牛頓第三定律（導(dǎo)學(xué)案）高一物理

第3節(jié)牛頓第三定律導(dǎo)學(xué)案【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含義，并能用它解釋生活中的現(xiàn)象。3.知道作用力、反作用力與平衡力的區(qū)別。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1．知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力（重點(diǎn)）2．掌握牛頓第三定律并用它分析實(shí)際問(wèn)題（重點(diǎn)）3．區(qū)別平衡力與作用力和反作用力（重點(diǎn)難點(diǎn)）【知識(shí)回顧】初中知識(shí)回顧：1.力的概念：力是物體對(duì)物體的作用。2.力的作用是相互的：（1）一個(gè)力必然聯(lián)系著兩個(gè)物體，對(duì)一個(gè)力來(lái)說(shuō)，一定有施力物體也一定有受力物體。（2）一個(gè)物體在對(duì)別的物體施加力的同時(shí)，也要受到別的物體對(duì)它施加的力，因此，物體間力的作用是相互的。力總是成對(duì)出現(xiàn)的，我們把其中的一個(gè)力叫做作用力，另一個(gè)力叫做反作用力。3.力的作用效果：（1）力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（2）力可以改變物體的形狀4.一對(duì)平衡力的特點(diǎn)：作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力,如果大小相等、方向相反,并且作用在同一條直線上,這兩個(gè)力就彼此平衡。【自主預(yù)習(xí)】一、作用力和反作用力牛頓第三定律1.力：力是物體對(duì)物體的作用，任何力一定同時(shí)存在著受力物體和施力物體。2.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。作用力和反作用力總是相互依賴、同時(shí)存在的。3.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。二、物體受力的初步分析分析物體受到哪些力，并將它們以力的示意圖的形式表示出來(lái)，這一過(guò)程及方法叫受力分析。(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?！菊n堂探究】觀察與思考：播放視頻。一、作用力和反作用力思考與討論：(1)根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，你還能舉出哪些物體間相互作用的例子？(2)你所舉的這些例子，相互作用的兩個(gè)物體間受力有何共同的特點(diǎn)?識(shí)圖與思考:生活實(shí)例分析觀察和實(shí)驗(yàn)表明：相互的。2.一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，后一物體一定同時(shí)對(duì)前一物體也施加了力，即同時(shí)存在著施力物體和受力物體。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。思考與討論：(1)作用力和反作用力的大小、方向有什么樣的關(guān)系呢？(2)你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，定量且直觀的反映出作用力和反作用力的大小和方向關(guān)系呢？二、牛頓第三定律（一）實(shí)驗(yàn)探究：用彈簧測(cè)力計(jì)探究作用力和反作用力的關(guān)系我們可以通過(guò)圖3.33所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把A、B兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)連接在一起，B的一端固定，用手拉測(cè)力計(jì)A?？梢钥吹絻蓚€(gè)測(cè)力計(jì)的指針同時(shí)移動(dòng)。這時(shí)，測(cè)力計(jì)B受到A的拉力F,測(cè)力計(jì)A則受到B的拉力F'。F與F'有什么關(guān)系呢?【實(shí)驗(yàn)演示】演示用彈簧測(cè)力計(jì)探究作用力和反作用力的關(guān)系演示用力傳感器探究作用力和反作用力的關(guān)系（二）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：用手拉彈簧秤A，可以看到兩個(gè)彈簧秤的指針同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)是相等的，改變手拉彈簧的拉力，彈簧秤的示數(shù)也隨著改變，但兩個(gè)示數(shù)總相等。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：作用力和反作用力大小總是相等的，也是同時(shí)變化的。（三）牛頓第三定律1.內(nèi)容：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。2.公式：F=F’(負(fù)號(hào)表示作用力與反作用力的方向相反)牛頓第三定律是個(gè)普遍規(guī)律。所闡明的作用力與反作用力的關(guān)系不僅適用于靜止的物體之間，也適用于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間，這種關(guān)系與作用力的性質(zhì)、物體質(zhì)量大小、作用方式(是否接觸)、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及參考系的選擇均無(wú)關(guān)。(1)作用力和反作用力的三個(gè)特征：①等值；②反向；③共線。