高中物理 4.5 牛顿第三定律课件 新人教版必修1.ppt

5牛顿第三定律 1 力是物体与物体之间的 作用 2 物体受到力的作用时 必须有物体对它施加这种作用 即力不能离开 而存在 3 有受力物体 必然有施力物体 但施力物体同时也 相互 施力物体和受力物体 受到力的 作用 4 物体受到两个力的作用而处于平衡状态时 这两个力大小 方向 作用在 5 用力的示意图表示力时 只需画出力的 和 表示物体在这个方向上受力即可 相 等 相反 一条直线上 作用点 方向 一 作用力和反作用力力的作用是相互的 物体间相互作用的这一对力称为 和 其中任意一个力称为作用力 另外一个力称为 作用力 反作用力 反 作用力 二 牛顿第三定律1 实验探究如图 两个弹簧测力计a和b连接在一起 用手拉a 结果发现两个弹簧测力计的示数是 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 这说明作用力和反作用力大小 方向 相等 相等 相等 相反 2 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 三 物体的受力分析1 概念 把研究对象 指定物体 在指定的物理环境中受到的 力都分析出来 并画出物体所受的力的 这个过程就是受力分析 2 受力分析的用途一个物体的运动状态是否改变 可以用加速度描述 加速度的大小是由物体所受各个力的 决定的 求物体的加速度时 必须先对物体进行 相等 相反 同一条直线上 所 有 示意图 合力 受力分析 3 三种常见作用力 1 重力 任何物体都受重力 其方向 2 弹力 两个相互接触的物体相互挤压 就会产生 其方向与接触面 3 摩擦力 当接触面粗糙 相互挤压且发生相对运动或具有相对运动趋势时 接触面处就会产生 或 其方向与接触面 竖直向下 弹力 垂直 滑动摩擦力 静摩擦力 平行 思考辨析 1 判断正误 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 凡是大小相等 方向相反 作用在同一直线上的力都是作用力和反作用力 提示 1 力的作用是相互的 故物体受几个作用力 则一定存在几个反作用力 2 两个物体不论接触与否 只要发生相互作用 就存在作用力和反作用力 3 作用力与反作用力是相对研究对象而言的 没有严格的区分 4 相互平衡的一对力 也是大小相等 方向相反 作用在一条直线上 但不是作用力和反作用力 2 问题思考 1 鸡蛋碰石头 鸡蛋破了 而石头丝毫无损 说明石头对鸡蛋的作用力大 而鸡蛋对石头的作用力小 这一判断对吗 提示 这一判断不对 鸡蛋碰石头 鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力 大小必然相等 鸡蛋破了 是因为鸡蛋壳强度不大 易碎 2 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 这种说法不对 运动员沿斜坡下滑时受到竖直向下的重力 垂直斜坡向上的支持力和沿斜坡向上的摩擦力的作用 重力沿斜坡向下的分力的作用效果就是使运动员沿斜坡向下运动 并不存在其他的下滑力 一对牛顿第三定律的理解1 重要意义牛顿第三定律独立地反映了力学规律的一个重要侧面 是牛顿第一 第二定律的重要补充 定量地反映出物体间相互作用时彼此施力所遵循的规律 2 适用范围牛顿第三定律是个普遍定律 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 3 作用力和反作用力的关系 特别提醒 作用力和反作用力分别作用在两个物体上 其作用效果分别体现在各自的受力物体上 所以作用力和反作用力产生的效果不能抵消 典例1 2012年10月25日 我国 北斗 导航卫星家族的第16名成员顺利落户太空 第16颗卫星的顺利升空意味着 中国 北斗 卫星区域导航系统建设全面完成 将具备覆盖亚太大部分地区的服务能力 如图是利用计算机记录的卫星发射时火箭和卫星之间的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 作用力和反作用力是作用在同一个物体上的d 牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用 解题探究 1 根据图像得到作用力和反作用力的关系是 作用力和反作用力 图像关于t轴对称 作用力和反作用力的大小始终 2 牛顿第三定律仅适用于平衡状态吗 其适用条件是什么 提示 相互作用的物体处于平衡状态 非平衡状态时 牛顿第三定律都成立 一正一负 方向始终相反 相等 标准解答 选b 图像中的两条图线对应的纵坐标大小相等 符号相反 故a错误 b正确 作用力与反作用力作用在两个相互作用的物体上 c错误 在任何情况下 两物体之间的作用力和反作用力都遵守牛顿第三定律 d错误 总结提升 判断作用力和反作用力的方法判断一对作用力和反作用力 主要看两个方面 一是看作用点 作用力和反作用力应作用在两个物体上 二是看产生的原因 作用力和反作用力是由于相互作用而产生的 一定是同一性质的力 变式训练 2013 武汉高一检测 在火箭把北斗卫星发送上天的过程中 