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高中物理第四章 牛顿运动定律5 牛顿第三定律导学案
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这是一份高中物理第四章 牛顿运动定律5 牛顿第三定律导学案，共5页。学案主要包含了学习目标，学习要点，课程精讲，知识提炼导图，目标期望等内容，欢迎下载使用。
一、学习目标：
1. 清楚力的作用是相互的，清楚作用力与反作用力的概念。
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、作用力与反作用力。
二、学习要点：
1. 掌握牛顿第三定律并会用它分析实际问题。
2. 区别平衡力、作用力和反作用力。
三、课程精讲：
思考1：力是怎样定义的？
实验演示1：取两块海绵进行实验，对齐并相互挤压，可以观察到其形状发生了变化，为什么这两块海绵的形状同时发生了变化？
实验演示2：：将甲、乙两个悬挂在同一高度的磁铁，慢慢地靠近些，可以看到它们很快地相向运动起来，大家观察实验现象，分析其原因是什么？
总结以上两个实验现象的结论。
（一）物体间的力的作用是相互的
相互作用的一对力，可任选其中一个力称为作用力，则另一个力就是反作用力。一对作用力与反作用力的性质总是相同的，即：作用力是弹力，则其反作用力也一定是弹力；作用力是摩擦力，其反作用力也一定是摩擦力，作用力与反作用力总是作用在不同的物体上。
分析：重力、弹力及摩擦力的作用都是相互的。
例1. 2003年10月15日9时50分，地处我国西北戈壁荒滩的酒泉卫星发射中心，用“长征”II号F型火箭发射了“神舟”五号载人航天飞船，杨利伟代表中国人民成功地登上太空，下面关于飞船与火箭上天的情形叙述正确的是（ ）
A. 火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力
B. 火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C. 火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力
D. 飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力
问题1：知道了作用力和反作用力的概念，那么它们之间的关系是什么呢？
问题2：要设计一个实验来验证作用力与反作用力之间的关系，应怎样进行设计，需要什么器材，实验的原理又是什么？
实验方案：把两个弹簧秤A和B连接在一起，如图甲所示。
小结：（1）作用力和反作用力是发生在两个物体之间的一对力。
（2）任一物体既是对另一物体的施力物体，同时也是另一物体作用的受力物体。
（3）相互作用的一对力中，任何一个力都可作为作用力或者反作用力。
（4）作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
（二）牛顿第三定律：
根据以上的实验结果，得到作用力和反作用力之间的关系，就是牛顿第三定律的内容：
——牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
根据牛顿第三定律的内容，总结作用力和反作用力的特点：
1. 作用力和反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失。
2. 作用力和反作用力作用在两个相互作用的不同物体上，各自产生作用效果，不会抵消。
3. 作用力和反作用力是同一性质的力。
4. 物体间的相互作用力既可是接触力，也可以是非接触力。
问题：牛顿第三定律的理解问题：
例2. 下列关于作用力与反作用力的说法中，正确的是（ ）
A. 作用力与反作用力互相平衡 B. 弹力的作用力亦可能是摩擦力
C. 当两个相互作用的物体都处于平衡状态时，它们之间的作用力与反作用力大小才相等 D. 作用力与反作用力的产生无先后之分
变式1：例3. 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
变式2：例4. 如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G=10N的金属块，使金属块的一部分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 SKIPIF 1 < 0 ，则台秤的示数（ ）
A. 保持不变B. 增加10N C. 增加6N D. 增加4N
（三）相互作用力与平衡力间的关系：
问题1：什么是平衡力？
1. 分析，手竖直握着酒瓶的瓶颈，而酒瓶静止时，瓶子的受力中有几对作用力和反作用力？有几对平衡力？作用力和反作用力的关系跟两平衡力间的关系有何相同之处？
2. 那么是不是说相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一样的呢？
小结：作用力、反作用力与一对平衡力的比较表。
