2019_2020学年高中物理第四章牛顿运动定律5牛顿第三定律学案新人教版必修1.docx

5牛顿第三定律学科素养与目标要求物理观念：1.知道力的作用是相互的，理解作用力与反作用力的概念.2.理解牛顿第三定律，会用牛顿第三定律解释一些生活中的现象科学思维：1.会用牛顿第三定律和牛顿第二定律解决有关问题.2.理解一对平衡力及作用力与反作用力的区别一、作用力与反作用力1力是物体对物体的作用，只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体2力的作用是相互的，物体间相互作用的这一对力称为作用力和反作用力3作用力与反作用力总是互相依存、同时存在的把它们中的任何一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力二、牛顿第三定律1实验探究：如图1所示，把两个弹簧测力计A和B连接在一起，B的一端固定，用手拉A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反图12牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上三、物体的受力分析1受力分析中常见的三种力(1)重力：任何物体都受重力，其方向竖直向下(2)弹力：两个相互接触的物体相互挤压时就会产生弹力，其方向与接触面垂直(填“平行”或“垂直”)(3)摩擦力：当两个粗糙且挤压的接触面发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力，其方向与接触面平行(填“平行”或“垂直”)2平衡力与作用力和反作用力(1)一对平衡力：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，且作用在一个(填“一个”或“两个不同的”)物体上.(2)作用力和反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，且作用在两个不同的(填“一个”或“两个不同的”)物体上(3)一对作用力和反作用力一定(填“一定”或“不一定”)是同一种类的力，而一对平衡力则不一定(填“一定”或“不一定”)是同一种类的力判断下列说法的正误(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力()(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力()(3)作用力施加之后才会产生反作用力，即反作用力总比作用力落后一些()(4)作用力和反作用力大小相等、方向相反，作用在一条直线上，因此它们的合力为零()(5)物块静止放在桌面上，物块所受重力和物块对桌面的压力是一对作用力和反作用力()(6)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力()一、对牛顿第三定律的理解1在光滑的冰面上，两人相对而立当一人用力去推另一人时，两人同时向相反方向运动；两个小车上粘有磁铁，让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，放手后两小车同时运动(相吸或相斥)(1)物体间的一对作用力与反作用力的产生有先后顺序吗？(2)上述两个例子中一对作用力和反作用力各是什么性质的力？(3)一对作用力和反作用力作用在几个物体上？答案(1)作用力与反作用力同时产生，无先后顺序(2)前者相互作用力都是弹力，后者相互作用力都是引力或都是斥力(3)两个2拔河比赛时，甲队胜了乙队，是不是甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力呢？答案不是1牛顿第三定律表达式：FF，式中的“”号表示作用力与反作用力方向相反2作用力与反作用力的四个特征(1)等值：作用力和反作用力大小总是相等的(2)反向：作用力和反作用力方向总是相反的(3)共线：作用力和反作用力总是作用在同一条直线上(4)同性质：作用力和反作用力的性质总是相同的例1用锤头敲玻璃，玻璃被打碎，而锤头未碎对于这一现象，下列说法正确的是()A锤头对玻璃的作用力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂B玻璃对锤头的作用力大于锤头对玻璃的作用力，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂C锤头和玻璃之间的作用力是等大的，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂D因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小答案C解析锤头对玻璃的作用力与玻璃对锤头的作用力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在不同物体上，因物体对力的承受能力不同，所以产生的作用效果不同，故C正确，A、B、D均错误例2如图2所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说法中正确的是()图2A马拉车的力总是大于车拉马的力B马拉车的力总是等于车拉马的力C加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力D减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力答案B解析马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关加速运动或者减速运动时，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，故A、C、D错误，B正确正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义“总是”是强调对于任何物体，在任何情况下，作用力与反作用力的关系都成立对此，我们可以从以下几个方面理解：(1)不管物体的大小、形状如何，例如，大物体与大物体之间，大物体与小物体之间，任何形状的物体之间，其作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的(2)不管物体的运动状态如何，例如，静止的物体之间，运动的物体之间，静止与运动的物体之间，其作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的(3)作用力与反作用力的产生和消失总是同时的两者中若有一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失二、一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较如图3所示，木块静止在水平面上图3(1)在图中画出木块受到的重力G和支持力FN的示意图重力G和支持力FN属于一对什么力？作用在几个物体上？性质相同吗？(2)在图4中画出水平面对木块的支持力FN和木块对水平面的压力FN.支持力FN和压力FN属于一对什么力？分别作用在什么物体上？性质相同吗？