高中物理人教版 (2019)必修第一册3 牛顿第三定律学案设计

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这是一份高中物理人教版 (2019)必修第一册3 牛顿第三定律学案设计，共14页。

一、作用力和反作用力
说一说下列情景中哪些力的作用是相互的？
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作用力与反作用力
1．力是________________的作用。只要谈到力，就一定存在着________物体和________物体。
2．两个物体之间的作用总是________的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作________和________________。
3．作用力和反作用力总是互相________、同时______的。我们可以把其中任何一个力叫作__________，另一个力叫作____________。
(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力。( )
(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。( )
(3)物体间先有作用力，然后才有反作用力。( )
二、牛顿第三定律
1.实验探究：如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是______的，弹力方向相反。
2．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________，方向________，作用在________________。
特别提醒：(1)作用力和反作用力分别作用在发生相互作用的两个物体上。
(2)作用力和反作用力总是同一种类的力(即同一性质的力)。
成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头，比喻不自量力，自取灭亡。
(1)如图所示，以卵击石时，卵对石头的作用力大，还是石头对卵的作用力大？
(2)为什么会出现“卵碎石全”的不同效果？
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例1 (2023·盐城市响水中学高一校考期中)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，如果绳的质量不计，且保持水平，甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是( )
A．甲对乙的拉力始终大于乙对甲的拉力
B．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
C．只有甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小
D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力
正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义
“总是”是强调对于任何物体，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、形状如何，任意两物体间作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。
(2)不管物体的运动状态如何，例如，静止的物体之间，运动的物体之间，静止与运动的物体之间，其作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。
三、作用力和反作用力与平衡力的比较
如图所示，小球静止在轻绳下端。
(1)画出小球的受力示意图，分析这两个力有什么关系？它们的施力物体各是什么？力的性质是否相同？
(2)这两个力的反作用力是什么力？它们的施力物体各是什么？这两个力和各自的反作用力性质是否相同？
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(1)物体静止放在水平桌面上，物体所受重力和桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力。( )
(2)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力。( )
例2 如图所示，嫦娥五号探测器成功降落在月球表面上，当探测器静止时，探测器对月球表面的压力( )
A．就是探测器的重力
B．与月球表面对探测器的支持力方向相同
C．与月球表面对探测器的支持力是一对相互平衡的力
D．与月球表面对探测器的支持力是一对作用力和反作用力
例3 如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止不动，下列说法中正确的是( )
A．力F与墙壁对物体的支持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平衡力
C．力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力
D．力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
四、物体受力的初步分析
根据研究的问题，选取合适的物体作为研究对象，分析它受到哪些力的作用，并画出所受力的示意图，这一过程即为物体的受力分析。
例4 如图所示，一个木块静止在粗糙的斜面上。
(1)请按重力、弹力和摩擦力的顺序来分析木块的受力情况。
(2)木块对斜面施加了几个力的作用，并说明哪些力是一对作用力和反作用力？在对木块受力分析时，这些力能否同时在木块上画出？
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例5 画出图中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止，接触面均光滑；(2)物体A沿固定粗糙斜面上滑；(3)物体A沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，物体A静止；(5)物体A静止在粗糙水平面上。
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受力分析的几个注意点：
(1)只分析其他物体对研究对象施加的力，而研究对象对外施加的力不要画在示意图中。
(2)每分析一个力，都要找出它的施力物体，以防止漏力和添力。
(3)以多个物体组成的整体为研究对象时，分析的是外力，而不用分析系统之间的内力。
3 牛顿第三定律
[学习目标] 1.知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念。了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系(重点)。2.能正确表述牛顿第三定律，并应用牛顿第三定律分析解决实际问题(重点)。3.会对物体进行初步的受力分析，并解释物理现象或者解决实际问题(重难点)。
一、作用力和反作用力
说一说下列情景中哪些力的作用是相互的？
答案人划船时，桨给水一个推力，水也给桨一个反向的推力；火箭升空时，火箭给气体向下的力，气体也给火箭一个向上的推力；直升机飞行时，桨叶给空气向下的作用力，空气也给桨叶向上的作用力。
作用力与反作用力
1．力是物体对物体的作用。只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体。
2．两个物体之间的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。
3．作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。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。
(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力。( × )