问题2：作用力、反作用力与平衡力的比较问题：
例5. 在天花板上用竖直悬绳吊一重为G的小球，小球受几个力的作用？这些力的反作用力是哪些力？这些力中哪对力是平衡力？
变式1： 例6. 如图（甲）所示，A、B两物体叠放在一起，A受到一向右的力F=4N的作用，A、B与地面保持相对静止，试分析A、B两物体的受力情况，并指出哪两个力是作用力与反作用力，哪两个力是平衡力。
变式2：如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上，静止不动，下列说法中正确的是（ ）
A. 作用力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力
B. 物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力，是一对平衡力
C. 作用力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
D. 物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力
（四）牛顿第三定律的应用
拔河是一项常见的集体性体育活动，其两队胜负的结果深含着物理学原理。当然，围绕两队的胜负原因分析也存在不少的模糊认识。其实，决定拔河胜负的原因是多方面的，如地面的摩擦力、队员的体重、个人的力量、集体的合作等。
甲、乙两队拔河的时候，其中力的关系比较复杂。如图所示，在分析甲队拉乙队与乙队拉甲队的力的大小时，必须运用牛顿第三定律——因为甲、乙两队是一对相互作用的物体。在分析两队的胜负原因时，必须运用牛顿第二定律——因为要分别以甲、乙两队为研究对象。
对甲队而言，如果 SKIPIF 1 < 0 ，则两队胜负未定；如果 SKIPIF 1 < 0 ，则甲队胜而乙队负；如果 SKIPIF 1 < 0 ，则甲队负而乙队胜。
例7. 如图所示，一个大人（甲）跟一个小孩（乙）站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了。对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是（ ）
A. 大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大
B. 大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力
C. 大人拉小孩的力与小孩拉大人的力一定相等
D. 只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
例8. 在天花板上用悬绳吊一重为G的电风扇，电风扇静止时受几个力作用？如图所示，这些力的反作用力是哪些力？这些力的平衡力是哪些力？如果电风扇正在匀速转动呢？当电风扇转动时与静止时相比较，对天花板的拉力是变大还是变小？为什么？
四、知识提炼导图：牛顿第三定律：
1. 作用力和反作用力的概念
2. 规律的表述：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
3. 意义：揭示了物体间力的作用的相互性，明确了相互作用力的关系
4. 作用力、反作用力与一对平衡力的主要区别：作用力、反作用力分别作用在两个物体上；一对平衡力作用在同一个物体上。
五、目标期望：
希望同学们通过学习能够深刻理解牛顿第三定律的内容，明确作用力、反作用力与一对平衡力的区别，并能熟练运用牛顿第三定律解释相关的现象。
【同步练习】（答题时间：45分钟）
1. 甲、乙两队用一根轻绳进行拔河比赛，结果甲队获胜，则在比赛过程中（ ）
A. 甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力
B. 甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力
C. 甲、乙两队与地面间的摩擦力大小相等、方向相反
D. 甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反
2. 如图所示，P和Q叠放在一起，静止在水平桌面上，则下列说法中正确的是（ ）
A. P所受的重力和Q对P的支持力是作用力与反作用力
B. Q所受的重力和Q对P的支持力是平衡力
C. P对Q的压力和Q对P的支持力是作用力和反作用力
D. Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力是平衡力
3. 设马对车的作用力为F，车对马的作用力为FT。关于F和FT的说法正确的是（ ）
A. F和FT是一对作用力与反作用力 B. 当马与车做加速运动时，F>FT
C. 当马与车做减速运动时，F 4. 下列说法正确的是（ ）
A. 苹果从树上落下，落向地球，说明苹果受地球的作用；但地球不动，说明地球不受苹果的作用
B. 汽车运动时，并没有别的物体吸引它，因此汽车的牵引力就无施力物体
C. 武术表演时，运动员用力打出去的空拳就没有受力物体