(2)作用力和反作用力的四個(gè)性質(zhì)：①異體性；②同時(shí)性；③相互性；④同質(zhì)性?！疽曨l演示】演示牛頓第三定律的應(yīng)用討論與思考：（1）拔河比賽中，雙方隊(duì)員經(jīng)過(guò)努力，終究會(huì)有一隊(duì)得勝。你是否認(rèn)為那個(gè)隊(duì)獲得勝利,就是那個(gè)隊(duì)的拉力大？（2）大力士可以將卡車?yán)瓌?dòng)，你是否認(rèn)為大力士給卡車的拉力大于卡車給大力士的拉力,卡車才移動(dòng)的呢？三、物體受力的初步分析（一）受力分析初步(1)根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化來(lái)分析和判斷其受力情況；(2)根據(jù)各種力的特點(diǎn)，從相互作用的角度來(lái)分析物體受力。明確研究對(duì)象按順序找力已知力必須是接觸力畫性質(zhì)力，不畫效果力【視頻演示】物體受力的初步分析思考與討論：有同學(xué)根據(jù)初中所學(xué)的知識(shí)認(rèn)為：如果兩個(gè)力的大小相等，方向相反，這兩個(gè)力就會(huì)互相平衡，作用效果就可以相互抵消了。既然作用力和反作用力也是大小相等，方向相反，它們也應(yīng)該互相平衡！你認(rèn)為這種的觀點(diǎn)對(duì)嗎？（二）平衡力與作用力、反作用力比較【視頻演示】平衡力與作用力、反作用力的區(qū)別比較項(xiàng)目一對(duì)平衡力一對(duì)作用力與反作用力區(qū)別作用對(duì)象同一物體兩個(gè)物體作用效果效果可抵消，F(xiàn)合=0效果不能抵消，不可求合力力的性質(zhì)不一定相同一定相同作用時(shí)間不一定同時(shí)變化消失同時(shí)產(chǎn)生、消失、變化相同等值反向共線課堂小結(jié)：【自我測(cè)評(píng)】1．用一根繩子把物體掛在天花板上，物體靜止時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是（）A．物體所受到的重力跟繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)作用力和反作用力B．物體對(duì)繩的拉力跟繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)平衡力C．物體對(duì)繩的拉力就是物體所受到的重力D．繩對(duì)物體的拉力跟物體對(duì)繩的拉力是一對(duì)作用力與反作用力【答案】D【詳解】A．物體所受到的重力跟繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)平衡力，A錯(cuò)誤；B．物體對(duì)繩的拉力跟繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)作用力和反作用力，B錯(cuò)誤；C．物體對(duì)繩的拉力與物體所受到的重力不是同一個(gè)力，拉力是物體施加給繩子的，重力是地球施加給物體的，C錯(cuò)誤；D．繩對(duì)物體的拉力跟物體對(duì)繩的拉力是一對(duì)作用力與反作用力，D正確。故選D。2．某人用繩子將一桶水從井內(nèi)向上提的過(guò)程中，不計(jì)繩子的重力，以下說(shuō)法正確的是（）A．只有在桶勻速上升過(guò)程中，繩子對(duì)桶的拉力才等于桶對(duì)繩子的拉力B．桶加速上升的過(guò)程中，繩子對(duì)桶的拉力大于桶對(duì)繩子的拉力C．桶加速上升的過(guò)程中，繩子對(duì)桶的拉力等于桶對(duì)繩子的拉力D．桶減速向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，繩子對(duì)桶的拉力小于桶對(duì)繩子的拉力【答案】C【詳解】繩子對(duì)桶的拉力和桶對(duì)繩子的拉力是一對(duì)相互作用力，不管是桶勻速上升過(guò)程、加速上升過(guò)程或者減速向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程，繩子對(duì)桶的拉力總是等于桶對(duì)繩子的拉力。故選C。3．如圖所示，吊在天花板上的電扇所受重力為G，靜止時(shí)固定桿對(duì)它的拉力為F，扇葉水平轉(zhuǎn)動(dòng)后，固定桿對(duì)它的拉力為F'，則（）A．F=G、F=F'B．F=G、F<F'C．電扇靜止時(shí)，固定桿對(duì)它的作用力等于它對(duì)固定桿的作用力D．扇葉水平轉(zhuǎn)動(dòng)后，固定桿對(duì)它的作用力小于它對(duì)固定桿的作用力【答案】C【詳解】AB．電扇靜止時(shí)，有F=G，而扇葉水平轉(zhuǎn)動(dòng)后，向下吹風(fēng)，對(duì)空氣有向下的作用力，根據(jù)牛頓第三定律，空氣對(duì)扇葉有向上的作用力，此時(shí)固定桿對(duì)電扇的拉力F'<G得F'<F則AB項(xiàng)錯(cuò)誤；CD．固定桿對(duì)電扇的作用力與電扇對(duì)固定桿的作用力為一對(duì)作用力和反作用力，兩者總是等大反向，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選C。4．2020年7月23日，搭載著中國(guó)首顆火星探測(cè)器天問(wèn)一號(hào)的長(zhǎng)征五號(hào)重型運(yùn)載火箭在海南文昌發(fā)射場(chǎng)順利發(fā)射升空?；鸺c(diǎn)火升空時(shí)，噴出的燃?xì)庖院艽蟮乃俣葟幕鸺龂娍趪姵觯鸺@得推力而升空，如圖所示，則（）A．火箭獲得的推力來(lái)自空氣B．火箭對(duì)噴出燃?xì)獾淖饔昧εc噴出燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力是一對(duì)作用力和反作用力C．噴出的燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力與火箭的重力是一對(duì)作用力和反作用力D．