通用版2018-2019版高考物理总复习主题二相互作用与运动定律2.2.5牛顿第三定律学案新人教版.doc

2.2.5牛顿第三定律学习目标核心提炼1.知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念。2个概念作用力与反作用力1个定律牛顿第三定律1个区别一对平衡力与一对作用力和反作用力的区别1种分析方法转换法2.理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决简单的问题。3.理解一对平衡力与一对相互作用力。一、作用力和反作用力两个物体之间的作用总是相互的。物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力。思考判断(1)有的力可能只有受力物体，没有施力物体。()(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。()(3)物体间不可能只有作用力，而没有反作用力。()(4)先有作用力，然后才有反作用力。()二、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。思维拓展(1)“掰手腕”是比较臂力大小的一种常见比赛。在一次“掰手腕”比赛中，甲轻松地战胜了乙，这是因为甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力吗？提示掰手较力时双方的作用力与反作用力大小总是相等的，只是人的手腕的承受能力有差异。(2)成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻不估计自己的力量，自取灭亡。那么是否蛋碰石头的力小于石头碰蛋的力呢？提示不是，以卵击石时，卵与石之间的力是一种作用力与反作用力，大小相等，只是效果不同而已。三、物体的受力分析1.受力分析及意义(1)任何物体的加速度都是由它所受各个力的合力决定，要了解物体的运动就必须对它的受力情况进行分析。(2)受力分析就是要分析研究对象受到的力。2.受力分析的步骤(1)明确研究对象，可以是某个物体、物体的一部分或某个作用点，也可以是几个物体组成的整体。(2)按照先重力、再弹力、后摩擦力、最后其他力的顺序，逐个确定物体受到哪些力的作用。(3)依据物体受到的各个力的方向，画出受力示意图，为了便于观察，物体所受的各个力集中画在同一个作用点上。思维拓展如图所示是滑雪运动员沿斜坡下滑的过程，有人说运动员受到了下滑力的作用，你认为这种说法对吗？提示不对。运动员沿斜坡下滑过程中受到竖直向下的重力，垂直斜坡向上的弹力，沿斜坡向上的摩擦力，根本就不存在下滑力。运动员沿斜坡下滑的原因是合力作用的效果。正确理解牛顿第三定律要点归纳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.作用力和反作用力的理解(1)三个性质(2)四个特征等值作用力和反作用力大小总是相等的反向作用力和反作用力方向总是相反的共线作用力和反作用力总是在同一条直线上同性质作用力和反作用力性质总是相同的3.牛顿第三定律的适用范围牛顿第三定律是个普遍规律。所阐明的作用力与反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，这种关系与作用力性质、物体质量大小、作用方式(接触还是不接触)、物体运动状态及参考系的选择均无关。 精典示例例1 如图1所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑的，则下列说法正确的是()图1A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C.若甲的质量比乙的大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D.若乙收绳的速度比甲的快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利思路点拨解答本题时应把握以下三点：(1)作用力与反作用力分别作用在两个物体上，并且总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。(2)一对平衡力作用在同一个物体上。(3)该拔河比赛中取胜的关键是加速度小，在相等的时间内位移小。解析根据牛顿第三定律知甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，选项A错误；因为甲对绳的拉力和乙对绳的拉力都作用在绳上，故选项B错误；绳对甲、乙的拉力大小相等，由于甲的质量大，加速度小，相同时间内的位移小，故甲会胜利，选项C正确，D错误。答案C规律总结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，其相互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，其相互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。针对训练1 关于马拉车的下列说法正确的是()图2A.马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力B.马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力C.不论车如何运动，马拉车的力大小总等于车拉马的力D.只有当马拉车不动或马拉车匀速前进时，马拉车的力大小才等于车拉马的力解析马拉车时，不论车如何运动，马拉车的力与车拉马的力都是一对相互作用力，二者总是大小相等的，故C正确，A、B、D错误。