D. 喷气式飞机飞行时，是依靠喷出的气体对飞机产生的巨大动力
5. 在弹簧测力计两端各拴一绳，两端都用100N的力各拉一绳，这时弹簧测力计读数为_________________N，弹簧测力计所受合力是_________________。
6. 一质量为50kg的人站在上升的升降机底板上，升降机内挂着的弹簧测力计下悬挂着质量为5kg的物体，弹簧测力计的示数为40N。求此过程中人对升降机底板的压力。（g取10m/s2）
7. 吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G，静止时固定杆对它的拉力为F，扇叶水平转动起来后，杆对它的拉力为 SKIPIF 1 < 0 ，则（ ）
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
8. 跳高运动员从地面上起跳的瞬间，下列说法中正确的是（ ）
A. 运动员对地面的压力大于运动员受到的重力
B. 地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力
C. 地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
D. 运动员对地面的压力等于运动员受到的重力
9. 一个400N重的木箱放在大磅秤上，木箱内有一个质量为60kg的人站在小磅秤上，如图所示。如果人用力推木箱顶板，则小磅秤和大磅秤上的示数 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的变化情况是（ ）
A. SKIPIF 1 < 0 增大， SKIPIF 1 < 0 减小B. SKIPIF 1 < 0 增大， SKIPIF 1 < 0 增大
C. SKIPIF 1 < 0 减小， SKIPIF 1 < 0 不变D. SKIPIF 1 < 0 增大， SKIPIF 1 < 0 不变
10. 一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确的是（ ）
A. 探测器加速运动时，沿直线向后喷气
B. 探测器加速运动时，竖直向下喷气
C. 探测器匀速运动时，竖直向下喷气
D. 探测器匀速运动时，不需要喷气
内容
作用力与反作用力
一对平衡力
性质
始终为同性质的力
不一定是同性质的力
作用对象
作用在两个不同的物体上
作用在同一个物体上
依存关系
相互依存、不会单独存在、同生共灭、瞬时对应、同时变化
不一定同时产生、同时消失、同时变化
叠加
作用效果各自产生、不可叠加，不可以求合力
效果必然抵消、合力为零
共性
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
一、学习目标：
1. 清楚力的作用是相互的，清楚作用力与反作用力的概念。
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、作用力与反作用力。
二、学习要点：
1. 掌握牛顿第三定律并会用它分析实际问题。
2. 区别平衡力、作用力和反作用力。
三、课程精讲：
思考1：力是怎样定义的？
实验演示1：取两块海绵进行实验，对齐并相互挤压，可以观察到其形状发生了变化，为什么这两块海绵的形状同时发生了变化？
实验演示2：：将甲、乙两个悬挂在同一高度的磁铁，慢慢地靠近些，可以看到它们很快地相向运动起来，大家观察实验现象，分析其原因是什么？
总结以上两个实验现象的结论。
（一）物体间的力的作用是相互的
相互作用的一对力，可任选其中一个力称为作用力，则另一个力就是反作用力。一对作用力与反作用力的性质总是相同的，即：作用力是弹力，则其反作用力也一定是弹力；作用力是摩擦力，其反作用力也一定是摩擦力，作用力与反作用力总是作用在不同的物体上。
分析：重力、弹力及摩擦力的作用都是相互的。
例1. 2003年10月15日9时50分，地处我国西北戈壁荒滩的酒泉卫星发射中心，用“长征”II号F型火箭发射了“神舟”五号载人航天飞船，杨利伟代表中国人民成功地登上太空，下面关于飞船与火箭上天的情形叙述正确的是（ ）
A. 火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力
B. 火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C. 火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力
D. 飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力
问题1：知道了作用力和反作用力的概念，那么它们之间的关系是什么呢？
问题2：要设计一个实验来验证作用力与反作用力之间的关系，应怎样进行设计，需要什么器材，实验的原理又是什么？
实验方案：把两个弹簧秤A和B连接在一起，如图甲所示。
小结：（1）作用力和反作用力是发生在两个物体之间的一对力。
（2）任一物体既是对另一物体的施力物体，同时也是另一物体作用的受力物体。
