《第四節(jié) 牛頓第三定律》課件-高中物理-必修第一冊-滬科版

牛頓第三定律

主講人：

目錄01牛頓第三定律概念02定律的數(shù)學(xué)表達(dá)03定律的物理意義04定律在生活中的應(yīng)用05定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證06定律的拓展與延伸牛頓第三定律概念01定律定義定律強(qiáng)調(diào)，兩個物體間的作用力和反作用力是相互作用的結(jié)果，不存在單方面的力。相互作用的物體牛頓第三定律指出，作用力和反作用力總是成對出現(xiàn)，大小相等、方向相反。作用力與反作用力力的作用與反作用作用力和反作用力是一對大小相等、方向相反的力，它們作用在兩個不同的物體上。作用力與反作用力的定義01例如，當(dāng)人推墻時，墻對人的推力和人對墻的推力就是一對作用力和反作用力。作用力與反作用力的實(shí)例02在沒有外力作用的情況下，作用力和反作用力相互抵消，物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。作用力與反作用力的平衡03在火箭發(fā)射中，火箭向下噴射高速氣體產(chǎn)生向上的推力，而氣體對火箭產(chǎn)生等大反向的推力。作用力與反作用力的應(yīng)用04力的性質(zhì)力的傳遞性作用力與反作用力牛頓第三定律指出，作用力和反作用力總是成對出現(xiàn)，大小相等、方向相反。力可以通過物體傳遞，例如，當(dāng)一個球撞擊另一個球時，第一個球的力傳遞給第二個球。力的瞬時性力的作用是瞬時的，當(dāng)一個物體施加力于另一個物體時，效果是立即發(fā)生的。定律的數(shù)學(xué)表達(dá)02公式推導(dǎo)牛頓第三定律表明作用力和反作用力大小相等、方向相反，用矢量公式F12=-F21表示。力的矢量表示在牛頓第三定律中，作用力和反作用力總是成對出現(xiàn)，它們在任何情況下都保持平衡狀態(tài)。作用與反作用的平衡根據(jù)牛頓第三定律，兩個物體間的相互作用力使它們的總動量保持不變，即Δp1+Δp2=0。動量守恒原理010203力的矢量表示力的大小用牛頓（N）表示，方向則通過力的作用線和作用點(diǎn)來確定。力的大小和方向01多個力作用于同一點(diǎn)時，它們的矢量和遵循平行四邊形法則或三角形法則。力的矢量加法02力可以通過其在不同坐標(biāo)軸上的分量來表示，通常使用直角坐標(biāo)系進(jìn)行分解。力的分量表示03應(yīng)用實(shí)例01火箭發(fā)動機(jī)噴射高速氣體，根據(jù)牛頓第三定律，產(chǎn)生向上的推力，使火箭升空?；鸺l(fā)射02劃槳時，槳對水施加向后的力，水對槳施加向前的等大反作用力，推動船只前進(jìn)。劃船運(yùn)動03運(yùn)動員在起跳時，腳對地面施加向后的力，地面則對腳施加向前的反作用力，幫助運(yùn)動員跳得更遠(yuǎn)。跳遠(yuǎn)運(yùn)動定律的物理意義03作用力與反作用力牛頓第三定律指出，作用力和反作用力總是成對出現(xiàn)，大小相等、方向相反。力的相互作用性01盡管作用力和反作用力大小相等，但它們作用在不同的物體上，不會相互抵消。作用力與反作用力的獨(dú)立性02例如，當(dāng)人推墻時，墻對人的推力和人對墻的推力是一對作用力與反作用力。作用力與反作用力的實(shí)例03力的平衡條件當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動時，作用力和反作用力平衡，物體速度保持不變。動力學(xué)平衡在靜止物體上，所有作用力和反作用力的矢量和為零，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)。靜力學(xué)平衡牛頓第三定律指出，作用力和反作用力大小相等、方向相反，是力平衡的基本條件。作用力與反作用力物體運(yùn)動狀態(tài)力與加速度的關(guān)系牛頓第二定律指出，物體的加速度與作用力成正比，與物體質(zhì)量成反比。動量守恒原理在沒有外力作用的情況下，系統(tǒng)的總動量保持不變，這是牛頓第三定律的物理意義之一。作用力與反作用力牛頓第三定律表明，作用力和反作用力總是成對出現(xiàn)，大小相等、方向相反。定律在生活中的應(yīng)用04運(yùn)動與靜止汽車制動系統(tǒng)汽車剎車時，車輪與地面間產(chǎn)生摩擦力，根據(jù)牛頓第三定律，地面也對車輪施加等大反向的力，使車輛減速停止?