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鲁科版 (2019)必修 第一册第4节 牛顿第三运动定律课前预习ppt课件
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第4节 牛顿第三运动定律课前预习ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了作用力，反作用力，不接触，一条直线上，－F′，跳板对他，提示不是，答案9N，答案见解析等内容，欢迎下载使用。
1．知道力的作用是相互的，知道作用力与反作用力的概念。理解牛顿第三定律的确切含义。2．会用牛顿第三定律解决有关问题。会区分平衡力与作用力和反作用力。3．会通过实验探究作用力与反作用力的特点，验证牛顿第三定律，能用学过的物理术语等交流探究过程和结果。4．能用牛顿第三定律正确解释日常生活中看似矛盾的现象，乐于将牛顿运动定律应用到日常生活实际中。
知识点一 作用力与反作用力1．定义：物体间的一对相互作用力，称为______和反作用力。可以把其中的任意一个力称为作用力，则另一个力就称为________。2．特点：力的作用总是____的。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。
必备知识·自主预习储备
提醒 力的作用总是相互的，这个“总”字表示没有例外情况。
体验1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)先有作用力，然后有反作用力。( )(2)只有两个物体接触时，才会产生作用力与反作用力。( )(3)物体间可能只有作用力，而没有反作用力。( )
知识点二 牛顿第三定律1．内容：两个物体之间的作用力与反作用力大小______，方向______，作用在同___________。2．表达式：F＝_____，其中F、F′分别表示作用力和反作用力，负号表示两个力的方向相反。
3．应用 (1)跳水运动员在跳板上起跳时，他对跳板的蹬力与________的弹力是一对相互作用力。(2)“神舟十七”号卫星于2023年10月26日发射成功；火箭发射升空时，燃料燃烧产生气体，气体受力向下喷出，这些气体反过来给____施加了一个反作用力，把火箭送上太空。
思考 某校高一年级(1)班与(2)班的一场拔河比赛，比赛结果(1)班同学胜出，绳质量忽略不计，拔河时(1)班同学对绳的拉力比(2)班同学大吗？
体验2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)作用力与反作用力的大小相等，方向相反，合力为零。( )(2)物体间的作用力与反作用力一定同时产生，同时消失。( )(3)物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力。( )
成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻不自量力，自取灭亡。那么是否蛋对石头的力小于石头对蛋的力？
关键能力·情境探究达成
提示：不是。蛋碰石头，蛋对石头的力和石头对蛋的力是一对作用力与反作用力，大小必然相等。蛋破了，是因为蛋壳强度不大，易碎。
考点1 作用力与反作用力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。
【典例1】 2023年10月26日，搭载着“神舟十七号”载人飞船的长征运载火箭在酒泉卫星发射中心顺利发射升空。火箭点火升空时，喷出的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得推力而升空，则( )A．火箭获得的推力来自空气B．火箭对喷出燃气的作用力与喷出燃气对火箭的作用力是一对作用力与反作用力C．喷出的燃气对火箭的作用力与火箭的重力是一对作用力与反作用力D．喷出的燃气对火箭的作用力与火箭的重力是一对相互平衡力
B [燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力：施力物体是喷出的燃气，受力物体是火箭，使火箭获得的推力，A错误；火箭对喷出燃气的作用力与喷出燃气对火箭的作用力是两个物体之间的相互作用，是一对作用力与反作用力，B正确；火箭喷出的燃气对火箭的作用力与火箭的重力都作用在火箭上，不是一对作用力与反作用力，C错误；火箭能加速上升，说明火箭喷出的燃气对火箭的作用力大于火箭的重力，D错误。]
[跟进训练]1．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
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错误。]
考点2 作用力、反作用力与平衡力的比较
