高中物理 5.3 牛顿第三定律（精讲优练课型）课件 鲁科版必修1.ppt

第3节牛顿第三定律 一 作用力与反作用力1 定义 物体间的一对相互作用力 叫作 和 可以把其中的任意一个力叫作作用力 则另一个力就叫作 2 特点 力的作用总是 相互的作用力和反作用力既可以存在于相互 的物体之间 也可以存在于 的物体之间 作用力 反作用力 反作用力 相互的 接触 不接触 判一判 1 只有物体相互接触时 物体间才存在作用力和反作用力 2 两个物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力 3 凡是大小相等 方向相反 作用在一条直线上的两个力必定是一对作用力和反作用力 提示 1 不接触的物体间也存在作用力和反作用力 比如磁铁和铁钉之间的作用力 2 两个物体间的作用力和反作用力产生的机理是相同的 是弹力都是弹力 是摩擦力都是摩擦力 因此 作用力和反作用力的性质一定相同 3 大小相等 方向相反 作用在一条直线上的两个力也可能是一对平衡力 二 牛顿第三定律1 内容 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 方向 作用在一条直线上 2 表达式 其中f f 分别表示作用力和反作用力 负号表示两个力的方向相反 相等 相反 f f 想一想 甲 乙两人拔河 相持阶段甲对乙的拉力与乙对甲的拉力大小相等 甲把乙拉过来时甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力吗 提示 无论是相持阶段 还是甲把乙拉过来时 甲对乙的拉力和乙对甲的拉力始终大小相等 甲能把乙拉过来是因为甲对乙的拉力大于乙受到地面的摩擦力 一 作用力与反作用力思考探究 如图所示 在鼓掌时 右手用力拍打左手 1 两只手有什么感觉 说明什么 不接触的物体是否有力的作用 2 两只手之间的作用力与反作用力是什么性质的力 提示 1 两只手同时感觉到力的作用 说明力的作用是相互的 不接触的物体也能有力的作用 例如两个磁铁之间不接触也有力的作用 2 都属于弹力 说明作用力和反作用力是同一性质的力 归纳总结 1 作用力与反作用力的三个性质 1 异体性 作用在相互作用的两个不同的物体上 2 同时性 同时产生 变化 消失 不分先后 3 相互性 相互成对出现 2 作用力与反作用力的四个特征 1 等值 大小总是相等 2 反向 方向总是相反 3 共线 同一直线上 4 同性 力的性质总是相同 3 作用力与反作用力的普遍性 作用力与反作用力普遍存在于两个相互作用的物体之间 典例示范 某同学用传感器探究作用力与反作用力的关系 实验时他把两只力传感器同时连接在计算机上 如图是他记录的两个物体间作用力和反作用力的变化图线 根据图线可以得出的结论是 a 作用力大时反作用力小b 作用力和反作用力的方向总是相反的c 作用力变化在先 反作用力变化在后d 两个物体一定都处于平衡状态 解题探究 1 图中变化图线所在的坐标系中的横坐标和纵坐标各代表什么物理量 提示 横坐标表示时间的变化 纵坐标表示力的大小和方向 2 代表作用力与反作用力的两条变化图线有怎样的关系规律 提示 关于时间轴对称 即在任意时刻作用力与反作用力都等大反向 正确解答 选b 从与传感器连接在一起的计算机所描绘出的作用力与反作用力随时间的变化规律图线不难看出 在任意时刻 作用力都与反作用力大小相等 方向相反 二者的大小变化规律完全相同 只是方向相反 因此 选项a错误 选项b正确 图线显示作用力与反作用力的变化具有同时性 不分先后 选项c错误 图线只反映了相互作用的两个物体之间的作用力等大 反向关系 并不能反映每个物体受到的合外力情况 选项d错误 规律方法 判断作用力和反作用力的方法 1 看作用点 作用力和反作用力应作用在两个物体上 2 看产生的原因 作用力和反作用力是由于相互作用而产生的 3 看力的性质 作用力与反作用力一定是同一性质的力 过关训练 1 2015 汕头高一检测 人走路时 人和地球间的作用力和反作用力的对数有 