識(shí)點(diǎn)一作用力和反作用力[觀圖助學(xué)]作用力和反作用力：當(dāng)一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，后一個(gè)物體一定同時(shí)對(duì)前一個(gè)物體也施加了力。物體間相互作用的這一對(duì)力，通常叫作作用力和反作用力。其中任何一個(gè)力叫作作用力，另一個(gè)力叫作反作用力。作用力和反作用力總是相互依賴、同時(shí)存在的。[思考判斷](1)有的力可能只有受力物體，沒有施力物體。(×)(2)兩個(gè)物體只有接觸才存在作用力和反作用力。(×)(3)物體間不可能只有作用力，而沒有反作用力。(√)(4)先有作用力，然后才有反作用力。(×),甲船上的小孩用力推乙船時(shí)，甲船也會(huì)受到力的作用。結(jié)論物體間的作用總是相互的，施力物體同時(shí)也一定是受力物體。知識(shí)點(diǎn)二牛頓第三定律[觀圖助學(xué)](1)如圖所示，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)拉，它們的讀數(shù)相等嗎？(2)在拔河游戲中，兩隊(duì)通過繩子中的張力作用，對(duì)彼此施加的力大小和方向怎樣？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。[思考判斷](1)作用力與反作用力總是大小相等、方向相反。(√)(2)一對(duì)作用力與反作用力的性質(zhì)可以不同。(×)(3)一對(duì)作用力與反作用力的合力為零。(×),“掰腕子”是比較臂力大小的一種常見比賽。在一次“掰腕子”比賽中，甲輕松地勝了乙，但甲對(duì)乙的作用力大小仍等于乙對(duì)甲的作用力的大小定律中的“總是”強(qiáng)調(diào)的是對(duì)于任何物體，在任何條件下，作用力與反作用力的關(guān)系均成立，與物體大小、形狀、是否受其他力、物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均無(wú)關(guān)。知識(shí)點(diǎn)三物體受力的初步分析1.受力分析分析物體受到哪些力，并將它們以示意圖的形式表示出來(lái)，這一過程及方法叫受力分析。2.兩條思路(1)根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化分析。(2)根據(jù)各種力的特點(diǎn)，從相互作用的角度分析。,靜止在斜面上的物體受力分析示意圖如圖所示。核心要點(diǎn)作用力和反作用力的理解[要點(diǎn)歸納]1.各種性質(zhì)的力的作用都是相互的(1)引力的作用是相互的物體受到重力作用，施力物體是地球，同時(shí)，地球也受到了物體對(duì)它的力的作用，對(duì)這個(gè)力而言，地球是受力物體。(2)彈力的作用是相互的如圖甲所示，放在水平桌面上的木塊，由于桌面發(fā)生形變，給木塊一個(gè)向上的支持力FN，同時(shí)，由于木塊發(fā)生形變，對(duì)桌面有一個(gè)向下的壓力FN′。如圖乙所示，懸掛小球的繩由于發(fā)生形變，對(duì)小球有一個(gè)向上的拉力F，同時(shí)，由于小球發(fā)生形變，對(duì)繩有一個(gè)向下的拉力F′。(3)摩擦力的作用是相互的。如圖所示，黑板擦受到黑板摩擦力作用的同時(shí)，黑板也受到黑板擦的摩擦力作用。結(jié)論：大量實(shí)例說(shuō)明，任何性質(zhì)的力的作用都是相互的。2.對(duì)作用力和反作用力的理解(1)只要有力發(fā)生，就一定有受力物體和施力物體。 施力物體同時(shí)也是受力物體(2)物體間的力的作用是相互的，說(shuō)明力是成對(duì)出現(xiàn)的。(3)作用力與反作用力是相對(duì)的，如果定義其中一個(gè)力是作用力，則另一個(gè)力就是反作用力。[試題案例][例1]下列說(shuō)法中正確的是()A.地球附近的物體的重力沒有反作用力B.相互作用的兩個(gè)力究竟哪一個(gè)力是作用力(或反作用力)是人為規(guī)定的C.“雞蛋碰石頭”的過程中，雞蛋對(duì)石頭的力必為作用力，石頭對(duì)雞蛋的力必為反作用力D.凡是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上且作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)力必定是一對(duì)作用力與反作用力解析物體受到的重力屬于地球?qū)ξ矬w的吸引力，它的反作用力是物體對(duì)地球的吸引力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一對(duì)相互作用力，究竟哪一個(gè)力是作用力，哪一個(gè)力是反作用力，是相對(duì)而言的，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B[針對(duì)訓(xùn)練1]用錘頭敲玻璃，玻璃被打碎，而錘頭未碎。