【典例2】 某同学利用如图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平桌面上固定一个力传感器，传感器通过细绳拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向右拉木板，传感器记录的力F与时间t的图像如图乙所示。在5.0－6.0 s间，力传感器通过细绳对物块的拉力F1、木板对物块的摩擦力F2和向右拉动木板的力F3之间的关系，下列说法正确的是( )
A．F1与F2是一对作用力与反作用力B．F1与F2是一对平衡力C．F2与F3是一对作用力与反作用力D．F1是F2和F3的合力
思路点拨：作用力和反作用力一定作用在两个不同物体上，不能抵消，而平衡力一定作用在同一物体上，合力一定为零。
B [在5.0～6.0 s间，物块处于滑动状态，力传感器通过细绳对物块的拉力F1、木板对物块的摩擦力F2均作用在物块上，而物块处于平衡状态，故F1与F2是一对平衡力，故A错误，B正确；木板对物块的摩擦力F2和向右拉动木板的力F3，不是相互作用在两个物体间的力，不是相互作用力，故C错误；F1不是F2和F3的合力，因为未作用在一个物体上，故D错误。]
规律方法 辨别作用力、反作用力与平衡力的方法
[跟进训练]2．关于火箭升空的情形，下面描述正确的是( )A．火箭尾部向下喷气，喷出的气体同时对火箭产生一个反作用力，使火箭获得了向上的推力B．火箭喷出的气体对火箭的推力与火箭对气体的推力大小相等、方向相反，火箭处于二力平衡状态C．火箭飞出大气层后，由于没有空气，火箭虽然向后喷气，却无法获得前进的动力D．火箭在加速上升的过程中，火箭喷出的气体对火箭的推力大于火箭对气体的推力
A [火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体。火箭向下喷气时，喷出的气体对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，故A正确，C错误；火箭喷出的气体对火箭的推力与火箭对气体的推力是一对作用力与反作用力，受力物体分别为火箭和气体，不是平衡力，故B错误；气体对火箭的推力和火箭对气体的推力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，故D错误。]
考点3 牛顿第三定律的综合应用应用牛顿第三运动定律及“转换研究对象法”求力求解某个未知力，一般情况下优先选取该力的受力物体进行分析，但有些情况以受力物体为研究对象却不便于直接求解该力时，可先通过转换研究对象，求解其反作用力的大小和方向，然后应用牛顿第三运动定律间接求得该力的大小和方向。
【典例3】 质量为M的人站在地面上，用轻绳通过光滑定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度a下降(a＜g)，则人对地面的压力为( )A．(M＋m)g－maB．M(g－a)－maC．(M－m)g＋maD．Mg－ma
思路点拨：(1)“轻绳、光滑定滑轮”说明绳对重物的拉力和对人的拉力大小相等。(2)求人对地面的压力可用转换对象法先求地面对人的支持力。
C [以重物为研究对象，受力分析如图甲所示。由牛顿第二定律得mg－F＝ma，所以绳子上的拉力F＝mg－ma。以人为研究对象，受力分析如图乙所示。由平衡条件得F＋N＝Mg所以N＝Mg－F＝Mg＋ma－mg由牛顿第三定律知，人对地面的压力等于地面对人的支持力，所以N′＝N＝(M－m)g＋ma。]
[母题变式]若将上例的加速度a反向即重物以a加速上升(a＜g)且M ＞2m，求人对地面的压力大小。
[解析] 以重物为研究对象，受力分析如图甲所示。由牛顿第二定律得：F－mg＝ma所以绳子上的拉力F＝mg＋ma
以人为研究对象，受力分析如图乙所示由平衡条件知：F＋N＝Mg所以N＝Mg－F＝Mg－mg－ma由牛顿第三定律知，人对地面的压力等于地面对人的支持力所以N′＝N＝Mg－mg－ma。
[答案] Mg－mg－ma
[跟进训练]3．如图所示，两块小磁铁质量均为0.5 kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A磁铁正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10 cm，劲度系数k＝100 N/m。当A、B磁铁均处于静止状态时，弹簧的长度为L＝11 cm。不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间的相互作用力，求B磁铁对地面的压力大小。(g取10 N/kg)
[解析] 设B磁铁对A磁铁的作用力为F因mg＝5 N>k(L－L0)＝1 N，故F竖直向上A磁铁受力分析如图1所示，有k(L－L0)＋F＝mg解得F＝4 N
由牛顿第三定律得A磁铁对B磁铁的作用力F′＝F＝4 N，方向竖直向下B磁铁受力如图2所示，有FN＝mg＋F′解得FN＝9 N由牛顿第三定律得B磁铁对地面的压力F压＝FN＝9 N。
