高中物理人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律5 牛顿第三定律优秀导学案

5　牛顿第三定律

1．力是物体对物体的作用，一个力一定存在着受力物体和施力物体．

2．力的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力互称作用力和反作用力．

3．实验探究

如图4­5­1所示，把两个弹簧测力计A和B连接在一起，用手拉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都随之改变，但两个示数总相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反．

图4­5­1

4．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大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．

(2)表达式：F＝－F′.(负号表示方向相反)

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合力为零．(×)

3．一个人在用力打拳，可见一个力可以只有施力物体没有受力物体．(×)

4．作用力与反作用力一定是同性质的力．(√)

火箭为什么能将“神舟十一号”推向天空？

【提示】　火箭内的燃料燃烧时，向下喷出大量气体，根据作用力和反作用力的关系，气体将对火箭产生向上的推力．

如图4­5­2所示，“掰腕子”是比较臂力大小的一种常见比赛．在一次“掰腕子”比赛中，甲轻松地胜了乙，是否是因为甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力？

图4­5­2

【提示】　不是．甲、乙两手间的力为作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，这两个力大小相等，甲之所以胜了乙，那是因为甲手腕能承受的力大于乙手腕能承受的力．

1．对作用力和反作用力的理解

(1)三个特征：

①等值，即大小总是相等的．

②反向，即方向总是相反的．

③共线，即二者总是在同一直线上．

(2)四种性质：

①异体性，即作用力和反作用力是分别作用在彼此相互作用的两个物体上．

②同时性，即作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失．

③相互性，即作用力和反作用力总是相互的、成对出现的．

④同性性，即二者性质总是相同的．

2．牛顿第三定律的适用范围：牛顿第三定律是个普遍定律．所阐明的作用力与反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，这种关系与作用力性质、物体质量大小、作用方式(接触还是不接触)、物体运动状态及参考系的选择均无关．

3．作用力和反作用力与平衡力的区别

1．关于作用力和反作用力，下列说法正确的是(　　)

【导学号：57632072】

A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢的消失

B．弹力与摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力

C．作用力与反作用力的合力为零

D．作用力与反作用力一定是性质相同的一对力

【解析】　作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失，故A错误；力的作用是相互的，有作用力就有反作用力，故B错误；作用力与反作用力，作用在两个物体上，效果不能抵消，故C错误．作用力与反作用力一定是性质相同的一对力，故D正确．

【答案】　D

2．(多选)如图4­5­3所示，物体P用水平作用力F压在竖直的墙上，沿墙匀速下滑，物体的重力为G，墙对物体的弹力为FN、摩擦力为Ff，物体对墙的压力F′N、摩擦力为F′f.下列说法正确的有(　　)

【导学号：57632073】

图4­5­3

A．G和Ff是一对平衡力

B．FN和F是一对平衡力

C．Ff和F′f是一对作用力和反作用力

D．F′N和F是一对作用力和反作用力

【解析】　由题分析可知，物体沿墙壁匀速下滑，竖直方向受到重力和向上的滑动摩擦力，由平衡条件得知，滑动摩擦力大小Ff＝G.即G和Ff是一对平衡力，故A正确；FN和F的大小相同，方向相反，作用在一个物体上，是一对平衡力，故B正确；Ff和F′f是一对作用力和反作用力，故C正确；F′N和F的方向相同，不是一对作用力和反作用力，故D错误．

【答案】　ABC

3．如图4­5­4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，正确的说法是(　　)

甲           乙

图4­5­4

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合力一定为零

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，有可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大

【解析】　大人拉小孩的力与小孩拉大人的力构成一对作用力和反作用力，它们之间的关系满足牛顿第三定律，所以二者永远大小相等，方向相反，两力作用在不同的人体上，不能求合力，小孩被拉动是因为他受的拉力大于摩擦力，故B正确．

【答案】　B

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，作用力与反作用力的关系都成立．

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．受力分析时只分析物体受到的力，而不分析它对其他物体施加的力，但可以通过分析施力情况而确定受力情况．

