第3節(jié)　牛頓第三定律 教學(xué)設(shè)計(jì)

第3節(jié)牛頓第三定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道力的作用是相互的，并了解作用力、反作用力的概念．2．理解牛頓第三定律的含義．(重點(diǎn))3．會(huì)用牛頓第三定律解決簡(jiǎn)單問(wèn)題．(難點(diǎn))4．會(huì)區(qū)分平衡力和作用力與反作用力．知識(shí)點(diǎn)1作用力和反作用力1．力是物體對(duì)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(duì)力叫作作用力和反作用力．作用力和反作用力總是互相依賴(lài)，同時(shí)存在的．知識(shí)點(diǎn)2牛頓第三定律1．實(shí)驗(yàn)探究：如圖，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)A和B連接在一起，用手拉測(cè)力計(jì)A，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是相等的．改變拉力，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)也隨著改變，但兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)總是相等，這說(shuō)明作用力和反作用力大小相等，方向相反．2．牛頓第三定律：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．[判一判]1．(1)作用力與反作用力可以作用在同一物體上．()(2)作用力與反作用力的作用效果不能抵消．()(3)作用力和反作用力總是大小相等，方向相反．()(4)人走在松軟的土地上下陷時(shí)，人對(duì)地面的壓力大于地面對(duì)人的支持力．()(5)作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、變化、消失，不分先后．()提示：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√[想一想](1)雞蛋碰石頭時(shí)，雞蛋破了，是因?yàn)槭^對(duì)雞蛋的力比雞蛋對(duì)石頭的力大嗎？(2)有相互作用力的物體一定在接觸嗎？(3)同學(xué)們之間討論一下，拔河比賽中，如果甲、乙兩隊(duì)靜止，那么雙方的拉力是一對(duì)作用力與反作用力嗎？提示：(1)石頭對(duì)雞蛋的作用力與雞蛋對(duì)石頭的作用力大小相等，但是雞蛋蛋殼能承受的力較小，石頭能承受的力較大，故雞蛋會(huì)破碎．(2)不一定．(像磁場(chǎng)力這種情況靠“場(chǎng)”傳遞力的作用就不需要接觸，以后學(xué)習(xí))(3)不是．雙方拉力是作用在繩子上的一對(duì)平衡力．知識(shí)點(diǎn)3物體受力的初步分析1．分析思路：一是根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化來(lái)分析和判斷其受力情況(下一章學(xué)習(xí)的內(nèi)容)；二是根據(jù)各種力的特點(diǎn)，從相互作用的角度來(lái)分析物體的受力．2．常遇到的力：重力、彈力、摩擦力．3．平衡力與相互作用力(1)一對(duì)相互平衡的力作用在同一個(gè)物體上，一對(duì)作用力與反作用力分別作用在兩個(gè)物體上；(2)一對(duì)相互平衡的力不一定是同一種類(lèi)的力，而一對(duì)作用力與反作用力一定是同一種類(lèi)的力．[判一判]2．(1)一對(duì)作用力與反作用力的合力為零，作用效果相互抵消．()(2)先有作用力，接著才有反作用力，一對(duì)平衡力卻是同時(shí)作用在同一個(gè)物體上．()提示：(1)×(2)×1．(對(duì)作用力與反作用力的理解)如圖所示，小車(chē)放在水平地面上，甲、乙二人用力向相反方向拉小車(chē)，不計(jì)小車(chē)與地面之間的摩擦力，下面說(shuō)法正確的是()A．甲拉小車(chē)的力和乙拉小車(chē)的力是一對(duì)作用力和反作用力B．小車(chē)靜止時(shí)甲拉小車(chē)的力和乙拉小車(chē)的力是一對(duì)平衡力C．若小車(chē)加速向右運(yùn)動(dòng)表明小車(chē)?yán)椎牧Υ笥诩桌≤?chē)的力D．若小車(chē)加速向右運(yùn)動(dòng)表明乙拉小車(chē)的力大于小車(chē)?yán)业牧馕觯哼xB.