人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第三定律学案设计

这是一份人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第三定律学案设计，共16页。学案主要包含了作用力和反作用力，牛顿第三定律，物体受力的初步分析等内容，欢迎下载使用。
物理观念
(1)了解作用力和反作用力的概念．
(2)能正确表述牛顿第三定律，并应用牛顿第三定律分析和解决实际问题．
(3)会对物体进行初步的受力分析．
科学思维
会区分一个力的反作用力和这个力的平衡力．
科学探究
通过实验探究，了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系．
科学态度与责任
具备应用物理知识解释物理现象或者解决实际问题的科学态度．
一、作用力和反作用力
1．力是物体对物体的作用．只要谈到力，就一定存在着________和________．
2．两个物体之间的作用总是________．施力物体同时也一定是受力物体．物体间相互作用的这一对力叫作________________．如图所示，F′与F是一对作用力和反作用力．
3．作用力和反作用力总是__________、________的，我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个力叫作反作用力．
二、牛顿第三定律
1．内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是________，方向相反，作用在________上．这就是牛顿第三定律(Newtn's third law)．
2．应用：
车轮受到的力 地面受到的力
在生活和生产中应用牛顿第三定律的例子是很多的．
(1)人在划船时，桨向后推水，水就向前推浆，将船向前推进．
(2)汽车的发动机驱动车轮转动，由于轮胎和地面之间的摩擦，车轮向后推地面，地面给车轮一个向前的反作用力，使汽车前进．
[举例1] 两个物体间的作用力是相互的．
[注意] 受力分析时的注意事项
(1)作研究对象的受力示意图时，通常只画出根据性质命名的力，不把按效果分解的力或合成的力画进去．
(2)防止“添力”：找出各力的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在．
三、物体受力的初步分析
1．分析物体受力的两条思路
斜面上物体受力示意图
(1)一是根据物体________的变化来分析和判断其受力情况．(下一章学习的内容)
(2)二是根据各种力的特点，从________的角度来分析物体的受力．
2．受力分析中常见的三种力
(1)重力：任何物体都受重力，其方向________．
(2)弹力：两个相互接触的物体________，就会产生弹力，其方向与接触面________．
(3)摩擦力：当接触面粗糙、相互挤压且发生相对运动或具有相对运动趋势时，________处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力，其方向与接触面平行．
3．“一对相互平衡的力”和“一对作用力和反作用力”的区别
(1)“一对相互平衡的力”作用在同一物体上，“一对作用力和反作用力”作用在两个物体上．如图所示，F与G是一对相互平衡的力，F′和F是一对作用力和反作用力．
(2)“一对相互平衡的力”不一定是同一种类的力(例如F是弹力，而G是重力)．“一对作用力和反作用力”一定是同一种类的力(例如F与F′都是弹力)．
▭〖总结·图汇要点〗
[举例2] 相互作用力与平衡力的举例
静止在水平桌面上的物块，受到重力G和桌面对它的支持力F支，这两个力是一对相互平衡的力，而物块受到的支持力FN(即F支)与桌面受到的压力〖F'_〖N〗〗是一对作用力与反作用力．

[拓展] 作用力、反作用力的大小、方向：
(1)与物体大小、形状无关；
(2)与物体的运动状态无关；
(3)与选择何种参考系无关；
(4)与物体受不受其他力无关．
【思考辨析】
(1)相互作用的一对力中，称哪一个力为作用力是任意的．( )
(2)作用力和反作用力的受力物体是同一物体．( )
(3)只有静止的两个物体作用时，作用力和反作用力才大小相等．( )
(4)一个人在用力打拳，可见一个力可以只有施力物体没有受力物体．( )
(5)先有作用力后有反作用力．( )
(6)作用力与反作用力一定是同一种类的力．( )
探究点一 对牛顿第三定律的理解
问题探究
如图所示，把两个弹簧测力计A和B连接在一起，B的一端固定，用手拉A.
