3-3牛頓第三定律(解析版)(人教2019必修第一冊(cè)-)

第三章相互作用——力3.3牛頓第三定律課標(biāo)要求素養(yǎng)要求課標(biāo)解讀1．知道力的作用是相互的，并了解作用力、反作用力的概念。2．理解牛頓第三定律的含義。3．會(huì)用牛頓第三定律解決簡(jiǎn)單問(wèn)題。4．會(huì)區(qū)分平衡力與作用力和反作用力。1．物理觀念：理解作用力和反作用力的關(guān)系。2．科學(xué)思維：通過(guò)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，靈活地對(duì)物體進(jìn)行受力分析。3.科學(xué)探究：基于實(shí)驗(yàn)，探究作用力與反作用力的關(guān)系。4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：。教材原句01作用力與反作用力兩個(gè)物體之間的作用總是相互的。當(dāng)一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了一個(gè)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，通常叫作用力和反作用力。作用力和反作用力總是互相依賴、同時(shí)存在的。自主思考用手擊打桌面，手為什么會(huì)很疼？【答案】因?yàn)樽烂嬉步o手一個(gè)反作用力。教材原句02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。自主思考成語(yǔ)“以卵擊石”是指拿“卵”去碰石頭，比喻不自量力，自取滅亡。那么是否“卵”對(duì)石頭的力小于石頭對(duì)“卵”的力？【答案】作用力和反作用力大小相等。石頭的所能承受的最大外力比卵大，所以卵碎了。探究點(diǎn)01牛頓第三定律情境探究甲、乙兩同學(xué)想通過(guò)兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)來(lái)比較誰(shuí)的力氣大，這可能嗎？【答案】不可能。兩彈簧測(cè)力計(jì)之間是作用力和反作用力關(guān)系，它們的示數(shù)相等。探究歸納1．表達(dá)式：F＝－F′，負(fù)號(hào)表示作用力F和反作用力F′的方向相反。2．作用力和反作用力的“四同”“三異”作用力和反作用力的關(guān)系四同等大大小總是相等共線作用在一條直線上同時(shí)同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失同性質(zhì)同一性質(zhì)的力三異異向方向相反異體作用在不同的物體上異效效果不能相互抵消，不能認(rèn)為合力為0【探究應(yīng)用1】“扳手腕”是中學(xué)生課余非常喜愛的一項(xiàng)游戲。如圖，甲、乙兩同學(xué)正在進(jìn)行“扳手腕”游戲，下列關(guān)于他們的手之間的力，說(shuō)法正確的是()A．甲扳贏了乙，是因?yàn)榧资謱?duì)乙手的作用力大于乙手對(duì)甲手的作用力B．只有當(dāng)甲、乙僵持不分勝負(fù)時(shí)，甲手對(duì)乙手的作用力才等于乙手對(duì)甲手的作用力C．甲、乙比賽對(duì)抗時(shí)，無(wú)法比較甲手對(duì)乙手的作用力和乙手對(duì)甲手的作用力的大小關(guān)系D．無(wú)論誰(shuí)勝誰(shuí)負(fù)，甲手對(duì)乙手的作用力大小等于乙手對(duì)甲手的作用力大小【答案】D【解析】甲、乙之間的相互作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，D正確?！具w移應(yīng)用1】如圖所示，一匹馬拉著車前行，關(guān)于馬拉車的力和車?yán)R的力的大小關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是()A．馬拉車的力總是大于車?yán)R的力B．馬拉車的力總是等于車?yán)R的力C．加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬拉車的力大于車?yán)R的力D．減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬拉車的力小于車?yán)R的力【答案】B【解析】馬向前拉車的力和車向后拉馬的力是一對(duì)作用力和反作用力，它們總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)．加速運(yùn)動(dòng)或者減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬向前拉車的力都等于車向后拉馬的力，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．探究點(diǎn)02相互作用力與平衡力情境探究如圖1所示，木塊靜止在水平桌面上。(1)在圖1畫出木塊受到的重力G和支持力FN的示意圖。重力G和支持力FN屬于一對(duì)什么力？作用在幾個(gè)物體上？是同一性質(zhì)的力嗎？(2)在圖2中，畫出水平面對(duì)木塊的支持力FN和木塊對(duì)水平面的壓力FN′。支持力FN和壓力FN′屬于一對(duì)什么力？分別作用在什么物體上？是同一性質(zhì)的力嗎？【答案】(1)如圖所示。