山東省日照市香河實(shí)驗(yàn)學(xué)校物理必修1人教版導(dǎo)學(xué)案：4.5《牛頓第三定律》精品學(xué)案

1、第5節(jié)牛頓第三定律當(dāng)人從船上跳上岸時，船卻向后退去；火箭點(diǎn)火發(fā)射時，我們會看到噴出的火舌，實(shí)質(zhì)上是 高溫高壓的氣體船和火箭是如何獲得前進(jìn)的動力的呢？這兩個例子說明了力的作用具有什么特 點(diǎn)？作用力與反作用力的特點(diǎn)1 同時：作用力與反作用力總是成對出現(xiàn)的，同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失.2 同性：作用力與反作用力產(chǎn)生的機(jī)理相同，因此一定是同種性質(zhì)的力例如：物體受的 支持力與其反作用力（物體對支持面的壓力）均屬于彈力.3 異體：作用力與反作用力分別作用在不同的物體上，各自產(chǎn)生效果，永遠(yuǎn)也不存在相互 抵消、兩力平衡的問題.4 .對稱：作用力與反作用力是對稱的，等大，共線反向；作用力也可叫反作用力，作用力

2、的施力物體和受力物體同時也是反作用力的受力物體和施力物體.如A作用B與B作用A “對稱”.作用力、反作用力與平衡力的比較內(nèi)容作用力與反作用力一對平衡力性質(zhì)始終為同性質(zhì)的力不一定是同性質(zhì)的力作用對象作用在兩個不冋的物體上作用在同一個物體上依賴關(guān)系相互依存、不會單獨(dú)存在、冋生共滅、瞬時對應(yīng)、同時變化不一定冋時產(chǎn)生、冋時消失、冋時變化疊加作用效果各自產(chǎn)生，不可疊加，不可以求合力效果必然抵消、合力為零共性大小相等、方向相反、作用在同一條直線上牛頓第三定律的理解1 物體間各種形式的作用都是相互的，作用力與反作用力總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失.（出現(xiàn)、存在、消失的時間相同 ）2 作用力與反作用力總是大

3、小相等 （大小相同），方向相反，作用在同一條直線上（方向不同）3 作用力與反作用力是同一性質(zhì)的力.（性質(zhì)相同）4作用力與反作用力是分別作用在兩個物體上的 （作用的對象不同），既不能合成，也不能 抵消，分別作用在各自的物體上產(chǎn)生各自的作用效果 （作用效果不同）也就是作用力與反作用力 一定具有：“等大、反向、共線、同時、同性、異物”性.牛頓三定律的區(qū)別與聯(lián)系牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律區(qū)別公式F 合=maF=- F'意義加深了對力的認(rèn)識，指出 了力是物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生 改變的原因，即力是產(chǎn)生 加速度的原因揭示了加速度是力作用的結(jié)果，揭示了力、質(zhì)量、加速度的定量關(guān)系揭示了物體間力的作用

4、的相互性，明確了相互作用力的關(guān)系研究方法根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)得 出，不能直接用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證用控制變量法研究 F、m a之間的關(guān)系，可用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證由實(shí)際現(xiàn)象歸納總結(jié)得出，可用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證聯(lián)系牛頓三個定律是一個整體，是動力學(xué)的基礎(chǔ)一、牛頓第三定律的理解例1 一個大人跟一個小孩站在水平地面上手拉手比力氣，結(jié)果大人把小孩拉過來了. 對這個過程中作用于雙方的力的關(guān)系，不正確的說法是()A. 大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B. 大人與小孩間的拉力是一對作用力、反作用力C. 大人拉小孩的力與小孩拉大人的力大小一定相等D. 只有在大人把小孩拉動的過程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出現(xiàn)的短暫相持過 程中，兩人的

