物理人教版 (新课标)第四章 牛顿运动定律5 牛顿第三定律课堂教学ppt课件

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知识与技能1．知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念．2．理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决简单的问题．3．会区分平衡力跟作用力和反作用力．过程与方法1．从生活实际中体验作用力和反作用力．2．能够利用给定的实验仪器去探究作用力与反作用力的关系，并能得出正确的结论．
情感、态度与价值观通过牛顿第三定律的学习，树立物质都是互相联系、互相制约的辩证观点．
北京时间2007年10月24日18时05分左右，“嫦娥一号”月球探测卫星在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空．“长征三号甲”运载火箭全长52.52米，是三级液体助推火箭，起飞质量240吨，起飞推力300吨，是中国目前高轨道上运载能力最大的火箭，具有一箭多星和适应多种轨道卫星发射要求的能力．那么，你知道火箭起飞的原理吗？
物体间力的作用是相互的，一个物体受到了力的作用，必然有另一物体施加了这种作用，同样，一个物体施加了力的作用，也必然有另一个物体受到这种力的作用，一个物体既是施力物体，同时又是受力物体，物体间相互作用的一对力，通常叫做作用力和反作用力．
知识点1 作用力和反作用力
例如：放在水平桌面上的木块，由于桌面发生形变，给木块一个向上的支持力FN，同时，由于木块发生形变，给桌面一个向下的压力FN′，FN与FN′是一对作用力和反作用力，如图所示．
特别提醒：有的物体间发生作用需要接触，如支、压、推、拉等作用，有的物体间发生作用不需要接触，如电荷之间的作用，磁极间的作用．不要认为不发生接触的物体之间不能发生力的作用．作用力与反作用力在不同物体上，各自产生效果，不能抵消．
1．内容：两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，作用在一条直线上2．表达式：F＝－F′3．对定律的理解(1)力的物质性方面：力是物体间的相互作用力，一个力对应两个物体且成对出现，单个物体不能有力产生．相互作用的一对力互为作用力和反作用力，故有甲物体对作用力来说是施力物体，对反作用力来说便是受力物体．(2)力的三要素方面：作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，并作用在一条直线上，作用在两个物体上．
(3)力的性质方面：作用力与反作用力一定是同性质的力．一个弹力和一个摩擦力不可能是作用力和反作用力．(4)力的作用效果方面：作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各自分别产生作用效果，不能相互抵消，因此不能认为作用力和反作用力的合力为零．(5)时间性方面：作用力和反作用力总是同时产生、同时消失，无先后之分，不能认为先有作用力后有反作用力，即具有瞬时对应关系．
特别提醒：(1)作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其作用效果分别体现在各自的受力物体上，所以作用力和反作用力产生的效果不能抵消．(2)牛顿第一定律和第二定律是对单个物体而言的，只解决了一个物体的运动规律．牛顿第三定律揭示了力作用的相互性，反映了物体的相互作用规律，是整个力学的基础．
特别提醒：(1)作用力与反作用力是“异体、共线、反向、等大、同性同存”，而平衡力是“同体、共线、反向、等大”．(2)一对作用力和反作用力与一对平衡力的最直观的区别是：看作用点，一对平衡力的作用点一定在同一个物体上，作用力和反作用力的作用点一定分别作用在两个物体上，还可以看它们是不是相互作用产生的．
1．受力分析的意义在力学中，决定物体运动状态变化与否的唯一因素是物体的受力情况，受力分析是“静力学”的依据，是“动力学”“机械能”“动量”的基本方法，是学好物理的第一步．受力分析指的是把指定的物体(研究对象)在特定的物理环境中所受到的所有力找出来，并画出受力示意图．
2．受力分析的判断依据(1)条件判断：根据力的产生条件是否满足来判断物体是否受到某个力的作用；(2)效果判断：根据力的作用效果是否得以体现来判断物体是否受到某个力的作用；(3)相互作用判断：利用力的作用的相互性，即施力物体同时也是受力物体，从一个物体是否受到某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的力的作用．
3．受力分析的步骤(1)确定研究对象所谓研究对象是指需要具体分析其受哪几个力作用的物体或结点，可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统，这要根据研究问题的需要来确定．(2)具体分析研究对象的受力情况隔离物体分析，亦即将所确定的研究对象从周围物体隔离出来，这就是“隔离法”，进而分析周围有哪些物体对它施加力的作用，方向如何．受力分析的顺序：先重力，后接触力(弹力、摩擦力)，接触力应按逐个接触面(或点)去找，必要时要用力的概念和产生条件或假设法判断这个接触力是否存在．
