【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理學(xué)案：4.5-牛頓第三定律(人教版必修1)

4.5牛頓第三定律[目標(biāo)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.理解牛頓第三定律的精確?????含義，會用它解決簡潔的問題.3.會區(qū)分一對平衡力與一對相互作用力．一、作用力與反作用力一個物體對另一個物體施加了力，后一物體肯定同時對前一物體也施加了力．物體間相互作用的這一對力，通常叫做作用力和反作用力．想一想：甲、乙兩個小車上分別粘有磁鐵，用手按住讓兩小車停在水平桌面上距離適當(dāng)?shù)奈恢茫缓蠓砰_乙車，我們看到在磁力的作用下乙車會運(yùn)動起來．甲對乙有作用力，乙對甲是否有作用力？假如有，兩相互作用力作用在幾個物體上，力的種類是否相同？答案有，由于力的作用是相互的．相互作用力分別作用在兩個物體上，種類相同．二、牛頓第三定律1．試驗(yàn)探究：作用力與反作用力的關(guān)系圖451把兩個彈簧測力計(jì)A和B連結(jié)在一起，用手拉A，發(fā)覺兩個彈簧測力計(jì)的示數(shù)相同．轉(zhuǎn)變拉力，彈簧測力計(jì)的示數(shù)都隨著變化，但兩者的示數(shù)總是相同，這說明作用力和反作用力大小相等，方向相反．2．試驗(yàn)結(jié)論牛頓第三定律：兩個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．想一想：拔河競賽時，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？答案不是．無論哪方勝，甲對乙的拉力都等于乙對甲的拉力．甲隊(duì)勝是由于地面對甲的摩擦力大于乙對甲的拉力．三、物體的受力分析1．肯定質(zhì)量的物體，它的加速度由它所受各個力的合力打算．因此，要了解物體的運(yùn)動，就必需對物體進(jìn)行受力分析．2．一對作用力和反作用力與一對平衡力的區(qū)分：一對平衡力作用在同一個物體上，一對作用力和反作用力分別作用在兩個物體上；一對平衡力不肯定(填“肯定”或“不肯定”)是同一種類的力，一對作用力和反作用力肯定(填“肯定”或“不肯定”)是同一種類的力．3．一對作用力和反作用力與一對平衡力的相像之處：兩者都是等大、反向、作用在同一條直線上．想一想：一個物體受到幾個力作用就肯定存在幾對反作用力嗎？答案是；每一個力都是兩個物體間的相互作用，所以物體受到幾個力的作用說明就有幾個物體和它存在相互作用，因此就有幾對反作用力．一、作用力和反作用力1．兩個物體之間力的作用總是相互的．只要談到一個力，就肯定同時存在施力物體和受力物體．施力物體同時也肯定是受力物體．2．作用力和反作用力總是相互依存、同時存在的，我們可以把其中的任何一個力叫做作用力，另一個力叫做反作用力．若作用力為甲對乙的力，則反作用力為乙對甲的力．圖452例1兩個小球A和B，中間用彈簧連結(jié)，并用細(xì)繩懸掛于天花板下，如圖452所示，下面四對力中屬于作用力和反作用力的是()A．繩對A的拉力和彈簧對A的拉力B．彈簧對A的拉力和彈簧對B的拉力C．彈簧對B的拉力和B對彈簧的拉力D．B的重力和彈簧對B的拉力解析作用力和反作用力是作用在相互作用的兩個物體之間的力，繩對A的拉力與A對繩子的拉力是一對作用力和反作用力，A、B均錯誤；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，C正確；B受到的重力，施力物體是地球，與B對地球的吸引力是一對作用力和反作用力，D錯誤．故選C.答案C二、對牛頓第三定律的理解1．表達(dá)式：F＝－F′(負(fù)號表示方向相反)，負(fù)號表示作用力F與反作用力F′的方向相反．2．對作用力和反作用力的理解(“四同”和“三異”的關(guān)系)“四同”表示：(1)同大?。捍笮∠嗟龋?2)同直線：作用在同一條直線上．(3)同存亡：同時產(chǎn)生、同時消逝、同時變化．(4)同類型：作用力和反作用力總是同一種類的力．比如作用力是彈力、反作用力也是彈力；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．“三異”表示：(1)反向：方向相反．(2)異體：作用在不同的物體上．(3)不同效果：在不同的物體上分別產(chǎn)生不同的作用效果，不能相互抵消，因此，不能認(rèn)為作用力和反作用力的合力為零．3．留意：作用力和反作用力的關(guān)系不僅適用于靜止的物體之間，也適用于相對運(yùn)動的物體之間，這種關(guān)系與作用力的性質(zhì)、物體的質(zhì)量、運(yùn)動狀態(tài)及作用的方式(是靜止還是運(yùn)動)無關(guān)．