2019_2020學(xué)年高中物理第四章牛頓運(yùn)動定律5牛頓第三定律學(xué)案新人教版必修1.docx

5牛頓第三定律學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念：1.知道力的作用是相互的，理解作用力與反作用力的概念.2.理解牛頓第三定律，會用牛頓第三定律解釋一些生活中的現(xiàn)象科學(xué)思維：1.會用牛頓第三定律和牛頓第二定律解決有關(guān)問題.2.理解一對平衡力及作用力與反作用力的區(qū)別一、作用力與反作用力1力是物體對物體的作用，只要談到力，就一定存在著受力物體和施力物體2力的作用是相互的，物體間相互作用的這一對力稱為作用力和反作用力3作用力與反作用力總是互相依存、同時存在的把它們中的任何一個力叫做作用力，另一個力叫做反作用力二、牛頓第三定律1實(shí)驗(yàn)探究：如圖1所示，把兩個彈簧測力計(jì)A和B連接在一起，B的一端固定，用手拉A，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個彈簧測力計(jì)的示數(shù)是相等的改變拉力，彈簧測力計(jì)的示數(shù)也隨著改變，但兩個彈簧測力計(jì)的示數(shù)總是相等，這說明作用力和反作用力大小相等，方向相反圖12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三、物體的受力分析1受力分析中常見的三種力(1)重力：任何物體都受重力，其方向豎直向下(2)彈力：兩個相互接觸的物體相互擠壓時就會產(chǎn)生彈力，其方向與接觸面垂直(填“平行”或“垂直”)(3)摩擦力：當(dāng)兩個粗糙且擠壓的接觸面發(fā)生相對運(yùn)動或具有相對運(yùn)動趨勢時，接觸面處就會產(chǎn)生滑動摩擦力或靜摩擦力，其方向與接觸面平行(填“平行”或“垂直”)2平衡力與作用力和反作用力(1)一對平衡力：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，且作用在一個(填“一個”或“兩個不同的”)物體上.(2)作用力和反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，且作用在兩個不同的(填“一個”或“兩個不同的”)物體上(3)一對作用力和反作用力一定(填“一定”或“不一定”)是同一種類的力，而一對平衡力則不一定(填“一定”或“不一定”)是同一種類的力判斷下列說法的正誤(1)物體間可能只有作用力，而沒有反作用力()(2)兩個物體只有接觸才存在作用力和反作用力()(3)作用力施加之后才會產(chǎn)生反作用力，即反作用力總比作用力落后一些()(4)作用力和反作用力大小相等、方向相反，作用在一條直線上，因此它們的合力為零()(5)物塊靜止放在桌面上，物塊所受重力和物塊對桌面的壓力是一對作用力和反作用力()(6)物體對桌面的壓力與桌面對物體的支持力是一對平衡力()一、對牛頓第三定律的理解1在光滑的冰面上，兩人相對而立當(dāng)一人用力去推另一人時，兩人同時向相反方向運(yùn)動；兩個小車上粘有磁鐵，讓兩小車停在水平桌面上距離適當(dāng)?shù)奈恢茫攀趾髢尚≤囃瑫r運(yùn)動(相吸或相斥)(1)物體間的一對作用力與反作用力的產(chǎn)生有先后順序嗎？(2)上述兩個例子中一對作用力和反作用力各是什么性質(zhì)的力？(3)一對作用力和反作用力作用在幾個物體上？答案(1)作用力與反作用力同時產(chǎn)生，無先后順序(2)前者相互作用力都是彈力，后者相互作用力都是引力或都是斥力(3)兩個2拔河比賽時，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1牛頓第三定律表達(dá)式：FF，式中的“”號表示作用力與反作用力方向相反2作用力與反作用力的四個特征(1)等值：作用力和反作用力大小總是相等的(2)反向：作用力和反作用力方向總是相反的(3)共線：作用力和反作用力總是作用在同一條直線上(4)同性質(zhì)：作用力和反作用力的性質(zhì)總是相同的例1用錘頭敲玻璃，玻璃被打碎，而錘頭未碎對于這一現(xiàn)象，下列說法正確的是()A錘頭對玻璃的作用力大于玻璃對錘頭的作用力，所以玻璃才碎裂B玻璃對錘頭的作用力大于錘頭對玻璃的作用力，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，所以無法判斷它們之間的相互作用力的大小答案C解析錘頭對玻璃的作用力與玻璃對錘頭的作用力是一對作用力與反作用力，總是大小相等，方向相反，作用在不同物體上，因物體對力的承受能力不同，所以產(chǎn)生的作用效果不同，故C正確，A、B、D均錯誤例2如圖2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，下列說法中正確的是()圖2A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)動時，馬拉車的力大于車?yán)R的力D減速運(yùn)動時，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