必修1第四章第5-6節(jié)牛頓第三定律;用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題

1、年 級(jí)高一學(xué) 科物理版 本人教新課標(biāo)版課程標(biāo)題必修1第四章第5-6節(jié)牛頓第三定律、用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題編稿老師趙淑霞一校李秀卿二校林卉審核王新麗一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。 2. 理解牛頓第三定律的確切含義，會(huì)用它解決有關(guān)問(wèn)題。3. 會(huì)區(qū)分平衡力與作用力和反作用力。4. 會(huì)利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：1. 對(duì)牛頓第三定律的理解及應(yīng)用.2. 掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題的基本思路和方法難點(diǎn)：1. 作用力、反作用力與平衡力的區(qū)別2. 物體的受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析、處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)物理情景的建立三、考點(diǎn)分析：牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典

2、力學(xué)的基礎(chǔ)，它在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。本講在前兩講探究和總結(jié)牛頓第二定律的基礎(chǔ)上，結(jié)合日常生活中出現(xiàn)的問(wèn)題，展示了用牛頓第二定律解決實(shí)際力學(xué)問(wèn)題的基本思路和方法，以及相互作用力在實(shí)際生活中的應(yīng)用。內(nèi)容和要求考點(diǎn)細(xì)目出題方式對(duì)牛頓第三定律的理解知道相互作用力的特點(diǎn)及在實(shí)際生活中的應(yīng)用解釋題，選擇題相互作用力與平衡力知道兩者的聯(lián)系與區(qū)別選擇題動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題處理的思路及方法選擇題、計(jì)算題分析方法正交分解法的應(yīng)用選擇題、計(jì)算題一、作用力與反作用力力是物體對(duì)物體的相互作用。只要談到力，就一定存在受力物體和施力物體。觀察和實(shí)驗(yàn)表明：1. 兩個(gè)物體之間的作用總是相互的。2. 一個(gè)物體對(duì)另一

3、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。3. 物體間相互作用的這一對(duì)力，通常叫做作用力和反作用力。二、牛頓第三定律實(shí)驗(yàn)：探究作用力與反作用力的關(guān)系把A、B兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)連接在一起，B的一端固定，用手拉彈簧測(cè)力計(jì)A。如上圖所示，可以看到兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的指針同時(shí)移動(dòng)。這時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)A受到B的拉力，彈簧測(cè)力計(jì)B則受到A的拉力F。F與F的關(guān)系是否有變化？1. 大小：作用力與反作用力的大小相等。2. 方向：作用力與反作用力的方向相反，在一條直線上。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，作用在一條直線上。相互作用力的特點(diǎn)：1. 作用力與反作用力分別作用在兩

4、個(gè)物體上，各自產(chǎn)生的效果不能相互抵消。2. 作用力與反作用力性質(zhì)相同。3. 作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失。4. 作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，并作用在一條直線上，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。相互作用力與平衡力作用力和反作用力平衡力相同點(diǎn)等大，反向，共線不同點(diǎn)作用對(duì)象兩個(gè)物體（異物）同一個(gè)物體性質(zhì)一定相同（同性）不一定相同作用時(shí)間同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失（同時(shí)）不一定同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失力的效果不能抵消互相抵消三. 利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答的兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題1. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，使我們能夠把物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況聯(lián)系起來(lái)，由此用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的問(wèn)題可分為兩類(lèi)：a. 已

5、知物體的受力情況，確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。b. 已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求解物體的受力情況2. 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決兩類(lèi)問(wèn)題的基本思路已知物體的受力情況求得a據(jù)s、v0、vt、t已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求得物體的受力情況動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解步驟1. 選對(duì)象；2. 分析力；分析運(yùn)動(dòng)3. 建坐標(biāo)；4. 分解力；5. 列方程；（運(yùn)動(dòng)學(xué)，牛頓第二定律）6. 解“聯(lián)立”。知識(shí)點(diǎn)一：對(duì)牛頓第三定律的理解例1. 跳高運(yùn)動(dòng)員從地面上起跳的瞬間，下列說(shuō)法中正確的是 （）A. 運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力大于運(yùn)動(dòng)員受到的重力B. 地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員受到的重力C. 地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力D. 運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力等