；鸺l(fā)射火箭發(fā)射時，燃料燃燒產(chǎn)生的高速氣體向下噴射，根據(jù)牛頓第三定律，火箭受到向上的反作用力，從而獲得升空的動力?；┻\(yùn)動滑雪者向后推雪面，雪面施加一個向前的反作用力，使滑雪者向前滑行，體現(xiàn)了牛頓第三定律在運(yùn)動中的應(yīng)用。工程技術(shù)應(yīng)用牛頓第三定律解釋了火箭推進(jìn)的原理，即噴射物質(zhì)向后，火箭向前，是現(xiàn)代航天技術(shù)的基礎(chǔ)?；鸺l(fā)射船舶通過螺旋槳向后推水，根據(jù)牛頓第三定律，水對螺旋槳施加向前的反作用力，推動船舶前進(jìn)。船舶推進(jìn)汽車剎車時，剎車片對輪轂施加力，輪轂對剎車片施加等大反向力，使車輛減速或停止。汽車制動系統(tǒng)日常生活實(shí)例當(dāng)人推墻時，墻也會對人產(chǎn)生一個相等且反方向的力，體現(xiàn)了牛頓第三定律。運(yùn)動中的相互作用游泳者向后推水，水則向前推游泳者，使游泳者前進(jìn)，這是定律在游泳中的應(yīng)用。游泳時的力的傳遞火箭發(fā)動機(jī)向下噴射高速氣體，氣體對火箭產(chǎn)生向上的反作用力，推動火箭升空?；鸺l(fā)射的原理定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證05實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇質(zhì)量相等的兩個滑塊，通過它們的相互作用來驗(yàn)證牛頓第三定律。選擇合適的實(shí)驗(yàn)對象在實(shí)驗(yàn)中控制其他因素不變，只改變作用力的大小，觀察反作用力的變化?？刂谱兞糠ㄊ褂昧鞲衅鳒y量兩個物體間的作用力和反作用力，確保它們大小相等、方向相反。測量反作用力數(shù)據(jù)分析力的測量通過使用彈簧秤或力傳感器，我們可以精確測量作用力和反作用力的大小，驗(yàn)證牛頓第三定律。0102加速度對比實(shí)驗(yàn)中，通過測量兩個相互作用物體的加速度，可以發(fā)現(xiàn)它們的加速度大小相等、方向相反，符合定律。03動量守恒驗(yàn)證通過高速攝影和計(jì)算機(jī)模擬，分析碰撞前后系統(tǒng)的總動量，證明動量守恒，間接驗(yàn)證牛頓第三定律。結(jié)論歸納通過實(shí)驗(yàn)觀察，作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，符合牛頓第三定律。作用力與反作用力的等大反向性實(shí)驗(yàn)顯示，力的傳遞遵循牛頓第三定律，作用效果在不同物體間產(chǎn)生相互作用。力的傳遞與作用效果實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了物體間相互作用力會導(dǎo)致各自運(yùn)動狀態(tài)的改變，體現(xiàn)了牛頓第三定律的效應(yīng)。運(yùn)動狀態(tài)的改變定律的拓展與延伸06相關(guān)物理定律動量守恒定律表明，在沒有外力作用的情況下，系統(tǒng)的總動量保持不變，與牛頓第三定律緊密相關(guān)。動量守恒定律01能量守恒定律指出，在一個封閉系統(tǒng)中，能量不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。能量守恒定律02角動量守恒定律說明，在沒有外力矩作用的情況下，系統(tǒng)的總角動量保持恒定，與牛頓第三定律相輔相成。角動量守恒定律03牛頓定律的局限性量子力學(xué)現(xiàn)象相對論效應(yīng)在接近光速的高速運(yùn)動中，牛頓力學(xué)不再適用，相對論效應(yīng)成為主導(dǎo)。在微觀粒子尺度，牛頓定律無法解釋量子力學(xué)中的不確定性原理和波粒二象性。非慣性參考系在非慣性參考系中，如旋轉(zhuǎn)或加速系統(tǒng)，牛頓定律需要引入額外的力（如慣性力）來解釋現(xiàn)象。現(xiàn)代物理學(xué)視角在量子力學(xué)中，粒子間的相互作用遵循牛頓第三定律，如電子與光子的散射過程。量子力學(xué)中的作用與反作用在宇宙學(xué)中，牛頓第三定律有助于理解星系團(tuán)和超星系團(tuán)之間的相互作用和運(yùn)動。宇宙學(xué)中的大尺度結(jié)構(gòu)廣義相對論中，物體間的引力作用也體現(xiàn)了牛頓第三定律的思想，如兩個星體相互吸引。廣義相對論的引力效應(yīng)010203牛頓第三定律(1)

