高中物理 第4章 牛顿运动定律 第5节 牛顿第三定律课件 新人教版必修1.ppt

第5节牛顿第三定律 教师参考 一 教学目标知识与技能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 并能用它解释生活中的有关问题3 能区分 一对平衡力 和 一对作用力和反作用力 过程与方法1 通过学生自己设计实验 培养学生的独立思考能力和实验能力2 用牛顿第三定律分析物理现象 培养学生分析解决实际问题的能力情感态度与价值观1 培养学生独立思考 实事求是 勇于创新的科学态度和团结协作的科学精神2 激发学生探索的兴趣 培养科学探究意识 二 教学重点难点教学重点作用力与反作用力的特点 物体的受力分析教学难点作用力和反作用力与平衡力的区别三 重难点突破方略探究作用力与反作用力关系的突破方略 实验与讨论1 学生两人一组 把a b两个弹簧测力计的挂钩连接在一起 用手拉两个弹簧测力计 如图 甲 所示 仔细观察实验现象 认真思考以下问题 讨论后回答 1 我们看到是哪一个弹簧测力计的指针先移动 学生1 a弹簧测力计的指针先移动 学生2 b弹簧测力计的指针先移动 学生3 同时移动 学生讨论结果 同时移动 2 弹簧测力计a受到b的拉力f 弹簧测力计b受到a的拉力f 如图 乙 所示 这两个力的方向有什么关系 学生 f与f 的方向总是相反 作用在同一条直线上 3 仔细观察弹簧测力计指针移动过程中的任意三个时刻 哪个弹簧测力计的读数大 弹簧测力计a受到b的拉力f 弹簧测力计b受到a的拉力f 这两个力哪一个大 学生1 a弹簧测力计的读数大 拉力f 大 学生2 b弹簧测力计的读数大 拉力f大 学生3 两个弹簧测力计的读数相等 学生讨论结果 两个弹簧测力计的读数相等 f与f 大小总是相等 教师讲授 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 这就是牛顿第三定律 演示与讨论2 把两个力传感器同时连在计算机上 将其中一个传感器系在一个物体上 用力拉另一个传感器 使物体运动起来 如图 丙 所示 两个传感器的受力情况显示在计算机屏幕上 如图 丁 所示 横坐标轴的上方和下方的两条曲线分别表示两个传感器的受力 仔细观察计算机屏幕中的图像 认真思考以下问题后回答 1 物体的运动快慢发生变化时 两个传感器受力的方向发生变化吗 两个传感器受力的方向有什么关系 学生 两个传感器受力的方向总是相反的 不发生变化 2 物体的运动快慢发生变化时 两个传感器受力变化有先后顺序吗 在每一时刻 两个传感器受力的大小有什么特点 学生 两个传感器受力变化没有先后顺序 同时发生变化 在每一时刻 两个力的大小都是相等的 教师讲授 牛顿第三定律所揭示的规律与物体的运动状态无关 与参考系的选择也无关 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 教师参考 情境链接一在某学校的操场上 高二年级的两个班正在进行拔河比赛 经过一段时间的较量 甲方终于把绳子缓缓朝他们方向拉过去并最终取得了胜利 旁边有个同学说 甲方之所以获胜是因为甲方同学力气大 你认为他的这种说法对吗 信息拔河比赛是一项技巧性很强的运动 取得胜利的关键并不在于哪一方的力气大 无论绳子向哪一方移动 双方对绳子产生的拉力都是相同的 至于哪一方胜利 决定因素很多 比如两方地势的高低 地面的粗糙程度 身体的重量 身体重心的高低 身体倾斜的程度 队员之间的配合 用力是否齐等 情境链接二穿旱冰鞋的两人静止在水平面上 甲用力猛推乙 两人会朝相反的方向运动 甲 乙两船原来静止在平静的水面上 甲船上的人用力推乙船 甲船也会朝相反的方向运动 这是为什么 信息力的作用是相互的 作用力与反作用力大小相等 但方向相反 教材梳理 一 作用力和反作用力两个物体之间的作用总是的 物体间相互作用的一对力 通常叫做作用力和 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 方向 作用在直线上 想一想 