小車(chē)靜止時(shí)甲拉小車(chē)的力和乙拉小車(chē)的力是一對(duì)平衡力，A錯(cuò)誤，B正確；因?yàn)樾≤?chē)?yán)椎牧图桌≤?chē)的力是一對(duì)作用力與反作用力，所以不管小車(chē)怎樣運(yùn)動(dòng)，二者大小仍然是相等的，C錯(cuò)誤；同理，乙拉小車(chē)的力的大小等于小車(chē)?yán)业牧Φ拇笮?，D錯(cuò)誤．2．(對(duì)牛頓第三定律的理解)2021年7月12日，歐洲杯決賽點(diǎn)球大戰(zhàn)意大利以3∶2戰(zhàn)勝英格蘭，時(shí)隔53年再奪歐洲杯冠軍．下列四種與足球有關(guān)的情景，說(shuō)法正確的是()A．被踢起的足球在飛行過(guò)程中受到一個(gè)向前的作用力B．足球被踢起的原因是腳對(duì)球的力大于球?qū)δ_的力C．足球落入球網(wǎng)中，球網(wǎng)發(fā)生了彈性形變，足球沒(méi)有發(fā)生彈性形變D．靜止在草地上的足球受到彈力是因?yàn)椴莸匕l(fā)生了形變解析：選D.被踢起的足球由于慣性在空中飛行，沒(méi)有受到一個(gè)向前的作用力，故A錯(cuò)誤；腳對(duì)球的力與球?qū)δ_的力是一對(duì)相互作用力，相互作用力總是等大反向，故B錯(cuò)誤；一對(duì)彈力同時(shí)出現(xiàn)，兩個(gè)相互作用的物體都發(fā)生了彈性形變，故C錯(cuò)誤；足球受到草地對(duì)它的彈力，是因?yàn)椴莸匕l(fā)生了彈性形變，故D正確．3．(對(duì)牛頓第三定律的理解)關(guān)于牛頓第三定律，下面說(shuō)法中正確的是()A．兩物體間先有作用力，后有反作用力B．作用力與反作用力可以是不同性質(zhì)的力C．作用力與反作用力同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失D．作用力與反作用力的合力等于零解析：選C.作用力和反作用力具有同時(shí)性，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失，故A錯(cuò)誤，C正確；作用力和反作用力必須是同一種性質(zhì)的力，故B錯(cuò)誤；作用力與反作用力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，作用在兩個(gè)物體上，故其效果不能相互抵消，也不能進(jìn)行力的合成，故D錯(cuò)誤．4．(受力分析初步)(2022·湖北孝昌一中期中)疫情期間，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)離不開(kāi)手機(jī)．為了解放雙手，商家設(shè)計(jì)了一款小巧便利的磁性手機(jī)支架．支架上的強(qiáng)磁鐵與粘在手機(jī)背面的引磁片緊緊吸附在一起，使手機(jī)處于傾斜狀態(tài)而保持靜止．該支架置于水平桌面上，下列說(shuō)法正確的是()A．手機(jī)受到重力、磁力兩個(gè)力的作用B．支架受到的支持力的施力物體是地球C．手機(jī)對(duì)支架的作用力和支架對(duì)手機(jī)的作用力是一對(duì)平衡力D．支架對(duì)手機(jī)的作用力豎直向上解析：選D.手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，手機(jī)受到重力、支架的支持力、摩擦力以及磁鐵的吸引力，共受到四個(gè)力的作用，A錯(cuò)誤；支架受到的支持力的施力物體是桌面，不是地球，B錯(cuò)誤；手機(jī)對(duì)支架的作用力和支架對(duì)手機(jī)的作用力是一對(duì)相互作用力，C錯(cuò)誤；手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，受到重力和支架對(duì)手機(jī)的作用力，根據(jù)平衡條件可知，支架對(duì)手機(jī)的作用力大小等于重力，方向與重力方向相反，D正確．探究一對(duì)牛頓第三定律的理解【情景導(dǎo)入】甲、乙兩同學(xué)想通過(guò)兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)來(lái)比較誰(shuí)的力氣大，這可能嗎？提示：不可能．兩彈簧測(cè)力計(jì)之間是作用力與反作用力關(guān)系，它們的示數(shù)相等．1．表達(dá)式：F＝－F′，負(fù)號(hào)表示作用力F與反作用力F′的方向相反．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.正確理解牛頓第三定律中“總是”的含義“總是”是強(qiáng)調(diào)對(duì)于任何物體，在任何情況下，作用力與反作用力的關(guān)系都成立．