噴出的燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力與火箭的重力是一對(duì)平衡力【答案】B【詳解】A．燃?xì)獗粐姵鏊查g，燃?xì)鈱?duì)火箭的反作用力：施力物體是噴出的燃?xì)猓芰ξ矬w是火箭，使火箭獲得的推力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．火箭對(duì)噴出燃?xì)獾淖饔昧εc噴出燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力是兩個(gè)物體之間的相互作用，是一對(duì)作用力和反作用力，選項(xiàng)B正確；C．火箭噴出的燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力與火箭的重力都作用在火箭上，不是一對(duì)作用力和反作用力，C錯(cuò)誤；D．火箭能加速上升，說(shuō)明火箭噴出的燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力大于火箭的重力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。5．如圖所示，物體放在水平桌面上，受到一個(gè)水平向右的拉力F作用，卻仍然保持靜止，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．物體受三個(gè)力作用，拉力和摩擦力是一對(duì)平衡力B．物體受三個(gè)力作用，重力和地面的支持力是一對(duì)作用力和反作用力C．物體受四個(gè)力作用，重力和物體對(duì)地面的壓力是作用力和反作用力D．物體受四個(gè)力作用，重力和地面的支持力是一對(duì)平衡力【答案】D【詳解】AB．物體受重力、桌面的支持力、水平向右的拉力F，根據(jù)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)知，物體在水平方向還必須受水平向左的摩擦力f，所以物體共受四個(gè)力的作用，AB錯(cuò)誤；C．由于作用力與反作用力是分別作用在兩個(gè)不同物體上且等大、反向共線的，所以物體所受的重力和物體對(duì)地面的壓力不是作用力和反作用力，C錯(cuò)誤；D．物體水平方向上受向右的拉力和向左的摩擦力，為一對(duì)平衡力，豎直方向上受重力和支持力，也為一對(duì)平衡力，D正確。故選D。6．如圖所示，三個(gè)相同的物體疊放在一起，置于粗糙水平面上，物體間接觸面不光滑，現(xiàn)用一水平力F作用于B上，三個(gè)物體仍靜止，下列說(shuō)法中正確的是（）A．B物體受到六個(gè)力作用B．A物體受到三個(gè)力作用C．C物體受到水平面對(duì)它的摩擦力大小為F，方向水平向左D．C物體對(duì)B物體的支持力大小等于B物體的重力【答案】C【詳解】B．對(duì)A物體受力分析可知，A物體受重力和B物體對(duì)它的支持力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；A．對(duì)B物體受力分析，B物體受重力、A物體對(duì)B物體的壓力、C物體對(duì)B物體的支持力、拉力和C物體對(duì)B物體的摩擦力，所以B物體受五個(gè)力的作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；C．由于B物體相對(duì)于C物體具有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以B物體受到C物體對(duì)它向左的摩擦力作用，則B物體對(duì)C物體的摩擦力的方向?yàn)樗较蛴?，因此C物體相對(duì)水平面具有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，C物體受到水平面對(duì)它水平向左的摩擦力，由二力平衡可知，C物體所受的摩擦力的大小為F，選項(xiàng)C正確；D．由于A物體放在B物體上，所以C物體對(duì)B物體的支持力大小等于A物體和B物體的重力之和，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。故選C。7．如圖，水平力F把一個(gè)物體緊壓在豎直的墻壁上靜止不動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（

）A．作用力F跟墻壁對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力與反作用力B．作用力F與物體對(duì)墻壁的壓力是一對(duì)平衡力C．物體的重力跟墻壁對(duì)物體的靜摩擦力是一對(duì)平衡力D．物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力與反作用力【答案】CD【詳解】AB．作用力F跟墻壁對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力，作用力F與物體對(duì)墻壁的壓力既不是平衡力也不是相互作用力，故AB錯(cuò)誤；C．物體的重力跟墻壁對(duì)物體的靜摩擦力是一對(duì)平衡力，故C正確；D．物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，故D正確。故選CD。8．用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)做“驗(yàn)證牛頓第三定律”的實(shí)驗(yàn)：用一輛電動(dòng)玩具汽車拖運(yùn)另一輛無(wú)動(dòng)力的玩具汽車，在兩車掛接處裝上傳感器探頭，并把它們的掛鉤連在一起．當(dāng)電動(dòng)玩具汽車通電后拉著另一輛車向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，顯示器屏幕上呈現(xiàn)相互作用力隨