答案C一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较要点归纳作用力与反作用力平衡力共同点大小相等，方向相反，作用在同一直线上不同点作用对象作用在两个物体上作用在同一个物体上作用时间同时产生，同时变化，同时消失，不可单独存在不一定同时产生、变化或消失，可以单独存在，只是不再平衡力的性质一定是同性质的力不一定是同性质的力作用效果因为一对作用力与反作用力作用在两个物体上，各自产生作用效果，故不能求合力一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态，合力为零精典示例例2 一根轻绳的上端悬挂在天花板上，下端挂一灯泡，则 ()图3A.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力 B.灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力C.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力 D.绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力 解析灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对平衡力，选项A、B错误；灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力，绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力和反作用力，选项C正确，选项D错误。 答案C规律总结(1)作用力与反作用力和一对平衡力的共同点是等大、反向、共线。(2)区分作用力与反作用力和一对平衡力的要点看研究对象：作用力与反作用力作用在不同物体上，而一对平衡力作用在同一物体上。看依存关系：作用力与反作用力同生同灭，相互依存，而一对平衡力则彼此没有依存关系。针对训练2 如图4所示，人静止站在测力计上，下列说法中正确的是 ()图4A.人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对平衡力B.人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力C.人所受的重力和人对测力计的压力是一对平衡力D.人所受的重力和人对测力计的压力是一对作用力与反作用力解析人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力，故A错误，B正确；人所受的重力和人对测力计的压力，既不是一对平衡力，也不是作用力与反作用力，故C、D错误。答案B转换研究对象法对物体受力分析要点归纳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。精典示例例3 如图5所示，滑杆和底座静止在水平地面上，质量为M，一质量为m的猴子沿杆以0.4g的加速度加速下滑，则底座对地面的压力为 ()图5A.Mg0.4mg B.Mg0.6mgC.(Mm)g D.Mg思路点拨(1)根据牛顿第三定律转换研究对象，把求解压力转换为求解支持力。(2)把求解猴子对杆向下的摩擦力转换为求解杆对猴子向上的摩擦力。解析以猴子为研究对象，分析猴子的受力如图甲所示：竖直方向受重力mg和杆对猴子的摩擦力Ff，则有mgFfma 滑杆和底座受力如图乙所示，受重力Mg、支持力FN，猴子对杆的摩擦力Ff三力平衡：FNMgFf由牛顿第三定律得FfFf由解得FNMg0.6mg由牛顿第三定律得底座对地面的压力为FNFNMg0.6mg，方向竖直向下。故选项B正确。答案B针对训练3 如图6所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上为一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人匀速上爬时，竿对“底人”的压力大小为()图6A.(Mm)g B.mgC.Mg D.(Mm)g解析竿上的人与竿的相互作用力为f，则底下的人受到的压力为FNMgf，对质量为m的人有：mgf，解得FN(mM)g。答案A1.(多选)在排球比赛中，运动员用手掌将排球奋力击出。关于排球与运动员手掌之间的作用力，下列说法正确的是()A.排球对运动员手掌的作用力大于运动员手掌对排球的作用力B.排球对运动员手掌的作用力和运动员手掌对排球的作用力大小相等 C.排球对运动员手掌的作用力比运动员手掌对排球的作用力产生稍晚D.排球对运动员手掌的作用力和运动员手掌对排球的作用力同时消失解析排球对运动员手掌的作用力与运动员手掌对排球的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，同时产生，同时消失，故B、D正确。答案BD2.某同学沿水平方向用力推一文具盒，使其在水平面上做匀速直线运动，下列说法中正确的是 ()A.文具盒对桌面的压力和文具盒所受的重力是一对平衡力B.桌面对文具盒的支持力和文具盒对桌面的压力是一对平衡力C.手对文具盒的推力和桌面对文具盒的摩擦力是一对作用力和反作用力D桌面对文具盒的摩擦力和文具盒对桌面的摩擦力是一对作用力和反作用力 解析一对平衡力的受力物体是同一物体，而文具盒对桌面的压力受力物体是桌面，A错误；B中的受力物体分别是文具盒和桌面，B错误；C项中的两个力不是作用在同一物体上，而且也不是相互作用的两个力，C错误；D项中的两个力符合作用力与反作用力的条件，D正确。答案D3.(多选)重物A用一根轻弹簧悬于天花板下，画出重物和弹簧的受力图如图7所示。