下列关于卫星和火箭上天的情况叙述中正确的是 a 火箭尾部向外喷气 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 火箭虽向后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 火箭发射后仍受到地球的引力 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 故a正确 b c错误 卫星进入轨道之后也与地球之间存在相互的引力 d错误 变式备选 汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶 根据牛顿运动定律可知 a 汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力b 汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力c 汽车拉拖车的力小于拖车受到的阻力d 汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力 解析 选b 汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力 它们始终等大反向 故a错误 b正确 由于拖车加速前进 故汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力 c d错误 二作用力和反作用力与平衡力的比较 特别提醒 1 作用力与反作用力是 异体 共线 反向 等大 同性 同存 2 平衡力是 同体 共线 反向 等大 不一定同性同存 典例2 2013 广州高一检测 如图所示 吊于电梯天花板上的物体处于静止状态 下列说法中正确的是 a 绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是作用力与反作用力b 物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力c 物体的重力与绳对物体的拉力是作用力与反作用力d 物体的重力的反作用力作用在绳上 解题探究 1 作用力和反作用力与平衡力的比较 作用力和反作用力的关系 等大 反向 作用在相互作用的 上 平衡的一对力的关系 等大 反向 作用在 上 2 作用力和反作用力与平衡力分别涉及几个物体 它们的关系是怎样的 提示 作用力和反作用力涉及相互作用的两个物体 相平衡的两个力涉及三个物体 是两个物体对研究对象施加力的作用 共线 两个物体 共线 一个物体 标准解答 选a 绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是物体和绳直接相互作用而产生的 是作用力与反作用力的关系 a正确 物体的重力和物体对绳的拉力受力物体不一致 不是一对平衡力 b错误 物体的重力与绳对物体的拉力均作用在物体上 二力为平衡力 c错误 物体重力的反作用力作用在地球上 d错误 总结提升 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 最简单的方法是看涉及的物体的个数 作用力和反作用力只涉及两个相互作用的物体 是甲物体对乙物体 乙物体对甲物体的关系 平衡的一对力涉及三个物体 即两个施力物体同时作用在平衡的物体上 变式训练 将一铁块a放在水平放置的磁板b上 a被b吸住并处于静止状态 如图所示 关于铁块a的受力情况 下列叙述正确的是 a 铁块共受三个力的作用 其中有两个力的施力物体是磁板b 铁块所受的重力与铁块所受磁板的支持力是一对平衡力c 磁板所受铁块的压力等于铁块的重力d 磁板对铁块的吸引力与铁块对磁板的吸引力大小相等 方向相反 解析 选a d 铁块a受重力 b对a的支持力 b对a的吸引力 支持力与吸引力的施力物体都是磁板b 故a正确 铁块a的重力与其所受磁板的支持力大小不相等 不是一对平衡力 b错误 磁板所受的压力等于a所受的支持力 大于铁块的重力 c错误 b对a的吸引力与a对b的吸引力是相互作用力 大小相等 方向相反 d正确 三对物体受力分析的理解对物体进行受力分析 就是依据力的概念 从物体所处的环境 有多少个物体与它接触 和运动状态入手 分析物体受到的力并用示意图表示出来 这是整个力学的基础 也是研究力学问题的关键 1 受力分析的一般顺序一般先分析重力 然后分析弹力 环绕物体一周 找出跟研究对象接触的物体 并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用 再分析摩擦力 最后是其他力 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 特别提醒 1 只分析研究对象的受力 不分析研究对象对其他物体的作用力 2 为了避免添力 分析出的所有力都应找到相应的施力物体 3 为了避免漏力 要按一定的顺序 重力 弹力 摩擦力 分析受力 典例3 2013 襄阳高一检测 如图所示 位于斜面上的物体m在沿斜面向上的力f作用下而处于静止状态 对m的受力情况 下列说法正确的是 