6、于運(yùn)動(dòng)員受到的重力正確答案：AB解答過(guò)程：作用力與反作用力在任何情況下，總是大小相等的，但決定物體運(yùn)動(dòng)的是物體的合外力大小和方向。變式訓(xùn)練：一物體受繩拉力的作用，由靜止開(kāi)始前進(jìn)，先做加速運(yùn)動(dòng)，然后改為勻速運(yùn)動(dòng)，再改為減速運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 加速前進(jìn)時(shí)，繩拉物體的力大于物體拉繩的力 B. 減速前進(jìn)時(shí)，繩拉物體的力小于物體拉繩的力 C. 只有勻速前進(jìn)時(shí)，繩拉物體的力才與物體拉繩的力大小相等 D. 不管物體如何前進(jìn)，繩拉物體的力與物體拉繩的力大小總相等正確答案：D 解答過(guò)程：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(méi)有關(guān)系。知識(shí)點(diǎn)二：相

7、互作用力與平衡力例2. 物體放在水平桌面上，則下列說(shuō)法中正確的是（ ） A. 桌面對(duì)物體的支持力的大小等于物體的重力，它們是一對(duì)平衡力 B. 物體所受的重力和桌面對(duì)它的支持力，是一對(duì)作用力與反作用力 C. 物體對(duì)桌面的壓力就是物體的重力，這兩個(gè)力是同種性質(zhì)的力 D. 物體對(duì)桌面的壓力與桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力 正確答案：A解答過(guò)程：平衡力作用在同一物體上，且大小相等、方向相反，作用力與反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，性質(zhì)相同，具有同時(shí)性。變式訓(xùn)練1：重物A用一根輕彈簧懸掛靜止于天花板下，畫(huà)出重物和彈簧的受力圖如圖所示。關(guān)于這四個(gè)力的以下說(shuō)法正確的是（ ）A. F1的反作用力是F4B. F2

8、的反作用力是F3C. F1的施力物體是彈簧D. F3的施力物體是物體AE. F1與F2是一對(duì)作用力與反作用力正確答案：CD解答過(guò)程：F1的反作用力是F5、F2的反作用力是地球受到的力，F(xiàn)1與F2是一對(duì)平衡力。變式訓(xùn)練2：用水平力F將木塊M緊壓在豎直的墻壁上，如下圖所示。若以N表示墻壁對(duì)木塊的彈力，R表示木塊對(duì)墻壁的壓力，下列對(duì)F、N、R的判斷中哪一個(gè)是正確的（ ）A. N和R的合力為零B. F和N是一對(duì)平衡力C. N和R是性質(zhì)不同的力D. F和N是作用力與反作用力正確答案：B解答過(guò)程：N與R是相互作用力不是平衡力，性質(zhì)相同，作用在兩個(gè)物體上。F與N是一對(duì)平衡力，故正確選項(xiàng)為B。知識(shí)點(diǎn)三：牛頓運(yùn)

9、動(dòng)定律的應(yīng)用1已知物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況例3. 質(zhì)量為10kg的物體放在水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，如果用大小為40N，方向斜向上與水平方向的夾角為37°的恒力，使物體沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，求（1）物體運(yùn)動(dòng)的加速度大?。唬?）若物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，需要多長(zhǎng)時(shí)間速度達(dá)到8.4m/s，物體的位移多大？正確答案：1.68m/s2，5s，21m解答過(guò)程：解：（1）以物體為研究對(duì)象，首先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，如下圖所示。建立平面直角坐標(biāo)系把外力沿兩坐標(biāo)軸方向分解。設(shè)向右為正方向，依據(jù)牛頓第二定律列方程：整理后得到：代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得：物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小 =1.68m/s2

10、（2）因?yàn)槲矬w做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知：物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：物體的位移大小為：m說(shuō)明：（1）這是一道已知物體的受力情況，確定物體的運(yùn)動(dòng)情況的題。（2）本題中物體受4個(gè)力的作用（大于3個(gè)力的作用），一般在處理力的關(guān)系時(shí)用正交分解法。（3）支持力不是外力在豎直方向上的分力；重力大小不等于地面給予的支持力。變式訓(xùn)練3：2005年10月12日9時(shí)，我國(guó)“神舟”六號(hào)載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征2F運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空.若長(zhǎng)征2F運(yùn)載火箭和飛船起飛時(shí)的總質(zhì)量為1.0×105kg，火箭起飛時(shí)的推動(dòng)力為3.0×106 N，運(yùn)載火箭發(fā)射塔高160m，求：（1）假設(shè)火箭起飛時(shí)

