高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第4节 牛顿第三运动定律图文课件ppt
展开一、作用力与反作用力【情境思考】站在滑板车上的两人相对而立,当一人用力去推另一个人时,两人同时向相反方向运动,这是为什么?提示:力的作用是相互的,如果一人用力去推另一个人,在给别人施加作用力的同时,自己也受到了别人给的反作用力。
1.定义:物体间的一对相互作用力,叫作_______和_________。可以把其中的任意一个力叫作作用力,则另一个力就叫作_________。2.特点:力的作用总是_______。相互的作用力和反作用力既可以存在于相互_____的物体之间,也可以存在于_______的物体之间。
二、牛顿第三运动定律的内容及其意义1.内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小_____,方向_____,作用在___________。2.光滑桌面上放两块条形磁铁A和B,A对B 有力的作用, B对A也有力的作用,则A对B的力和B对A的力具备的特点:
(1)大小:A对B的力和B对A 的力,大小_____;(2)作用线:A对B的力和B对A 的力,作用在_________上;(3)存亡:当A对B的力消失时,B对A的力_____(选填“消失”或“不消失”),当A对B的力大小变化时,B对A的力大小_____(选填“变化”或“不变化”);(4)性质:A对B的力是引力,B对A的力是_____;A对B的力是弹力,则B对A的力是_____;(5)方向:A对B 的力的方向和B对A的力的方向_____;(6)作用物体:A对B 的力和B对A的力作用在_____(选填“相同”或“不同”)的物体上。
【易错辨析】(1)两个物体间可能只有作用力,而没有反作用力。( )(2)物体间先有作用力,然后才有反作用力。( )(3)作用力和反作用力的受力物体是同一物体。( )(4)马拉车加速前进时,马拉车的力大于车拉马的力。( )
知识点一 认识牛顿第三运动定律角度 对牛顿第三运动定律的理解1.一对作用力与反作用力的关系:
提醒:作用力与反作用力作用在不同物体上,所以不能合成与分解。
2.作用力与反作用力的普适性:作用力和反作用力的关系适用于任何物体之间,与物体的运动状态无关,与参考系的选择也无关。
【问题探究】如图所示,我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”,实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在“押加”比赛中,甲获胜,根据上述情境,试回答以下问题:(1)甲方的拉力一定比乙方大吗?(2)请分析甲获胜的原因。
提示:(1)甲方的拉力一定等于乙方的拉力,因为这两个力是作用力与反作用力。(2)甲获胜是因为地面给甲的最大静摩擦力大于地面给乙的最大静摩擦力。
【典例示范】【典例】如图所示,一匹马拉着车前行,关于马拉车的力和车拉马的力,下列说法中正确的是( )A.马拉车的力总是大于车拉马的力B.马拉车的力总是等于车拉马的力C.加速运动时,马拉车的力大于车拉马的力D.减速运动时,马拉车的力小于车拉马的力
【解析】选B。马拉车的力与车拉马的力是一对作用力与反作用力,根据牛顿第三定律可知:它们的大小在任何情况下都相等,与车所处运动状态无关。所以B正确,A、C、D错误。
【素养训练】1.如图所示,一对父子掰手腕,父亲让儿子获胜。若父亲对儿子的力记为F1,儿子对父亲的力记为F2,则( )A.F2> F1 B.F1和F2大小相等C.F1先于F2产生D.F1后于F2产生
【解析】选B。父子掰手腕,父亲对儿子的力与儿子对父亲的力为一对相互作用力,二者大小相等,且同时产生,同时消失。故B正确,A、C、D错误。
2.(教材二次开发·教材P128【实验】变式)如图所示是利用传感器记录的两个物体间的作用力和反作用力的变化图线,根据图线可以得出的结论是( )A.作用力大时,反作用力小B.作用力和反作用力的方向总是相反的C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的D.此图线一定是在两个物体都处于静止状态时显示出来的
