2020版高中物理（新教材）人教必修第1冊：第3章 3 牛頓第三定律

3牛頓第三定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念．(重點(diǎn))2.理解牛頓第三定律的含義，并能用它解釋生活中的現(xiàn)象．(重點(diǎn))3.知道作用力、反作用力與平衡力的區(qū)別．(難點(diǎn))4.會正確進(jìn)行受力分析．(難點(diǎn))一、牛頓第三定律1．力是物體對物體的作用，一個(gè)力一定存在著受力物體和施力物體．2．力的作用總是相互的，物體間相互作用的這一對力互稱作用力和反作用力．3．實(shí)驗(yàn)探究如圖所示，把兩個(gè)彈簧測力計(jì)A和B連接在一起，用手拉A.結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)是相等的．改變拉力，彈簧測力計(jì)的示數(shù)也都隨之改變，但兩個(gè)示數(shù)總相等，這說明作用力和反作用力大小相等，方向相反．4．牛頓第三定律(1)內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上．(2)表達(dá)式：F＝－F′.(負(fù)號表示方向相反)二、物體的受力分析1．受力分析的物理意義：一個(gè)物體如何運(yùn)動，它的加速度的大小是由物體所受各個(gè)力的合力決定的．因此，要了解物體的運(yùn)動，就必須對它的受力情況進(jìn)行分析．2．力學(xué)中三種常見作用力(1)重力：任何物體都受重力，方向豎直向下．(2)彈力：兩個(gè)相互接觸的物體相互擠壓，就會產(chǎn)生彈力，其方向與接觸面垂直．(3)摩擦力：當(dāng)接觸面粗糙且發(fā)生相對運(yùn)動或具有相對運(yùn)動趨勢時(shí)，接觸面處就會產(chǎn)生滑動摩擦力或靜摩擦力，其方向與接觸面相切．1．正誤判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)物體間可能只有作用力，而沒有反作用力． (×)(2)物體間先有作用力，然后才有反作用力． (×)(3)物體間的作用力可能與反作用力垂直． (×)(4)作用力與反作用力的合力為零． (×)(5)受力分析時(shí)，只分析物體受到的力． (√)2．關(guān)于作用力與反作用力的說法中，正確的是()A．作用力與反作用力的性質(zhì)不一定相同B．作用力與反作用力的大小相等、方向相反，它們的作用效果可以抵消C．書靜止在水平桌面上，書受到的重力和桌面對書的支持力是一對作用力與反作用力D．大人和小孩掰手腕，雖然小孩輸了，但是小孩給大人的力等于大人給小孩的力D[作用力和反作用力同性質(zhì)，同大小，作用在不同物體上，因此效果不能抵消．故A、B、C錯(cuò)，D對．]3．下列說法正確的是()A．起重機(jī)用鋼索加速吊起貨物時(shí)，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阻力C．大人與小孩相撞時(shí)，大人對小孩的撞擊力大于小孩對大人的撞擊力D．將圖釘按入木板，圖釘對木板的力和木板對圖釘?shù)牧Υ笮∈窍嗟鹊腄[鋼索對貨物的力與貨物對鋼索的力是一對作用力與反作用力，總是大小相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；子彈對木塊的力與木塊對子彈的力是一對作用力與反作用力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；大人對小孩的撞擊力與小孩對大人的撞擊力是一對作用力與反作用力，總是大小相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖釘對木板的力和木板對圖釘?shù)牧κ且粚ψ饔昧εc反作用力，大小相等，選項(xiàng)D正確．]對牛頓第三定律的理解1．牛頓第三定律表達(dá)式：F＝－F′，式中的“－”號表示作用力與反作用力方向相反．2．作用力與反作用力的“四同”“三異”作用力與反作用力關(guān)系四同等大大小總是相等共線作用在一條直線上同時(shí)同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失同性質(zhì)同一性質(zhì)的力三異異向方向相反異體作用在不同的物體上異效效果不能相互抵消，不能認(rèn)為合力為零3.