教科版必修1 第三章 第4节 牛顿第三定律 学案.doc

第4节牛顿第三定律1相互作用在物体间的两个力互称为作用力和反作用力。2两个物体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。3作用力和反作用力一定作用在相互作用的两个物体上，且力的性质相同。4作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失。一、作用力与反作用力1力的相互性力是物体对物体的作用，一个力一定同时存在着受力物体和施力物体。2作用力和反作用力：两个物体间相互作用的一对力，其中的任一个叫作用力，另一个就叫反作用力。二、牛顿第三定律1内容：两个物体之间的作用力(f)和反作用力(f)总是大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上。2公式：ff，其中f、f分别表示作用力与反作用力，“负号”表示作用力与反作用力的方向相反。3理解：作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，它们总是性质相同的两个力，且同时存在，同时变化，同时消失。三、反冲现象1定义：当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动的现象。2实例：火箭升空，枪发射子弹，乌贼的游动等。1自主思考判一判(1)一个物体受几个力作用，则一定存在几个反作用力。()(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。()(3)相互作用的一对力中，称哪一个力为作用力是任意的。()(4)只要大小相等、方向相反的同一条直线上的两个力就是一对作用力和反作用力。()(5)作用力是弹力，反作用力可能是摩擦力。()(6)手枪发射子弹时，当子弹飞离枪筒后，子弹与枪身不再存在作用力。()2合作探究议一议(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，是否是因为甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力？提示不是。甲、乙两手间的力为作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，这两个力大小相等，甲之所以胜了乙，那是因为甲手腕能承受的力大于乙手腕能承受的力。(2)中国现在已经是探索地外星球的第三软着陆国家，将来还可能建立月球基地。试想直升机能否作为月球上的交通工具？提示月球上没有空气，直升机无法依靠螺旋桨得到升力，无法飞行。(3)先把一个力传感器固定在物体上，两个传感器的钩子相互钩在一起。钩子受力的大小随时间变化的情况可由计算机屏幕显示，如图341所示，分析计算机屏幕显示的图像，可得出怎样的结论？图341提示分析计算机屏幕显示的图像，可得出两个物体之间的作用力和反作用力在任何时刻总是大小相等、方向相反的结论。对牛顿第三定律的理解1作用力和反作用力的3个特征和4种性质(1)3个特征等大：即大小总是相等的。反向：即方向总是相反的。共线：即二者总是在同一直线上。(2)4种性质异体性：即作用力和反作用力是分别作用在彼此相互作用的两个物体上。相互性：即作用力和反作用力总是相互的、成对出现的。同时性：即作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失。同性性：即二者性质总是相同的。2作用力与反作用力和平衡力的比较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受力物体两个相互作用的物体同一个物体作用时间同时产生，同时变化，同时消失，不可单独存在不一定同时产生或消失力的性质相同不一定相同作用效果作用在两个物体上，各自产生作用效果，不能求合力一对平衡力的合力为零，作用效果抵消典例如图342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342a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”比赛的胜利审题指导解答本题时应把握以下三点：(1)绳子质量不计；(2)冰面可看成光滑的；(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一对作用力和反作用力与一对平衡力的最直观的区别是平衡力作用在同一个物体上，作用力和反作用力作用在两个物体上；还可以看两个力的性质是否相同来判断。 1.如图343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343a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解析：选b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，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。