1．以卵击石，鸡蛋破碎，在这一过程中( )A．鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力小B．鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大C．鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力大小相等D．鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力互相平衡
学习效果·随堂评估自测
C [鸡蛋与石头间的作用是相互的，故鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力大小相等，鸡蛋破碎是因为同样的力产生了不同的作用效果，鸡蛋没有石头坚固，其承受能力弱，C正确，A、B错误；鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力作用在两个物体上，不可能平衡，故D错误。]
2．关于物体间的作用力与反作用力，以下说法正确的是( )A．重力和弹力一定不可以成为作用力与反作用力B．“四两拨千斤”说明四两的作用力可以有千斤的反作用力C．“主动出击”说明物体间可以先有作用力，然后才有反作用力D．“以卵击石”说明鸡蛋对石头的作用力可以小于石头对鸡蛋的作用力
A [物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，同时产生、同时变化、同时消失，性质相同，故选项A正确，选项B、C、D错误。]
3．下列各对力中，是相互作用力的是( )A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力B．电灯拉悬绳的力与悬绳拉电灯的力C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力
B [作用力与反作用力是两个物体之间的相互作用力，选项A、C、D都不是作用力与反作用力。]
4．(新情境题：以称量体重为背景，考查牛顿第三定律)“减肥”变成了当前的时尚话题，为了保持一个“苗条”的身材，用体重计称量体重就变成了一项日常必不可少的活动。问题：你能解释体重计工作的原理吗？
[解析] 对称体重的人进行受力分析，受重力G与体重计对他的支持力F作用，由于称体重的人保持静止，两者是一对平衡力，所以G＝F；另一方面，体重计给人支持力F的同时，人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，人所受重力G等于他对体重计的压力F′，体重计示数就是它所受压力的大小F′，大小等于人的重力。
1．知道力的作用是相互的，知道作用力与反作用力的概念。理解牛顿第三定律的确切含义。2．会用牛顿第三定律解决有关问题。会区分平衡力与作用力和反作用力。3．会通过实验探究作用力与反作用力的特点，验证牛顿第三定律，能用学过的物理术语等交流探究过程和结果。4．能用牛顿第三定律正确解释日常生活中看似矛盾的现象，乐于将牛顿运动定律应用到日常生活实际中。
知识点一 作用力与反作用力1．定义：物体间的一对相互作用力，称为______和反作用力。可以把其中的任意一个力称为作用力，则另一个力就称为________。2．特点：力的作用总是____的。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。
必备知识·自主预习储备
提醒 力的作用总是相互的，这个“总”字表示没有例外情况。
体验1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)先有作用力，然后有反作用力。( )(2)只有两个物体接触时，才会产生作用力与反作用力。( )(3)物体间可能只有作用力，而没有反作用力。( )
知识点二 牛顿第三定律1．内容：两个物体之间的作用力与反作用力大小______，方向______，作用在同___________。2．表达式：F＝_____，其中F、F′分别表示作用力和反作用力，负号表示两个力的方向相反。
3．应用 (1)跳水运动员在跳板上起跳时，他对跳板的蹬力与________的弹力是一对相互作用力。(2)“神舟十七”号卫星于2023年10月26日发射成功；火箭发射升空时，燃料燃烧产生气体，气体受力向下喷出，这些气体反过来给____施加了一个反作用力，把火箭送上太空。
思考 某校高一年级(1)班与(2)班的一场拔河比赛，比赛结果(1)班同学胜出，绳质量忽略不计，拔河时(1)班同学对绳的拉力比(2)班同学大吗？
体验2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)作用力与反作用力的大小相等，方向相反，合力为零。( )(2)物体间的作用力与反作用力一定同时产生，同时消失。( )(3)物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力。( )