重力和支持力屬于一對(duì)平衡力；作用在一個(gè)物體上；一個(gè)是重力，一個(gè)是彈力，不是同一性質(zhì)的力。(2)如圖所示。支持力FN和壓力FN′屬于一對(duì)作用力和反作用力；支持力FN作用在木塊上，壓力FN′作用在水平面上；兩者都是彈力，是同一性質(zhì)的力。探究歸納1．作用力和反作用力與平衡力的比較內(nèi)容比較作用力和反作用力平衡力不同點(diǎn)作用對(duì)象兩個(gè)相互作用的物體同一物體依賴關(guān)系相互依存，不可單獨(dú)存在，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失無(wú)依賴關(guān)系，撤除一個(gè)，另一個(gè)依然可存在疊加性兩力作用效果不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，且合力為0力的性質(zhì)一定是同種性質(zhì)的力可以是同種性質(zhì)的力，也可以是不同種性質(zhì)的力相同點(diǎn)大小相等、方向相反、作用在一條直線上2．區(qū)分作用力、反作用力與平衡力的方法區(qū)分作用力、反作用力與平衡力，最簡(jiǎn)單的方法是看涉及的物體個(gè)數(shù)。(1)作用力和反作用力只涉及兩個(gè)相互作用的物體，是甲物體對(duì)乙物體的關(guān)系。(2)平衡的一對(duì)力涉及三個(gè)物體，即兩個(gè)施力物體同時(shí)作用在一個(gè)受力物體上。【探究應(yīng)用2】小明同學(xué)站在水平地面上的體重計(jì)上稱量了一下體重，關(guān)于他的重力G、體重計(jì)對(duì)他的支持力FN和他對(duì)體重計(jì)的壓力FN′理解正確的是()A．G和FN是一對(duì)平衡力B．FN′和FN是一對(duì)平衡力C．G和FN′方向相反D．G和FN′是同一個(gè)力【答案】A【解析】重力G和支持力FN均作用在小明同學(xué)上，大小相等方向相反，并且在一條直線上，是平衡力，A正確；支持力FN作用在小明同學(xué)上，壓力FN′作用在體重計(jì)上，作用在兩個(gè)物體上，大小相等方向相反，并且在一條直線上，是相互作用力，B錯(cuò)誤；重力G方向豎直向下，F(xiàn)N′方向也是豎直向下，C錯(cuò)誤；重力G是重力性質(zhì)的力，F(xiàn)N′是彈力性質(zhì)的力，不是同一個(gè)力，只是大小相等，D錯(cuò)誤。【遷移應(yīng)用2】(多選)如圖所示，電燈吊在天花板上，下列關(guān)于力的說(shuō)法中，正確的是()A．燈對(duì)懸線的拉力與燈受到的重力是一對(duì)平衡力B．燈對(duì)懸線的拉力與懸線對(duì)燈的拉力是一對(duì)作用力與反作用力C．燈受到的重力與懸線對(duì)燈的拉力是一對(duì)平衡力D．燈受到的重力與懸線對(duì)天花板的拉力是一對(duì)作用力與反作用力【答案】BC【解析】燈對(duì)懸線的拉力與燈受到的重力作用在不同物體上，不是一對(duì)平衡力，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；燈對(duì)懸線的拉力與懸線對(duì)燈的拉力是一對(duì)相互作用力，選項(xiàng)B正確；燈受到的重力與懸線對(duì)燈的拉力是一對(duì)平衡力，故選項(xiàng)C正確；燈受到的重力與懸線對(duì)天花板的拉力作用在不同物體上，不是一對(duì)相互作用力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．探究點(diǎn)03物體的受力分析情境探究一個(gè)物體同時(shí)受到多個(gè)物體對(duì)它的施加力的作用，如何進(jìn)行受力分析，按怎樣的步驟畫受力分析圖呢？探究歸納1．受力分析根據(jù)研究的問(wèn)題，選取合適的物體作為研究對(duì)象，分析它受到哪些力的作用，并畫出所受力的示意圖，這一過(guò)程即為物體的受力分析．2．受力分析的步驟【探究應(yīng)用3】畫出圖中物體A所受力的示意圖，并寫出力的名稱和施力物體：(1)物體A靜止，接觸面光滑；(2)A沿固定粗糙斜面上滑；(3)A沿粗糙水平面滑行；(4)接觸面光滑，A靜止．【答案】見解析【解析】(1)物體A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墻壁對(duì)A向左的彈力FN′，施力物體分別是地球、推A的物體、地面、墻壁；(2)物體A受豎直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力Ff，施力物體分別是地球、斜面、斜面；(3)物體A受重力G、支持力FN、滑動(dòng)摩擦力Ff，施力物體分別是地球、水平面、水平面；(4)物體A受重力G、拉力FT、彈力FN，施力物體分別是地球、繩子、墻壁．力的示意圖如圖．【遷移應(yīng)用3】如圖所示，粗糙的長(zhǎng)方體木塊A、B疊在一起，在B木板上施加水平外力F，使A、B一起向右勻速運(yùn)動(dòng)．試分別畫出A、B的受力示意圖．【答案】見解析【解析】先隔離A分析：再隔離B分析：學(xué)業(yè)合格練1.《荀子·議兵》中寫道：“經(jīng)桀作堯，譬之若以卵投石，以指繞沸。”其中“以卵擊石”意思為拿雞蛋去碰石頭。比喻不估計(jì)自己的力量，自取滅亡。從物理學(xué)的角度看雞蛋與石頭相碰，下列說(shuō)法正確的是()A．