作用力、反作用力與平衡力的比較內(nèi)容作用力和反作用力平衡力不同點(diǎn)作用對象作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系相互依存，不可單獨(dú)存在，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失無依賴關(guān)系，撤除一個(gè)，另一個(gè)依然可存在疊加性兩力作用效果不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，且合力為零力的性質(zhì)一定是同種性質(zhì)的力可以是同種性質(zhì)的力，也可以是不同種性質(zhì)的力相同點(diǎn)大小相等、方向相反、作用在一條直線上【例1】引體向上是同學(xué)們經(jīng)常做的一項(xiàng)健身運(yùn)動．該運(yùn)動的規(guī)范動作是：兩手正握單杠，由懸垂開始，上拉時(shí)，下顎須超過單杠面．下放時(shí)，兩臂放直，不能曲臂，如圖所示，這樣上拉下放，重復(fù)動作，達(dá)到健身的目的．關(guān)于做引體向上動作時(shí)人的受力，以下判斷正確的是()A．在加速上拉過程中，單杠對人的作用力大于人對單杠的作用力B．在加速下放過程中，單杠對人的作用力等于人對單杠的作用力C．懸垂靜止時(shí)，單杠對人的作用力與人對單杠的作用力是一對平衡力D．在加速下放過程中，在某瞬間人可能不受力的作用思路點(diǎn)撥：①作用力與反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，并且總是大小相等、方向相反、作用在同一直線上．②一對平衡力作用在同一個(gè)物體上．B[無論是上拉過程，還是下放過程，還是懸垂靜止中，單杠對人的作用力總等于人對單杠的作用力，是一對相互作用力，與人的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確；在下放過程中，若在某瞬間人向下的加速度為重力加速度g，則人只受到一個(gè)重力的作用，故D錯(cuò)誤．]區(qū)分作用力、反作用力和平衡力的方法區(qū)分作用力、反作用力和平衡力，最簡單的方法是看涉及的物體的個(gè)數(shù)．(1)作用力與反作用力只涉及兩個(gè)相互作用的物體，是甲物體對乙物體，乙物體對甲物體的關(guān)系．(2)平衡的一對力涉及三個(gè)物體，即兩個(gè)施力物體同時(shí)作用在一個(gè)受力物體上．1．關(guān)于馬拉車的下列說法正確的是()A．馬拉車不動，是因?yàn)轳R拉車的力小于車?yán)R的力B．馬拉車前進(jìn)，是因?yàn)轳R拉車的力大于車?yán)R的力C．不論車如何運(yùn)動，馬拉車的力大小總等于車?yán)R的力D．只有當(dāng)馬拉車不動或馬拉車勻速前進(jìn)時(shí)，馬拉車的力大小才等于車?yán)R的力C[馬拉車時(shí)，不輪車如何運(yùn)動，馬拉車的力與車?yán)R的力都是一對相互作用力，二者總是大小相等的，故C對，A、B、D錯(cuò)．]物體的受力分析1.受力分析的一般順序一般先分析重力；再分析彈力，環(huán)繞物體一周，找出跟研究對象接觸的物體，并逐個(gè)分析這些物體對研究對象是否有彈力作用；然后分析摩擦力，對凡有彈力作用處逐一進(jìn)行分析；最后是其他力．2．受力分析常用的方法(1)整體法與隔離法整體法隔離法概念將加速度相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來分析的方法將研究對象與周圍物體分隔開分析的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問題受力分析時(shí)不要再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力一般隔離受力較少的物體(2)假設(shè)法：在受力分析時(shí)，若不能確定某力是否存在，可先對其作出存在或不存在的情況假設(shè)，然后再就該力存在與否對物體運(yùn)動狀態(tài)影響的不同來判斷該力是否存在．3．受力分析的步驟【例2】(多選)如圖所示，放在水平地面上的物體M上疊放著物體m，m與M之間有一處于壓縮狀態(tài)的彈簧，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列關(guān)于m和M的受力情況分析正確的是()A．