11、的推動(dòng)力不變，忽略空氣阻力和火箭質(zhì)量的變化，則運(yùn)載火箭經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間飛離發(fā)射塔；（2）這段時(shí)間內(nèi)飛船中的宇航員費(fèi)俊龍對(duì)座椅的壓力是多大（費(fèi)俊龍的質(zhì)量為65kg）？正確答案：（1）4.0 s （2）1.95×103 N解答過(guò)程：（1）以運(yùn)載火箭和飛船整體為研究對(duì)象，它們起飛時(shí)所受的合力為FMg，根據(jù)牛頓第二定律，起飛時(shí)的加速度：a=m/s2=20 m/s2。 運(yùn)載火箭飛離發(fā)射塔的時(shí)間：t=s=4.0 s.（2）以費(fèi)俊龍為研究對(duì)象，設(shè)座椅對(duì)他的支持力為FN，由牛頓第二定律有：FNmg=ma，F(xiàn)N =ma+mg=65×（10+20）N=1.95×103 N 根據(jù)牛頓第三定律

12、，費(fèi)俊龍對(duì)座椅的壓力：FN=FN=1.95×103 N.總之：根據(jù)牛頓第二定律從物體的受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，在實(shí)際中有重要的應(yīng)用。指揮宇宙飛船飛行的科學(xué)工作者，根據(jù)飛船的受力情況可以確定飛船在任意時(shí)刻的速度和位置。他們解決問(wèn)題的思路和我們?cè)谇懊嬷v的一樣，只是計(jì)算很復(fù)雜，要用電子計(jì)算機(jī)才行。知識(shí)點(diǎn)四：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用2已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定物體受力情況例4. 一個(gè)空心小球從距離地面16m的高處由靜止開(kāi)始落下，經(jīng)2s小球落地，已知球的質(zhì)量為0.4kg，求它下落過(guò)程中所受空氣阻力多大？（ =10m/s2）正確答案：0.8N解答過(guò)程：以空心小球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)它的運(yùn)動(dòng)情況可知，其下落時(shí)加速度

13、大小為：< 說(shuō)明小球在下落過(guò)程中受到向上的空氣阻力作用，小球的受力情況如圖所示依據(jù)牛頓第二定律可知：小球所受空氣阻力大小為：N變式訓(xùn)練4：質(zhì)量為m=20 kg的物體，初速度為10 m/s，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線運(yùn)動(dòng).02.0 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反，2.0 s4.0 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相同，物體的速度時(shí)間圖象如圖所示，已知g取10 m/s2。求物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。正確答案：0.2解答過(guò)程：由圖象可知：02.0s內(nèi)，物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小a1=5 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律有：F+mg=ma1，得F=ma1mg2.04.0 s內(nèi)，物體在負(fù)方向上做勻加速運(yùn)動(dòng)

14、，加速度大小a2=1m/s2，F(xiàn)mg=ma2，F(xiàn)=ma2+mg 所以ma1mg=ma2+mg， 1. 牛頓第三定律提示了力的作用的相互性，即兩個(gè)物體間只要有力的作用，就必然成對(duì)出現(xiàn)即作用力與反作用力，理解這種相互作用關(guān)系，對(duì)解決受力分析問(wèn)題有很大幫助。另外，在求解某力大小時(shí)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象分析該力的反作用力從而求解。2. 無(wú)論哪類(lèi)問(wèn)題，正確理解題意、把握條件、分清過(guò)程是解題的前提，正確分析物體受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是解題的關(guān)鍵，加速度始終是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的紐帶、橋梁?？僧?huà)方框圖如下：3. 全面分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況，畫(huà)出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意簡(jiǎn)圖（含物體所在位置、速度方向、加速度方向等）。特別注意：若所

15、研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、受力情況并非恒定不變時(shí)，則要把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分成幾個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)階段詳細(xì)分析。每個(gè)運(yùn)動(dòng)階段是一種性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。要弄清各運(yùn)動(dòng)階段之間的聯(lián)系（如前一運(yùn)動(dòng)階段的末速度就是后一運(yùn)動(dòng)階段的初速度等）。4. 注意：在求解過(guò)程中，要選準(zhǔn)公式、正確運(yùn)算、簡(jiǎn)潔、規(guī)范。要先求出所求物理量的文字表達(dá)式再代入數(shù)字進(jìn)行計(jì)算。各量統(tǒng)一用國(guó)際單位制單位。各已知量的單位不必一一寫(xiě)出，在數(shù)字后面直接寫(xiě)上所求量的國(guó)際單位制單位即可。一、預(yù)習(xí)新知第四章：牛頓運(yùn)動(dòng)定律復(fù)習(xí)二、預(yù)習(xí)點(diǎn)撥1. 復(fù)習(xí)牛頓三定律的具體含義及應(yīng)用2. 動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題的思維方法及解題思路3. 簡(jiǎn)單的連接體問(wèn)題，超失重問(wèn)題，及斜面上物體的受力

