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 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 自我思悟 1 一个物体受几个力作用 则一定存在几个反作用力吗 提示 一定 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 两个物体只有接触才存在作用力和反作用力吗 提示 不对 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 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 相等 相反 同一条直线上 自我思悟 1 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吗 提示 不是 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 作用力与反作用力具有哪些特点 提示 作用力与反作用力总是大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 且性质相同 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 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 自我思悟 1 沿滑梯下滑的小孩 受到几个力的作用 提示 三个力 即重力 滑梯对小孩的支持力和滑动摩擦力 2 在对某一物体进行受力分析时 需要画出该物体对其他物体的作用力吗 提示 不需要 在进行受力分析时 只需要画出研究对象受到的力即可 盲区扫描 1 物体之间的作用总是相互的 2 一个力一定既有施力物体 又有受力物体 3 作用力与反作用力分别作用在两个物体上 4 作用力与反作用力性质一定相同 5 平衡力作用在同一个物体上 性质不一定相同 6 受力分析时只需要画出研究对象受到的力 一 对牛顿第三定律的理解深化理解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 微思考 1 在生活中 存在只对其他物体施加作用力 而不受其他物体作用力的物体吗 提示 不存在 物体之间的作用总是相互的 一个物体是施力物体的同时一定也是受力物体 2 鸡蛋碰石头 鸡蛋破碎 而石头完好无损 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 鸡蛋破碎是因为鸡蛋壳强度不大 易碎 题组通关 示范题 多选 2014 蒙自高一检测 随着计算机技术的发展与传感器技术的有机结合 就可以把看不见 摸不到的作用力与反作用力显示在计算机屏幕上 现把两个相互作用的弹簧挂钩与传感器接在计算机屏幕上出现的结果如图所示 通过观察分析两个力传感器的变化曲线 可得结论 a 作用力与反作用力大小始终相等 因此物体受力平衡b 作用力与反作用力大小始终相等 方向相反 作用在一条直线上c 作用力与反作用力始终作用在一个物体上 合力为0d 牛顿第三定律研究的是物体间的相互作用 因此不论物体如何运动 物体间相互作用的关系相同 解题探究 1 根据图像得到作用力和反作用力的关系 作用力和反作用力一正一负 方向 图像关于t轴对称 作用力和反作用力的大小 2 能否对作用力 反作用力求合力 提示 作用力与反作用力分别作用在两个物体上 不能求合力 始终相反 始终相等 规范解答 选b d 作用力与反作用力是物体间的一种相互作用 同时产生 同时消失 性质相同 与物体是否运动无关 作用力与反作用力分别作用在两个物体上 在同一条直线上 分别作用在两个物体上的力不能求合力 故选项b d正确 选项a c错误 通关1 1 1 关于作用力与反作用力 下列说法正确的是 作用力与反作用力总是大小相等 方向相反 因而合力为零 作用力与反作用力是同一性质的力 因为地球质量大于物体质量 所以地球对物体的作用力大于物体对地球的反作用力 作用力与反作用力是同时产生 同时消失a b c d 解析 选c 作用力与反作用力作用在两个物体上 不能求合力 作用力与反作用力总是大小相等 方向相反 同时产生 变化 消失 性质相同 故选项c正确 选项a b d错误 2 多选 2013年6月11日 我国用 长征二号 运载火箭将 神舟十号 载人飞船成功发射到太空 并完成了第一次太空授课 下面关于飞船与火箭起飞的情形 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反作用力 从而让火箭获得了向上的推力b 火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力 空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 c 火箭飞出大气层后 由于没有空气 火箭虽然向下喷气 但也无法获得前进的动力d 飞船进入运行轨道之后 与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力 解析 选a d 火箭升空时 其尾部向下喷气 火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体 火箭向下喷气时 喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力 即为火箭上升的推力 此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的 因而与是否飞出大气层 是否在空气中飞行无关 因而选项b c错误 选项a正确 当飞船进入轨道后 飞船与地球之间依然存在着相互吸引力 即地球吸引飞船 飞船也吸引地球 这是一对作用力和反作用力 故选项d正确 变式训练 1 一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了 对这一现象 下列说法正确的是 a 榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力 所以玻璃才碎b 榔头受到的力的大小等于玻璃受到的力 只是由于玻璃能够承受的力比榔头能够承受的力小才碎裂c 榔头完好 玻璃碎了 说明榔头与玻璃间的作用力与反作用力的大小并不相等d 因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况 所以无法判断它们之间的相互作用力的大小 解析 选b 榔头与玻璃间的力为作用力与反作用力 始终大小相等 故选项a c d错误 但是由于玻璃能够承受的力比榔头能够承受的力小 所以玻璃破碎 榔头完好 选项b正确 2 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 素养升华 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 二 相互作用力与平衡力的比较对比分析 微思考 1 一对平衡力一定是同一性质的力吗 提示 不一定 一对平衡力可以是同一性质的力 也可以是不同性质的力 例如 放在水平桌面上静止的课本 所受的一对平衡力分别是重力和弹力 分属不同性质的力 2 通常可以从哪些方面区分相互作用力与平衡力 提示 可以从以下几个方面区分 