(1)观察两个弹簧测力计的示数F与F′的大小关系？
(2)改变拉力，弹簧测力计的示数F与F′是否变化？大小关系如何？


归纳总结
1.作用力和反作用力的四个特征
2.牛顿第三定律中“总是”的含义
“总是”是指对于任何物体、在任何情况下，作用力和反作用力的关系都成立．
(1)不管物体的大小、形状、运动状态如何，其作用力和反作用力总是大小相等、方向相反．
(2)作用力和反作用力总是同种性质的力．
(3)作用力和反作用力的产生和消失总是同时的，两者中若有一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失．
典例示范
例1 第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年由北京市和张家口市联合举办，越野滑雪是比赛项目之一，如图为中国运动员在训练中的照片，运动员在赛道上滑行时，关于滑雪板与赛道之间的相互作用力，下列说法正确的是( )
A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力
B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力
C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等
D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同
素养训练1 (多选)下列说法正确的是( )
A．跳高运动员起跳时，地面对运动员的支持力大小等于运动员对地面的压力大小
B．汽车行驶时，通过排气筒向后排出尾气，从而获得很小的反作用力
C．鸡蛋撞击石头，蛋碎石全，是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力
D．钢丝绳很快地吊起货物，钢丝绳对货物的拉力大于货物对钢丝绳的拉力
素养训练2 如图所示的情形中，不涉及牛顿第三定律的有( )
探究点二 一对相互作用力和一对相互平衡的力的区别
归纳总结
1.一对作用力和反作用力与一对相互平衡的力的比较
2.区别作用力和反作用力与平衡力的方法：
简单准确的方法是看力的作用点，一对相互平衡的力的作用点一定在同一个物体上，而作用力和反作用力的作用点一定在两个物体上，但作用在两个物体上的力不一定是作用力与反作用力，还必须是因为相互作用而产生的．
典例示范
例2 (教材P67图3.3－8改编)猴子吊在空中静止，下列说法正确的是( )
A．猴子受的拉力施力物体是猴子
B．猴子受的重力施力物体是树枝
C．猴子处于静止状态受两个力
D．树枝对猴子的拉力与猴子对树枝的拉力是一对相互平衡的力
素养训练3
如图所示，人静止在水平地面上的测力计上，下列说法正确的是( )
A．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力
B．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对相互平衡的力
C．人对测力计的压力大于测力计对人的支持力
D．人对测力计的压力小于人的重力
素养训练4
(多选)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上，使其保持静止，下列说法中正确的是( )
A．水平力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
B．物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对相互平衡的力
C．水平力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弹力是一对作用力与反作用力
探究点三 物体的受力分析
归纳总结
1.受力分析：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有力找出来，并画出受力示意图，这就是受力分析．
2．受力分析的顺序
(1)先分析重力；
(2)再分析接触力(弹力和摩擦力)；
(3)最后分析其他外力．
3．受力分析的四个步骤：
(1)防止“添力”：找出各力的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在．
(2)防止“漏力”：按照重力、弹力、摩擦力、其他力的步骤进行分析，这是防止“漏力”的有效方法．
(3)受力分析还要密切注意物体的运动状态，运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力的有无、大小及方向．
典例示范
例3 如图所示，作出物体在以下情况下的力的示意图．
(1)物体沿光滑斜面下滑；
(2)物体沿光滑斜面上滑；
(3)物体静止在斜面上；
(4)物体沿粗糙斜面上滑．
素养训练5 如图所示的是运动员立定跳远蹬地起跳瞬间的受力示意图．其中正确的是( )
素养训练6
(多选)如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻所受的外力个数有可能为( )
A．2个 B．3个
C．4个 D．5个
1.一建筑塔吊向右上方匀速提升建筑物料，如图所示．若忽略空气阻力，则下列有关物料的受力图正确的是( )
2.