5、拉力一樣大解析 作用力與反作用力總是大小相等的，大人與小孩手拉手比力氣時，無論是在相持階段還是小孩被大人拉過來的過程中，大人拉小孩的力與小孩拉大人的力的大小總是相等的，所以說 法B、C項(xiàng)正確，故選A、D項(xiàng).答案 AD(1) 牛頓第三定律是對力的相互性和物質(zhì)性的進(jìn)一步完善，是牛頓運(yùn)動定律的重要組成部分.(2) 作用力與反作用力總是等大反向共線且作用于不同的物體上，相互依存，同生同滅，性 質(zhì)相同.(3) 作用力與反作用力由于作用于不同的物體上，其產(chǎn)生的效果(如形變及產(chǎn)生加速度)可能不同，這是由物體的自身屬性和物體所受的其他力決定的，并非作用力與反作用力大小不等二、相互作用力與平衡力例2在天花板上用

6、豎直懸繩吊一重為G的電風(fēng)扇，電風(fēng)扇靜止時受幾個力作用，這些力的反 作用力是哪些力？這些力的平衡力是哪些力？如果電風(fēng)扇在勻速轉(zhuǎn)動呢?屮乙解析 對靜止的電風(fēng)扇受力分析如圖甲所示，電風(fēng)扇受兩個力：重力G懸繩拉力F.根據(jù)牛頓第三定律可知，重力 G的反作用力就是電風(fēng)扇對地球的吸引力；F的反作用力是電風(fēng)扇對懸繩的拉力.電風(fēng)扇受到的重力 G和懸繩的拉力F正好是一對平衡力對勻速轉(zhuǎn)動的電風(fēng)扇受力分析如圖 乙所示，電風(fēng)扇受三個力作用：重力 G懸繩的拉力 Fi及空氣向上的作用力 F2.根據(jù)牛頓第三定 律，重力的施力物體是地球，那么重力 G的反作用力就是電風(fēng)扇對地球的吸引力； Fi的施力物體 是懸繩，所以Fi的反作用

7、力是電風(fēng)扇對懸繩的拉力； F2的施力物體是空氣，所以 F2的反作用力是 電風(fēng)扇對空氣的壓力.電風(fēng)扇受到的重力 G與繩的拉力F和空氣作用力F2的合力是一對平衡力.答案見解析三、牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用圖 4 5 2例3如圖4 5 2所示，質(zhì)量為 M的木板放在傾角為 0的光滑斜面上，一個質(zhì)量為m的人站在木板上，若人相對于木板靜止，木板的加速度為多大，人對板的摩擦力多大？解析 先以M m為一整體，受力分析如圖甲所示，取沿斜面向下為正方向，由牛頓第二定 律得：(M+ m)gs in 0 = (M+ m)aa = gsin 0以人為研究對象，設(shè)木板對人的摩擦力為F人，方向沿斜面向下，受力分析如圖乙所示.由

8、牛頓第二定律得：mgsin 0 +F 人=ma且 a=gsin 0 .可得F人=0,由牛頓第三定律得：人對板的摩擦力也為零.答案 gsin 00(1) 牛頓第三定律經(jīng)常與牛頓第二定律結(jié)合起來處理一些綜合性問題(2) 求一個力時，可以通過轉(zhuǎn)換研究對象的方法先求出這個力的反作用力，再根據(jù)牛頓第三 定律求出這個力 .1. 在拔河比賽中，下列各因素對獲勝有利的是 ( )A. 對繩的拉力大于對方B. 對地面的最大靜摩擦力大于對方C. 手對繩的握力大于對方D. 質(zhì)量大于對方答案 B2. 下列關(guān)于牛頓第三定律的說法正確的是()A. 作用力先于反作用力產(chǎn)生，反作用力是由作用力引起的B. 作用力變化時，反作用力