(3)画出研究对象的受力示意图受力分析的结果一般都通过画出物体的受力示意图直观地表示出来．在画支持力、压力和摩擦力的方向时容易出错，要熟记：弹力方向一定与接触面或接触点的切面垂直，摩擦力方向一定沿着接触面与物体相对运动(或趋势)方向相反．注意：画受力图时，力的作用点可沿作用线移动．
4．受力分析的注意事项(1)对研究对象的受力分析，是指周围物体作用于研究对象的力，而不是指研究对象作用于周围物体的力．要强调受力分析中的“受”字，不要把研究对象施加给其他物体的作用力与研究对象受到的力混淆起来．(2)逐个地、完整地分析相关物体对研究对象的力的作用是防止“多力”或“少力”的有效措施，确认每个力的施力物体也是防止“多力”的有效措施之一．
(3)结合物体的运动状态和利用力的作用的相互性也是确保受力分析正确的有效措施．(4)受力分析中的“假设法”会常常用到．在未知某个力是否存在时，可以先对其作出存在或不存在的假设，然后根据物体的运动状态和其他受力情况，用反证法来判断该力是否存在，在分析弹力、摩擦力时经常使用．(5)在受力分析的过程中，要重视物体所处的状态，注意题目给出的物理条件(光滑——不计摩擦，轻物——重力不计，运动时空气阻力忽略等)．
5．受力分析的口诀认准对象找重力，遇到多物要隔离，绕物一周找弹力，合力分力不重复，判断有无摩擦力，正确画出力的三要素，不画施力画受力，多漏错假要分清．
例1人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有(　　)A．一对　　　　　　　B．二对C．三对 D．四对答案：C
题型1 作用力和反作用力
解析：人走路时受到三个力的作用即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力，力的作用总是相互的，这三个力的反作用力分别是人对地球的吸引作用，人对地面的压力和人对地面的摩擦力，所以人走路时与地球间有三对作用力与反作用力．答案为C.
规律总结：(1)作用力与反作用力是物体间的相互作用，其受力物体与施力物体都不相同．(2)辨析作用力与反作用力就要对物体正确进行受力分析，搞清力的施力物体和受力物体．若两个力的施力物体也是对方的受力物体，则这两个力是作用力和反作用力．
变式训练1　两个小球A和B，中间用弹簧连结，并用细绳悬挂于天花板下，如图右所示，下面四对力中属于作用力和反作用力的是 (　　)A．绳对A的拉力和弹簧对A的拉力B．弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力C．弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力D．B的重力和弹簧对B的拉力答案：C
例2对于牛顿第三定律的理解，下列说法中正确的是(　　)A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失B．弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力C．甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力D．作用力和反作用力，这两个力在任何情况下都不会平衡答案：D
解析：根据牛顿第三定律知，两个物体之间的相互作用力，大小相等，方向相反，性质相同，同时产生，同时消失，故可判定A、B、C错误，D正确．
规律总结：(1)牛顿第三定律是对力的相互性和物质性的进一步完善，是牛顿运动定律的重要组成部分．(2)作用力与反作用力总是等大反向共线且作用于不同的物体上，相互依存，同生同灭，性质相同．(3)作用力与反作用力由于作用于不同的物体上，其产生的效果(如形变及产生加速度)可能不同，这是由物体的自身属性和物体所受的其他力决定的，并非作用力与反作用力大小不等．
变式训练2　关于车拉马、马拉车的问题，下列说法中正确的是(　　)A．马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力B．马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力C．马拉车，不论车动还是不动，马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小D．马拉车不动或车匀速前进时，马拉车的力与车拉马的力才大小相等答案：C
分析：某一物体是否发生运动状态的变化，是由该物体所受力的合力决定的，合力为零状态不变，否则状态会发生变化．而该物体与其他物体之间的相互作用力与反作用力始终符合牛顿第三定律．其效果分别体现在彼此作用的两物体上，彼此不能抵消．
解析：由牛顿第三定律可知，马拉车和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小始终相等．而车的运动状态的变化，是由车受到的合外力决定的．当马拉车的力较小时，拉力与车受到地面的摩擦力大小相等，车保持静止；当马拉车的力大于车所受到的地面摩擦力时，车就开始启动并加速前进．根据牛顿第三定律作出判断，马拉车和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小始终相等．正确选项为C.