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 答案 不是 掰手腕时双方的作用力大小其实是相等的 甲战胜乙的原因是甲对乙的作用力超过了乙手臂肌肉的承受能力 相互 反作用力 相等 相反 同一条 三 物体的受力分析1 受力分析及意义 1 任何物体的加速度由它所受各个力的决定 要了解物体的运动就必须对它的进行分析 2 受力分析就是要分析研究对象的力 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 2 按照先 再 后 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上 合力 受力情况 受到 重力 弹力 摩擦力 同一个作用点 议一议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 答案 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 1 相互作用的一对力中 称哪一个力为作用力是任意的 2 作用力和反作用力的受力物体是同一物体 3 作用力和反作用力的合力为零 4 一个人在用力打拳 可见一个力可以只有施力物体没有受力物体 5 先有作用力后有反作用力 6 作用力与反作用力一定是同性质的力 思考判断 答案 1 2 3 4 5 6 要点一 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 对牛顿第三定律的理解 小实验 两组同学对拉弹簧测力计 拉力大小可以是任意的 两弹簧测力计示数存在什么关系 两弹簧测力计间相互作用力作用在几个物体上 方向如何 画出两弹簧测力计间相互作用的受力示意图 答案 两弹簧测力计示数总是相等 两个物体 方向相反 两弹簧测力计受力示意图如图所示 要点归纳 1 相互作用力中其中一个力为f 另一个力为f 则表达式为f f 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 四同 和 三异 例1 2017 河南漯河中学高一检测 如图所示 质量为m的物体静止在倾角为 的斜面上 为了说明它对斜面的摩擦力大小等于mgsin 应涉及下列哪些知识 力的合成与分解 物体的平衡条件 牛顿第三定律 牛顿第一定律 a b c d 核心点拨 以物体为研究对象 分析受力情况 根据力的合成与分解结合二力平衡求解斜面对物体的摩擦力 再根据牛顿第三定律求物体对斜面的摩擦力 解析 物体受竖直向下的重力mg 平行于斜面向上的摩擦力ff和垂直于斜面向上的支持力fn 将重力沿斜面和垂直斜面正交分解 则在沿斜面方向和垂直于斜面方向上分别满足二力平衡 则ff mgsin 根据牛顿第三定律可知 它对斜面的摩擦力大小等于mgsin 选项d正确 d 误区警示 正确认识牛顿运动定律 我们在研究物体间相互作用时通常应用牛顿第三定律 而牛顿第二定律涉及加速度与力 质量间的数量关系 而牛顿第一定律涉及物体不受力的运动规律和力与运动的定性关系 教师备用 例1 1 如图所示 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 正确的说法是 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总是大小相等 方向相反c 大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的合力一定为零d 只有在大人把小孩拉动的过程中 大人的力才比小孩的力大 有可能出现的短暂相持过程中 两人的拉力一样大 b 解析 大人拉小孩的力与小孩拉大人的力构成一对作用力和反作用力 它们之间的关系满足牛顿第三定律 所以二者永远大小相等 方向相反 两力作用在不同的人体上 不能求合力 小孩被拉动是因为他受的拉力大于摩擦力 选项b正确 针对训练1 2017 淄博高一检测 如图所示是一支由铝薄皮做的牙膏 