2(多选)如图344所示，p、q叠放在一起，静止在水平桌面上，在下列各对力中，属于作用力和反作用力的有()图344ap所受的重力和q对p的支持力bq所受的重力和q对p的支持力cp对q的压力和q对p的支持力dq对桌面的压力和桌面对q的支持力解析：选cd作用力和反作用力一定是两个物体之间的相互作用力，并且大小相等，方向相反，同时产生同时消失，满足牛顿第三定律；而平衡力是同一个物体受到的两个力，不会同时产生和消失。p所受到的重力和q对p的支持力，很显然，这两个力都作用在一个物体p上，它们是一对平衡力，故a错误；作用力和反作用力是同时产生同时消失的，当把p从q的上面去掉之后，q对p的支持力没了，但q受到的重力仍然存在，所以它们不是作用力和反作用力，故b错误；p对q的压力和q对p的支持力，它们是两个物体之间的相互作用力，是一对作用力和反作用力，故c正确；q对桌面的压力和桌面对q的支持力，它们是两个物体之间的相互作用力，是一对作用力和反作用力，故d正确。牛顿第三定律的应用典例如图345所示，质量为m的平板小车放在倾角为的光滑斜面上(斜面固定)，一质量为m的人在车上沿平板向下运动时，小车恰好静止，求人的加速度。图345审题指导(1)小车静止，合力为零，人对小车有沿斜面向上的摩擦力。(2)小车对人有沿斜面向下的摩擦力，对人受力分析求得合外力，再由牛顿第二定律可求人的加速度。解析小车静止在斜面上，对小车进行受力分析如图甲所示，根据合力为零得fmgsin 0，人的受力情况如图乙所示，根据牛顿第二定律得fmgsin ma，根据牛顿第三定律得ff，解得agsin 。答案gsin 在对物体进行受力分析、应用牛顿第二定律解题时，如果涉及作用力与反作用力，应明确指出应用牛顿第三定律的过程，否则，解题过程不完整且可能因此失分。1.如图346所示，质量为m1的木棒用细线悬挂在天花板上，套在木棒上的质量为m2的金属环正以加速度a沿木棒加速下滑，此时悬挂木棒的细线对天花板的拉力大小为()图346a(m1m2)gbm1gm2ac(m1m2)gm2ad(m1m2)gm2a解析：选d对金属环受力分析，金属环受到重力和木棒给的向上的摩擦力，根据牛顿第二定律可得：m2gfm2a，对木棒受力分析，木棒受到重力、拉力、金属环给的向下的摩擦力，因为金属环和木棒间的摩擦力是一对相互作用力，所以大小相等，木棒静止，所以有m1gft，两式联立可得t(m1m2)gm2a，d正确。2.置于水平面上的小车上，有一弯折成角度的细杆，如图347所示，细杆另一端固定了一个质量为m的小球。当小车以加速度a向左加速前进时，小球对细杆的作用力为多大？方向如何？图347解析：以小球为研究对象，小球受到重力mg和细杆对它的作用力f，将f沿水平方向和竖直方向分解，水平分力为fx，竖直分力为fy，如图所示。由牛顿第二定律可知fymg0，fxma，故细杆对小球的作用力fm，arctanarctanarctan，由牛顿第三定律可得，小球对细杆的作用力的大小为ffm，方向与竖直方向夹角为arctan，斜向右下方。答案：m方向与竖直方向夹角为arctan，斜向右下方1关于两个物体间作用力与反作用力的下列说法中，正确的是()a有作用力才有反作用力，因此先有作用力后产生反作用力b作用力与反作用力的性质一定相同c作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间d只有两个物体处于平衡状态中，作用力与反作用力才大小相等解析：选b作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，同时产生同时消失，是同一性质的力，两个物体不相互接触也可以产生作用力与反作用力，两个物体处于平衡状态和非平衡状态，作用力与反作用力大小均相等，故选项b正确。2以卵击石，鸡蛋碎，石头完好无损，以下判断正确的是()a鸡蛋碎了，说明鸡蛋受到的撞击力大b石头完好无损，说明石头受到的撞击力小c鸡蛋和石头受到的撞击力一样大d必须用仪器检测才知道谁受到的撞击力大解析：选c“以卵击石”，鸡蛋被碰破，而石头却完好无损，不是因为鸡蛋受到的力大，而是因为鸡蛋的硬度小，它们受到的力是相互作用力，相互作用的两个力，大小一定相等，故选c。3(多选)飞船是一种运送航天员、货物到达太空并能安全返回的一次性使用的航天器；火箭可作为快速远距离的运载工具。下面关于飞船和火箭升空情况的叙述正确的是()a火箭尾部向外喷气，喷出的气体对火箭产生一个向上的推力b火箭受的推力是由于喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力作用于火箭而产生的c火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽向后喷气，也不会产生推力d飞船进入轨道后，和地球间存在一对作用力和反作用力解析：选ad火箭尾部向外喷气，给喷出的气体一个作用力，而喷出的气体给火箭一个反作用力，火箭就是因为受到这个反作用力(推力)，才克服空气阻力向前飞行的，a正确，b、c错误；飞船进入轨道后，与地球间存在相互吸引的作用力，d正确。4人站在地面上，先将两脚弯曲，再用力蹬地，向上跳离地面。