物理人教版（浙江版）必修一第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律5

5牛頓第三定律知識(shí)內(nèi)容牛頓第三定律考試要求必考加試cc課時(shí)要求1.認(rèn)識(shí)力的作用是相互的，能找出任意一個(gè)力對(duì)應(yīng)的反作用力.2.掌握牛頓第三定律的內(nèi)容，知道作用力和反作用力的關(guān)系不受物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和參考系的影響.3.運(yùn)用牛頓第三定律解決簡單的問題.4.會(huì)研究作用力與反作用力的關(guān)系并得出結(jié)論.一、作用力和反作用力1.力是物體對(duì)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(duì)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(shí)存在的.把它們中的一個(gè)力叫做作用力，另一個(gè)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，兩個(gè)彈簧測力計(jì)A和B連接在一起，用手拉A，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)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(gè)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(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.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(gè)相互接觸的物體相互擠壓時(shí)就會(huì)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(gè)粗糙的接觸面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，接觸面處就會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)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(duì)相互平衡的力：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，且作用在一個(gè)(填“一個(gè)”或“兩個(gè)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(gè)不同的(填“一個(gè)”或“兩個(gè)不同的”)物體上.(3)一對(duì)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(duì)相互平衡的力則不一定(填“一定”或“不一定”)是同一種類的力.[即學(xué)即用]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)物體間先有作用力，然后才有反作用力.(×)(3)物體間的作用力可能與反作用力垂直.(×)(4)物體間的摩擦力一定與壓力垂直.(√)(5)物體間的作用力可能與反作用力等大、反向，可以抵消.(×)一、對(duì)牛頓第三定律的理解[導(dǎo)學(xué)探究](1)在光滑的冰面上，兩人相對(duì)而立.當(dāng)一人用力去推另一人時(shí)，兩人同時(shí)向相反方向運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)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?，放手后兩小車同時(shí)運(yùn)動(dòng)(相吸或相斥).①物體間的一對(duì)作用力與反作用力的產(chǎn)生有先后順序嗎？②上述兩個(gè)例子中一對(duì)作用力和反作用力各是什么性質(zhì)的力？③一對(duì)作用力和反作用力作用在幾個(gè)物體上？(2)拔河比賽時(shí)，甲隊(duì)勝了乙隊(duì)，是不是甲對(duì)乙的拉力大于乙對(duì)甲的拉力呢？甲隊(duì)獲勝的原因是什么？答案(1)①作用力與反作用力無先后順序，同時(shí)產(chǎn)生.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(gè).(2)不是.甲隊(duì)勝是因?yàn)榈孛鎸?duì)甲的摩擦力大于乙對(duì)甲的拉力.[知識(shí)深化]作用力與反作用力的“三性”和“四征”1.三個(gè)性質(zhì)：(1)異體性：作用力和反作用力分別作用在彼此相互作用的兩個(gè)不同的物體上，各自產(chǎn)生各自的作用效果；(2)同時(shí)性：作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，不分先后；(3)相互性：作用力和反作用力總是相互的，成對(duì)出現(xiàn)的.2.四個(gè)特征：(1)等值：大小總是相等的；(2)反向：方向總是相反的；(3)共線：總是作用在同一條直線上；(4)同性：力的性質(zhì)總是相同的.例1跳水一直是我國的優(yōu)勢項(xiàng)目，如圖2所示，一運(yùn)動(dòng)員站在3m跳板上，圖中F1表示人對(duì)跳板的彈力，F(xiàn)2表示跳板對(duì)人的彈力，則()圖2A.先有F1后有F2B.一旦人離開跳板，F(xiàn)2立即消失，F(xiàn)1依舊存在C.因人離開跳板前具有向上的加速度，所以F2大于F1D.F1和F2大小相等、方向相反，是一對(duì)相互作用力答案D解析F1和F2是一對(duì)相互作用力，大小相等、方向相反、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失，D正確.