图4答案(1)如图所示重力和支持力属于一对平衡力作用在一个物体上性质不同(2)如图所示支持力FN和压力FN属于一对作用力与反作用力支持力FN作用在木块上，压力FN作用在水平面上性质相同一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较一对作用力与反作用力一对平衡力不同点作用对象作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依存关系相互依存，不可单独存在，同时产生，同时变化，同时消失无依存关系，撤除一个，另一个依然可能存在叠加性两力作用效果不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，且合力为零力的性质一定是同种性质的力可以是同种性质的力，也可以是不同种性质的力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上例3(多选)如图5所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上，使其保持静止，下列说法中正确的是()图5A水平力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力B物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力C水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力D物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力答案BD解析水平力F与墙壁对物体的弹力是一对平衡力，A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力，因物体处于静止状态，故这两个力是一对平衡力，B正确；水平力F作用在物体上，物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力既不是平衡力，也不是相互作用力，C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力，D正确针对训练如图6所示，人沿水平方向拉牛(可视为质点)，但没有拉动其中说法正确的是()图6A绳拉牛的力小于牛拉绳的力B绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力C绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力D绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是作用力与反作用力答案C解析绳拉牛的力和牛拉绳的力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故A、B、D错误；由于没有拉动牛，可知绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力，故C正确三、牛顿第三定律的综合应用求解某个力的大小和方向，一般情况下选取该力的受力物体进行分析，但有些情况不便于直接求解该力时，可先通过转换研究对象，求解其反作用力的大小和方向，进而应用牛顿第三定律求得该力的大小和方向例4建筑工人用如图7所示的定滑轮装置运送建筑材料一质量为70.0 kg的工人站在水平地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及两者间的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)图7A510NB490NC890ND910N答案B解析设绳子对建筑材料的拉力为F1，由牛顿第二定律得F1mgma，解得F1m(ga)210N，则绳子对工人的拉力F2F1210N工人处于静止状态，则地面对工人的支持力FNMgF2490N，由牛顿第三定律知，工人对地面的压力FNFN490N，故选项B正确1(作用力与反作用力)对于作用力与反作用力的理解，下列说法中正确的是()A当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失B弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力C甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力D作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡答案D解析作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，它们之间没有先后顺序，A错误；任何力都有反作用力，B错误；作用力和反作用力一定是同种性质的力，C错误；由于作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，因而它们在任何情况下都不会平衡，D正确2(牛顿第三定律)(多选)一个大人(甲)跟一个小孩(乙)站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了对这个过程中作用于双方的力的关系，说法正确的是()A大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力C大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小一定相等D只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大答案BC解析作用力与反作用力总是大小相等的，大人与小孩手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是在小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小总是相等的，所以B、C正确3(牛顿第三定律)(2019温州市新力量联盟高一第一学期期末)如图8所示，船夫用撑杆撑船前行，则()图8A船对人的力小于人对船的力B船对水的力大于水对船的力C人对撑杆的力与撑杆对人的力大小相等D撑杆对河底的力大于河底对撑杆的力答案C4(一对平衡力与作用力和反作用力)电动平板车是继传统滑板之后的又一滑板运动的新型产品，深受年轻人的喜爱如图9所示，电动平板车置于水平地面上，下列说法正确的是()图9A人站在平板车上保持静止时，人所受的重力和地面对平板车的支持力是一对平衡力B人站在平板车上保持静止时，平板车对人的支持力与平板车对地的压力是一对作用力和反作用力C人竖直向上加速起跳阶段，平板车对人的支持力等于人对平板车的压力D人竖直向上加速起跳阶段，人所受的重力等于人对平板车的压力答案C解析人站在平板车上保持静止时，人所受的重力与平板车对人的支持力是一对平衡力，人所受的重力和地面对平板车的支持力分别作用在两个不同的物体上，A错误；人站在平板车上保持静止时，平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对作用力和反作用力，B错误；平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，C正确；人竖直向上起跳时，加速度向上，合力向上，人所受的重力小于平板车对人的支持力，所以人所受的重力小于人对平板车的压力，D错误5(利用牛顿第三定律转换研究对象)如图10所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a(aFC电风扇静止时，固定杆对它的作用力等于它对固定杆的作用力D电风扇水平转动后，固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力答案BC二、非选择题12.如图10所示，圆环的质量为M，经过环心的竖直钢丝AB上套有一个质量为m的小球，今让小球沿钢丝AB(质量不计)以初速度v0竖直向上运动，要使圆环对地面恰好无压力，则小球的加速度是多少？(设小球始终向上运动且未到达A点)图10答案g解析结合题意，由牛顿第三定律知圆环对地面无压力，则地面对圆环无支持力，取小球为研究对象，受重力mg和钢丝对小球竖直向下的摩擦力Ff.由牛顿第二定律得mgFfma，由牛顿第三定律可知小球对钢丝竖直向上的摩擦力FfFf.对圆环受力分析可知，圆环受重力Mg和竖直向上的摩擦力Ff作用，则MgFf，由以上各式解得ag.13.如图11为马戏团中猴子爬杆的装置已知底座连同竖直杆总质量为20kg，猴子质量为5kg，现让猴子沿杆以1 m/s2的加速度从杆底部加速向上爬，设猴子与杆之间的作用力为恒力，则底座对水平面的压力为多大？(g取10 m/s2)图11答案255N解析设猴子质量为m，杆及底座总质量为M，猴子向上加速爬时受到沿杆向上的力为F，对猴子由牛顿第二定律得