例3物体静止放置于水平桌面上，则(　　)
A．桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对相互平衡的力B．物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力C．物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力D．物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力
答案：A分析：一对作用力和反作用力与一对平衡力的最直观的区别是：看作用点，一对平衡力的作用点一定在同一个物体上，作用力和反作用力的作用点一定分别在两个物体上．还可以看它们是不是因相互作用而产生的．对物体受力分析，弄清各个力的施力物体和受力物体．
解析：此题要分析的是各个力的关系，因此要对物体受力及物体对桌面的作用力进行正确的分析．设物体的重力为G，桌面对物体的支持力为FN，物体对桌面的压力为FN′，如图所示．对选项A，因物体处于静止状态，且FN和G作用于同一物体，因此FN和G是一对平衡力，故选项A正确；对选项B，因作用力和反作用力分别作用于两个物体上，故选项B错；对选项C，因压力是弹力，而弹力与重力是性质不同的两种力，故选项C错；对选项D，由于支持力和压力是物体与桌面相互作用(挤压)而产生的，因此FN和FN′是一对作用力和反作用力，故选项D错．
规律总结：(1)判断一对力是否是相互作用力还是平衡力时要抓住两个力作用在两个不同的物体上且大小相等、方向相反，这对力就是相互作用力．(2)本题中，物体对桌子的压力与桌子对物体的支持力是作用力与反作用力的关系，永远大小相等．桌子对物体的支持力与物体的重力是一对平衡力，平衡力是作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反．
变式训练3　如图所示，物体处于静止状态，下列说法中正确的是 (　　)
A．绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是作用力和反作用力B．物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力C．物体的重力与绳对物体的拉力是作用力和反作用力D．物体的重力的反作用力作用在绳上答案：A
分析：一对平衡力必须作用在同一物体上，作用力和反作用力作用在发生相互作用的两个物体上．
解析：本题考查平衡力与作用力和反作用力的异同．解答这类题时，首先看两力是作用在同一物体上，还是作用在两个物体上．是前者有可能为平衡力，是后者有可能为作用力和反作用力，然后再看是否满足其他条件．本题体现了分类比较的思维模式．
例4在斜面上放一物体静止不动，该物体受重力G、弹力N和静摩擦力f的作用，该物体的受力图(如下图所示)画得正确的是(　　)
分析：根据受力分析研究的顺序和各力的方向特点进行判断．答案：D
解析：选取斜面上的物体为研究对象，物体所受重力方向竖直向下；弹力方向垂直接触面——斜面，指向被支持的物体——斜面上的物体；物体静止在斜面上，相对斜面有向下运动的趋势，摩擦力的方向和接触面相切，沿斜面向上．正确答案为D.
规律总结：有同学认为支持力的方向和重力的方向相反，这是错误的，只有放在水平面上的静止物体所受弹力才和重力方向相反．有的同学会错选B，这是未弄清研究对象是斜面上的物体，斜面给它的支持力方向为垂直斜面向上；摩擦力的方向应和物体相对斜面的运动趋势方向相反．弄清研究对象和物体所受各力特点是进行正确受力分析的关键．
变式训练4　如图所示，木块A在斜向上推力F的作用下静止在墙上，木块A受力的个数可能是(　　)
A．3个　　　　　　　B．4个C．5个　　　　　　　D．6个答案：AB解析：木块A受重力G、墙的弹力FN，推力F，受不受墙的摩擦力，Ff有两种可能．(1)若F的竖直分力Fsinθ大小等于G，则Ff＝0，木块A只受3个力作用；(2)若F的竖直分力Fsinθ大小不等于G，则Ff≠0，木块A必受4个力作用．
例5如右图所示，用弹簧测力计悬挂一个重为G＝10N的金属块，使金属块部分地浸在台秤上的水杯中(水不会溢出)．若弹簧测力计的示数变为FT′＝6N，则台秤的示数(　　)A．保持不变　　　B．增加10NC．增加6N D．增加4N答案：D
解析：金属块浸入水中后，水对金属块产生浮力F.由弹簧测力计的示数知，浮力的大小为F＝G－FT′＝(10－6)N＝4N.根据牛顿第三定律，金属块对水也施加一个反作用力F′，其大小F′＝F＝4N.通过水和杯的传递，对台秤产生附加压力．所以，台秤的示数增加4N.