作用力與反作用力，它們總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)加速運(yùn)動或者減速運(yùn)動時，馬向前拉車的力都等于車向后拉馬的力，故A、C、D錯誤，B正確正確理解牛頓第三定律中“總是”的含義“總是”是強(qiáng)調(diào)對于任何物體，在任何情況下，作用力與反作用力的關(guān)系都成立對此，我們可以從以下幾個方面理解：(1)不管物體的大小、形狀如何，例如，大物體與大物體之間，大物體與小物體之間，任何形狀的物體之間，其作用力與反作用力總是大小相等、方向相反的(2)不管物體的運(yùn)動狀態(tài)如何，例如，靜止的物體之間，運(yùn)動的物體之間，靜止與運(yùn)動的物體之間，其作用力與反作用力總是大小相等、方向相反的(3)作用力與反作用力的產(chǎn)生和消失總是同時的兩者中若有一個產(chǎn)生或消失，則另一個必然同時產(chǎn)生或消失二、一對作用力與反作用力和一對平衡力的比較如圖3所示，木塊靜止在水平面上圖3(1)在圖中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屬于一對什么力？作用在幾個物體上？性質(zhì)相同嗎？(2)在圖4中畫出水平面對木塊的支持力FN和木塊對水平面的壓力FN.支持力FN和壓力FN屬于一對什么力？分別作用在什么物體上？性質(zhì)相同嗎？圖4答案(1)如圖所示重力和支持力屬于一對平衡力作用在一個物體上性質(zhì)不同(2)如圖所示支持力FN和壓力FN屬于一對作用力與反作用力支持力FN作用在木塊上，壓力FN作用在水平面上性質(zhì)相同一對作用力與反作用力和一對平衡力的比較一對作用力與反作用力一對平衡力不同點(diǎn)作用對象作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上依存關(guān)系相互依存，不可單獨(dú)存在，同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失無依存關(guān)系，撤除一個，另一個依然可能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，且合力為零力的性質(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、作用在同一條直線上例3(多選)如圖5所示，用水平力F把一個物體緊壓在豎直墻壁上，使其保持靜止，下列說法中正確的是()圖5A水平力F與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力B物體的重力與墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力C水平力F與物體對墻壁的壓力是一對作用力與反作用力D物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力答案BD解析水平力F與墻壁對物體的彈力是一對平衡力，A錯誤；物體在豎直方向上受豎直向下的重力以及墻壁對物體豎直向上的靜摩擦力，因物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，故這兩個力是一對平衡力，B正確；水平力F作用在物體上，物體對墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個力既不是平衡力，也不是相互作用力，C錯誤；物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力，D正確針對訓(xùn)練如圖6所示，人沿水平方向拉牛(可視為質(zhì)點(diǎn))，但沒有拉動其中說法正確的是()圖6A繩拉牛的力小于牛拉繩的力B繩拉牛的力與牛拉繩的力是一對平衡力C繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是一對平衡力D繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是作用力與反作用力答案C解析繩拉牛的力和牛拉繩的力是作用力與反作用力，大小相等、方向相反，故A、B、D錯誤；由于沒有拉動牛，可知繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是一對平衡力，故C正確三、牛頓第三定律的綜合應(yīng)用求解某個力的大小和方向，一般情況下選取該力的受力物體進(jìn)行分析，但有些情況不便于直接求解該力時，可先通過轉(zhuǎn)換研究對象，求解其反作用力的大小和方向，進(jìn)而應(yīng)用牛頓第三定律求得該力的大小和方向例4建筑工人用如圖7所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料一質(zhì)量為70.0 kg的工人站在水平地面上，通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及兩者間的摩擦，則工人對地面的壓力大小為(g取10 