成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻不自量力，自取灭亡。那么是否蛋对石头的力小于石头对蛋的力？
关键能力·情境探究达成
提示：不是。蛋碰石头，蛋对石头的力和石头对蛋的力是一对作用力与反作用力，大小必然相等。蛋破了，是因为蛋壳强度不大，易碎。
考点1 作用力与反作用力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。
【典例1】 2023年10月26日，搭载着“神舟十七号”载人飞船的长征运载火箭在酒泉卫星发射中心顺利发射升空。火箭点火升空时，喷出的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得推力而升空，则( )A．火箭获得的推力来自空气B．火箭对喷出燃气的作用力与喷出燃气对火箭的作用力是一对作用力与反作用力C．喷出的燃气对火箭的作用力与火箭的重力是一对作用力与反作用力D．喷出的燃气对火箭的作用力与火箭的重力是一对相互平衡力
B [燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力：施力物体是喷出的燃气，受力物体是火箭，使火箭获得的推力，A错误；火箭对喷出燃气的作用力与喷出燃气对火箭的作用力是两个物体之间的相互作用，是一对作用力与反作用力，B正确；火箭喷出的燃气对火箭的作用力与火箭的重力都作用在火箭上，不是一对作用力与反作用力，C错误；火箭能加速上升，说明火箭喷出的燃气对火箭的作用力大于火箭的重力，D错误。]
[跟进训练]1．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
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错误。]
考点2 作用力、反作用力与平衡力的比较
【典例2】 某同学利用如图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平桌面上固定一个力传感器，传感器通过细绳拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向右拉木板，传感器记录的力F与时间t的图像如图乙所示。在5.0－6.0 s间，力传感器通过细绳对物块的拉力F1、木板对物块的摩擦力F2和向右拉动木板的力F3之间的关系，下列说法正确的是( )
A．F1与F2是一对作用力与反作用力B．F1与F2是一对平衡力C．F2与F3是一对作用力与反作用力D．F1是F2和F3的合力
思路点拨：作用力和反作用力一定作用在两个不同物体上，不能抵消，而平衡力一定作用在同一物体上，合力一定为零。
B [在5.0～6.0 s间，物块处于滑动状态，力传感器通过细绳对物块的拉力F1、木板对物块的摩擦力F2均作用在物块上，而物块处于平衡状态，故F1与F2是一对平衡力，故A错误，B正确；木板对物块的摩擦力F2和向右拉动木板的力F3，不是相互作用在两个物体间的力，不是相互作用力，故C错误；F1不是F2和F3的合力，因为未作用在一个物体上，故D错误。]
规律方法 辨别作用力、反作用力与平衡力的方法
[跟进训练]2．关于火箭升空的情形，下面描述正确的是( )A．火箭尾部向下喷气，喷出的气体同时对火箭产生一个反作用力，使火箭获得了向上的推力B．火箭喷出的气体对火箭的推力与火箭对气体的推力大小相等、方向相反，火箭处于二力平衡状态C．火箭飞出大气层后，由于没有空气，火箭虽然向后喷气，却无法获得前进的动力D．火箭在加速上升的过程中，火箭喷出的气体对火箭的推力大于火箭对气体的推力
A [火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体。火箭向下喷气时，喷出的气体对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，故A正确，C错误；火箭喷出的气体对火箭的推力与火箭对气体的推力是一对作用力与反作用力，受力物体分别为火箭和气体，不是平衡力，故B错误；气体对火箭的推力和火箭对气体的推力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，故D错误。]
考点3 牛顿第三定律的综合应用应用牛顿第三运动定律及“转换研究对象法”求力求解某个未知力，一般情况下优先选取该力的受力物体进行分析，但有些情况以受力物体为研究对象却不便于直接求解该力时，可先通过转换研究对象，求解其反作用力的大小和方向，然后应用牛顿第三运动定律间接求得该力的大小和方向。
【典例3】 质量为M的人站在地面上，用轻绳通过光滑定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度a下降(a＜g)，则人对地面的压力为( )A．(M＋m)g－maB．M(g－a)－maC．(M－m)g＋maD．Mg－ma