a 1对b 2对c 3对d 4对 解析 选c 人走路时 受到重力 摩擦力和支持力 人对地球的万有引力和地球对人的万有引力是一对作用力和反作用力 人对地面的摩擦力和地面对人的摩擦力是一对作用力和反作用力 人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作用力和反作用力 共有3对力 故c正确 2 春天 河边上的湿地很松软 人在湿地上行走时容易下陷 在人下陷时 a 人对湿地地面的压力就是他受的重力b 人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力c 人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力d 人对湿地地面的压力小于湿地地面对他的支持力 解析 选c 人对湿地地面的压力 是弹力且受力物体是地面 人受到的重力与弹力性质不同 且受力物体是人 所以不能说人对湿地地面的压力就是他受的重力 a错 人对湿地地面的压力和湿地地面对他的支持力是一对作用力和反作用力 故大小相等 b d错 c对 补偿训练 1 如图是火箭带卫星升空的过程 下列关于卫星和火箭上天的情况叙述正确的是 a 火箭尾部向下喷气 喷出的气体反过来对火箭产生一个作用力 从而使火箭获得向上的推力b 火箭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 火箭虽向下喷气也不会产生推力d 卫星进入轨道后和地球间不存在作用力和反作用力 解析 选a 火箭受到的推力不是空气的反作用力 而是喷出气体的反作用力 则a对 b c错误 卫星进入轨道后仍受到地球的引力 和地球间存在作用力和反作用力 故d错误 2 如图所示 p和q叠放在一起 静止在水平桌面上 在以下各对力中属于作用力和反作用力的是 a p所受重力和q对p的支持力b p对q的压力和q对p的支持力c p所受重力和p对q的压力d q所受重力和桌面对q的支持力 解析 选b p所受重力和q对p的支持力是一对平衡力 p对q的压力和q对p的支持力是一对作用力和反作用力 p所受重力和p对q的压力两力等大同向 性质 作用物体等均不相同 q所受重力和桌面对q的支持力大小不相等 则b正确 a c d错误 二 对牛顿第三定律的理解思考探究 如图所示 把a b两个弹簧测力计连接在一起 b的一端固定 用手拉弹簧测力计a 注意使两弹簧测力计水平 1 用力拉弹簧测力计a 弹簧测力计a的示数增大了 弹簧测力计b的示数如何变化 两弹簧测力计的弹力大小有什么关系 2 两弹簧测力计的弹力方向有什么关系 提示 1 弹簧测力计b的示数增大 两弹簧测力计的弹力大小相等 2 方向相反 在同一条直线上 归纳总结 1 牛顿第三定律的公式表达 f f 负号表示两者方向相反 等号表示两者大小相等 2 牛顿第三定律的物理意义 揭示了物体之间相互作用的规律 反映了作用力和反作用力的大小 方向特点 揭示了相互作用的物体间的联系 3 应用牛顿第三定律应注意的问题 1 定律中的 总是 说明对于任何物体 在任何条件下牛顿第三定律都是成立的 2 牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中 若一个产生或消失 则另一个必然同时产生或消失 否则就违背了 相互关系 典例示范 2015 扬州高一检测 如图所示 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多少 解题探究 1 底座对地面的压力的反作用力是什么 这两个力在大小上有什么关系 提示 底座对地面的压力的反作用力是地面对底座的支持力 这两个力大小相等 2 对滑杆和底座整体分析 受到几个力的作用 分别是什么 提示 整体受重力 地面对它向上的支持力和猴子对杆的向下的摩擦力 三个力的作用 3 猴子向下运动时 受到几个力的作用 分别是什么 提示 受到两个力的作用 受重力 摩擦力的作用 正确解答 设猴子受到杆的摩擦力为f 则有mg