【解析】选B。由图线关于t轴对称可以得出:作用力与反作用力一定大小相等、方向相反,故A错误,B正确;作用力与反作用力一定作用在两个物体上,且其大小和方向的关系与物体所处的运动状态无关,所以C、D均错误。
【加固训练】 1.如图所示为棒球运动员击球的一瞬间 ,击球员用棒球棍回击飞过来的棒球时,球棒击棒球的力( )A.球先对球棒有了力的作用,球棒才对球有力的作用B.与球对球棒的力同时产生C.大于球撞击球棒的力D.小于球撞击球棒的力
【解析】选B。球撞击球棒的力和球棒击球的力是作用力和反作用力,二者同时产生,且大小相等,方向相反,故B正确。
2.一物体受绳拉力的作用,由静止开始前进,先做加速运动,然后改为匀速运动,再改为减速运动,下列说法正确的是( )A.加速前进时,绳拉物体的力大于物体拉绳的力B.减速前进时,绳拉物体的力小于物体拉绳的力C.只有匀速前进时,绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等D.不管物体如何前进,绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
【解析】选D。绳拉物体的力与物体拉绳的力是一对作用力和反作用力,由牛顿第三定律可知作用力、反作用力总是大小相等,与相互作用的物体所处的状态没有关系,则D正确,A、B、C错误。
知识点二 相互作用力与平衡力的区别
【问题探究】在如图甲中,猴子吊在空中。猴子受到重力G,还受到树枝对它的拉力F;另一方面,不但树枝在以拉力F向上拉着猴子,猴子同时也在以向下的拉力F′拉着树枝。探究:(1)上面涉及的两组力分别是什么力?(2)这两组力有什么不同之处?
提示:(1)猴子在重力G和树枝对它的拉力F作用下保持静止,所以拉力F和重力G是一对相互平衡的力;树枝拉猴子的力F和猴子拉树枝的力F′是一对作用力与反作用力。(2)①平衡力作用于同一物体上,作用力与反作用力作用在两个物体上;②作用力与反作用力一定是同一种类的力,平衡力则不一定是同一种类的力;③平衡力合力为零,相互作用力不能求合力。
【典例示范】【典例】(多选)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跟墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力B.作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力C.物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
【解析】选C、D。作用力F跟墙壁对物体的支持力作用在同一物体上,大小相等、方向相反,作用在同一条直线上,是一对平衡力,A错误;作用力F作用在物体上,而物体对墙壁的压力作用在墙壁上,这两个力不能成为平衡力,也不是作用力和反作用力,B错误;物体在竖直方向上,受竖直向下的重力和墙壁对物体竖直向上的静摩擦力,因物体处于静止,故这两个力是一对平衡力,C正确;物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力,是两个物体之间的相互作用力,是一对作用力和反作用力,D正确。
【规律方法】 区分作用力、反作用力与平衡力的技巧 (1)看受力物体:作用力和反作用力应分别作用在相互作用的两个物体上;平衡力作用在同一个物体上。 (2)看力的性质:作用力和反作用力是由于相互作用而产生的,一定是同一种性质的力;平衡力对力的性质没有要求。
【素养训练】1.(教材二次开发·教材P128T5变式题)如图所示,一人遛狗时,用力拉住拴狗的绳子,正僵持不动,如果绳子的质量不计,下列说法正确的是( )A.狗静止不动是因为绳拉狗的力等于狗拉绳的力B.僵持不动是因为绳拉狗的力小于狗拉绳的力C.人拉绳的力与狗拉绳的力是一对平衡力D.人拉绳的力与狗拉绳的力是作用力与反作用力