石頭對(duì)雞蛋的力大于雞蛋對(duì)石頭的力B．石頭對(duì)雞蛋的力小于雞蛋對(duì)石頭的力C．石頭對(duì)雞蛋的力與雞蛋對(duì)石頭的力大小相等D．石頭對(duì)雞蛋的力與雞蛋對(duì)石頭的力方向相同【答案】C【解析】雞蛋碰石頭，雞蛋被碰破，而石頭卻完好無(wú)損，不是因?yàn)殡u蛋受到的力大，而是因?yàn)殡u蛋的硬度小，它們受到的力是相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律，相互作用的兩個(gè)力總是大小相等、方向相反，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。2.關(guān)于在日常生活和生產(chǎn)中應(yīng)用反作用力的例子，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．運(yùn)動(dòng)員在跳高時(shí)總是要用力蹬地面，才能向上彈起B(yǎng)．大炮發(fā)射炮彈時(shí)，炮身會(huì)向后退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．烏賊在水中經(jīng)過(guò)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【答案】B【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，此時(shí)他才能向上彈起，故A正確；大炮發(fā)射炮彈時(shí)，炮身會(huì)向后退，這是需要防止的，而不是應(yīng)用，故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)，由于水的反作用力，彎管會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，故C正確；烏賊在水中經(jīng)過(guò)體側(cè)的孔將水吸入鰓腔，然后用力把水?dāng)D出體外，由于水的反作用力，烏賊就會(huì)向相反方向游去，故D正確．3.(多選)有一個(gè)木塊放在水平地面上，如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)拉著細(xì)繩水平牽引木塊，彈簧測(cè)力計(jì)有示數(shù)但木塊沒有移動(dòng)，以下判斷正確的是()A．涉及木塊的作用力和反作用力一共有3對(duì)B．涉及木塊的作用力和反作用力一共有4對(duì)C．木塊一共受到2對(duì)平衡力的作用D．木塊一共受到3對(duì)平衡力的作用【答案】BC【解析】以木塊為研究對(duì)象，木塊豎直方向受到重力與支持力，二者是一對(duì)平衡力；水平方向受到拉力和摩擦力的作用，二者也是一對(duì)平衡力，所以木塊一共受到2對(duì)平衡力的作用。涉及木塊的作用力和反作用力一共有4對(duì)，即重力與木塊對(duì)地球的吸引力、支持力和木塊對(duì)地面的壓力、木塊與彈簧測(cè)力計(jì)之間的拉力、木塊與地面之間的摩擦力，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤。4.(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．繩對(duì)乙的拉力大于繩對(duì)甲的拉力，所以甲獲勝B．當(dāng)甲把乙勻速拉過(guò)去時(shí)，繩對(duì)乙的拉力大小等于繩對(duì)甲的拉力大小C．當(dāng)甲把乙加速拉過(guò)去時(shí)，繩對(duì)乙的拉力大于繩對(duì)甲的拉力D．繩對(duì)乙的拉力大小始終等于繩對(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【答案】BD【解析】繩對(duì)乙的拉力和繩對(duì)甲的拉力總是大小相等，與甲、乙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故B正確，A、C錯(cuò)誤．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，D正確．5.如圖所示，物體A放在物體B上，物體B為一個(gè)斜面體，且放在粗糙的水平地面上，A、B均靜止不動(dòng)，則物體B的受力個(gè)數(shù)為()A．2 B．3C．4 D．5【答案】C【解析】物塊A靜止時(shí)，對(duì)A進(jìn)行受力分析可知，A受到重力、斜面的支持力和摩擦力；對(duì)物塊和斜面體整體進(jìn)行受力分析，受到重力、支持力，假設(shè)地面對(duì)整體有摩擦力，則斜面會(huì)具有水平方向的加速度，不能保持靜止。對(duì)B進(jìn)行受力分析可知，B受到重力、地面的支持力、A對(duì)B的壓力和摩擦力，共4個(gè)力的作用。故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。6.在春天，河水邊上的濕地是松軟的，人在這些濕地上行走時(shí)很容易下陷，此時(shí)()A．人對(duì)濕地地面的壓力大于濕地地面對(duì)他的支持力B．人對(duì)濕地地面的壓力等于濕地地面對(duì)他的支持力C．人對(duì)濕地地面的壓力小于濕地地面對(duì)他的支持力D．