例2如圖3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3A.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(dòng)狀態(tài)無關(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.1.任何時(shí)刻作用力與反作用力的大小都是相等的、方向都是相反的.2.這種關(guān)系與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，與參考系的選擇無關(guān).二、作用力與反作用力和兩平衡力的比較[導(dǎo)學(xué)探究]如圖4所示，放于水平面上的木塊受到重力G和支持力F支的作用，木塊對(duì)水平面的壓力為F壓.圖4(1)重力G和支持力F支的大小、方向存在什么關(guān)系？它們分別作用在什么物體上？性質(zhì)相同嗎？屬于一對(duì)什么力？(2)支持力F支和壓力F壓的大小、方向存在什么關(guān)系？它們分別作用在什么物體上？性質(zhì)相同嗎？屬于一對(duì)什么力？答案(1)大小相等、方向相反；重力G和支持力F支都作用在木塊上；它們性質(zhì)不同；屬于一對(duì)平衡力.(2)大小相等、方向相反；支持力F支作用在木塊上，壓力F壓作用在水平面上；它們性質(zhì)相同，都是彈力；屬于一對(duì)作用力與反作用力.[知識(shí)深化]一對(duì)作用力與反作用力和一對(duì)平衡力的比較eq\o(\s\up7(內(nèi)容),\s\do5(比較))作用力和反作用力平衡力不同點(diǎn)作用對(duì)象作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(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簡記為：作用力與反作用力是“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3兩個(gè)小球A和B，中間用彈簧連接，并用細(xì)繩懸掛于天花板下，如圖5所示，下列說法正確的是()圖5A.繩對(duì)A的拉力和彈簧對(duì)A的拉力是一對(duì)平衡力B.彈簧對(duì)A的拉力和彈簧對(duì)B的拉力是一對(duì)作用力與反作用力C.彈簧對(duì)B的拉力和B對(duì)彈簧的拉力是一對(duì)作用力與反作用力D.B的重力和彈簧對(duì)B的拉力是一對(duì)作用力與反作用力答案C解析繩對(duì)A的拉力和彈簧對(duì)A的拉力大小不相等，不是平衡力，A錯(cuò)誤；作用力和反作用力是作用在相互作用的兩個(gè)物體之間的力，彈簧對(duì)B的拉力和B對(duì)彈簧的拉力是一對(duì)作用力與反作用力，B錯(cuò)誤，C正確；B受到的重力和彈簧對(duì)B的拉力是一對(duì)平衡力，D錯(cuò)誤.區(qū)別作用力與反作用力和平衡力的方法1.作用力與反作用力作用在兩個(gè)物體上，平衡力作用在一個(gè)物體上.2.作用力與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，乙物體對(duì)甲物體的關(guān)系；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)作用在平衡的物體上.三、實(shí)驗(yàn)：探究作用力與反作用的關(guān)系方案Ⅰ：用兩個(gè)彈簧測力計(jì)探究作用力與反作用力的關(guān)系(1)實(shí)驗(yàn)過程把A、B兩個(gè)彈簧測力計(jì)連接在一起，B的一端固定，用手拉測力計(jì)A.如圖6所示，可以看到兩個(gè)測力計(jì)的指針同時(shí)移動(dòng).這時(shí)，測力計(jì)A受到B的拉力F，測力計(jì)B則受到A的拉力F′.比較F和F′的大小.圖6改變手拉彈簧測力計(jì)的拉力的大小，再次比較測力計(jì)A受到B的拉力和測力計(jì)B受到A的拉力的大小關(guān)系.(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論兩個(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.方案Ⅱ：用傳感器探究作用力與反作用力的關(guān)系(1)實(shí)驗(yàn)過程把力傳感器連在計(jì)算機(jī)上，傳感器的鉤子上掛鉤碼，鉤子受力的大小隨時(shí)間變化的情況，可以由計(jì)算機(jī)屏幕顯示.如圖7所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)把兩個(gè)力傳感器連接在計(jì)算機(jī)上，然后把兩個(gè)掛鉤連接在一起，向相反方向拉動(dòng).圖8中兩條曲線分別表示兩個(gè)傳感器的受力的大小.圖7圖8用力拉一個(gè)傳感器，可以看到，在一個(gè)傳感器受力的同時(shí)，另一個(gè)傳感器也受到力的作用，而且在任何時(shí)刻兩個(gè)力大小都是相等的，方向都是相反的.如圖9所示，把一個(gè)力傳感器系在一個(gè)物體上，另一個(gè)握在手中，當(dāng)通過傳感器用力拉物體時(shí)，盡管物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以變化，力的大小也可能隨時(shí)間變化，但在任何時(shí)刻，作用力和反作用力總保持大小相等、方向相反.圖9(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上.說明：這種關(guān)系不僅適用于靜止的物體之間，也適用于運(yùn)動(dòng)的物體之間，即這種關(guān)系與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，也與參考系的選擇無關(guān).