根据你的观察和生活经验 下列说法错误的是 a 牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦b 挤牙膏时手对牙膏皮的作用力与牙膏皮对手的作用力是一对平衡力c 该牙膏皮被挤压后发生的形变为非弹性形变d 挤牙膏时手对牙膏皮的作用力与牙膏皮对手的作用力大小一定相等 b 解析 牙膏盖上的条纹是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力 选项a正确 挤牙膏时手对牙膏皮的作用力与牙膏皮对手的作用力属于作用力与反作用力 大小总相等 选项b错误 d正确 牙膏皮被挤压后发生的形变不能恢复原状 则为非弹性形变 选项c正确 要点二 问题导学 如图所示 一位同学用水平推力f把一物块紧压在竖直墙上 使物块处于静止状态 1 这个情景中出现的作用力和反作用力有哪些 2 请画出物块所受的力 3 在此情景中出现了几对相互平衡的力 作用力 反作用力与一对平衡力的比较 答案 1 作用力和反作用力共有四对 物块受到的重力和物块对地球的引力 墙对物块的弹力和物块对墙的压力 墙对物块的摩擦力和物块对墙的摩擦力 手推物块的力和物块对手的支持力 2 如图所示 3 有两对相互平衡的力 物块受到的重力g和物块受到墙对它的静摩擦力f静 手推物块的力f和墙对物块的弹力fn 要点归纳 例2 2017 宁夏育才中学高一检测 多选 如图所示 p和q叠放在一起 静止在水平面上 在下列各对力中 属于作用力与反作用力的有 a p所受的重力和q对p的支持力b p所受的重力和p对q的压力c p对q的压力和q对p的支持力d q对桌面的压力和桌面对q的支持力 核心点拨 作用力和反作用力一定是物体间发生某一作用时的一对力 要注意区分开 一对平衡力 与 作用力和反作用力 cd 解析 p所受到的重力和q对p的支持力 不是同时作用的两个力 而是作用在一个物体p上 它们是一对平衡力 选项a错误 p所受的重力的施力物体是地球 是p与地球之间的作用 而p对q的压力是q与p之间的作用 显然不是作用力和反作用力 选项b错误 p对q的压力和q对p的支持力是两个物体之间因挤压产生的相互作用力 是一对作用力和反作用力 同理 q对桌面的压力和桌面对q的支持力是一对作用力和反作用力 选项c d正确 规律方法 区别作用力 反作用力和平衡力的方法 区别作用力 反作用力和平衡力最简单的方法是看做用点 一对平衡力的作用点一定作用在同一个物体上 而作用力 反作用力的作用点一定分别作用在两个物体上 但作用在两个物体上的力也不能说是作用力 反作用力 还必须是因为相互作用而产生 教师备用 例2 1 用水平外力f将木块压在竖直墙面上使其保持静止状态 如图所示 下列说法中正确的是 a 木块重力与墙对木块的静摩擦力平衡b 木块重力与墙对木块的静摩擦力是一对作用力和反作用力c 外力f与墙对木块的弹力是一对作用力和反作用力d 物体相互作用时 作用力和反作用力作用在不同物体上 可以是不同性质的力 解析 木块处于静止状态 在竖直方向上受两个力 即重力和墙对木块的静摩擦力 两个力是一对平衡力 故选项a正确 b错误 木块在水平方向上受外力f和墙对木块的弹力 两个力是一对平衡力 故选项c错误 物体相互作用时 作用力和反作用力作用在不同物体上 性质完全相同 故选项d错误 a 针对训练2 2017 大连高一检测 如图所示 吊在大厅天花板上的电风扇所受重力为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 则下列结论正确的是 a f g f fb f g f fc f g f f 解析 电风扇静止时受到的重力和固定杆对它的拉力是一对平衡力 即f g 扇叶水平转动起来后 扇叶推动空气向下运动 所以空气受到电扇的作用力向下 由牛顿第三定律可知电扇受到空气的反作用力向上 f g f 选项c正确 c 要点三 问题导学 1 运动员将铅球斜向上推出 铅球飞向远处 在铅球运动的过程中除受到重力 不计空气阻力 外还会受到推力 冲力 惯力 等的作用吗 