(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。( × )
(3)物体间先有作用力，然后才有反作用力。( × )
二、牛顿第三定律
1.实验探究：如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等的，弹力方向相反。
2．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，作用在同一条直线上。
特别提醒：(1)作用力和反作用力分别作用在发生相互作用的两个物体上。
(2)作用力和反作用力总是同一种类的力(即同一性质的力)。
成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头，比喻不自量力，自取灭亡。
(1)如图所示，以卵击石时，卵对石头的作用力大，还是石头对卵的作用力大？
(2)为什么会出现“卵碎石全”的不同效果？
答案 (1)以卵击石时，卵对石头的作用力与石头对卵的作用力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知，两个力等大、反向；
(2)虽然卵对石头的作用力与石头对卵的作用力等大，但由于二者能承受的最大外力不同，所以会有不同的作用效果。
例1 (2023·盐城市响水中学高一校考期中)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，如果绳的质量不计，且保持水平，甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是( )
A．甲对乙的拉力始终大于乙对甲的拉力
B．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
C．只有甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小
D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力
答案 D
解析由牛顿第三定律可知，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，与所处的状态无关，故A、B、C均错误；分析两人水平方向受力情况，除了受到绳的拉力外，还受到地面的摩擦力，甲获得比赛胜利，说明甲受到的摩擦力比绳的拉力大，故D正确。
正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义
“总是”是强调对于任何物体，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、形状如何，任意两物体间作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。
(2)不管物体的运动状态如何，例如，静止的物体之间，运动的物体之间，静止与运动的物体之间，其作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。
三、作用力和反作用力与平衡力的比较
如图所示，小球静止在轻绳下端。
(1)画出小球的受力示意图，分析这两个力有什么关系？它们的施力物体各是什么？力的性质是否相同？
(2)这两个力的反作用力是什么力？它们的施力物体各是什么？这两个力和各自的反作用力性质是否相同？
答案 (1)受力示意图如图所示，重力与拉力是一对平衡力，重力的施力物体为地球，拉力的施力物体为绳，力的性质不同。
(2)重力的反作用力为小球对地球的引力，施力物体为小球，拉力的反作用力是小球对绳子的拉力，施力物体为小球，作用力和它的反作用力性质相同，一种为引力，一种为弹力。
(1)物体静止放在水平桌面上，物体所受重力和桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力。( √ )
(2)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力。( × )
例2 如图所示，嫦娥五号探测器成功降落在月球表面上，当探测器静止时，探测器对月球表面的压力( )
A．就是探测器的重力
B．与月球表面对探测器的支持力方向相同
C．与月球表面对探测器的支持力是一对相互平衡的力
D．与月球表面对探测器的支持力是一对作用力和反作用力
答案 D
解析探测器对月球表面的压力与月球表面对探测器的支持力是一对相互用力，二者方向相反，故D项正确。
例3 如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止不动，下列说法中正确的是( )
A．力F与墙壁对物体的支持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平衡力
C．力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力
D．力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
答案 B
解析力F与墙壁对物体的支持力是一对平衡力，故A错误；物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力，故B正确；力F与物体对墙壁的压力方向相同，但作用在不同物体上，所以两个力不是一对平衡力，也不是一对作用力与反作用力，故C、D错误。
四、物体受力的初步分析
根据研究的问题，选取合适的物体作为研究对象，分析它受到哪些力的作用，并画出所受力的示意图，这一过程即为物体的受力分析。
例4 如图所示，一个木块静止在粗糙的斜面上。
(1)请按重力、弹力和摩擦力的顺序来分析木块的受力情况。
(2)木块对斜面施加了几个力的作用，并说明哪些力是一对作用力和反作用力？在对木块受力分析时，这些力能否同时在木块上画出？
答案 (1)受力分析如图所示。
(2)木块对斜面有一个压力和一个摩擦力，分别跟斜面对木块的支持力和摩擦力是一对作用力和反作用力。在对木块进行受力分析时，应明确研究对象，确定受力物体，只画出受力物体所受到的力即可。
例5 画出图中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止，接触面均光滑；(2)物体A沿固定粗糙斜面上滑；(3)物体A沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，物体A静止；(5)物体A静止在粗糙水平面上。
答案见解析
解析 (1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁，力的示意图如图甲；(2)物体A受重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、斜面、斜面，力的示意图如图乙；(3)物体A受重力G、支持力FN、水平向左的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、水平面、水平面，力的示意图如图丙；(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN，施力物体分别是地球、绳子、墙壁，力的示意图如图丁；(5)物体A受重力G、拉力FT、支持力FN，水平向左的摩擦力Ff，施力物体分别是地球、绳子、水平面、水平面，力的示意图如图戊。
受力分析的几个注意点：
(1)只分析其他物体对研究对象施加的力，而研究对象对外施加的力不要画在示意图中。
(2)每分析一个力，都要找出它的施力物体，以防止漏力和添力。
(3)以多个物体组成的整体为研究对象时，分析的是外力，而不用分析系统之间的内力。
比较对象
作用力与反作用力
平衡力
相同点
大小
相等
相等
方向
相反
相反
是否共线
是
是
不同点
作用对象
相互作用的两个物体
同一物体
作用效果能否抵消
不可以
可以
作用时间
同时产生、同时消失
不一定同时产生和消失
力的性质
相同
可以不同
比较对象
作用力与反作用力
平衡力
相同点
大小
相等
相等
方向
相反
相反
是否共线
是
是
不同点
作用对象
相互作用的两个物体
同一物体
作用效果能否抵消
不可以
可以
作用时间
同时产生、同时消失
不一定同时产生和消失
力的性质
相同
可以不同