9、也必然同時發(fā)生變化C. 任何一個力的產(chǎn)生必涉及兩個物體D. 對作用力和反作用力的合力必定為零答案 BC3. 人起跳時，人與地球間的作用力與反作用力有()A. 1 對 B. 2 對 C. 3 對 D. 4 對答案 B解析 人起跳時，人受到地球?qū)θ说膹椓腿说闹亓ψ饔?，這兩個力分別對應(yīng)人對地球的壓 力和人對地球的吸引力，故人在起跳時，與地球的相互作用力有2 對.4. 春天，河邊上的濕地很松軟，人在濕地上行走時容易下陷，在人下陷時()A. 人對濕地地面的壓力就是他受的重力B. 人對濕地地面的壓力大于濕地地面對他的支持力C. 人對濕地地面的壓力等于濕地地面對他的支持力D. 人對濕地地面的壓力小于濕地地

10、面對他的支持力答案 C解析 人對濕地地面的壓力和濕地地面對他的支持力是一對作用力和反作用力，故大小相 等，選項(xiàng)C正確.5. 關(guān)于作用力與反作用力以及相互平衡的兩個力的下列說法中，正確的是()A. 作用力與反作用力一定是同一性質(zhì)的力B. 作用力與反作用力大小相等、方向相反，因而可以互相抵消C. 相互平衡的兩個力的性質(zhì)，可以相同，也可以不同D. 相互平衡的兩個力大小相等、方向相反，同時出現(xiàn)、同時消失答案 AC解析一對作用力和反作用力一定是同性質(zhì)的力，且等大反向，但分別作用于兩個不同物體上，因而兩個力不能合成、不能抵消，A對，B錯一對平衡力是作用于同一物體上等大、反向、共線的兩個力，性質(zhì)可能相同，也

11、可能不同，一個力變化時另一個力可以不變，故C正確，D錯.6 一物體受繩的拉力作用由靜止開始前進(jìn)，先做加速運(yùn)動，然后改為勻速運(yùn)動，最后改做減速運(yùn)動，則下列說法中正確的是 （）A. 加速前進(jìn)時，繩拉物體的力大于物體拉繩的力B. 減速前進(jìn)時，繩拉物體的力小于物體拉繩的力C. 只有勻速前進(jìn)時，繩拉物體的力與物體拉繩的力大小相等D. 不管物體如何前進(jìn)，繩拉物體的力與物體拉繩的力大小總相等答案 D7.蛙泳（如圖4 5- 3甲）時，雙腳向后蹬水，水受到向后的作用力，則人體受到向前的反作用力，這就是人體獲得的推進(jìn)力，但是在自由泳（如圖4 5 3乙）時，下肢上下打水，為什么卻能獲得向前的推進(jìn)力呢？屮乙圖 4 5

12、 3答案見解析解析 自由泳時，人的雙腿總是交替上下打水，在此過程中，雙腳與水的作用力是傾斜的，如右圖所示，某時刻右腳向下打水，左腳向上打水，則受F1、F2的作用，將F1、F2沿水平和豎直方向分解，得F1'和F2'作用，則F1' +F2'就是人體獲得向前的推進(jìn)力.單位制的應(yīng)用例1質(zhì)量為1.5 t的汽車在前進(jìn)中遇到的阻力是車重的0.05倍，汽車在水平地面上做勻加速直線運(yùn)動時，5 s內(nèi)速度由36km/h增至54km/h.求汽車所受牽引力的大小.（g取10m/s2）答案 2.25 X 103 N解析 因 v = V0 + at , F Ff = mam（v vo）故 F

13、= ma+ R =+ 0.05 mg3已知 vo= 36km/h= 10n/s,v= 54kmi h= 15mis, t = 5s,m=1.5 t = 1.5 x 10kg,代入以上數(shù)據(jù)，計(jì)算得3F= 1.5 X 10 X (15 10)拓展探究現(xiàn)有下列物理量或單位，按下面的要求填空:密度米/秒牛頓加速度質(zhì)量秒厘米長度時間 千克N+ 0.05 X 1.5 X 10 3X 10 N= 2. 25X 103 NA. 屬于物理量的有:B.在國際單位制中,作為基本單位的物理量有:C.在國際單位制中屬基本單位的有，屬導(dǎo)出單位的有答案 A.B.C. B在國際單位制中，作為基C國際單位制中的基本單位有七個,