m/s2)圖7A510NB490NC890ND910N答案B解析設(shè)繩子對建筑材料的拉力為F1，由牛頓第二定律得F1mgma，解得F1m(ga)210N，則繩子對工人的拉力F2F1210N工人處于靜止?fàn)顟B(tài)，則地面對工人的支持力FNMgF2490N，由牛頓第三定律知，工人對地面的壓力FNFN490N，故選項(xiàng)B正確1(作用力與反作用力)對于作用力與反作用力的理解，下列說法中正確的是()A當(dāng)作用力產(chǎn)生后，再產(chǎn)生反作用力；當(dāng)作用力消失后，反作用力才慢慢消失B彈力和摩擦力都有反作用力，而重力無反作用力C甲物體對乙物體的作用力是彈力，乙物體對甲物體的反作用力可以是摩擦力D作用力和反作用力在任何情況下都不會平衡答案D解析作用力和反作用力總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失的，它們之間沒有先后順序，A錯誤；任何力都有反作用力，B錯誤；作用力和反作用力一定是同種性質(zhì)的力，C錯誤；由于作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，因而它們在任何情況下都不會平衡，D正確2(牛頓第三定律)(多選)一個大人(甲)跟一個小孩(乙)站在水平地面上手拉手比力氣，結(jié)果大人把小孩拉過來了對這個過程中作用于雙方的力的關(guān)系，說法正確的是()A大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B大人與小孩間的拉力是一對作用力與反作用力C大人拉小孩的力與小孩拉大人的力大小一定相等D只有在大人把小孩拉動的過程中，大人的力比小孩的力大，在可能出現(xiàn)的短暫相持過程中，兩人的拉力一樣大答案BC解析作用力與反作用力總是大小相等的，大人與小孩手拉手比力氣時，無論是在相持階段還是在小孩被大人拉過來的過程中，大人拉小孩的力與小孩拉大人的力的大小總是相等的，所以B、C正確3(牛頓第三定律)(2019溫州市新力量聯(lián)盟高一第一學(xué)期期末)如圖8所示，船夫用撐桿撐船前行，則()圖8A船對人的力小于人對船的力B船對水的力大于水對船的力C人對撐桿的力與撐桿對人的力大小相等D撐桿對河底的力大于河底對撐桿的力答案C4(一對平衡力與作用力和反作用力)電動平板車是繼傳統(tǒng)滑板之后的又一滑板運(yùn)動的新型產(chǎn)品，深受年輕人的喜愛如圖9所示，電動平板車置于水平地面上，下列說法正確的是()圖9A人站在平板車上保持靜止時，人所受的重力和地面對平板車的支持力是一對平衡力B人站在平板車上保持靜止時，平板車對人的支持力與平板車對地的壓力是一對作用力和反作用力C人豎直向上加速起跳階段，平板車對人的支持力等于人對平板車的壓力D人豎直向上加速起跳階段，人所受的重力等于人對平板車的壓力答案C解析人站在平板車上保持靜止時，人所受的重力與平板車對人的支持力是一對平衡力，人所受的重力和地面對平板車的支持力分別作用在兩個不同的物體上，A錯誤；人站在平板車上保持靜止時，平板車對人的支持力與人對平板車的壓力是一對作用力和反作用力，B錯誤；平板車對人的支持力與人對平板車的壓力是一對作用力和反作用力，大小相等，方向相反，C正確；人豎直向上起跳時，加速度向上，合力向上，人所受的重力小于平板車對人的支持力，所以人所受的重力小于人對平板車的壓力，D錯誤5(利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對象)如圖10所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a(aFC電風(fēng)扇靜止時，固定桿對它的作用力等于它對固定桿的作用力D電風(fēng)扇水平轉(zhuǎn)動后，固定桿對它的作用力小于它對固定桿的作用力答案BC二、非選擇題12.如圖10所示，圓環(huán)的質(zhì)量為M，經(jīng)過環(huán)心的豎直鋼絲AB上套有一個質(zhì)量為m的小球，今讓小球沿鋼絲AB(質(zhì)量不計(jì))以初速度v0豎直向上運(yùn)動，要使圓環(huán)對地面恰好無壓力，則小球的加速度是多少？(設(shè)小球始終向上運(yùn)動且未到達(dá)A點(diǎn))圖10答案g解析結(jié)合題意，由牛頓第三定律知圓環(huán)對地面無壓力，則地面對圓環(huán)無支持力，取小球?yàn)檠芯繉ο螅苤亓g和鋼絲對小球豎直向下的摩擦力Ff.由牛頓第二定律得mgFfma，由牛頓第三定律可知小球?qū)︿摻z豎直向上的摩擦力FfFf.對圓環(huán)受力分析可知，圓環(huán)受重力Mg和豎直向上的摩擦力Ff作用，則MgFf，由以上各式解得ag.13.如圖11為馬戲團(tuán)中猴子爬桿的裝置已知底座連同豎直桿總質(zhì)量為20kg，猴子質(zhì)量為5kg，現(xiàn)讓猴子沿桿以1 m/s2的加速度從桿底部加速向上爬，設(shè)猴子與桿之間的作用力為恒力，則底座對水平面的壓力為多大？(g取10 m/s2)圖11答案255N解析設(shè)猴子質(zhì)量為m，桿及底座總質(zhì)量為M，猴子向上加速爬時受到沿桿向上的力為F，對猴子由牛頓第二定律得