人能跳离地面的原因是()a人对地面的作用力大于地面对人的作用力b地面对人的作用力大于人对地面的作用力c地面对人的作用力大于人的重力d人除受地面的弹力外，还受到一个向上的力解析：选c人用力蹬地时，人对地面的作用力和地面对人的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反。之所以会跳离地面是因为地面对人的作用力大于人的重力，故c正确。5.如图1所示，吊在大厅天花板上的电扇所受重力为g，静止时固定杆对它的拉力为f，扇叶水平转动起来后，杆对它的拉力为f，则()图1afg、ffbfg、ffc电扇静止时，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解析：选c电扇不转时，显然有fg，而扇叶转动起来后，向下吹风，对空气有向下的作用力，根据牛顿第三定律，空气对叶片有向上的作用力，此时杆对电扇的拉力fg，得ff，a、b错误；固定杆对电扇的作用力与电扇对固定杆的作用力为一对作用力和反作用力，故两者总是等大反向，c正确，d错误。6.如图2所示，有人用一簇气球通过绳使一座小屋成功升空，成为“会飞的小屋”。下列说法正确的是()图2a小屋受到绳的拉力和小屋对绳的拉力是一对作用力和反作用力b小屋受到绳的拉力和小屋所受重力是一对作用力和反作用力c小屋对绳的拉力和小屋所受重力是一对作用力和反作用力d小屋对绳的拉力和小屋所受重力是一对平衡力解析：选a小屋受到绳的拉力和小屋对绳的拉力是一对作用力和反作用力，故a正确；小屋受到绳的拉力和小屋所受重力的受力物体都是小屋，不是作用力和反作用力，故b错误；小屋对绳的拉力的施力物体是小屋，受力物体是绳子，小屋所受重力的施力物体是地球，受力物体是小屋，不是作用力和反作用力，也不是平衡力，故c、d错误。7如图3所示，台秤上放一个装有水的容器，有一个金属球挂在弹簧测力计下面，现将金属球浸没在水中，比较在金属球浸入水中前、后的情况()图3a弹簧测力计的示数减小，台秤的示数不变b弹簧测力计的示数不变，台秤的示数增加c弹簧测力计的示数减小，台秤的示数增大，且减少的示数等于增加的示数d弹簧测力计的示数增大，台秤的示数减小，且增加的示数等于减少的示数解析：选c当金属球浸入水中后，受到向上的浮力作用，故弹簧测力计的示数减小；由牛顿第三定律，在水对球有向上的浮力的同时，金属球对水有向下的作用力，这两个力大小相等，方向相反，故使得台秤的示数增大，且弹簧秤减少的示数等于台秤增加的示数，选项c正确。8.建筑工人用如图4所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0 kg的工人站在地面上，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定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)()图4a510 nb490 nc890 n d910 n解析：选b对建筑材料进行受力分析，根据牛顿第二定律有fmgma，得绳子的拉力大小f210 n；然后对人进行受力分析，由平衡条件得mgfn，得地面对人的支持力n490 n，根据牛顿第三定律可知，人对地面的压力大小为490 n。9在滑冰场上，甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动。假定两板与冰面间的动摩擦因数相同，已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于()a在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力b在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间c在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度d在分开后，甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小解析：选c在推的过程中，甲推乙的力和乙推甲的力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，作用力和反作用力大小相等，方向相反，故a错误；作用力与反作用力具有等时性，故b错误；分开后，两人受到的合力都是摩擦力，根据牛顿第二定律，a，所以甲、乙的加速度大小相等，由运动学公式2gx0v2知，刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度，故c正确，d错误。10.将重力均为g的两个磁环a、b先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对面的极性相同，此时可以看到上方的磁环a“悬浮”在空中，如图5所示。设磁环b对木支架底座的压力为f1；b对a的排斥力为f2，关于这些力的大小关系正确的是()图5af12gf2g bf12gf2gcf12gf2g df12gf2g解析：选b对于磁环a，受到重力g和磁环b对磁环a的排斥力f2，根据平衡条件可知，f2g；对于磁环b，受到重力g、磁环a对磁环b的排斥力f2及木支架底座对磁环b的支持力f1的作用，根据平衡条件得，f1f2g，根据作用力与反作用力关系知f1f2g，则有f12g，选项b正