14、解析 A屬于物理量的有密度、加速度、質(zhì)量、長度、時間.本單位的物理量有七個，這其中有質(zhì)量、長度、時間三個./秒、牛頓.這其中有時間的單位秒、質(zhì)量的單位千克.屬于國際單位制中導(dǎo)出單位的有米1. 物理量與物理單位不同.物理量是能夠定量地反映客觀事物的主要屬性和共同特征的物理概念，每一個物理量都可以用“數(shù)值X單位”來表述，單位不同，其數(shù)值也不同.可見物理單 位是完整描述物理量的一部分.2 .一個物理量的單位如果用兩個或兩個以上的基本單位的符號表示，這個物理量的單位一定是導(dǎo)出單位.如速度：ms,密度：kg/mi等.但是用一個符號表示的單位不一定是基本單位,如米（m是基本單位，而牛頓（N）卻是導(dǎo)出單位.

15、3 .物理計(jì)算問題中給出的各物理量的單位不一定是統(tǒng)一的國際單位，一般先將其換算成統(tǒng) 一的國際單位，這樣在計(jì)算過程中就不必將單位一一代入進(jìn)行運(yùn)算，只要在計(jì)算的數(shù)值后面加上 相應(yīng)的單位即可.相互作用力與平衡力p圖 4 4、5 1例2如圖4 4、51所示，P和Q疊放在一起，靜止在水平面上，在下列各對力中，屬于 作用力與反作用力的有（）A. P所受的重力和Q對P的支持力B. P所受的重力和 P對Q的壓力C. P對Q的壓力和Q對P的支持力D. Q對桌面的壓力和桌面對 Q的支持力答案 CD解析 P所受重力的施力物體是地球，Q對P的支持力的施力物體是 Q它們是一對平衡力，A錯誤.P對Q的壓力的施力物體是 P

16、,受力物體是 Q P所受的重力和P對Q的壓力大小相等， 方向相同，但不是同一個力，它們不是一對作用力與反作用力，B錯誤.P對Q的壓力和Q對P的支持力都是彈力，它們分別作用于Q和P,是一對作用力與反作用力，C正確.Q對桌面的壓力和桌面對Q的支持力都是彈力，分別作用于桌面和Q受力物體分別是桌面和 Q,施力物體分別是Q和桌面，它們是一對作用力與反作用力，D正確.拓展探究 上例中，屬于平衡力的有()答案 A1判斷一對力是否是作用力與反作用力的途徑： 作用力與反作用力不可能作用于同一個物體上. 性質(zhì)不同的兩個力不可能是作用力與反作用力. 作用力與反作用力的施力物體和受力物體互換，即兩個力涉及兩個物體.2

17、 .作用力與反作用力和一對平衡力的區(qū)別： 受力對象：前者是兩個物體，后者為同一物體. 依賴關(guān)系：前者相互依存，不可能單獨(dú)存在，同時產(chǎn)生，同時消失，后者無依賴關(guān)系，撤除一個，另一個可以依然存在，只是不再平衡. 力的性質(zhì)：前者一定是同一性質(zhì)，后者可以是同一性質(zhì)，也可以不是同一性質(zhì). 疊加性：前者兩力分別作用于兩個物體，分別對兩個不同物體產(chǎn)生效果，作用效果不可疊加，不會抵消，兩力無所謂合力，后者兩力作用效果可以疊加，可以抵消，兩力的合力為零牛頓第三定律和牛頓第二定律的綜合應(yīng)用圖 4 4、5 2例3如圖4 4、5 2所示，甲船及人的總質(zhì)量為 m,乙船及人的總質(zhì)量為 m2,已知m= 2m, 甲、乙兩船上