a 可能受三个力作用b 可能受四个力作用c 一定受三个力作用d 一定受四个力作用 解题探究 1 静摩擦力的分析 静摩擦力的产生条件 本题中使物体产生运动趋势的外力是 2 应该按怎样的顺序分析该物体的受力 提示 先分析外力f 再分析重力mg 最后分析接触面上的弹力和摩擦力 两个物体接触 相对静止但具有相对 运动趋势 并且接触面粗糙 f和重力沿斜面向下的 分力 标准解答 选a b 对m进行受力分析 m受重力 斜面的支持力 f推m 与斜面挤压处是否有摩擦 是沿斜面向上还是沿斜面向下 由f与重力沿斜面方向的分力大小mgsin 决定 所以a b正确 c d错误 总结提升 判断力是否存在的方法 1 依据力的产生条件根据各种性质的力产生的条件进行判断 如弹力产生的条件是相互接触且发生弹性形变 摩擦力产生的条件是相互接触 有弹力且有相对运动或相对运动趋势 2 依据作用力和反作用力的关系利用作用力和反作用力的关系来检验力是否存在 因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力 找不到施力物体或没有反作用力的力是不存在的 3 依据物体所处的运动状态力的作用效果与物体的运动状态之间有着相互制约的关系 对有些力是否存在 或力的方向难以确定时 可依据物体所处的运动状态 运用物体的平衡条件或牛顿运动定律来判断 4 分析受力巧记口诀施力不画画受力 重力弹力先分析 摩擦力方向要分清 多 漏 错 假须验明 变式训练 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两物体各受几个力 假设水平地面光滑 a 3个 4个b 4个 4个c 4个 5个d 4个 6个 解析 选c 对物体a受力分析 竖直方向上受两个力 重力和支持力 水平方向受两个力 水平力f和b对a的摩擦力 即物体a共受4个力作用 对物体b受力分析 竖直方向上受3个力作用 重力 地面的支持力 a对b的压力 水平方向受两个力作用 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 故c正确 典例 如图所示 在水平力作用下 木块a b保持静止 若木块a与b的接触面是水平的 且f 0 则关于木块b的受力个数可能是 a 3个或4个b 3个或5个c 4个或5个d 4个或6个 标准解答 选c 木块b静止 受到重力 斜面的支持力 a给的压力作用 研究a必受到b施加的向右的摩擦力作用 根据牛顿第三定律a对b施加向左的摩擦力作用 斜面对b施加的摩擦力可有可无 故c正确 牛顿第二 第三定律的综合应用牛顿第三定律经常和牛顿第二定律结合起来处理综合性的题目 在学习中应学会综合应用 在分析问题的过程中 如果直接求物体受到的某个力f的大小 方向不容易求出时 可以转换研究对象 利用牛顿第二定律结合运动学知识先求出力f的反作用力f 再根据牛顿第三定律求出f 案例展示 一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆 如图所示 在这一瞬间悬绳断了 设木杆足够长 由于小猫继续向上爬 所以小猫离地面高度不变 求木杆下降的加速度 设小猫质量为m 木杆的质量为m 标准解答 由于小猫对地的高度不变 故小猫下落的加速度为零 小猫受力如图甲所示 由牛顿第二定律得 ff mg 0由牛顿第三定律知 小猫对杆的摩擦力ff 的方向向下 木杆受力情况如图乙所示 由牛顿第二定律可知 ff mg ma 由以上两式可知 杆下落的加速度为a 方向竖直向下 答案 方向竖直向下 名师点评 1 当直接求某个物体的受力比较困难时 我们可以通过转换研究对象 通过分析该力的施力物体的受力 然后根据牛顿第三定律即可求该力 2 对于自然界中普遍相互联系 相互影响 相互作用的物体系统 牛顿三定律相结合才能比较全面地反映机械运动的规律 1 基础理论辨析题 下列判断正确的有 a 物体相互作用时 先有作用力 后有反作用力b 作用力与反作用力大小相等 方向相反 作用在同一直线上 故这两个力合力为零c 作用力与反作用力可以是不同性质的力 如作用力是弹力 其反作用力可能是摩擦力d 作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上 e 作用力和反作用力同时产生 同时变化 同时消失 一对平衡力也是如此f 马能将车拉动 是因为马拉车的力大于车拉马的力 解析 选d 作用力与反作用力同时产生 同时消失 a错误 作用力与反作用力作用在不同物体上 不能求合力 b错误 作用力与反作用力的性质一定相同 c错误 作用力与反作用力的 同时性 和 异体性 表明两力同时作用在两个物体上 d正确 作用力与反作用力具有同时性 性质相同的特点 平衡力不一定具备这些特点 e错误 马拉车的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力 它们大小相等 f错误 2 重物a用一根轻弹簧悬于天花板下 重物和弹簧的受力如图所示 其中f2是物体受到的重力 关于这四个力 下列说法中正确的是 a f1的反作用力是f4b f2的反作用力是f3c f1的施力者是弹簧d f3的施力者是物体a