(3)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性本實(shí)驗(yàn)借助傳感器這種高科技產(chǎn)品，體現(xiàn)了一個(gè)動(dòng)態(tài)的力的過程分析，即作用力與反作用力中，有一個(gè)力改變，另一個(gè)力馬上發(fā)生變化，通過圖象的方式直觀地表達(dá)出來，可增強(qiáng)大家對(duì)作用力與反作用力關(guān)系的進(jìn)一步理解.例4(2015·浙江9月選考物理測試)在“探究作用力與反作用力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用兩個(gè)力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn).(1)將兩個(gè)傳感器按圖10甲方式對(duì)拉，在計(jì)算機(jī)屏上顯示如圖乙所示的圖象，橫坐標(biāo)代表的物理量是________，縱坐標(biāo)代表的物理量是________.圖10(2)由圖乙可得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是________.A.兩傳感器間的作用力與反作用力大小相等B.兩傳感器間的作用力與反作用力方向相同C.兩傳感器間的作用力與反作用力同時(shí)變化D.兩傳感器間的作用力與反作用力作用在同一物體上答案(1)時(shí)間(t)力(F)(2)AC四、牛頓三定律的區(qū)別與聯(lián)系定律牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律公式F合＝maF＝－F′意義加深了對(duì)力的認(rèn)識(shí)，指出了力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因揭示了加速度是力作用的結(jié)果及力、質(zhì)量、加速度的定量關(guān)系揭示了物體間力的作用的相互性，明確了相互作用力的關(guān)系研究方法根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)得出，不能直接用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證用控制變量法研究F、m、a之間的關(guān)系，可用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證由實(shí)際現(xiàn)象歸納總結(jié)得出，可用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證聯(lián)系牛頓三大定律是一個(gè)整體，是動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)例5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11所示，若重物以加速度a下降(a<g)，則人對(duì)地面的壓力大小為()圖11A.(M＋m)g－maB.M(g－a)－maC.(M－m)g＋maD.Mg－ma答案C解析對(duì)重物，設(shè)繩的拉力為FT，由牛頓第二定律知：mg－FT＝ma，所以，繩的拉力為FT＝mg－ma.對(duì)人受力分析，受重力、繩的拉力及地面的支持力而平衡，則Mg＝FN＋FT，所以FN＝Mg－FT＝(M－m)g＋ma.人對(duì)地面的壓力與地面對(duì)人的支持力為一對(duì)作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律知，人對(duì)地面的壓力大小也為(M－m)g＋ma.本題中地面對(duì)人的支持力并不是人對(duì)地面的壓力，它們是一對(duì)作用力與反作用力，要注意應(yīng)用牛頓第三定律.1.(作用力與反作用力)下列判斷正確的是()A.人行走時(shí)向后蹬地，給地面向后的摩擦力，地面給人的摩擦力是人向前的動(dòng)力B.人勻速游泳時(shí)，人對(duì)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(duì)桌面的壓力，才有桌面的支持力出現(xiàn)，即壓力先產(chǎn)生，支持力后出現(xiàn)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)變化答案A解析人走路或游泳時(shí)，對(duì)地或?qū)λ际┘酉蚝蟮牧?，另一方給人施加動(dòng)力，故A對(duì)，B錯(cuò)；作用力與反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化的，不存在誰先誰后，故C、D均錯(cuò).2.(一對(duì)平衡力與作用力和反作用力的比較)物體靜止在斜面上，如圖12所示，下列說法正確的是()圖12A.物體對(duì)斜面的壓力和斜面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力B.物體對(duì)斜面的摩擦力和斜面對(duì)物體的摩擦力是一對(duì)平衡力C.物體所受重力和斜面對(duì)物體的作用力是一對(duì)平衡力D.物體所受重力可以分解為沿斜面向下的力和對(duì)斜面的壓力答案C3.(牛頓第三定律之研究對(duì)象的轉(zhuǎn)換)如圖13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加速下滑時(shí)，竿對(duì)“底人”的壓力大小為()圖13A.(M＋m)gB.(M＋m)g－maC.(M＋m)g＋maD.(M－m)g答案B解析對(duì)竿上的人進(jìn)行受力分析，受重力mg、摩擦力Ff，有mg－Ff＝ma.竿對(duì)人有摩擦力，人對(duì)竿也有摩擦力，且大小相等，方向相反.