规律总结：(1)对于两个相互作用的物体，为了分析其中一个物体的受力可先选另一个受力较少、分析较易的物体为研究对象．(2)对先选的研究对象分析其受力并画出受力示意图．(3)建立坐标，正交分解后运用牛顿第二定律解出未知力．
(4)再以另一个物体为研究对象，分析其受力情况，利用牛顿第三定律分析反作用力，此时这些力便成为已知条件．(5)对于不宜直接分析的物体，如地面，可转而分析与之直接接触的物体，解出作用力以后，再运用牛顿第三定律说明反作用力的大小及方向．
变式训练5　如右图所示，一个木箱放在水平地面上，木箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环．木箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆加速下滑，环与杆之间的摩擦力大小为F，则此时木箱对地面的压力为 (　　)
A．Mg　　　　　　　B．(M＋m)gC．(M＋m)g－F D．Mg＋F答案：D解析：取木箱为研究对象，它受到向下的重力Mg、环给它向下的摩擦力F和地面的支持力FN三个力的作用而平衡．FN＝Mg＋F.由牛顿第三定律知，木箱对地面的压力F′N＝FN＝Mg＋F.
一、作用力与反作用力物体之间力的作用总是__________的，所以说施力物体同时也一定是____________，物体间相互作用的一对力，叫做作用力和____________．作用力和反作用力总是互相依存，同时__________的．我们可以把其中______________叫做作用力，另一个力叫做__________
二、牛顿第三定律__________物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在______________上．这就是牛顿第三定律．
自主校对：一、相互　受力物体　反作用力　存在　任何一个力　反作用力二、两个　同一条直线
1．以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，而石头“安然无恙”．对于这一程的描述，下列说法正确的是 (　　)A．在以卵击石的过程中，鸡蛋“粉身碎骨”说明石头对鸡蛋的作用力大，所以鸡蛋碎了B．在以卵击石的过程中，石头“安然无恙”说明鸡蛋对石头的作用力小，所以石头无恙
C．在以卵击石的过程中，石头对鸡蛋的作用力与鸡蛋对石头的作用力，二者大小相等D．以卵击石的过程中，石头“安然无恙”而鸡蛋“粉身碎骨”是因为蛋壳所能承受的力远小于石头所能承受的力答案：CD
解析：以卵击石过程中，鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力是作用力和反作用力．由牛顿第三定律知，这两个力总是大小相等．鸡蛋之所以“粉身碎骨”是因为蛋壳的承受力小于石头对它的作用力．
2．如图所示，物体在水平力F的作用下压在竖直墙上静止不动，则(　　)
A．物体所受的摩擦力的反作用力是重力B．力F就是物体对墙壁的压力C．力F的反作用力是墙壁对物体的支持力D．墙壁对物体的弹力的反作用力是物体对墙壁的压力答案：D解析：物体受外力F、重力G、摩擦力F1和墙壁对物体的弹力F2而处于静止状态．其中摩擦力F1和重力G是一对平衡力，故A错．力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙上，两者作用点不在同一物体上，故B错．力F的反作用力作用在施力物体上，而墙壁对物体的支持力作用在物体上．两者研究对象不同，故C错．
3．一个质量是75kg的人，站立在水平地面上，某一瞬间突然竖直向上跳起，已知刚跳起时的速度为3m/s，起跳所用的时间为0.5s，求此人在起跳瞬间对地面的压力的平均值．(人的起跳运动可看做匀加速运动，g取10m/s2)
脚踢球还是球踢脚踢过球的人都会有这种体会，用力过大的时候脚会感到疼，甚至有的时候会受伤，为什么会出现这种情形？踢球的时候是脚对球产生作用力，为什么脚会有疼痛感呢？这个问题牵扯出一个力学的基本定理——作用力与反作用力定理．首先我们可以做一个试验，将两只折好的纸船放在一个装了水的盆里，用手握住两只船，不让他们运动，在两个船里各放一个磁铁，然后松开手，这时你会看到两只船相互靠近．显然这是磁铁之间的引力造成的结果，但是，为什么两只船都会运动呢？