18、的人各拉著水平輕繩的一端對繩施力， 設(shè)甲船上的人施力為 Fi,乙船上的人施力 F2. 甲、乙兩船原來都靜止在水面上，不考慮水對船的阻力，甲船產(chǎn)生的加速度大小為ai,乙船產(chǎn)生的加速度大小為 a2.(1) 甲船上的人主動用力拉繩時，則Fi : F 2=, ai : a 2=;(2) 兩人同時拉繩時，則 Fi : F 2=, ai : a 2=;(3) 若甲船上人施力 Fi增加，則乙船上人 F2怎樣變化？ ai、a2怎樣變化？ ai、a2的比值怎樣變 化？解析 (i)繩：卩吉> Fi = F2 > Fi : F 2= i ：1錯誤!(2)與相同由牛頓第三定律maim2F2 = Fi &g

19、t; F2 > = a2m答案 (1)1 ：11 ：2 (2)1 ：11 ：2(3)F 2增大 ai、a2都增大 ai、a2比值仍為 1 ：2拓展探究圖 4 4、5-3一只小貓?zhí)饋碜プ覓煸谔旎ò迳系呢Q直木桿如圖4 - 4、5 3所示，在這一瞬間懸繩斷了，設(shè)木桿足夠長，由于小貓繼續(xù)向上爬所以小貓離地面高度不變，則木桿下降的加速度為.(設(shè)小貓質(zhì)量為m木桿的質(zhì)量為M)m答案 a = M g豎直向下1 rMg甲乙解析由于小貓對地的高度不變，故小貓下落的加速度為零小貓受力如右圖甲所示，由牛頓 第二定律得：Ff mg= 0由牛頓第三定律知，小貓對桿的摩擦力Ff '的方向向下，木桿受力情況

20、如上圖乙所示，由牛頓第二定律可知：Ff'+ Mg= Ma,由式可知，桿的下落加速度為a =，方向豎直向下.1.作用力和反作用力總是等大反向的，并且作用在相互作用的兩個物體上.2 .當(dāng)研究對象的受力不好分析時，通常利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)移研究對象分析1.下列說法中正確的是()A. 在力學(xué)中，力是基本物理量，所以力的單位牛頓是力學(xué)單位制中的基本單位B. 因?yàn)榱Φ膰H單位是 kg ms2，所以它是一個導(dǎo)出單位C. 各物理量采用國際單位，通過物理公式計(jì)算后的運(yùn)算結(jié)果的單位一定為國際單位D. 物理公式不但確定了物理量間的數(shù)量關(guān)系，同時也確定了物理量間的單位關(guān)系答案 BCD解析 在力學(xué)單位制中，基本單

21、位只有質(zhì)量、長度、時間的單位，其他單位都是通過不同的 物理公式導(dǎo)出的，如由 F= ma可推導(dǎo)出力的單位，即 1 N= 1 kg m/s2.所以，本題正確答案為 B C D.2. 下列說法正確的是（）A. 凡是大小相等、方向相反、分別作用在兩個物體上的兩個力必定是一對作用力和反作用 力B. 凡是大小相等、方向相反、作用在同一物體上的兩個力必定是一對作用力和反作用力C. 作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直線上，因此這二力平衡D. 相互作用的一對力，究竟稱哪一個力為作用力是任意的答案 D解析 作用力與反作用力是相互作用的兩個物體之間的彼此的作用.雖然它們大小相等、方 向相反、分別作用在

22、兩個物體上，但并不是凡是大小相等、方向相反、分別作用在兩個物體上的 兩個力就必定是一對作用力和反作用力.3 .物體靜止于一固定在水平地面上的斜面上，下列說法正確的是（）A. 物體對斜面的壓力和斜面對物體的支持力是一對平衡力B. 物體對斜面的摩擦力和斜面對物體的摩擦力是一對作用力和反作用力C. 物體所受重力和斜面對物體的作用力是一對作用力和反作用力D. 物體所受重力可以分解為沿斜面的力和對斜面的壓力答案 B解析 作用力和反作用力一定是同性質(zhì)的力，并且分別作用在兩個物體上，而一對平衡力不 一定是同性質(zhì)的，且一定作用在同一物體上.A項(xiàng)中和B項(xiàng)中兩力性質(zhì)相同，并分別作用在相互作用的兩物體上，故是一對作