牛頓第肯定律和牛頓其次定律是對單個物體而言的，只解決了一個物體的運(yùn)動規(guī)律．牛頓第三定律揭示了力作用的相互性，反映了物體間相互作用的規(guī)律．圖453例2如圖453所示，我國有一種傳統(tǒng)的民族體育項(xiàng)目叫做“押加”，實(shí)際上相當(dāng)于兩個人拔河，假如甲、乙兩人在押加競賽中，甲獲勝，則下列說法中正確的是()A．甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力，所以甲獲勝B．當(dāng)甲把乙勻速拉過去時，甲對乙的拉力大小等于乙對甲的拉力大小C．當(dāng)甲把乙加速拉過去時，甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力D．甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大小，只是地面對甲的摩擦力大于地面對乙的摩擦力，所以甲獲勝解析物體的運(yùn)動狀態(tài)是由其自身的受力狀況打算的，只有當(dāng)物體所受的合外力不為零時，物體的運(yùn)動狀態(tài)才會轉(zhuǎn)變，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，其效果可以不同．甲加速前進(jìn)的緣由是甲受到的地面的摩擦力大于繩子對甲的拉力；乙加速后退的緣由是繩子對乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，依據(jù)牛頓第三定律，甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大?。瓸、D正確．答案BD圖454例3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454所示，若重物以加速度a下降(a<g)，則人對地面的壓力為()A．(M＋m)g－maB．M(g－a)－maC．(M－m)g＋maD．Mg－ma解析對重物，設(shè)繩的拉力為F，由牛頓其次定律知：mg－F＝ma，所以，繩的拉力為F＝mg－ma.對人，受重力、繩的拉力及地面的支持力而平衡，則Mg＝FN＋F，所以FN＝Mg－F＝(M－m)g＋ma.依據(jù)牛頓第三定律知，人對地面的壓力大小也為(M－m)g＋ma.答案C三、一對作用力與反作用力和一對平衡力的比較1．兩者的區(qū)分2.簡記為：作用力和反作用力是“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4如圖455所示，物體放在水平桌面上，受到一個水平向右的拉力F作用，卻仍舊保持靜止，則下列說法中正確的是()圖455A．物體受三個力作用，其中有一對平衡力B．物體受三個力作用，其中有一對作用力和反作用力C．物體受四個力作用，其中有兩對作用力和反作用力D．物體受四個力作用，其中有兩對平衡力解析物體受重力、桌面的支持力、水平向右的拉力F，依據(jù)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)知，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，所以物體共受四個力的作用，A、B錯誤．由于作用力與反作用力是分別作用在兩個不同物體上的，所以物體所受的四個力中不行能構(gòu)成作用力與反作用力，因此C錯誤．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，為一對平衡力．豎直方向受重力和支持力，也為一對平衡力，所以D正確．答案D作用力和反作用力1．2021年12月2日，“長征三號乙”運(yùn)載火箭點(diǎn)火起飛，成功將“嫦娥三號”月球探測器成功送入太空．下面關(guān)于衛(wèi)星與火箭上天的情形敘述正確的是()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)生一個作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動力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)的動力D．衛(wèi)星進(jìn)入運(yùn)行軌道之后，與地球之間仍舊存在一對作用力與反作用力解析火箭升空時，其尾部向下噴氣，火箭箭體與被噴出的氣體是一對相互作用的物體．火箭向下噴氣時，噴出的氣體同時對火箭產(chǎn)生向上的反作用力，即為火箭上升的推動力．此動力并不是由四周的空氣對火箭的反作用力供應(yīng)的，因而與是否飛出大氣層、是否存在空氣無關(guān)，B、C錯誤，A正確．火箭運(yùn)載衛(wèi)星進(jìn)入軌道之后，衛(wèi)星與地球之間照舊存在相互吸引力，即地球吸引衛(wèi)星，衛(wèi)星吸引地球，這是一對作用力與反作用力，D正確．