對(duì)于這一現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A.錘頭對(duì)玻璃的作用力大于玻璃對(duì)錘頭的作用力，所以玻璃才碎裂B.玻璃對(duì)錘頭的作用力大于錘頭對(duì)玻璃的作用力，只是由于錘頭比玻璃能夠承受更大的力才沒有碎裂C.錘頭和玻璃之間的作用力是等大的，只是由于錘頭比玻璃能夠承受更大的力才沒有碎裂D.因?yàn)椴磺宄N頭和玻璃的其他受力情況，所以無(wú)法判斷它們之間的相互作用力的大小解析錘頭對(duì)玻璃的作用力與玻璃對(duì)錘頭的作用力是一對(duì)作用力與反作用力，總是大小相等，方向相反，作用在不同物體上，因物體的承受能力不同，所以產(chǎn)生的作用效果不同，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案C核心要點(diǎn)牛頓第三定律的理解及應(yīng)用[觀察探究]成語(yǔ)“以卵擊石”是指拿蛋去碰石頭。比喻不自量力，自取滅亡。那么是否蛋對(duì)石頭的力小于石頭對(duì)蛋的力？答案不是，以卵擊石時(shí)，卵與石之間的力是一對(duì)作用力與反作用力，大小相等，只是作用效果不同而已。[探究歸納]1.牛頓第三定律表達(dá)式：F＝－F′，式中的“－”號(hào)表示作用力與反作用力方向相反。2.牛頓第三定律的重要意義牛頓第三定律全面揭示了作用力和反作用力的關(guān)系，可歸納為三個(gè)性質(zhì)和四個(gè)特征。(1)三個(gè)性質(zhì)(2)四個(gè)特征等值作用力和反作用力大小總是相等的反向作用力和反作用力方向總是相反的共線作用力和反作用力總是在同一條直線上同性質(zhì)作用力和反作用力性質(zhì)總是相同的溫馨提示牛頓第三定律中“總是”表現(xiàn)在以下三個(gè)方面(1)與物體的大小和形狀無(wú)關(guān)。(2)與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。(3)與物體受不受其他力無(wú)關(guān)。[試題案例][例2](多選)如圖所示，我國(guó)有一種傳統(tǒng)的民族體育項(xiàng)目叫作“押加”，實(shí)際上相當(dāng)于兩個(gè)人拔河，如果甲、乙兩人在“押加”比賽中，甲獲勝，則下列說(shuō)法中正確的是()A.甲對(duì)乙的拉力大于乙對(duì)甲的拉力，所以甲獲勝B.當(dāng)甲把乙勻速拉過去時(shí)，甲對(duì)乙的拉力大小等于乙對(duì)甲的拉力大小C.當(dāng)甲把乙加速拉過去時(shí)，甲對(duì)乙的拉力大于乙對(duì)甲的拉力D.甲對(duì)乙的拉力大小始終等于乙對(duì)甲的拉力大小，只是地面對(duì)甲的摩擦力大于地面對(duì)乙的摩擦力，所以甲獲勝解析不論物體處于何種狀態(tài)，物體間的作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，由于它們作用在不同的物體上，所以其效果可以不同。甲獲勝的原因是甲受到的地面的摩擦力大于繩子對(duì)甲的拉力；乙后退的原因是繩子對(duì)乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根據(jù)牛頓第三定律，甲對(duì)乙的拉力大小始終等于乙對(duì)甲的拉力大小。選項(xiàng)B、D正確。答案BD[例3]一根輕繩的上端懸掛在天花板上，下端掛一燈泡，則()A.燈泡受的重力和燈泡對(duì)繩的拉力是一對(duì)平衡力B.燈泡受的重力和繩對(duì)燈泡的拉力是一對(duì)作用力和反作用力C.燈泡對(duì)繩的拉力和繩對(duì)燈泡的拉力是一對(duì)作用力和反作用力D.繩對(duì)天花板的拉力和天花板對(duì)繩的拉力是一對(duì)平衡力解析燈泡受的重力和繩對(duì)燈泡的拉力是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；燈泡對(duì)繩的拉力和繩對(duì)燈泡的拉力是一對(duì)作用力和反作用力，繩對(duì)天花板的拉力和天花板對(duì)繩的拉力是一對(duì)作用力和反作用力，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案C溫馨提示作用力和反作用力與平衡力的區(qū)別作用力和反作用力平衡力共同點(diǎn)大小相等，方向相反，作用在同一直線上不同點(diǎn)作用對(duì)象作用在兩個(gè)物體上作用在同一個(gè)物體上作用時(shí)間同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失，不可單獨(dú)存在不一定同時(shí)產(chǎn)生、變化或消失，可以單獨(dú)存在，只是不再平衡力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力不一定是同性質(zhì)的力作用效果因?yàn)橐粚?duì)作用力與反作用力作用在兩個(gè)物體上，各自產(chǎn)生作用效果，故不能求合力一對(duì)平衡力的作用效果是使物體處于平衡狀態(tài)，合力為零[針對(duì)訓(xùn)練2](多選)在“探究作用力與反作用力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示，某同學(xué)用兩個(gè)力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過計(jì)算機(jī)得到圖乙。