【解析】选C。狗静止不动是因为狗受到平衡力作用,故A错误;“僵持不动”,即人、绳子、狗这个整体处于静止状态,人、绳子、狗一定受到平衡力的作用,故B错误;人拉绳的力与狗拉绳的力是一对平衡力,故C正确,D错误。
2.关于一对平衡力、作用力和反作用力,下列叙述正确的是( )A.平衡力应是分别作用在两个不同物体上的力B.平衡力可以是同一种性质的力,也可以是不同性质的力C.作用力和反作用力可以不是同一种性质的力D.作用力施加之后才会产生反作用力,即反作用力总比作用力落后一些
【解析】选B。平衡力作用在同一物体上,可以是同种性质的力,也可以是不同种性质的力,故A错误,B正确;作用力和反作用力一定是性质相同的力,且同时产生,同时变化,同时消失,所以C、D均错误。
【加固训练】 1.北京时间2019年3月7日到9日,国际泳联系列跳水赛在北京水立方进行。中国跳水梦之队,发挥出色,如图所示为中国选手在比赛中,关于选手能跳起离开跳台的说法正确的是( )A.他对跳台的作用力大于他的重力B.跳台对他的作用力大于他对跳台的作用力C.跳台对他的作用力大于他的重力D.跳台对他的作用力对他做了正功
【解析】选C。选手能离开跳台的原因是跳台对他的作用力大于他的重力,故选项A错误,C正确;他对跳台的作用力与跳台对他的作用力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反,故选项B错误;跳台对他的作用力的作用点没有产生位移,故对他不做功,故选项D错误。
2.(多选)如图所示,某人用手托着苹果处于静止状态,则( )A.手所受压力是由苹果的形变而产生的B.手所受压力和手对苹果的支持力是一对平衡力C.苹果所受重力和手对苹果的支持力是一对平衡力D.苹果所受重力和苹果对手的压力是作用力和反作用力
【解析】选A、C。苹果对手的压力是由苹果发生形变而产生的,选项A正确;手所受压力和手对苹果的支持力是一对作用力与反作用力,选项B错误;苹果所受重力和手对苹果的支持力都作用在苹果上,大小相等,方向相反,是一对平衡力,选项C正确;苹果对手的压力是由形变而产生的,是苹果与手之间的作用,而重力是由地球的吸引而产生的,是苹果与地球的相互作用,选项D错误。
【拓展例题】考查内容:牛顿第三定律的应用【典例】如图所示,在台秤上放半杯水,台秤的示数G′=50 N;另用挂在支架上的弹簧测力计悬挂一边长a=10 cm 的金属块,金属块的密度ρ=3×103 kg/m3。当弹簧测力计下的金属块平稳地浸入水中的深度b=4 cm时,弹簧测力计和台秤的示数分别为多少?(水的密度ρ水=103 kg/m3,g取10 m/s2)
【解析】由于金属块受到向上的浮力作用,弹簧测力计的示数减小。浮力的反作用力作用于水,从而使台秤的示数增大。金属块的受力情况如图所示,因金属块静止,根据受力平衡有:T=G-F浮,又因G=ρa3g=30 NF浮=ρ水gV排=ρ水ga2b=4 N故T=30 N-4 N=26 N即弹簧测力计的示数为26 N,
台秤的示数由于浮力的反作用力增加了F′=4 N,所以台秤的示数为:N=G′+F′=54 N。答案:26 N 54 N
【生活情境】“减肥”变成了当前的时尚话题,为了保持一个“苗条”的身材,称量体重就变成了一项日常必不可少的活动。如图所示是一位女孩正在称量体重。探究:你能解释体重计工作的原理吗?
【解析】对女孩进行受力分析,受重力G与体重计对她的支持力F作用,由于女孩保持静止,两者是一对平衡力,所以G=F;另一方面,体重计给女孩支持力F的同时,女孩给体重计一个向下的压力F′作用,两者是作用力与反作用力,根据牛顿第三定律可知F=F′;综上所述,女孩所受重力G等于她对体重计的压力F′,体重计示数就是它所受压力的大小F′,大小等于女孩重力。答案:见解析
【生产情境】如图所示为英国人阿特伍德设计的装置,不考虑绳与滑轮的质量,不计轴承、绳与滑轮间的摩擦。初始时两人均站在水平地面上,当位于左侧的甲用力向上攀爬时,位于右侧的乙始终用力抓住绳子,最终至少一人能到达滑轮。探究:质量对二者谁先到达顶端的影响。
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