答案AD對牛頓第三定律的理解圖4562．如圖456所示，擊球員用棒球棍回?fù)麸w過來的棒球時，球棒擊棒球的力()A．比球撞擊球棒的力更早產(chǎn)生B．與球撞擊球棒的力同時產(chǎn)生C．大于球撞擊球棒的力D．小于球撞擊球棒的力解析依據(jù)牛頓第三定律可知作用力反作用力總是等大、反向，同時產(chǎn)生同時消逝的，故選B.答案B3．如圖457所示，輕桿BC的C點(diǎn)用光滑鉸鏈與墻壁固定，桿的B點(diǎn)通過水平細(xì)繩AB使桿與豎直墻壁保持30°的夾角．若在B點(diǎn)懸掛一個定滑輪(不計(jì)重力)，某人用它勻速地提起重物．已知重物的質(zhì)量m＝30kg，人的質(zhì)量M＝50kg，g取10m/s2，此時人對地面的壓力為________N，輕桿BC受到的壓力為________N，繩AB所受力拉力為________N.圖457解析因勻速提起重物，則FT＝mg.即繩對人的拉力為mg，所以地面對人的支持力為FN＝Mg－mg＝(50－30)×10N＝200N，依據(jù)牛頓第三定律，人對地面的壓力為200N．定滑輪對B點(diǎn)的拉力方向豎直向下，大小為2mg，桿對B點(diǎn)的彈力方向沿桿的方向，由共點(diǎn)力平衡條件得：FAB＝2mgtan30°＝2×30×10×eq\f(\r(3),3)N＝200eq\r(3)N，F(xiàn)BC＝eq\f(2mg,cos30°)＝400eq\r(3)N．同理，由牛頓第三定律知，輕桿受到的壓力為400eq\r(3)N，繩AB受到的拉力為200eq\r(3)N.答案200400eq\r(3)200eq\r(3)一對作用力與反作用力和一對平衡力的比較4．下列關(guān)于作用力、反作用力和一對平衡力的生疏正確的是()A．一對平衡力的合力為零，作用效果相互抵消，一對作用力與反作用力的合力也為零，作用效果也相互抵消B．作用力和反作用力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消逝，且力的種類相同，平衡力的種類卻不肯定相同C．作用力和反作用力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消逝，且一對平衡力也是如此D．先有作用力，接著才有反作用力，一對平衡力都是同時作用在同一個物體上解析作用力和反作用力受力物體是兩個，故不能求合力，作用效果不能抵消，故A錯．作用力與反作用力均有同時性，種類也肯定相同，而平衡力不具有同時性，故C錯，B正確，D錯誤．答案B(時間：60分鐘)題組一作用力和反作用力圖4581．如圖458是中國運(yùn)動員黃珊汕在2021年倫敦奧運(yùn)會女子蹦床競賽中的精彩鏡頭，黃珊汕在與蹦床接觸的時候受到幾對作用力與反作用力(忽視空氣阻力)()A．一對B．兩對C．三對D．四對解析與蹦床接觸時，黃珊汕共受兩個力，即重力和蹦床對她的支持力，這兩個力的反作用力分別是她對地球的引力和她對蹦床的壓力，故共有兩對作用力與反作用力，B正確．答案B2．放在水平桌面上的物體受到桌面對它的支持力，對支持力的反作用力的說法正確的是()A．反作用力是物體受到的重力，作用在地球上B．反作用力是物體對桌面的壓力，作用在桌面上C．反作用力是物體對地球的引力，作用在物體上D．支持力沒有反作用解析作用力和反作用力是作用在兩個物體上、等大、反向、作用在同始終線上的一對力．物體受到的支持力是桌面對物體施加的，所以其反作用力是物體對桌面的壓力，施力物體是水平桌面上的物體，受力物體是桌面，故選B.答案B3．如圖459所示，將兩彈簧測力計(jì)a、b連結(jié)在一起，當(dāng)用力緩慢拉a彈簧測力計(jì)時，發(fā)覺不管拉力F多大，a、b兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)總是相等，這個試驗(yàn)說明()圖459A．這是兩只完全相同的彈簧測力計(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．力是轉(zhuǎn)變物體運(yùn)動狀態(tài)的緣由解析試驗(yàn)中兩彈簧測力計(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，C正確．答案C4．下列推斷正確的是()A．人行走時向后蹬地，給地面對后的摩擦力，地面給人的摩擦力是人向前的動力B．人勻速游泳時，人在水中的運(yùn)動是對水向前用力，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，才有桌面的支持力消滅，即壓力先產(chǎn)生，支持力后消滅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)變化解析人走路或游泳時，對地或?qū)λ际┘酉蚝蟮牧?