下列由圖乙得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論中正確的是()A.兩傳感器間的作用力與反作用力大小相等B.兩傳感器間的作用力與反作用力方向相反C.兩傳感器間的作用力與反作用力同時(shí)變化D.兩傳感器間的作用力與反作用力作用在同一物體上解析根據(jù)圖像可知，兩傳感器間的作用力與反作用力大小相等，方向始終相反，A、B正確；作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失，C正確；作用力與反作用力作用在不同的物體上，D錯(cuò)誤。答案ABC核心要點(diǎn)物體的受力分析[要點(diǎn)歸納]1.受力分析的一般順序一般先分析重力；再分析彈力，環(huán)繞物體一周，找出跟研究對(duì)象接觸的物體，并逐個(gè)分析這些物體對(duì)研究對(duì)象是否有彈力作用；然后分析摩擦力，對(duì)凡有彈力作用處逐一進(jìn)行分析；最后分析其他力。2.受力分析的步驟(1)明確研究對(duì)象，可以是某個(gè)物體、物體的一部分或某個(gè)作用點(diǎn)，也可以是幾個(gè)物體組成的整體。(2)按照先重力、再?gòu)椓?、后摩擦力、最后其他力的順序，逐個(gè)確定物體受到哪些力的作用。(3)依據(jù)物體受到的各個(gè)力的方向，畫出受力示意圖，為了便于觀察，物體所受的各個(gè)力集中畫在同一個(gè)作用點(diǎn)上。[試題案例][例4](多選)如圖所示，在粗糙的水平面上，物體A向著彈簧運(yùn)動(dòng)，且使彈簧壓縮，則關(guān)于物體A的受力情況，下列說(shuō)法正確的是()A.受重力、支持力、動(dòng)力、摩擦力和彈簧的彈力B.受重力、支持力、摩擦力和彈簧的彈力C.彈簧的彈力是動(dòng)力，而摩擦力是阻力D.彈簧的彈力和摩擦力均與物體運(yùn)動(dòng)方向相反解析選取A為研究對(duì)象，對(duì)它進(jìn)行受力分析可知，物體A受到重力、彈簧的彈力、摩擦力和支持力，故A錯(cuò)誤，B正確；彈簧處于壓縮狀態(tài)，A受到的彈力方向向右，與運(yùn)動(dòng)的方向相反，所以是阻力；滑動(dòng)摩擦力的方向與物體A運(yùn)動(dòng)的方向相反，是阻力，彈簧彈力與摩擦力的方向一致，都是水平向右的，故C錯(cuò)誤，D正確。答案BD易錯(cuò)提示(1)易漏力，即受力分析時(shí)漏掉一些力。防止漏力的措施是按順序分析受力。(2)易添力，即受力分析時(shí)添加了多余的力。防止添力的措施是尋找每個(gè)力的施力物體，找不到施力物體的力不存在。(3)易混淆：只分析物體受到的力，不分析物體對(duì)外施加的力。[針對(duì)訓(xùn)練3]如圖所示，用水平力F將質(zhì)量為m的木塊壓在豎直墻壁上使木塊保持靜止，重力加速度為g，下列說(shuō)法中正確的是()A.木塊受到三個(gè)力的作用B.木塊所受的靜摩擦力大小等于mg，方向豎直向上C.木塊所受的靜摩擦力可能大于mgD.如果F增大，木塊與墻壁間的靜摩擦力也增大答案B

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——牛頓第三定律在科技、生活中的應(yīng)用1.在日常生活中的應(yīng)用“鼓掌歡迎聽課老師”。在鼓掌的時(shí)候，右手用力拍打左手，兩手都有感覺。說(shuō)明我們?cè)谟糜沂峙拇蜃笫謺r(shí)，右手對(duì)左手有力的作用，同時(shí)，左手對(duì)右手也產(chǎn)生了力的作用。2.在體育中的應(yīng)用“足球運(yùn)動(dòng)員用頭頂球”，當(dāng)用頭去頂球，球飛出去，說(shuō)明人對(duì)球有力的作用，而同時(shí)運(yùn)動(dòng)員也感覺到了球?qū)θ擞辛Φ淖饔谩?.在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用中國(guó)是火箭的故鄉(xiāng)，早在公元1500年，我國(guó)學(xué)者萬(wàn)戶，首次作了航天的科學(xué)嘗試，他把47枚當(dāng)時(shí)最大的火箭捆在自己坐的椅子背面讓別人同時(shí)點(diǎn)燃這批火箭升空?；鸺盏脑硪彩桥ｎD第三定律的體現(xiàn)。