物体的受力分析 答案 由于铅球已离开手 与手之间不存在作用 因此不受推力 力是物体间的相互作用 不存在 冲力 惯力 铅球之所以向前运动 是由于惯性的原因 但惯性不是 惯力 2 百米决赛中运动员通过终点后到停下来的过程中 受到哪些力的作用 答案 运动员受到重力作用 由于和地面之间挤压 地面对运动员有一向上的支持力 因为运动员的脚相对于地面有向前运动的趋势 地面对运动员还有向后的静摩擦力 要点归纳 1 受力分析顺序 先分析场力 如重力 再分析接触力 如弹力 摩擦力 最后分析其他力 2 受力分析常用的方法 整体法和隔离法 3 受力分析的步骤 例3 如图所示 两个等大 反向的水平力f分别作用在物体a和b上 a b两物体均处于静止状态 若各接触面与水平地面平行 则a b两物体所受力的个数为 a 3个 4个b 4个 4个c 4个 5个d 4个 6个 核心点拨 1 对a b两物体整体 水平方向上的两个力等大 反向 说明其合力为0 2 a b两物体间具有相对运动趋势 其间必有摩擦力 c 解析 物体a竖直方向上受重力和支持力 水平方向上受水平力f和b对a的摩擦力 即物体a共受4个力作用 物体b竖直方向上受重力 地面的支持力 a对b的压力 水平方向上受水平力f和a对b向右的摩擦力 即物体b共受5个力的作用 选项c正确 误区警示 受力分析要注意的几个问题 1 防止 添力 应注意区分内力和外力 区分性质力和效果力 区分施力和受力 2 防止 漏力 严格按照重力 弹力 摩擦力 其他力的步骤进行受力分析是防止 漏力 的有效办法 3 受力分析还要密切注意物体的运动状态 运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力的有无及方向 教师备用 例3 1 气球下挂一重物 沿与水平方向成60 角的方向斜向上匀速上升 如图所示 不考虑空气阻力 则关于气球和重物整体的受力情况 下列说法正确的是 a 受重力 浮力 水平方向的风力b 只受重力和浮力的作用c 受重力 浮力 斜向上的冲力d 受重力 浮力 水平方向的风力 斜向上的冲力 解析 气球和重物整体不可能受到斜向上的冲力 因为没有相应的施力物体 选项c d错误 若气球和重物整体受重力 浮力 水平方向的风力的作用 就不可能做匀速运动 因此 其整体只受重力和竖直向上的浮力作用 选项a错误 b正确 b 针对训练3 2017 长春高一检测 如图所示 一箱苹果沿着倾角为 的斜面 以速度v匀速下滑 在箱子的中央有一个质量为m的苹果 它受到周围苹果对它作用力的方向 a 沿斜面向上b 沿斜面向下c 竖直向上d 垂直斜面向上 解析 苹果随箱子一起沿斜面匀速下滑 由于苹果所受重力方向竖直向下 故箱子中央质量为m的苹果受到周围苹果对它作用力的合力与重力是一对平衡力 其方向一定竖直向上 选项c正确 a b d错误 c 教师参考 教材探究 1 教材p82图4 5 5中两图线的意义是什么 答案 图中横坐标是时间 可以看出 在任何时刻 两图线都是上 下对称的 图线上 下的对称性表明两图线对应的作用力的大小总是相等的 方向是相反的 由此说明牛顿第三定律的正确性 2 教材p83图4 5 10中一对平衡力和相互作用力分别作用在几个物体上 答案 一对平衡力是作用在同一物体上的两个力 它们的合力为零 一对作用力和反作用力作用在两个物体上 不能求它们的合力 达标测评随堂演练 检测效果 1 2017 甘肃天水二中检测 红军在长征时 遇到的环境十分恶劣 在过草地时 有的地方看上去是草 而下面可能就是淤泥 人一不小心就会陷入到淤泥中 这是因为 a 人给地面的压力大于地面给人的支持力b 地面给人的支持力大于人给地面的压力c 地面给人的支持力小于人受的重力d 地面给人的支持力等于人受的重力 c 解析 人对地面的压力与地面对人的支持力是作用力和反作用力 大小相等 方向相反 选项a b错误 人陷入淤泥中 是因为人受重力和支持力 重力大于支持力 产生向下的加速度 选项c正确 d错误 2 2017 江门高一检测 一根轻质弹簧竖直悬挂一小球 小球和弹簧的受力如