人们通常认为一个大人和一个小孩拔河比赛，小孩胜出那是异想天开．如图所示，顽皮的小孩就让大人踩着滑板拔河比赛，小孩竟然拉着大人往左边加速运动，大人心服口服，明白了这样的道理( )
A．小孩拉大人的力一定大于大人拉小孩的力
B．大人拉小孩的力还是大于小孩拉大人的力
C．决定胜负的关键是双方力气大小，质量大小的较量
D．决定胜负的关键是拉力大小和受到地面最大静摩擦力的较量
3．如图所示，A物体沿竖直墙自由下滑，B、C、D物体均静止，各接触面均粗糙．下列说法正确的是( )
A．A物体受到三个力作用
B．B物体受到四个力作用
C．C物体受到三个力作用
D．D物体受到三个力作用
4．(多选)有一个木块放在水平地面上，如图所示，用弹簧测力计拉着细绳水平牵引木块，弹簧测力计有示数但木块没有移动，以下判断正确的是( )
A．涉及木块的作用力和反作用力一共有3对
B．涉及木块的作用力和反作用力一共有4对
C．木块一共受到2对平衡力的作用
D．木块一共受到3对平衡力的作用
5．下列各物体均处于静止状态，不计一切摩擦，则对物体的受力分析一定正确的是( )
3．牛顿第三定律
必备知识·自主学习
一、
1．受力物体 施力物体
2．相互的 作用力和反作用力
3．互相依赖 同时存在
二、
1．大小相等 同一条直线
三、
1．(1)运动状态 (2)相互作用
2．(1)竖直向下 (2)相互挤压 垂直 (3)接触面
【思考辨析】
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
关键能力·合作探究
探究点一
【问题探究】
提示：(1)发现两个弹簧测力计的示数相同．
(2)改变拉力，弹簧测力计的示数都随着变化，但两者的示数总是相同，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反．
【典例示范】
例1 解析：滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，C正确，A、B、D错误
答案：C
素养训练1 解析：跳高运动员起跳时，地面对运动员的支持力与运动员对地面的压力是一对作用力与反作用力，等大、反向、共线，故A正确；汽车行驶时，通过排气筒向后排出尾气，会受到反作用力，但很小，故B正确；鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力，等大、反向、共线，故C错误；钢丝绳对货物的拉力与货物对钢丝绳的拉力是一对作用力与反作用力，等大反向，故D错误．
答案：AB
素养训练2 解析：气垫船螺旋桨给空气一个向后的作用力，反过来空气给气垫船一个向前的反作用力，属于牛顿第三定律的应用；战斗机飞行过程中，抛弃副油箱，减小质量，不涉及牛顿第三定律；发射火箭、喷水龙头自动旋转使喷水均匀，是作用力与反作用力的关系，属于牛顿第三定律的应用．故选B.