對(duì)此，我們可以從以下幾個(gè)方面理解．(1)不管物體的大小、形狀如何，例如，大物體與大物體之間，大物體與小物體之間，任何形狀的物體之間，其相互作用力總是大小相等、方向相反的．(2)不管物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，例如，靜止的物體之間，運(yùn)動(dòng)的物體之間，靜止與運(yùn)動(dòng)的物體之間，其相互作用力總是大小相等、方向相反的．(3)作用力與反作用力的產(chǎn)生和消失是同時(shí)的．兩者中若有一個(gè)產(chǎn)生或消失，則另一個(gè)必然同時(shí)產(chǎn)生或消失．【例1】(多選)用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)做驗(yàn)證牛頓第三定律的實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)菜單中“力的相互作用”．如圖甲所示，把兩個(gè)力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動(dòng)，觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果(圖乙)．觀察分析兩個(gè)力傳感器的相互作用力隨時(shí)間變化的曲線，可以得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論()A．作用力與反作用力時(shí)刻相等B．作用力與反作用力作用在同一物體上C．作用力與反作用力大小相等D．作用力與反作用力方向相反[解析]兩個(gè)力傳感器通過(guò)彈力發(fā)生相互作用，由題圖乙可看出這兩個(gè)彈力大小是時(shí)刻相等的，但方向是相反的，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確．[答案]CD[針對(duì)訓(xùn)練1]“扳手腕”是中學(xué)生課余非常喜愛(ài)的一項(xiàng)游戲．甲、乙兩同學(xué)正在進(jìn)行“扳手腕”游戲，下列關(guān)于他們的手之間的力，說(shuō)法正確的是()A．甲扳贏了乙，是因?yàn)榧资謱?duì)乙手的作用力大于乙手對(duì)甲手的作用力B．只有當(dāng)甲、乙僵持不分勝負(fù)時(shí)，甲手對(duì)乙手的作用力才等于乙手對(duì)甲手的作用力C．甲、乙比賽對(duì)抗時(shí)，無(wú)法比較甲手對(duì)乙手的作用力和乙手對(duì)甲手的作用力的大小關(guān)系D．無(wú)論誰(shuí)勝誰(shuí)負(fù)，甲手對(duì)乙手的作用力大小等于乙手對(duì)甲手的作用力大小解析：選D.甲、乙之間的相互作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，D正確．探究二相互作用力與平衡力的比較【情景導(dǎo)入】“馬拉車(chē)的力與車(chē)?yán)R的力總是大小相等．”你認(rèn)為這句話正確嗎？如果是對(duì)的，那么車(chē)為什么還能向前運(yùn)動(dòng)呢？提示：正確．車(chē)在水平方向受馬的拉力和摩擦力，二力平衡時(shí)，車(chē)靜止或勻速運(yùn)動(dòng)，二力不平衡時(shí)，車(chē)加速或減速運(yùn)動(dòng)．1．作用力和反作用力與平衡力的比較作用力和反作用力平衡力不同點(diǎn)作用對(duì)象兩個(gè)相互作用的物體同一物體依賴(lài)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(wú)依賴(lài)關(guān)系，撤除一個(gè)，另一個(gè)依然可存在疊加性?xún)闪ψ饔眯Ч豢莎B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2.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(jiǎn)單的方法是看涉及的物體個(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(duì)乙物體的關(guān)系．(2)平衡的一對(duì)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．【例2】我國(guó)“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器成功著陸在月球背面南極附近的預(yù)選著陸區(qū)，人類(lèi)探測(cè)器首次登陸月球背面．