f ma对滑杆和底座受力分析 受重力mg 支持力n 猴子对杆的摩擦力f 受力分析如图 三力平衡 n mg f 由牛顿第三定律得 f f 解得n mg 0 6mg由牛顿第三定律得底座对地面的压力为n n mg 0 6mg 答案 mg 0 6mg 规律方法 牛顿第三定律的应用思路 1 要正确认识物体间的相互作用 2 选取合适的研究对象 3 明确作用力和反作用力的方向 4 作规范的受力分析图 过关训练 1 一物体受绳拉力的作用 由静止开始前进 先做加速运动 然后改为匀速运动 再改为减速运动 下列说法正确的是 a 加速前进时 绳拉物体的力大于物体拉绳的力b 减速前进时 绳拉物体的力小于物体拉绳的力c 只有匀速前进时 绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等d 不管物体如何前进 绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等 解析 选d 绳拉物体的力与物体拉绳的力是一对作用力和反作用力 由牛顿第三定律可知作用力 反作用力总是大小相等 与相互作用的物体所处的运动状态没有关系 故选d 2 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 如图所示 若重物以加速度a下降 a g 则人对地面的压力为 a m m g mab m g a mac m m g mad mg ma 解析 选c 以m为研究对象 受力分析如图所示 由牛顿第二定律得mg f ma所以绳子上的拉力f mg ma 以人为研究对象 受力分析如图所示 由平衡条件得f n mg所以n mg f mg ma mg由牛顿第三定律知 人对地面的压力等于地面对人的支持力 所以n n m m g ma则c正确 a b d错误 补偿训练 以卵击石 鸡蛋 粉身碎骨 而石头 安然无恙 对于这一过程的描述 下列说法正确的是 a 在以卵击石的过程中 鸡蛋 粉身碎骨 说明石头对鸡蛋的作用力大 所以鸡蛋碎了b 在以卵击石的过程中 石头 安然无恙 说明鸡蛋对石头的作用力小 所以石头 安然无恙 c 在以卵击石的过程中 石头对鸡蛋的作用力与鸡蛋对石头的作用力 是一对平衡力d 在以卵击石的过程中 石头 安然无恙 而鸡蛋 粉身碎骨 是因为蛋壳能承受的力远小于石头所能承受的力 解析 选d 在以卵击石的过程中 鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力是作用力和反作用力 由牛顿第三定律知 这两个力总是大小相等 a b c错 鸡蛋之所以 粉身碎骨 是因为蛋壳能承受的力远小于石头所能承受的力 d对 三 平衡力与作用力 反作用力的比较思考探究 一物体放于地面上静止不动 1 试找出一对平衡力和一对作用力和反作用力 2 试根据 1 问分析 一对平衡力作用在几个物体上 一对作用力和反作用力作用在几个物体上 提示 1 物体所受重力和地面对物体的支持力是一对平衡力 物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力和反作用力 2 一对平衡力作用在一个物体上 一对作用力和反作用力作用在两个物体上 归纳总结 作用力 反作用力与一对平衡力的区别与联系 典例示范 如图所示 物体a放在水平桌面上 被水平细绳拉着处于静止状态 则 a 绳子对a的拉力小于a受的静摩擦力b a受的重力和桌面对a的支持力是一对作用力和反作用力c a对桌面的压力和桌面对a的支持力总是平衡的d a对桌面的摩擦力的方向是水平向右的 解题探究 1 物体a水平方向受到的摩擦力方向如何 与水平拉力的大小有什么关系 提示 物体a处于静止状态 a水平方向受到向左的摩擦力 大小等于水平向右的拉力 2 作用力 反作用力与平衡力的主要区别是什么 提示 作用力 反作用力作用在不同的物体上 平衡力作用在同一物体上 正确解答 选d 物体a处于平衡状态 故物体a所受绳子水平向右的拉力等于所受桌面水平向左的静摩擦力 