[針對(duì)訓(xùn)練1](多選)關(guān)于反作用力在日常生活和生產(chǎn)技術(shù)中應(yīng)用的例子，下列說(shuō)法中正確的是()A.運(yùn)動(dòng)員在跳高時(shí)總是要用力蹬地面，他才能向上躍起B(yǎng).大炮發(fā)射炮彈時(shí)，炮身會(huì)向后倒退C.農(nóng)田灌溉用的自動(dòng)噴水器，當(dāng)水從彎管的噴嘴里噴射出來(lái)時(shí)，彎管會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)D.軟體動(dòng)物烏賊在水中經(jīng)過體側(cè)的孔將水吸入鰓腔，然后用力把水?dāng)D出體外，烏賊就會(huì)向相反方向游去解析運(yùn)動(dòng)員在跳高時(shí)總是要用力蹬地面，當(dāng)對(duì)地面的力大于重力時(shí)，根據(jù)牛頓第三定律，地面對(duì)他的力也大于重力，他才能向上躍起，故選項(xiàng)A正確；大炮發(fā)射炮彈時(shí)，炮身向后倒退，這是需要防止的，而不是應(yīng)用，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；農(nóng)田灌溉用的自動(dòng)噴水器，當(dāng)水從彎管的噴嘴里噴射出來(lái)時(shí)，由于反沖，彎管會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)C正確；烏賊經(jīng)過身體側(cè)面的孔把水吸入鰓腔，然后用力把水經(jīng)過小孔壓出體外，根據(jù)牛頓第三定律可知，烏賊就獲得了方向相反的反作用力，從而向排水的相反方向游去，故選項(xiàng)D正確。答案ACD[針對(duì)訓(xùn)練2](多選)2018年12月8日，“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器由長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭發(fā)射升空，下面關(guān)于火箭升空的情形，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(lái)對(duì)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(duì)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(wú)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(duì)作用力與反作用力解析火箭升空時(shí)，其尾部向下噴氣，火箭箭體與被噴出的氣體是一對(duì)相互作用的物體?；鸺蛳聡姎鈺r(shí)，噴出的氣體同時(shí)對(duì)火箭產(chǎn)生向上的反作用力，即為火箭上升的推動(dòng)力，此動(dòng)力并不是由周圍的空氣對(duì)火箭的反作用力提供的。因而與是否飛出大氣層、是否存在空氣無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；探測(cè)器進(jìn)入運(yùn)行軌道后，探測(cè)器與地球之間依然存在相互吸引力，即地球吸引探測(cè)器，探測(cè)器吸引地球，這是一對(duì)作用力與反作用力，故選項(xiàng)D正確。答案AD1.(作用力與反作用力的理解)關(guān)于馬拉車的下列說(shuō)法正確的是()A.馬拉車沒有拉動(dòng)，是因?yàn)轳R拉車的力小于車?yán)R的力B.馬拉車前進(jìn)，是因?yàn)轳R拉車的力大于車?yán)R的力C.不論車如何運(yùn)動(dòng)，馬拉車的力總等于車?yán)R的力D.只有當(dāng)馬拉車不動(dòng)或馬拉車勻速前進(jìn)時(shí)，馬拉車的力才等于車?yán)R的力解析馬拉車時(shí)，不論車如何運(yùn)動(dòng)，馬拉車的力與車?yán)R的力都是一對(duì)相互作用力，二者總是大小相等的，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤。答案C2.(牛頓第三定律的應(yīng)用)下列說(shuō)法正確的是()A.跳高運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)，地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大小等于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力大小B.書靜止在水平桌面上，書受到的重力和支持力是一對(duì)作用力與反作用力C.雞蛋撞擊石頭，蛋碎石全，是因?yàn)殡u蛋對(duì)石頭的作用力小于石頭對(duì)雞蛋的作用力D.大人和小孩掰手腕，小孩輸了，說(shuō)明小孩對(duì)大