答案：B
探究点二
【典例示范】
例2 解析：猴子受的拉力施力物体是树枝，故选项A错误；猴子受的重力施力物体是地球，故选项B错误；猴子处于静止状态受重力和树枝的拉力两个力，故选项C正确；树枝对猴子的拉力与猴子对树枝的拉力是一对作用力和反作用力，故选项D错误．
答案：C
素养训练3 解析：A对，B、C错：人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反．D错：人静止在水平地面上的测力计上，人对测力计的压力等于人的重力．
答案：A
素养训练4 解析：水平力F与墙壁对物体的弹力是一对相互平衡的力，A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力，因物体处于静止状态，故这两个力是一对相互平衡的力，B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力既不是平衡力，也不是相互作用力，C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力，D正确．
答案：BD
例3 解析：地面附近的一切物体不管是静止的，还是运动的，都受到重力作用，所以对物体进行受力分析时，不管在什么情况下，首先应考虑物体的重力，且重力的方向总是竖直向下的，接下来考虑与物体直接接触的其他物体对研究对象的作用，有挤压则一定有弹力作用，因此在上述四种情况中，物体均受到垂直于斜面向上的支持力的作用．最后考虑摩擦力的作用，如图所示，在(1)、(2)中，斜面光滑，说明二者之间没有摩擦力的作用；在(3)中，物体静止在斜面上，显然有向下滑动的趋势，所以受到的静摩擦力沿斜面向上；在(4)中，物体受到的滑动摩擦力与相对运动方向相反，即沿斜面向下．
答案：见解析
素养训练5 解析：运动员受到重力、地面对他向上的支持力以及向前的静摩擦力作用，故A正确，B、C、D错误．
答案：A
素养训练6 解析：
以斜面体P为研究对象，很显然斜面体P受到重力mg和弹簧弹力F1的作用，二力共线．若F1＝mg，二力使P处于平衡状态，即P仅受两个力的作用，如图甲所示．
若F1>mg，挡板MN必对斜面体P施加垂直斜面的弹力F2，F2有水平向左的分量，欲使斜面体P处于平衡状态，挡板MN必对斜面体P施加平行接触面斜向下的静摩擦力F3，如图乙所示，故A、C正确．
答案：AC
随堂演练·自主检测
1．解析：由题意可知，物料匀速运动，合力为零，则受力分析，即有：拉力FT与重力mg平衡，故A、B、C错误，D正确．
答案：D
2．解析：A、B错：小孩拉大人的力与大人拉小孩的力是一对作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反．
C错，D对：对于双方拔河者来说，当所受的拉力大于与地面的最大静摩擦力时就要被拉动，则决定胜负的关键是拉力大小和受到地面最大静摩擦力的较量．
答案：D
3．解析：A物体沿竖直墙自由下滑，“自由”说明物体A与竖直墙之间没有弹力和摩擦力，因此A只受重力作用，故A错误；B物体处于静止状态，受到重力、弹力、摩擦力三个力的作用，故B错误；C物体受到重力和两个绳子的拉力，故C正确；D物体处于静止状态，受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用，故D错误．
答案：C
4．解析：涉及木块的作用力和反作用力一共有4对，即重力与木块对地球的吸引力、支持力和木块对地面的压力、木块与弹簧测力计之间的拉力、木块与地面之间的摩擦力，B正确，A错误；以木块为研究对象，木块竖直方向受到重力与支持力，二者是一对相互平衡的力；水平方向受到拉力和摩擦力的作用，二者也是一对相互平衡的力，所以木块一共受到2对平衡力的作用，选项C正确，D错误．
答案：BC
5．解析：弹力的方向的判断方法是：有接触面的一定与接触面垂直，没有接触面的与接触点的切面垂直，绳子上的弹力总是沿绳子收缩的方向，弹簧的弹力总是指向弹簧恢复原长的方向，与形变的方向相反．A、B、C错．选项D正确．
答案：D
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
苹果受重力作用而落向地面，同时地球也受到了苹果对它的引力
人拉弹簧的同时，弹簧对人也产生拉力(弹力)
猴子爬树时树干给猴子向上的摩擦力，同时猴子也给树干向下的摩擦力作用
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
等值
作用力和反作用力大小总是相等的
反向
作用力和反作用力方向总是相反的
共线
作用力和反作用力总是作用在同一条直线上
同性质
作用力和反作用力总是同一种类的力(即同一性质的力)
一对作用力和反作用力
一对相互平衡的力
作用对象
分别作用在不同物体上
作用在同一物体上
叠加特点
不可以求合力，力的作用效果不可抵消
可以求合力，且合力一定为零，作用效果可以抵消(考虑形变时不可抵消)
力的性质
两个力的性质一定相同
两个力的性质不一定相同
作用效果
作用在两个物体上，各自独立产生作用效果
两个力共同作用的效果是使物体处于平衡状态
依赖关系
同时产生、同时变化、同时消失，不会单独存在
不存在依赖关系，撤去一个力时另一个力依然可存在
共同点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
随堂演练·自主检测——突出创新性 素养达标