关于这四个力的以下说法正确的是()图7A.F1的反作用力是F4B.F2的反作用力是F3C.F1的施力物体是弹簧D.F3的施力物体是物体A解析F1是指弹簧对重物A的拉力，F3是指重物A对弹簧的拉力，F4是指天花板对弹簧的拉力，F2为重物A的重力。F1的反作用力是F3，故A错误；F2的反作用力是物体对地球的引力，故B错误；F1是物体受到的弹簧的拉力，施力物体是弹簧；故C正确；F3是弹簧受到的物体A的拉力，F3的施力物体是物体A，故D正确。答案CD4.质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图8所示，若重物以加速度a下降(ag)，则人对地面的压力大小为()图8A.(Mm)gma B.M(ga)maC.(Mm)gma D.Mgma解析 对重物，设绳的拉力为FT，由牛顿第二定律知：mgFTma，所以，绳的拉力为FTmgma。对人受力分析，受重力、绳的拉力及地面的支持力而平衡，则MgFNFT，所以FNMgFT(Mm)gma。根据牛顿第三定律知，人对地面的压力大小也为(Mm)gma。答案C基础过关1.关于反作用力在日常生活和生产技术中的应用，下列说法中错误的是()A.在平静的水面上，静止着一只小船，船上有一人，人从静止开始从小船的一端走向另一端时，船向相反方向运动B.汽车行驶时，通过排气筒向后排出燃气，从而获得向前的反作用力即动力C.农田灌溉用自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管会自动转向D.软体动物乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，乌贼就会向相反方向游去解析人从小船的一端走向另一端时，要受到船给人的摩擦力，方向与人行走的方向相同。根据牛顿第三定律知，人对小船也有一个摩擦力，其方向与人行走的方向相反，因此船将在这个摩擦力的作用下改变运动状态，向人行走的相反方向运动，所以A正确；汽车行驶时，通过排气筒向后排出燃气，虽然燃气对排气筒有反作用力，但毕竟反作用力很小，并不是汽车动力的来源，B错误；农业灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管在水的反作用力的推动下会自动旋转，大大增加了喷水的面积，C正确；乌贼经过身体侧面的孔把水吸入鳃腔，然后用力把水经过小孔压出体外，根据牛顿第三定律可知，乌贼就获得了方向相反的反作用力，从而向排水的相反方向游去，D正确。答案B2.(多选)如图1所示，我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是()图1A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜B.当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小C.当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜 解析物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，由于它们作用在不同的物体上，所以其效果可以不同。甲获胜的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小。B、D正确。答案BD3.如图2所示，将两弹簧测力计a、b连接在一起，当用力缓慢拉a弹簧测力计时，发现不管拉力F多大，a、b两弹簧测力计的示数总是相等，这个实验说明 ()图2A.这是两只完全相同的弹簧测力计B.弹力的大小与弹簧的形变量成正比C.作用力与反作用力大小相等、方向相反D.力是改变物体运动状态的原因解析实验中两弹簧测力计的拉力互为作用力与反作用力，它们一定大小相等、方向相反，C正确。答案C4.如图3所示，家用吊扇对悬挂点有拉力作用，正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比()图3A.变大 B.变小C.不变 D.无法判断解析吊扇不转动时，吊扇对悬点的拉力等于吊扇的重力，吊扇旋转时要向下扑风，即对空气有向下的压力，根据牛顿第三定律，空气也对吊扇有一个向上的反作用力，使得吊扇对悬点的拉力减小，B正确。答案B5.如图4所示，一个质量为m2 kg的均匀小球，放在倾角37的光滑斜面上。若球被与斜面垂直的光滑挡板挡住，处于平衡状态。求小球对挡板和斜面的压力。(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)图4解析对小球进行受力分析，设挡板和斜面对小球的支持力分别为FN1、FN2，则FN1mgsin 12 NFN2mgcos 16 N根据牛顿第三定律可知挡板和斜面对小球的支持力与小球对挡板和斜面的压力大小相等、方向相反，则FN1FN112 N，方向垂直于挡板向下，FN2FN216 N，方向垂直于斜面向下。答案12 N，垂直于挡板向下 16 N，垂直于斜面向下能力提升6.用计算机辅助实验系统(DIS)做“验证牛顿第三定律的实验”时，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反的方向拉动，显示器屏幕上显示的是两个力传感器的相互作用力随时间变化的图象，如图5所示。由图象可以得出的正确结论是()图5A.作用力与反作用力作用在同一物体上B.作用力与反作用力同时存在，不同时消失C.作用力与反作用力大小不相等D.作用力与反作用力方向相反解析作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用在不同的物体上，故A、C错误，D正确；作用力和反作用力同时产生，同时消失，同时变化，故B错误。答案D7.(多选