m給M向左的摩擦力 B．M給m向左的摩擦力C．地面對M的摩擦力向右 D．地面對M無摩擦力作用思路點(diǎn)撥：①整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明m和M所受的合力均為零．②處于壓縮狀態(tài)的彈簧對m有向左的彈力．AD[對m受力分析，m受到重力、支持力、水平向左的彈力和M對m向右的摩擦力，根據(jù)作用力與反作用力的關(guān)系，則m對M的摩擦力向左，A正確，B錯(cuò)誤；對整體受力分析，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，在豎直方向上，受到重力和支持力平衡，水平方向上，若地面對M有摩擦力，則整體不能平衡，故地面對M無摩擦力作用，C錯(cuò)誤，D正確．故選A、D.]上例中，若將壓縮狀態(tài)的彈簧改為伸長狀態(tài)的彈簧，則m和M的受摩擦力情況如何？[提示]m給M向右的摩擦力，M給m向左的摩擦力，地面對M無摩擦力作用．判斷力是否存在的三種方法(1)根據(jù)各種性質(zhì)的力產(chǎn)生的條件進(jìn)行判斷．(2)依據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系：因?yàn)檠芯繉ο笏艿拿總€(gè)力都有施力物體或反作用力，找不到施力物體或沒有反作用力的力是不存在的．(3)依據(jù)物體所處的運(yùn)動狀態(tài)：對有些力是否存在，或力的方向難以確定時(shí)，可依據(jù)物體所處的運(yùn)動狀態(tài)，運(yùn)用物體的平衡條件或牛頓運(yùn)動定律來判斷．2．下列“畫陰影”的物體受力分析正確的是()B[圖A中球靜止在光滑平面上，合力為零，球不受斜向右上方的支持力，A錯(cuò)誤；圖B中小球靜止在斜面上，要使其合力為零，球只受重力和繩的拉力，B正確；圖C中物體沿粗糙斜面向上沖，摩擦力的方向沿斜面向下，C錯(cuò)誤；圖D中兩物體一起勻速向右，所受合外力為零，上面的物體，不受水平摩擦力作用，D錯(cuò)誤．]課堂小結(jié)知識脈絡(luò)1.力是物體之間的相互作用，若把其中一個(gè)力稱為作用力，則另一個(gè)力稱為反作用力．2．兩個(gè)物體間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上．3．作用力和反作用力一定作用在相互作用的兩個(gè)物體上，且力的性質(zhì)相同．4．作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失．5．受力分析一般要按照一定順序分析，避免多力和漏力問題.1．紅軍在長征時(shí)，遇到的環(huán)境十分惡劣．在過草地時(shí)，有的地方看上去是草，而下面可能就是淤泥，人一不小心就會陷入淤泥中，這是因?yàn)?)A．人給地面的壓力大于地面給人的支持力B．地面給人的支持力大于人給地面的壓力C．地面給人的支持力小于人受的重力D．地面給人的支持力等于人受的重力C[人對地面的壓力與地面對人的支持力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．人陷入淤泥中，是因?yàn)槿耸苤亓椭С至?，重力大于支持力，產(chǎn)生向下的加速度，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．]2．如圖所示是利用計(jì)算機(jī)記錄的衛(wèi)星發(fā)射時(shí)火箭和衛(wèi)星之間的作用力和反作用力的變化圖線，根據(jù)圖線可以得出的結(jié)論是()A．作用力大時(shí)，反作用力小B．作用力和反作用力的方向總是相反的C．作用力和反作用力是作用在同一個(gè)物體上的D．牛頓第三定律在物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)不再適用B[圖像中的兩條圖線對應(yīng)的縱坐標(biāo)大小相等、符號相反，故A錯(cuò)誤，B正確；作用力與反作用力作用在兩個(gè)相互作用的物體上，C錯(cuò)誤；在任何情況下，兩物體之間的作用力和反作用力都遵守牛頓第三定律，D錯(cuò)誤．]3．一根輕質(zhì)彈簧豎直懸掛一