在著陸過(guò)程最后階段，“嫦娥四號(hào)”先懸停在距月面100m高處，再緩慢下降到著陸點(diǎn)上方4m處，最終關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以自由落體方式完美著陸在月面，關(guān)于該探測(cè)器從距月面上方100m高處緩慢下降到著陸點(diǎn)上方4m處的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．探測(cè)器受到噴射氣體的反沖力與自身重力是一對(duì)相互作用力B．探測(cè)器受到噴射氣體的反沖力與自身重力是一對(duì)平衡力C．探測(cè)器對(duì)噴射氣體的力與噴射氣體對(duì)探測(cè)器的反沖力合力為零D．探測(cè)器對(duì)噴射氣體的力與噴射氣體對(duì)探測(cè)器的反沖力大小相等[解析]探測(cè)器受到噴射氣體的反沖力的受力物體是探測(cè)器，探測(cè)器自身重力的受力物體也是探測(cè)器，不是一對(duì)相互作用力，故A錯(cuò)誤；探測(cè)器緩慢下降的過(guò)程中沒(méi)有說(shuō)明運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以探測(cè)器受到噴射氣體的反沖力與自身重力不一定是一對(duì)平衡力，故B錯(cuò)誤；探測(cè)器對(duì)噴射氣體的力與噴射氣體對(duì)探測(cè)器的反沖力是一對(duì)作用力與反作用力，不能合成，故C錯(cuò)誤；探測(cè)器對(duì)噴射氣體的力與噴射氣體對(duì)探測(cè)器的反沖力是一對(duì)作用力與反作用力，大小相等，故D正確．[答案]D[針對(duì)訓(xùn)練2]磁性黑板擦吸附在豎直的黑板平面上靜止不動(dòng)時(shí)，黑板擦受到的磁力()A．小于它受到的彈力B．大于它受到的彈力C．與它受到的彈力是一對(duì)作用力與反作用力D．與它受到的彈力是一對(duì)平衡力解析：選D.黑板擦由于受到黑板的磁力而使彼此發(fā)生了彈性形變，產(chǎn)生了彈力；由二力平衡可知，磁力應(yīng)等于黑板對(duì)黑板擦的彈力，故磁力與彈力為平衡力，A、B錯(cuò)誤，D正確；作用力與反作用力是同種性質(zhì)的力，黑板擦對(duì)黑板的彈力與黑板對(duì)黑板擦的彈力是作用力與反作用力，C錯(cuò)誤．探究三物體的受力分析1．受力分析的步驟2．對(duì)繩、桿、彈簧模型的受力分析(1)為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，題目中會(huì)出現(xiàn)一些帶有某種暗示的提法，如“輕繩”“輕桿”暗示不考慮繩與桿的重力；“光滑面”暗示不考慮摩擦力；“滑輪”“光滑掛鉤”暗示兩側(cè)細(xì)繩中的拉力相等．(2)物體不涉及轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題，可將所有受到的力畫(huà)到一個(gè)共同作用點(diǎn)上，一般畫(huà)在重心上；若涉及物體轉(zhuǎn)動(dòng)，則力作用點(diǎn)實(shí)際在哪就畫(huà)在哪．(3)靜摩擦力產(chǎn)生的條件中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)要由研究對(duì)象受到的其他力來(lái)確定．例如，放在傾角為θ的粗糙斜面上的物體A，當(dāng)作用一個(gè)沿著斜面向上的拉力F時(shí)，物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)．從一般的受力分析方法可知，A一定受重力G、斜面支持力FN和拉力F，但靜摩擦力可能沿斜面向下，可能沿斜面向上，也可能恰好是0.【例3】使物體A、B、C一起勻速運(yùn)動(dòng)，各接觸面間的摩擦力的情況是()A．物體A對(duì)物體C有向左的摩擦力B．物體C對(duì)物體B有向左的摩擦力C．物體C受到三個(gè)摩擦力的作用D．物體C對(duì)地有向右的摩擦力[解析]對(duì)物體A受力分析，受拉力F、重力、支持力和向右的靜摩擦力，物體勻速運(yùn)動(dòng)，受力平衡，故f＝F，故物體A對(duì)物體C有向左的靜摩擦力，故A正確；對(duì)物體B受力分析，由于勻速運(yùn)動(dòng)，合力為零，故受重力和支持力，不受摩擦力，故B錯(cuò)誤；對(duì)物體C受力分析，受重力、物體A的壓力、物體B的壓力、地面的支持力、物體A對(duì)物體C向左的靜摩擦力和地面對(duì)C向右的滑動(dòng)摩擦力，即物體C受到兩個(gè)摩擦力的作用，故C錯(cuò)誤；對(duì)整體受力分析，受拉力F、重力、支持力和向右的滑動(dòng)摩擦力，所以地面對(duì)物體C有向右的滑動(dòng)摩擦力，那么物體C對(duì)地有向左的摩擦力，故D錯(cuò)誤．