牛頓第三定律的內(nèi)容01牛頓第三定律的內(nèi)容

牛頓第三定律指出：對于任意兩個相互作用的物體，它們之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一直線上。用公式表示為其中，F(xiàn)表示物體1對物體2的作用力，F(xiàn)表示物體2對物體1的作用力。牛頓第三定律的意義02牛頓第三定律的意義

1.揭示了力的相互作用牛頓第三定律表明，力并非孤立存在，而是相互作用的。當(dāng)一個物體受到力的作用時，必然存在一個與之大小相等、方向相反的力作用于另一個物體。

2.解釋了運(yùn)動狀態(tài)的變化牛頓第三定律為解釋物體運(yùn)動狀態(tài)的變化提供了依據(jù)。當(dāng)一個物體受到外力作用時，其運(yùn)動狀態(tài)會發(fā)生改變，而根據(jù)牛頓第三定律，必然存在一個與之大小相等、方向相反的力作用于另一個物體。

3.證明了力的可傳遞性牛頓第三定律表明，力可以通過物體之間的相互作用傳遞。例如，當(dāng)一個人推墻時，墻也會給這個人一個反作用力，使得人在推墻的過程中受到力的作用。牛頓第三定律在生活中的應(yīng)用03牛頓第三定律在生活中的應(yīng)用

當(dāng)人推車時，車也會給人一個反作用力，使人感到推車的力量。這是牛頓第三定律在生活中的一個典型應(yīng)用。1.推車

飛機(jī)在飛行過程中，機(jī)翼與空氣之間存在相互作用。機(jī)翼給空氣一個作用力，空氣也給機(jī)翼一個反作用力，從而產(chǎn)生升力，使飛機(jī)能夠飛行。3.飛機(jī)飛行

當(dāng)籃球撞擊籃板時，籃板會給籃球一個反作用力，使得籃球彈回。這也是牛頓第三定律在生活中的一個體現(xiàn)。2.籃球投籃牛頓第三定律(2)

牛頓第三定律的內(nèi)涵01牛頓第三定律的內(nèi)涵

牛頓第三定律，也稱為作用與反作用定律，其基本表述是：當(dāng)兩個物體在相互作用時，第一個物體施加的力會與第二個物體產(chǎn)生的反作用力相等，而且這兩個力在一條直線上，但方向相反。換言之，力的作用是相互的。這一原理幫助我們理解物質(zhì)間的相互作用以及它們?nèi)绾胃淖儽舜说倪\(yùn)動狀態(tài)。牛頓第三定律的應(yīng)用02牛頓第三定律的應(yīng)用

1.運(yùn)動當(dāng)我們推自行車時，我們會感受到自行車對我們的反作用力，這就是牛頓第三定律的體現(xiàn)。2.火箭飛行火箭通過噴射燃料產(chǎn)生推力，這個推力的反作用力就是火箭自身受到的力，使火箭向前飛行。3.車輛設(shè)計(jì)火箭通過噴射燃料產(chǎn)生推力，這個推力的反作用力就是火箭自身受到的力，使火箭向前飛行。