思路点拨：(1)“轻绳、光滑定滑轮”说明绳对重物的拉力和对人的拉力大小相等。(2)求人对地面的压力可用转换对象法先求地面对人的支持力。
C [以重物为研究对象，受力分析如图甲所示。由牛顿第二定律得mg－F＝ma，所以绳子上的拉力F＝mg－ma。以人为研究对象，受力分析如图乙所示。由平衡条件得F＋N＝Mg所以N＝Mg－F＝Mg＋ma－mg由牛顿第三定律知，人对地面的压力等于地面对人的支持力，所以N′＝N＝(M－m)g＋ma。]
[母题变式]若将上例的加速度a反向即重物以a加速上升(a＜g)且M ＞2m，求人对地面的压力大小。
[解析] 以重物为研究对象，受力分析如图甲所示。由牛顿第二定律得：F－mg＝ma所以绳子上的拉力F＝mg＋ma
以人为研究对象，受力分析如图乙所示由平衡条件知：F＋N＝Mg所以N＝Mg－F＝Mg－mg－ma由牛顿第三定律知，人对地面的压力等于地面对人的支持力所以N′＝N＝Mg－mg－ma。
[答案] Mg－mg－ma
[跟进训练]3．如图所示，两块小磁铁质量均为0.5 kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A磁铁正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10 cm，劲度系数k＝100 N/m。当A、B磁铁均处于静止状态时，弹簧的长度为L＝11 cm。不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间的相互作用力，求B磁铁对地面的压力大小。(g取10 N/kg)
[解析] 设B磁铁对A磁铁的作用力为F因mg＝5 N>k(L－L0)＝1 N，故F竖直向上A磁铁受力分析如图1所示，有k(L－L0)＋F＝mg解得F＝4 N
由牛顿第三定律得A磁铁对B磁铁的作用力F′＝F＝4 N，方向竖直向下B磁铁受力如图2所示，有FN＝mg＋F′解得FN＝9 N由牛顿第三定律得B磁铁对地面的压力F压＝FN＝9 N。
1．以卵击石，鸡蛋破碎，在这一过程中( )A．鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力小B．鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大C．鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力大小相等D．鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力互相平衡
学习效果·随堂评估自测
C [鸡蛋与石头间的作用是相互的，故鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力大小相等，鸡蛋破碎是因为同样的力产生了不同的作用效果，鸡蛋没有石头坚固，其承受能力弱，C正确，A、B错误；鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力作用在两个物体上，不可能平衡，故D错误。]
2．关于物体间的作用力与反作用力，以下说法正确的是( )A．重力和弹力一定不可以成为作用力与反作用力B．“四两拨千斤”说明四两的作用力可以有千斤的反作用力C．“主动出击”说明物体间可以先有作用力，然后才有反作用力D．“以卵击石”说明鸡蛋对石头的作用力可以小于石头对鸡蛋的作用力
A [物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，同时产生、同时变化、同时消失，性质相同，故选项A正确，选项B、C、D错误。]
3．下列各对力中，是相互作用力的是( )A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力B．电灯拉悬绳的力与悬绳拉电灯的力C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力
B [作用力与反作用力是两个物体之间的相互作用力，选项A、C、D都不是作用力与反作用力。]
4．(新情境题：以称量体重为背景，考查牛顿第三定律)“减肥”变成了当前的时尚话题，为了保持一个“苗条”的身材，用体重计称量体重就变成了一项日常必不可少的活动。问题：你能解释体重计工作的原理吗？
[解析] 对称体重的人进行受力分析，受重力G与体重计对他的支持力F作用，由于称体重的人保持静止，两者是一对平衡力，所以G＝F；另一方面，体重计给人支持力F的同时，人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，人所受重力G等于他对体重计的压力F′，体重计示数就是它所受压力的大小F′，大小等于人的重力。
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