，另一方給人施加動力，故A對，B錯；作用力與反作用力總是同時產(chǎn)生，同時變化的，不存在誰先誰后，故C、D均錯．答案A圖45105．如圖4510所示，P和Q疊放在一起，靜止在水平桌面上．在下列各對力中屬于作用力和反作用力的是()A．P所受的重力和Q對P的支持力B．Q所受的重力和Q對P的支持力C．P對Q的壓力和Q對P的支持力D．Q對桌面的壓力和桌面對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錯；Q所受重力的反作用力是Q吸引地球的力，B錯；P對Q的壓力的反作用力是Q對P的支持力，C對；Q對桌面的壓力的反作用力是桌面對Q的支持力，D對．答案CD題組二對牛頓第三定律的理解6．跳高運(yùn)動員從地面上起跳的瞬間，下列說法中正確的是()A．運(yùn)動員對地面的壓力大于運(yùn)動員受到的重力B．地面對運(yùn)動員的支持力大于運(yùn)動員受到的重力C．地面對運(yùn)動員的支持力大于運(yùn)動員對地面的壓力D．運(yùn)動員對地面的壓力大小等于運(yùn)動員受到的重力解析跳高運(yùn)動員從地面上起跳的瞬間產(chǎn)生向上的加速度，對運(yùn)動員受力分析，地面對運(yùn)動員的支持力大于運(yùn)動員受到的重力；運(yùn)動員對地面的壓力和地面對運(yùn)動員的支持力是作用力和反作用力，大小相等．答案AB7．一物體受繩拉力的作用，由靜止開頭運(yùn)動，先做加速運(yùn)動，然后做勻速運(yùn)動，最終做減速運(yùn)動，下列說法正確的是()A．加速運(yùn)動時，繩拉物體的力大于物體拉繩的力B．減速運(yùn)動時，繩拉物體的力小于物體拉繩的力C．只有勻速運(yùn)動時，繩拉物體的力才與物體拉繩的力大小相等D．不管物體如何運(yùn)動，繩拉物體的力與物體拉繩的力大小總相等解析作用力、反作用力總是大小相等、方向相反，并作用在同一條直線上，與相互作用的物體所處的狀態(tài)沒有關(guān)系．答案D8．用手托著一塊磚，開頭時靜止不動，當(dāng)手突然向上加速運(yùn)動時，磚對手的壓力()A．肯定小于手對磚的支持力B．肯定等于手對磚的支持力C．肯定大于手對磚的支持力D．肯定大于磚的重力解析以磚為爭辯對象，磚向上開頭加速時，其所受合力向上，即支持力大于重力．磚對手的壓力與手托磚的力(即支持力)是作用力與反作用力關(guān)系，因而大小相等，B正確．既然支持力大于重力，磚對手的壓力大于磚所受的重力，D正確．答案BD題組三一對作用力與反作用力和一對平衡力的比較圖45119．如圖4511所示，水平力F把一個物體緊壓在豎直的墻壁上靜止不動，下列說法中正確的是()A．作用力F跟墻壁對物體的壓力是一對作用力與反作用力B．作用力F與物體對墻壁的壓力是一對平衡力C．物體的重力跟墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力D．物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的壓力是一對作用力與反作用力解析作用力F跟墻壁對物體的壓力作用在同一物體上，大小相等，方向相反，在同一條直線上，是一對平衡力，A錯誤；作用力F作用在物體上，而物體對墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個力不能成為平衡力，也不是作用力與反作用力，B錯誤；在豎直方向上物體受重力，方向豎直向下，還受墻壁對物體的靜摩擦力，方向豎直向上，由于物體處于平衡狀態(tài)，因此這兩個力是一對平衡力，C正確；物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的壓力是兩個物體間的相互作用力，因此是一對作用力與反作用力，D正確．答案CD10．人靜止站在體重計(jì)上，下列說法正確的是()A．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．人所受的重力和人對體重計(jì)的壓力是一對平衡力C．人所受的重力和人對體重計(jì)的壓力是一對作用力與反作用力D．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與反作用力解析人與體重計(jì)之間相互作用的壓力和支持力是一對作用力與反作用力，A項(xiàng)錯，D項(xiàng)對．人所受重力的施力物體是地球，受力物體是人；人對體重計(jì)的壓力是彈力，施力物體是人，受力物體是體重計(jì)，所以B、C均錯．答案D圖4512題組四綜合題組11．如圖4512所示為雜技“頂桿”表演，一人站在地上，肩上為一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速