對(duì)竿進(jìn)行受力分析，受重力Mg、方向向下的摩擦力Ff′、“底人”對(duì)其的支持力F，Mg＋Ff′＝F，又因?yàn)楦蛯?duì)“底人”的壓力和“底人”對(duì)竿的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，由牛頓第三定律，得到F＝F′＝(M＋m)g－ma.課時(shí)作業(yè)一、單選題1.下面說法中正確的是()A.以卵擊石，雞蛋“粉身碎骨”，但石頭卻“安然無恙”是因?yàn)殡u蛋對(duì)石頭的力小于石頭對(duì)雞蛋的力B.馬拉車前進(jìn)，馬對(duì)車的拉力大小等于車對(duì)馬的拉力大小C.物體間的作用力在先的是作用力，在后的是反作用力D.人壓彈簧時(shí)“人弱它就強(qiáng)”說明人與彈簧間的相互作用力不是等大的答案B解析相互作用的兩個(gè)力總是大小相等，與物體的狀態(tài)無關(guān)，故B正確，A、D錯(cuò)誤；兩力總是同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，C錯(cuò)誤.故選B.2.(2015·嘉興期末)如圖1所示，人用手托著蘋果處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()圖1A.手所受壓力是由于手的彈性形變而產(chǎn)生的B.手所受壓力和手對(duì)蘋果的支持力是一對(duì)平衡力C.蘋果所受重力和手對(duì)蘋果的支持力是一對(duì)平衡力D.蘋果所受重力和蘋果對(duì)手的壓力是作用力和反作用力答案C3.如圖2所示，擊球員用棒球棍回?fù)麸w過來的棒球時(shí)，球棒擊棒球的力()圖2A.比球撞擊球棒的力更早產(chǎn)生B.與球撞擊球棒的力同時(shí)產(chǎn)生C.大于球撞擊球棒的力D.小于球撞擊球棒的力答案B解析根據(jù)牛頓第三定律可知作用力和反作用力總是等大、反向，同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失的，故選B.4.在拔河比賽中，下列各因素對(duì)獲勝有利的是()A.對(duì)繩的拉力大于對(duì)方B.對(duì)地面的最大靜摩擦力大于對(duì)方C.手對(duì)繩的握力大于對(duì)方D.質(zhì)量小于對(duì)方答案B解析在拔河比賽中根據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系，雙方對(duì)繩的拉力大小是相等的，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；取勝的決定因素是繩對(duì)人的拉力和地面對(duì)人的摩擦力的大小關(guān)系，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤.5.(2015·金華市十校期末)春天，河邊上的濕地很松軟，人在濕地上行走時(shí)容易下陷，則在人加速下陷時(shí)()A.人對(duì)濕地的壓力等于他受到的重力B.人對(duì)濕地的壓力大于濕地對(duì)他的支持力C.人對(duì)濕地的壓力小于他受到的重力D.人對(duì)濕地的壓力小于濕地對(duì)他的支持力答案C解析人對(duì)濕地的壓力和濕地對(duì)人的支持力是作用力與反作用力，故二力一定相等，人加速下陷，則重力大于支持力，所以重力大于人對(duì)濕地的壓力，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確.6.(2015·浙江重點(diǎn)中學(xué)期末)汽車?yán)宪囋谒降缆飞涎刂本€加速行駛，以下說法正確的是()A.汽車能拉著拖車加速前進(jìn)，是因?yàn)槠嚴(yán)宪嚨牧Υ笥谕宪嚴(yán)嚨牧.加速前進(jìn)時(shí)，汽車對(duì)拖車的拉力大小與拖車對(duì)汽車的拉力大小相等C.汽車先對(duì)拖車施加拉力，然后才產(chǎn)生拖車對(duì)汽車的拉力D.汽車對(duì)拖車的拉力大小與拖車所受地面對(duì)它的摩擦力大小相等答案B解析汽車?yán)宪嚨牧屯宪嚴(yán)嚨牧κ且粚?duì)作用力和反作用力，大小相等，方向相反，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，故A、C錯(cuò)誤，B正確；拖車在水平方向上受汽車對(duì)它的拉力和自身所受的阻力，拉力大于阻力，有水平方向上的合力，產(chǎn)生加速度，故D錯(cuò)誤.7.2016年10月17日，“神舟十一號(hào)”飛船載著景海鵬和陳冬兩名宇航員順利飛入太空.下面關(guān)于飛船與火箭上天的情形，其中敘述正確的是()A.火箭尾部向外噴氣，噴出的氣體反過來對(duì)火箭產(chǎn)生一個(gè)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(duì)空氣產(chǎn)生一個(gè)作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動(dòng)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(dòng)力D.飛船進(jìn)入運(yùn)行軌道之后，與地球之間不再存在一對(duì)作用力與反作用力答案A解析火箭升空時(shí)，其尾部向下噴氣，火箭箭體與被噴出的氣體是一對(duì)相互作用的物體.火箭向下噴氣時(shí)，噴出的氣體同時(shí)對(duì)火箭產(chǎn)生向上的反作用力，即為火箭上升的推動(dòng)力，此動(dòng)力并不是由周圍的空氣對(duì)火箭的反作用力提供的.因而與是否飛出大氣層、是否存在空氣無關(guān).故A選項(xiàng)正確，B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤.飛船進(jìn)入運(yùn)行軌道后，飛船與地球之間依然存在相互吸引力，即地球吸引飛船，飛船吸引地球，這是一對(duì)作用力與反作用力，故