选项a错误 a对桌面的摩擦力与桌面对a的摩擦力是一对作用力和反作用力 故a对桌面的摩擦力的方向是水平向右的 选项d正确 a对桌面的压力和桌面对a的支持力是一对相互作用力 选项c错误 a受的重力和桌面对a的支持力是一对平衡力 选项b错误 规律方法 区别作用力 反作用力和平衡力的方法 1 一对平衡力的作用点一定作用在同一个物体上 2 作用力和反作用力的作用点一定分别作用在两个物体上 由相互作用而产生 过关训练 1 用一水平力f将两铁块a和b紧压在竖直墙上而静止 如图所示 对此 下列说法中正确的是 a 铁块b受a给它的摩擦力方向可能向上 也可能向下b 铁块b肯定受墙给它的竖直向上的摩擦力c 铁块a肯定对b施加竖直向上的摩擦力d b受墙的摩擦力方向可能向上 也可能向下 解析 选b a在竖直方向上受两个力 重力 摩擦力 摩擦力只能是b对它施加的 且竖直向上 a错 由牛顿第三定律知 a对b的摩擦力竖直向下 c错 以a b整体为研究对象 在竖直方向上 受重力和摩擦力 墙对b的摩擦力一定竖直向上 b对 d错 2 2015 虹口区高一检测 如图所示 家用吊扇对悬挂点有拉力作用 在正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比 a 变大b 变小c 不变d 无法判断 解析 选b 吊扇不转动时 吊扇对悬挂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 使得吊扇对悬挂点的拉力减小 b正确 补偿训练 1 关于作用力 反作用力和一对平衡力的认识 正确的是 a 一对平衡力的合力为零 作用效果相互抵消 一对作用力与反作用力的合力也为零 作用效果也相互抵消b 作用力和反作用力同时产生 同时变化 同时消失 且性质相同 平衡力的性质却不一定相同c 作用力和反作用力同时产生 同时变化 同时消失 且一对平衡力也是如此d 先有作用力 接着才有反作用力 一对平衡力却是同时作用在同一个物体上 解析 选b 作用力与反作用力是同种性质的力 同时产生 同时变化 同时消失 作用效果不能抵消 一对平衡力的性质不一定相同 但一对平衡力的合力为零 作用效果相互抵消 在一对平衡力中 其中一个力变化时 另一个力不一定变化 故b正确 a c d错误 2 2015 蚌埠高一检测 如图所示 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 则下列说法正确的是 a 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 若甲的质量比乙大 则甲能赢得 拔河 比赛的胜利d 若乙收绳的速度比甲快 则乙能赢得 拔河 比赛的胜利 解析 选c 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力的受力物体分别是绳子和甲 是一对相互作用力 a错误 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力都作用在绳子上 是一对平衡力 b错误 比赛的胜负取决于人的质量 由于两人所受拉力大小相等 故质量越大 加速度越小 相同时间内的位移越小 可赢得比赛 故c正确 d错误 拓展例题 考查内容 牛顿第三定律的应用 典例示范 如图所示 在台秤上放半杯水 台秤的示数g 50n 另用挂在支架上的弹簧测力计悬挂一边长a 10cm的金属块 金属块的密度 3 103kg m3 当弹簧测力计下的金属块平稳地浸入水中的深度b 4cm时 弹簧测力计和台秤的示数分别为多少 水的密度 水 103kg m3 g取10m s2 正确解答 由于金属块受到向上的浮力作用 弹簧测力计的示数减小 浮力的反作用力作用于水 从而使台秤的示数增大 金属块的受力情况如图所示 因金属块静止 根据受力平衡有 t g f浮 又因g a3g 30nf浮 水gv排 水ga2b 4n故t 30n 4n 26n即弹簧测力计的示数为26n 台秤的示数由于浮力的反作用力增加了f