（3）相互作用的一对力中，任何一个力都可作为作用力或者反作用力。
（4）作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
（二）牛顿第三定律：
根据以上的实验结果，得到作用力和反作用力之间的关系，就是牛顿第三定律的内容：
——牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
根据牛顿第三定律的内容，总结作用力和反作用力的特点：
1. 作用力和反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失。
2. 作用力和反作用力作用在两个相互作用的不同物体上，各自产生作用效果，不会抵消。
3. 作用力和反作用力是同一性质的力。
4. 物体间的相互作用力既可是接触力，也可以是非接触力。
问题：牛顿第三定律的理解问题：
例2. 下列关于作用力与反作用力的说法中，正确的是（ ）
A. 作用力与反作用力互相平衡 B. 弹力的作用力亦可能是摩擦力
C. 当两个相互作用的物体都处于平衡状态时，它们之间的作用力与反作用力大小才相等 D. 作用力与反作用力的产生无先后之分
变式1：例3. 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
变式2：例4. 如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G=10N的金属块，使金属块的一部分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 SKIPIF 1 < 0 ，则台秤的示数（ ）
A. 保持不变B. 增加10N C. 增加6N D. 增加4N
（三）相互作用力与平衡力间的关系：
问题1：什么是平衡力？
1. 分析，手竖直握着酒瓶的瓶颈，而酒瓶静止时，瓶子的受力中有几对作用力和反作用力？有几对平衡力？作用力和反作用力的关系跟两平衡力间的关系有何相同之处？
2. 那么是不是说相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一样的呢？
小结：作用力、反作用力与一对平衡力的比较表。
问题2：作用力、反作用力与平衡力的比较问题：
例5. 在天花板上用竖直悬绳吊一重为G的小球，小球受几个力的作用？这些力的反作用力是哪些力？这些力中哪对力是平衡力？
变式1： 例6. 如图（甲）所示，A、B两物体叠放在一起，A受到一向右的力F=4N的作用，A、B与地面保持相对静止，试分析A、B两物体的受力情况，并指出哪两个力是作用力与反作用力，哪两个力是平衡力。
变式2：如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上，静止不动，下列说法中正确的是（ ）
A. 作用力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力
B. 物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力，是一对平衡力
C. 作用力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
D. 物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力
（四）牛顿第三定律的应用
拔河是一项常见的集体性体育活动，其两队胜负的结果深含着物理学原理。当然，围绕两队的胜负原因分析也存在不少的模糊认识。其实，决定拔河胜负的原因是多方面的，如地面的摩擦力、队员的体重、个人的力量、集体的合作等。
甲、乙两队拔河的时候，其中力的关系比较复杂。如图所示，在分析甲队拉乙队与乙队拉甲队的力的大小时，必须运用牛顿第三定律——因为甲、乙两队是一对相互作用的物体。在分析两队的胜负原因时，必须运用牛顿第二定律——因为要分别以甲、乙两队为研究对象。
对甲队而言，如果 SKIPIF 1 < 0 ，则两队胜负未定；如果 SKIPIF 1 < 0 ，则甲队胜而乙队负；如果 SKIPIF 1 < 0 ，则甲队负而乙队胜。
例7. 如图所示，一个大人（甲）跟一个小孩（乙）站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了。对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是（ ）
A. 大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大
B. 大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力
C. 大人拉小孩的力与小孩拉大人的力一定相等
D. 只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