2．力学中三种常见作用力

(1)重力：任何物体都受重力，方向竖直向下．

(2)弹力：两个相互接触的物体相互挤压，就会产生弹力，其方向与接触面垂直．

(3)摩擦力：当接触面粗糙且发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力，其方向与接触面相切．

1．地球附近任何物体都受重力．(√)

2．两个相互接触的物体，均受弹力的作用．(×)

3．物体的运动状态发生改变，它所受力的合力一定不为零．(√)

如图4­5­5所示是滑雪运动员沿斜坡下滑的过程，有人说运动员受到了下滑力的作用，你认为这种说法对吗？

图4­5­5

【提示】　这种说法不对．运动员沿斜坡下滑时受到竖直向下的重力、垂直斜坡向上的支持力和沿斜坡向上的摩擦力的作用．重力沿斜坡向下的分力的作用效果就是使运动员沿斜坡向下运动，并不存在所谓的下滑力．

探讨1：运动员将铅球斜向上推出，铅球飞向远处，在铅球运动的过程中除受到重力(不计空气阻力)外还会受到推力、“冲力”、“惯力”等的作用吗？

【提示】　由于铅球已离开手，与手之间不存在作用，因此不受推力；力是物体间的相互作用，不存在“冲力”、“惯力”，铅球之所以向前运动，是由于惯性的原因，但惯性不是“惯力”．

探讨2：百米决赛中运动员通过终点后到停下来的过程中，受到哪些力的作用？

【提示】　运动员受到重力作用；由于和地面之间挤压，地面对运动员有一向上的支持力；因为运动员的脚相对于地面有向前运动的趋势，地面对运动员还有向后的静摩擦力．

1．受力分析的一般顺序

一般先分析重力；再分析弹力，环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用；然后分析摩擦力，对凡有弹力作用处逐一进行分析；最后是其他力．

2．受力分析常用的方法

(1)整体法与隔离法

(2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的情况假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在．

3．受力分析的步骤

4．如图4­5­6所示，甲、乙两物体叠放在水平面上，用水平力F拉物体乙，它们仍保持静止状态，甲、乙接触面也为水平，则乙物体受力的个数为(　　)

图4­5­6

A．3个 B．4个

C．5个 D．6个

【解析】　与物体发生相互作用的有地球、水平桌面及甲物体；则乙物体受重力、桌面的支持力、甲对乙的压力及水平力F；因在拉力作用下，物体乙相对于地面有相对运动的趋势，故乙受地面对物体乙的摩擦力；而甲与乙相对静止，故甲对乙没有摩擦力；故乙受五个力；故选C.

【答案】　C

5．如图4­5­7所示，质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面．让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是图中的(　　)

【导学号：57632074】

图4­5­7

【解析】　两物体A、B叠放在一起，在沿粗糙墙面下落过程中，由于物体与竖直墙面之间没有压力，因此没有摩擦力；二者一起做自由落体运动，A、B之间没有弹力作用，物体B的受力示意图是选项A.

【答案】　A

6．如图4­5­8所示，一箱苹果沿着倾角为θ的斜面，以速度v匀速下滑．在箱子的中央有一个质量为m的苹果，它受到周围苹果对它作用力的方向(　　)

【导学号：57632075】

图4­5­8

A．沿斜面向上 B．沿斜面向下

C．竖直向上 D．垂直斜面向上

【解析】　苹果随箱子一起沿斜面匀速下滑，故其所受合力一定为零，由于苹果所受重力方向竖直向下，故箱子中央质量为m的苹果受到周围苹果对它作用力的方向一定竖直向上，选项C对，选项A、B、D错．

【答案】　C

判断力是否存在的方法

1．根据各种性质的力产生的条件进行判断．

2．依据作用力和反作用力的关系：因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力，找不到施力物体或没有反作用力的力是不存在的．

3．依据物体所处的运动状态：对有些力是否存在，或力的方向难以确定时，可依据物体所处的运动状态，运用物体的平衡条件或牛顿运动定律来判断．