16、分析及動(dòng)力學(xué)問(wèn)題（答題時(shí)間：45分鐘）1. 下列說(shuō)法正確的是 （）A. 凡是大小相等、方向相反、分別作用在兩個(gè)物體上的兩個(gè)力必定是一對(duì)作用力與反作用力B. 凡是大小相等、方向相反、作用在同一物體上的兩個(gè)力必定是一對(duì)作用力與反作用力C. 作用力與反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直線上，因此這兩個(gè)力平衡D. 相互作用的一對(duì)力，究竟稱(chēng)哪一個(gè)力為作用力是任意的2. 以卵擊石，雞蛋“粉身碎骨”，而石頭“安然無(wú)恙”。對(duì)于這一過(guò)程的描述，下列說(shuō)法正確的是（ ）A. 在以卵擊石的過(guò)程中，雞蛋“粉身碎骨”說(shuō)明石頭對(duì)雞蛋的作用力大，所以雞蛋碎了B. 在以卵擊石的過(guò)程中，石頭“安然無(wú)恙”說(shuō)明雞蛋對(duì)石頭的力小，

17、所以石頭“安然無(wú)恙”C. 在以卵擊石的過(guò)程中，石頭對(duì)雞蛋的作用力與雞蛋對(duì)石頭的作用力，二者大小相等D. 以卵擊石的過(guò)程中，石頭“安然無(wú)恙”而雞蛋“粉身碎骨”是因?yàn)榈皻つ艹惺艿牧h(yuǎn)小于石頭所能承受的力3. 如圖所示，P和Q疊放在一起，靜止在水平桌面上。在下列各對(duì)力中屬于作用力與反作用力的是 （）A. P所受的重力和Q對(duì)P的支持力B. Q所受的重力和Q對(duì)P的支持力C. P對(duì)Q的壓力和Q對(duì)P的支持力D. Q對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)Q的支持力4. 2005年10月12日，“神舟”六號(hào)成功發(fā)射并成功返回，再次證明了我國(guó)在航天領(lǐng)域的實(shí)力。下面關(guān)于飛船和火箭上天情況的敘述正確的是（）A. 火箭尾部向外噴氣，噴出

18、的氣體對(duì)火箭產(chǎn)生一個(gè)向上的推力B. 火箭受的推力是由于噴出的氣體對(duì)空氣產(chǎn)生一個(gè)作用力，空氣的反作用力作用于火箭而產(chǎn)生的C. 火箭飛出大氣層后，由于沒(méi)有了空氣，火箭雖向后噴氣也不會(huì)產(chǎn)生推力D. 飛船進(jìn)入軌道后和地球間存在一對(duì)作用力與反作用力5. 一物塊從粗糙斜面底端，以某一初速度開(kāi)始向上滑行，到達(dá)某位置后又沿斜面下滑到底端，則物塊在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A. 上滑時(shí)的摩擦力小于下滑時(shí)的摩擦力 B. 上滑時(shí)的加速度小于下滑時(shí)的加速度C. 上滑時(shí)的初速度小于下滑時(shí)的末速度D. 上滑時(shí)的時(shí)間小于下滑時(shí)的時(shí)間6. 如圖所示，位于光滑固定斜面上的小物塊P受到一水平向右的推力F的作用。已知物塊P沿斜面加速下滑。現(xiàn)保持

19、F的方向不變，使其減小，則加速度（ ）A. 一定變小B. 一定變大C. 一定不變D. 可能變小，可能變大，也可能不變7. 馬拉車(chē)的力大于車(chē)?yán)R的力嗎？8. 人在跑步的時(shí)候，人和地球間有多少對(duì)作用力與反作用力？9. 如圖所示，質(zhì)量為M60kg的人通過(guò)光滑的定滑輪用繩拉著m20kg的物體；當(dāng)物體以加速度a5m/s2上升時(shí)，人對(duì)地面的壓力為多少？（g取10m/s2）10. 如圖所示，質(zhì)量m=2kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平地面的滑動(dòng)摩擦因數(shù)0.25。現(xiàn)對(duì)物體施加大小F=10N與水平方向夾角為37°的斜向上的拉力，使物體向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2，求物體第5s末的速度及5s內(nèi)的位移各為多少。1. D解析：作用力與反作用力是相互作用的兩個(gè)物體之間的彼此的作用，雖然它們大小相等、方向相反，分別作用在兩個(gè)