[答案]A[針對(duì)訓(xùn)練3]在水平粗糙地面上滑行的木塊，與地球之間的相互作用力有()A．一對(duì) B．兩對(duì)C．三對(duì) D．四對(duì)解析：選C.在水平粗糙地面上滑行的木塊，受重力、支持力、滑動(dòng)摩擦力；其中支持力和滑動(dòng)摩擦力的施力物體是地面，有反作用力；重力的施力物體是地球，也有反作用力，故一共有三對(duì)相互作用力，故選C.[A級(jí)——合格考達(dá)標(biāo)練]1．對(duì)于牛頓第三定律的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．重力沒(méi)有反作用力B．作用力與反作用力一定同時(shí)產(chǎn)生C．物體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用力總是大于反作用力D．作用力與反作用力總是等大的，所以任何情況下都能平衡解析：選B.重力的反作用力為物體對(duì)地球的吸引力，故A錯(cuò)誤；作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失，故B正確；作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，故C錯(cuò)誤；作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在兩個(gè)物體上，在任何情況下都不能平衡，故D錯(cuò)誤．2．2021年9月20日，我國(guó)“長(zhǎng)征七號(hào)”遙四運(yùn)載火箭搭載“天舟三號(hào)”貨運(yùn)飛船在海南文昌發(fā)射中心發(fā)射升空，大約經(jīng)歷597s后，飛船進(jìn)入預(yù)定軌道并進(jìn)行正常工作．這是我國(guó)載人航天工程的第20次發(fā)射任務(wù)，也是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第389次飛行．如圖所示，火箭點(diǎn)火升空．燃料燃燒后的燃?xì)庖院艽蟮乃俣葟幕鸺龂娍趪姵?，火箭獲得推力而升空，則()A．火箭獲得的推力來(lái)自空氣B．噴出燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力與火箭的重力是一對(duì)作用力與反作用力C．噴出燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力與火箭對(duì)噴出燃?xì)獾淖饔昧κ且粚?duì)作用力與反作用力D．火箭飛離大氣層后，不受重力作用解析：選C.火箭獲得的推力來(lái)自燃料燃燒后的燃?xì)?，故A錯(cuò)誤；噴出燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力與火箭對(duì)噴出燃?xì)獾淖饔昧κ且粚?duì)作用力與反作用力，故B錯(cuò)誤，C正確；火箭飛離大氣層后，沒(méi)有脫離地球的引力范圍，仍受重力作用，故D錯(cuò)誤．3.第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)在2022年由北京市和張家口市聯(lián)合舉辦．越野滑雪是比賽項(xiàng)目之一，如圖為中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練時(shí)的照片，運(yùn)動(dòng)員在賽道上滑行時(shí)，關(guān)于滑雪板與賽道之間的相互作用力，下列說(shuō)法正確的是()A．滑雪板對(duì)賽道的作用力大于賽道對(duì)滑雪板的作用力B．滑雪板對(duì)賽道的作用力小于賽道對(duì)滑雪板的作用力C．滑雪板對(duì)賽道的作用力與賽道對(duì)滑雪板的作用力大小相等D．滑雪板對(duì)賽道的作用力與賽道對(duì)滑雪板的作用力方向相同解析：選C.滑雪板對(duì)賽道的作用力與賽道對(duì)滑雪板的作用力是一對(duì)作用力與反作用力，二者大小相等、方向相反，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．[B級(jí)——等級(jí)考增分練]4.(多選)如圖所示，小物塊與斜面體一起靜止在水平面上，關(guān)于兩物體受力的個(gè)數(shù)下列說(shuō)法正確的是()A．小物塊一定受三個(gè)力作用B．小物塊可能受兩個(gè)力作用C．斜面體一定受四