牛頓第三定律在現(xiàn)代科學(xué)中的重要性03牛頓第三定律在現(xiàn)代科學(xué)中的重要性

在現(xiàn)代科學(xué)中，牛頓第三定律的重要性不容忽視。它是許多物理學(xué)分支的基礎(chǔ)，包括力學(xué)、動力學(xué)、航空航天等。此外，它也對工程學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等其他學(xué)科產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。例如，在生物力學(xué)中，牛頓第三定律幫助我們理解肌肉如何產(chǎn)生力量以及骨骼如何承受壓力；在化學(xué)中，它幫助我們理解化學(xué)反應(yīng)中的力場和分子間的相互作用。此外，牛頓第三定律也為我們提供了一種研究自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的新思路。我們可以通過觀察一個物體產(chǎn)生的力來預(yù)測其產(chǎn)生的反作用力，從而理解和控制物質(zhì)世界的運(yùn)動和變化。牛頓第三定律在現(xiàn)代科學(xué)中的重要性

總的來說，牛頓第三定律是我們理解和研究物質(zhì)世界的基礎(chǔ)之一。它不僅幫助我們理解日常生活中的各種現(xiàn)象，還是科學(xué)研究和技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵。無論是建筑橋梁、設(shè)計(jì)機(jī)器，還是探索太空，我們都需要依賴牛頓第三定律來理解和應(yīng)對力的作用。在未來，隨著科學(xué)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，牛頓第三定律的重要性將愈發(fā)凸顯。牛頓第三定律(3)

牛頓第三定律的提出01牛頓第三定律的提出

牛頓第三定律是由英國科學(xué)家艾薩克牛頓在1687年發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出的。這一理論是對前人研究成果的總結(jié)和發(fā)展，具有極高的科學(xué)價值。牛頓第三定律的內(nèi)容02牛頓第三定律的內(nèi)容

牛頓第三定律的內(nèi)容可以概括為：對于任意兩個相互作用的物體，它們之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，并且作用在同一直線上。用數(shù)學(xué)公式表示為：F1F2其中，F(xiàn)1表示物體A對物體B的作用力，F(xiàn)2表示物體B對物體A的反作用力。牛頓第三定律的應(yīng)用03牛頓第三定律的應(yīng)用

1.地球與物體的相互作用當(dāng)人站在地面上時，人的體重對地面產(chǎn)生一個向下的作用力，地面則對人產(chǎn)生一個向上的反作用力，使人能夠站立。

2.飛機(jī)起飛飛機(jī)在起飛過程中，機(jī)翼對空氣產(chǎn)生向下的作用力，空氣對機(jī)翼則產(chǎn)生向上的反作用力，從而使飛機(jī)獲得升力。3.彈簧振子當(dāng)彈簧受到外力拉伸或壓縮時，彈簧對拉伸或壓縮的物體產(chǎn)生反作用力，使物體恢復(fù)原狀。牛頓第三定律的應(yīng)用在太空中，物體之間的相互作用同樣遵循牛頓第三定律。例如，當(dāng)衛(wèi)星發(fā)射到太空時，火箭對衛(wèi)星產(chǎn)生向上的推力，衛(wèi)星對火箭產(chǎn)生向下的反作用力。4.太空中的物體

牛頓第三定律的意義04牛頓第三定律的意義

1.證明了力的普遍性

2.為力學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)

3.豐富了物理學(xué)理論牛頓第三定律表明，力不僅存在于地球表面，還存在于宇宙中，使人們認(rèn)識到力的普遍性。牛頓第三定律為經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，為科學(xué)家們研究物體的運(yùn)動規(guī)律提供了有力工具。牛頓第三定律使物理學(xué)從定性描述走向定量分析，為物理學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。牛頓第三定律(4)

定律內(nèi)容01定律內(nèi)容

牛頓第三定律指出：對于每一個作用力，必有一個大小相等、方向相反的反作用力，兩個力同時產(chǎn)生，同時消失。具體來說，若物體A對物體B施加一個力，那么物體B也會對物體A施加一個大小相等、方向相反的力。定律應(yīng)用02定律應(yīng)用

1.地球與物體的相互作用當(dāng)?shù)厍驅(qū)ξ矬w施加重力時，物體也對地球施加一個相等但方向相反的重力。這個原理使得地球和物體能夠保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。2.人與地面的相互作用當(dāng)我們站立在地面上時，地面會對我們的腳施加一個向上的支持力，以平衡我們自身的重力。這個支持力來源于地面對我們的反作用力。3.船與水的相互作用當(dāng)我們站立在地面上時，地面會對我們的腳施加一個向上的支持力，以平衡我們自身的重力。這個支持力來源于地面對我們的反作用力。