例8. 在天花板上用悬绳吊一重为G的电风扇，电风扇静止时受几个力作用？如图所示，这些力的反作用力是哪些力？这些力的平衡力是哪些力？如果电风扇正在匀速转动呢？当电风扇转动时与静止时相比较，对天花板的拉力是变大还是变小？为什么？
四、知识提炼导图：牛顿第三定律：
1. 作用力和反作用力的概念
2. 规律的表述：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
3. 意义：揭示了物体间力的作用的相互性，明确了相互作用力的关系
4. 作用力、反作用力与一对平衡力的主要区别：作用力、反作用力分别作用在两个物体上；一对平衡力作用在同一个物体上。
五、目标期望：
希望同学们通过学习能够深刻理解牛顿第三定律的内容，明确作用力、反作用力与一对平衡力的区别，并能熟练运用牛顿第三定律解释相关的现象。
【同步练习】（答题时间：45分钟）
1. 甲、乙两队用一根轻绳进行拔河比赛，结果甲队获胜，则在比赛过程中（ ）
A. 甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力
B. 甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力
C. 甲、乙两队与地面间的摩擦力大小相等、方向相反
D. 甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反
2. 如图所示，P和Q叠放在一起，静止在水平桌面上，则下列说法中正确的是（ ）
A. P所受的重力和Q对P的支持力是作用力与反作用力
B. Q所受的重力和Q对P的支持力是平衡力
C. P对Q的压力和Q对P的支持力是作用力和反作用力
D. Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力是平衡力
3. 设马对车的作用力为F，车对马的作用力为FT。关于F和FT的说法正确的是（ ）
A. F和FT是一对作用力与反作用力 B. 当马与车做加速运动时，F>FT
C. 当马与车做减速运动时，F
A. 苹果从树上落下，落向地球，说明苹果受地球的作用；但地球不动，说明地球不受苹果的作用
B. 汽车运动时，并没有别的物体吸引它，因此汽车的牵引力就无施力物体
C. 武术表演时，运动员用力打出去的空拳就没有受力物体
D. 喷气式飞机飞行时，是依靠喷出的气体对飞机产生的巨大动力
5. 在弹簧测力计两端各拴一绳，两端都用100N的力各拉一绳，这时弹簧测力计读数为_________________N，弹簧测力计所受合力是_________________。
6. 一质量为50kg的人站在上升的升降机底板上，升降机内挂着的弹簧测力计下悬挂着质量为5kg的物体，弹簧测力计的示数为40N。求此过程中人对升降机底板的压力。（g取10m/s2）
7. 吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G，静止时固定杆对它的拉力为F，扇叶水平转动起来后，杆对它的拉力为 SKIPIF 1 < 0 ，则（ ）
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
8. 跳高运动员从地面上起跳的瞬间，下列说法中正确的是（ ）
A. 运动员对地面的压力大于运动员受到的重力
B. 地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力
C. 地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
D. 运动员对地面的压力等于运动员受到的重力
9. 一个400N重的木箱放在大磅秤上，木箱内有一个质量为60kg的人站在小磅秤上，如图所示。如果人用力推木箱顶板，则小磅秤和大磅秤上的示数 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的变化情况是（ ）
A. SKIPIF 1 < 0 增大， SKIPIF 1 < 0 减小B. SKIPIF 1 < 0 增大， SKIPIF 1 < 0 增大
C. SKIPIF 1 < 0 减小， SKIPIF 1 < 0 不变D. SKIPIF 1 < 0 增大， SKIPIF 1 < 0 不变
10. 一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确的是（ ）
A. 探测器加速运动时，沿直线向后喷气
B. 探测器加速运动时，竖直向下喷气
C. 探测器匀速运动时，竖直向下喷气
D. 探测器匀速运动时，不需要喷气
内容
作用力与反作用力
一对平衡力
性质
始终为同性质的力
不一定是同性质的力
作用对象
作用在两个不同的物体上
作用在同一个物体上
依存关系
相互依存、不会单独存在、同生共灭、瞬时对应、同时变化
不一定同时产生、同时消失、同时变化
叠加
作用效果各自产生、不可叠加，不可以求合力
效果必然抵消、合力为零
共性
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