無(wú)法確定【答案】B【解析】人對(duì)濕地地面的壓力和濕地地面對(duì)他的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，故大小相等，故B正確。7.(多選)如圖所示，把一本書放在水平桌面上保持靜止，下列說(shuō)法中正確的是()A．書對(duì)桌面的壓力是彈力，是由于桌面發(fā)生形變而產(chǎn)生的B．書對(duì)桌面的壓力在數(shù)值上等于書受到的重力C．書保持靜止是由于書對(duì)桌面的壓力與桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)平衡力D．書對(duì)桌面的壓力與桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)作用力和反作用力【答案】BD【解析】書對(duì)桌面的壓力是彈力，是由于書發(fā)生形變而產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；書對(duì)桌面的壓力在數(shù)值上等于書受到的重力，選項(xiàng)B正確；書保持靜止是由于書的重力與桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；書對(duì)桌面的壓力與桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，選項(xiàng)D正確．8.如圖所示，水平地面上質(zhì)量為m的物體，與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，在勁度系數(shù)為k的輕彈簧作用下沿地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。彈簧沒有超出彈性限度，重力加速度為g，則()A．彈簧的伸長(zhǎng)量為eq\f(mg,k)B．彈簧的伸長(zhǎng)量為eq\f(μmg,k)C．物體受到的支持力與物體對(duì)地面的壓力是一對(duì)平衡力D．彈簧的彈力與物體所受摩擦力是一對(duì)作用力和反作用力【答案】B【解析】物體在水平方向上受彈簧彈力和摩擦力處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得μmg＝kx，則彈簧的伸長(zhǎng)量x＝eq\f(μmg,k)，故A錯(cuò)誤，B正確；物體受到的支持力和物體對(duì)地面的壓力是一對(duì)作用力和反作用力，故C錯(cuò)誤；彈簧的彈力與物體所受摩擦力是一對(duì)平衡力，故D錯(cuò)誤。學(xué)業(yè)等級(jí)練9.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關(guān)系【答案】C【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)作用力和反作用力，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．10.如圖所示，小車放在水平地面上，甲、乙二人用力向相反方向拉小車，不計(jì)小車與地面之間的摩擦力，下面說(shuō)法正確的是()A．甲拉小車的力和乙拉小車的力是一對(duì)作用力和反作用力B．小車靜止時(shí)甲拉小車的力和乙拉小車的力是一對(duì)平衡力C．若小車加速向右運(yùn)動(dòng)表明小車?yán)椎牧Υ笥诩桌≤嚨牧．若小車加速向右運(yùn)動(dòng)表明乙拉小車的力大于小車?yán)业牧Α敬鸢浮緽【解析】小車靜止時(shí)甲拉小車的力和乙拉小車的力是一對(duì)平衡力，A錯(cuò)誤，B正確；若小車加速向右運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樾≤嚴(yán)椎牧图桌≤嚨牧κ且粚?duì)作用和反作用力，故仍然是相等的，C錯(cuò)誤；同理，若小車加速向右運(yùn)動(dòng)，則乙拉小車的力還是等于小車?yán)业牧Γ珼錯(cuò)誤。11.(多選)如圖所示，物體在水平力F作用下壓在豎直墻上靜止不動(dòng)，則()A．物體所受摩擦力的平衡力是重力B．力F就是物體對(duì)墻的壓力C．力F的反作用力是墻壁對(duì)物體的支持力D．墻壁對(duì)物體的彈力的反作用力是物體對(duì)墻壁的壓力【答案】AD【解析】豎直方向，物體的重力與墻面給物體的摩擦力相平衡，則物體所受摩擦力的平衡力是重力，A正確；力F大小等于物體對(duì)墻的壓力，不能說(shuō)“就是物體對(duì)墻的壓力”，B錯(cuò)誤；物體對(duì)墻壁的壓力的反作用力是墻壁對(duì)物體的支持力，C錯(cuò)誤；墻壁對(duì)物體的彈力的反作用力是物體對(duì)墻壁的壓力，D正確。12.(多選)如圖所示，質(zhì)量均為m的兩木塊a、b疊放在水平面上，a、b分別受到水平拉力的作用，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之間一定存在靜摩擦力B．b與地面之間一定存在靜摩擦力C．b與地面之間一定不存在靜摩擦力D．地面對(duì)b的支持力一定大于2mg【答案】AC【解析】由于兩木塊保持靜止，對(duì)a受力分析可知a、b之間一定存在靜摩擦力，A正確；對(duì)a、b整體進(jìn)行受力分析可知b與地面之間一定不存在靜摩擦力，且地面對(duì)b的支持力等于2mg，B、D錯(cuò)誤，C正確。13.使物體A、B、C一起勻速