是否作用在同一个物体上 性质是否相同 是否同时产生 同时变化 同时消失 题组通关 示范题 2014 哈尔滨高一检测 一根轻绳的上端悬挂在天花板上 下端挂一灯泡 则 a 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 共线 作用在 上 一对平衡力的关系 等大 反向 共线 作用在 上 两个 物体 一个物体 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 规范解答 选c 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 通关1 1 1 多选 2014 南京高一检测 物体静止在斜面上 如图所示 下列说法正确的是 a 物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力b 物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力c 物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力d 物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力 解析 选b c 作用力与反作用力作用在不同的物体上 平衡力作用在同一物体上 选项a错误 选项b c正确 物体的分力和合力应是针对同一物体 效果相同 故选项d错误 2 如图所示 p和q叠放在一起 静止在水平桌面上 在下列各对力中属于作用力和反作用力的是 a p所受的重力和q对p的支持力b q所受的重力和q对p的支持力c p对q的压力和q对p的支持力d q对桌面的压力和q对p的支持力 解析 选c p所受的重力和q对p的支持力是平衡力 选项a错误 q所受的重力和q对p的支持力 既不是平衡力 也不是作用力与反作用力 选项b错误 p对q的压力和q对p的支持力是作用力和反作用力 选项c正确 q对桌面的压力和q对p的支持力 既不是平衡力 也不是作用力与反作用力 选项d错误 变式训练 1 多选 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 2 马沿水平方向拉车 车匀速前进时 下列说法中正确的是 a 马拉车的力与车拉马的力是一对平衡力b 马拉车的力与车拉马的力是一对不同性质的力c 马拉车的力与地面对车的阻力是一对平衡力d 马拉车的力与地面对车的阻力是一对作用力与反作用力 解析 选c 马拉车的力与车拉马的力是一对作用力与反作用力 选项a错误 马拉车的力与车拉马的力都是弹力 选项b错误 车匀速前进时 马拉车的力与地面对车的阻力是一对平衡力 选项c正确 选项d错误 素养升华 区别作用力 反作用力与平衡力的简单方法区别作用力 反作用力与平衡力 最简单的方法是看一对力所涉及的物体的个数 1 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 一对力分别作用在两个物体上 2 相互平衡的一对力涉及三个物体 即两个物体同时与处于平衡状态的物体发生作用 一对力必须作用在同一个物体上 三 如何对物体进行受力分析深化理解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 微思考 1 在对物体进行受力分析时 为何一般先分析重力 然后分析弹力 再分析摩擦力 提示 在地面上或地面附近的物体都受到重力的作用 故应首先画出重力 弹力是产生摩擦力的必要条件之一 只有受到弹力 物体才有可能受到摩擦力 故应分析完弹力 再分析摩擦力 2 在对物体进行受力分析时 如何才能避免添力或漏力 提示 为了避免添力 分析出的所有力都应找到相应的施力物体 为了避免漏力 要按一定的顺序 重力 弹力 摩擦力 分析受力 题组通关 示范题 2014 济宁高一检测 如图所示 给物体m一个初速度后 物体沿粗糙斜面向上滑动 在向上滑动的过程中 关于物体受到的力 下列说法中正确的是 a 受重力 沿斜面向上的冲力 斜面的支持力b 受重力 沿斜面向上的冲力 沿斜面向下的滑动摩擦力c 受重力 斜面的支持力 沿斜面向下的滑动摩擦力d 受重力 斜面的支持力 沿斜面向上的冲力 沿斜面向下的滑动摩擦力 解题探究 1 应该按怎样的顺序分析该物体的受力 提示 先分析重力 再分析接触面上的弹力 最后分析摩擦力 2 滑动摩擦力的分析 滑动摩擦力的产生条件 滑动摩擦力的方向 两个接触的物体间存在弹力 物体间具有相对运动 接触面粗糙 与物体间相对运动的方向相反 规范解答 选c 有质量的物体必定受到重力的作用 物体在重力作用下要压紧斜面 故斜面与物体之间必定产生弹力作用 斜面不光滑 所以物体还受到斜面对它的滑动摩擦力的作用 物体沿斜面向上运动时不受向上的冲力 因为找不到冲力的施力物体 故选项c正确 选项a b d错误 通关1 1 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 选b 气球和重物整体不可能受到斜向上的冲力 因为我们找不到相应的施力物体 选项c d错 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 故选项a错误 选项b正确 2 如图所示 一黑板擦吸附在竖直磁性黑板上静止不动 则该黑板擦受力个数为 a 2个b 3个c 4个d 5个 解析 选c 对黑板擦受力分析可知 该黑板擦受到重力 磁性黑板的吸引力 磁性黑板的支持力和静摩擦力 故选项c正确 3 2014 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 选c 苹果随箱子一起沿斜面匀速下滑 故其所受合力一定为零 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方向一定竖直向上 选项c对 选项a b d错 变式训练 多选 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 解析 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 素养升华 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 资源平台 备选角度 整体法和隔离法 示范题 如图所示 质量为m的直角三棱柱a放在水平地面上 三棱柱的斜面是光滑的 且斜面倾角为 质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间 a和b都处于静止状态 则地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少 标准解答 选取a和b整体为研究对象 它受到重力 m m g 地面支持力fn 墙壁的弹力f和地面的摩擦力ff的作用 处于平衡状态 如图所示 根据平衡条件有 fn m m g 0f ff可得fn m m g 再以b为研究对象 它受到重力mg 三棱柱对它的支持力fab 墙壁对它的弹力f的作用 处于平衡状态 如图所示 根据平衡条件有 竖直方向上 fabcos mg水平方向上 fabsin f解得f mgtan 所以ff f mgtan 答案 m m gmgtan 牛顿第二 第三定律的综合应用 案例剖析 2014 湖州高一检测 如图所示为杂技 顶竿 表演的示意图 一人站在地上 肩