23、用力與反作用力，而不是一對平衡力，A錯誤，B正確.物體所受重力的施力物體是地球，重力的反作用力應(yīng)作用在地球上，斜面對物體的作用力是 作用在物體上的，C錯誤.對物體所受重力的分解，無論怎樣分解，任何一個分力都應(yīng)該作用在 該物體上，而不能作用在斜面上，顯然作用在斜面上的壓力是斜面所受的力，故D錯誤.4 .一物體在2 N的外力作用下，產(chǎn)生 10 cms2的加速度，求該物體的質(zhì)量.下面有幾種不 同的求法，其中單位運(yùn)用正確、簡潔而又規(guī)范的是（）A.kg= 0.2kgFB. m=a2 N0.1 ms2 = 20kg ms2=20m s2kgFD. m=a2 N210 cm/ s=20 kg20.1kg=

24、20 kg答案 D解析 在解題代入公式之前應(yīng)先統(tǒng)一單位，然后再進(jìn)行計(jì)算，故C錯；單位統(tǒng)一后，只須在數(shù)字后面寫單位，故 B錯.5.下列說法正確的是（）A. 起重機(jī)用鋼索加速吊起貨物時，鋼索對貨物的力大于貨物對鋼索的力B. 子彈能射入木塊是因?yàn)樽訌棇δ緣K的力大于木塊對子彈的力C. 大人與小孩相撞時，大人對小孩的撞擊力大于小孩對大人的撞擊力D. 將圖釘嵌入木板，圖釘對木板的力和木板對圖釘?shù)牧Υ笮∈窍嗟鹊拇鸢?D解析 作用力與反作用力大小相等，故 D正確.6 .下面關(guān)于“神州七號”飛船和火箭上天的情況敘述正確的是（）A. 火箭尾部向外噴氣，噴出的氣體對火箭產(chǎn)生一個向上的推力B. 火箭的推力是由于噴出的

25、氣體對空氣產(chǎn)生一個作用力，空氣的反作用力作用于火箭而產(chǎn) 生的C. 火箭飛出大氣層后，由于沒有了空氣，火箭雖向后噴氣也不會產(chǎn)生推力D. 飛船進(jìn)入軌道后和地球間存在一對作用力與反作用力答案 AD解析 火箭尾部向外噴氣，給噴出的氣體一個作用力，而噴出的氣體給火箭一個反作用力，火箭就是受到這個反作用力 （推力），才克服空氣阻力向前飛行的，故A正確；飛船進(jìn)入軌道后，受到地球的引力作用，故 D正確.7 .利用牛頓第三定律，有人設(shè)計(jì)了一種交通工具，在平板車上裝了一個電風(fēng)扇，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時吹出的風(fēng)全部打到豎直固定在小車中間的風(fēng)帆上，靠風(fēng)帆受力而向前運(yùn)動，如圖4 4、5 4所示.對于這種設(shè)計(jì)，下列分析中正確的是（）A. 根據(jù)牛頓第二定律，這種設(shè)計(jì)能使小車運(yùn)行B. 根據(jù)牛頓第三定律，這種設(shè)計(jì)能使小車運(yùn)行C. 這種設(shè)計(jì)不能使小車運(yùn)行，因?yàn)樗`反了牛頓第二定律D. 這種設(shè)計(jì)不能使小車運(yùn)行，因?yàn)樗`反了牛頓第三定律 答案 D圖 4 4、5 58如圖4 4、55所示，水平力F把一個物體緊壓在豎直的墻壁上，靜止不動，下列說法 中正確的是()A. 作用力F跟墻壁對物體的壓力是一對作用力與反作用力B. 物體的重力跟墻壁對物體的靜摩