新教材粤教版物理学案第4章第4节牛顿第三定律

第四节牛顿第三定律核心素养·明目标：1．物理观念：知道作用力与反作用力的概念，理解牛顿第三定律的内容，并能解释相关物理现象．2．科学思维：掌握牛顿第三定律的内涵，能区分一对作用力与反作用力和一对平衡力，能解决相关问题，提高解题能力．3．科学探究：通过对作用力与反作用力特点的探究，学会与他人合作交流，得出实验结论，提高实验能力．4．科学态度与责任：在解释物理现象中发扬实事求是的精神，激发学习物理科学的兴趣与热情．知识点一探究作用力与反作用力的关系1．作用力与反作用力：一个物体对另一个物体有作用力时，同时也受到另一物体对它的反作用力，它们总是成对出现的．我们把两个物体间的这种相互作用力称为作用力与反作用力．2．实验与探究把两个弹簧测力计A和B连结在一起，用手拉A，发现两个弹簧测力计的示数相同．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．作用力与反作用力总是作用在不同的物体上．知识点二牛顿第三定律1．内容：两个物体之间的作用力F和反作用力F′总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上．2．作用力和反作用力特点：分别作用在两个不同的物体上，它们同时产生、同时消失，是同种性质的力．3．公式表达：F＝－F′．这里负号表示这两个力的方向相反．(1)作用力与反作用力总是同时产生、同时消失的． (√)(2)作用力和反作用力大小相等、方向相反，在同一条直线上，因此它们的合力为零． (×)(3)摩擦力的反作用力一定是摩擦力． (√)(4)歇后语：鸡蛋砸石头——不自量力．石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力吗？提示：等于．考点1作用力与反作用力和一对平衡力的比较机器人的研发和使用给人们生活带来极大的便利，如图是一个重为G的扫地机器人在水平地板上行驶．请探究：(1)地板对机器人的支持力，与机器人受到的重力是一对作用力与反作用力，这种观点正确吗？(2)对机器人进行受力分析，并找出作用力与反作用力，和一对平衡力？提示：(1)不正确．(2)机器人受重力和支持力的作用，它们是一对平衡力；支持力与机器人对地面压力是作用力与反作用力；重力与机器人对地球的引力是一对作用力与反作用力．[归纳例证]作用力与反作用力一对平衡力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上不同点作用对象两个力分别作用在两个物体上两个力作用在同一个物体上作用时间同时产生，同时变化，同时消失，不可单独存在不一定同时产生或消失力的种类一定是同性质的力不一定是同性质的力作用效果因为一对作用力与反作用力作用在两个物体上，各自产生作用效果，故不能求合力一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态，合力为零【典例1】(多选)将一木箱置于粗糙的水平地面上，现用一水平绳拉着木箱匀速前进，则()A．木箱所受到的拉力和水平地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力B．木箱对水平地面的压力和水平地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力C．木箱所受的重力和水平地面对木箱的支持力是一对平衡力D．木箱对水平地面的压力和水平地面对木箱的支持力是一对平衡力思路点拨：①明确每个力的受力物体和施力物体．②平衡力一定作用于同一物体，而作用力与反作用力一定作用在两个物体上．BC[木箱匀速前进，木箱所受到的拉力和水平地面对木箱的摩擦力是一对平衡力；木箱所受的重力和水平地面对木箱的支持力是一对平衡力．木箱对水平地面的压力和水平地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力。所以选项B、C正确，A、D错误．]区分作用力、反作用力和平衡力的方法(1)作用力与反作用力只涉及两个相互作用的物体，是甲物体对乙物体，乙物体对甲物体的关系．(2)平衡的一对力涉及三个物体，即两个施力物体同时作用在一个受力物体上．eq\o([跟进训练])1．下列关于作用力、反作用力和一对平衡力的认识，正确的是()A．一对平衡力的合力为零，作用效果相互抵消，一对作用力与反作用力的合力也为零，作用效果也相互抵消B．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且性质相同，平衡力的性质却不一定相同C．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且一对平衡力也是如此D．先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力却是同时作用在同一个物体上B[作用力与反作用力作用在两个不同的物体上，作用效果不能抵消，A错误；作用力与反作用力具有同时性、性质相同的特点，平衡力不一定具备这些特点，B正确，C、D错误．]考点2牛顿第三定律的理解如图所示，有两个穿着溜冰鞋的人站在冰面上，当其中一个人A从背后使劲推另一个人B时．图甲图乙请探究：1从乙图看B向前运动了，为什么A会向后运动？2如果mA<mB，在A同学推B同学的过程中，谁的加速度更大些？提示：1根据牛顿第三定律知，A会受到向后的反作用力，因而A会向后运动.2由F＝ma知，当F相等时，m越大，a越小，故A同学的加速度会更大些.[归纳例证]1．牛顿第三定律表达式：F＝－F′，式中的“－”号表示作用力与反作用力方向相反．2．作用力与反作用力的“四同”“三异”：四同等大大小总是相等共线作用在一条直线上同时同时产生、同时变化、同时消失同性质同一性质的力三异异向方向相反异体作用在不同的物体上异效效果不能相互抵消，不能认为合力为零【典例2】(多选)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，则下列说法中正确的是()A．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大小大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，所以甲获胜思路点拨：甲对乙的拉力与乙对甲的拉力是一对作用力与反作用力，大小总相等．摩擦力大的一方获胜．BD[物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，由于它们作用在不同的物体上，所以其效果可以不同．甲获胜的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小．B、D正确．]有关牛顿第三定律的两点提醒(1)作用力与反作用力在产生上没有先后关系，也没有因果关系．不能说先有作用力，后有反作用力；也不能说因为有了作用力，才有反作用力．(2)作用力与反作用力虽然等大、反向，但由于它们分别对相互作用的两个物体起作用，这两个力不能求合力，不能相互抵消．把上题变为下图情境：身高和质量完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平面上通过一轻杆进行顶牛比赛，企图迫使对方后退．设甲、乙两人对杆的推力分别是F1、F2，甲、乙两人身体因前倾而偏离竖直方向的夹角分别为α1、α2，倾角α越大，此刻人手和杆的端点位置就越低，如图所示，若甲获胜，则()A．F1＝F2，α1>α2 B．F1>F2，α1＝α2C．F1＝F2，α1<α2 D．F1>F2，α1>α2A[由于杆是轻杆，把杆当作甲或乙的一部分，由牛顿第三定律，F1＝F2，故B、D错误；甲获胜是由于甲所受地面的最大静摩擦力大于乙的，故甲端杆的端点位置较低，由受力分析和几何关系可知，α1>α2，故A正确．]eq\o([跟进训练])2．如图所示，马拖着一根质量为m的树干在粗糙的水平地面上做匀加速直线运动，加速度大小为a，已知马对树干的拉力大小为F1，树干对马的拉力大小为F2，则有()A．F1>F2 B．F1＝F2C．F1<F2 D．F1＝maB[F1与F2是一对作用力和反作用力，大小相等，选项B正确；树干除受马的拉力外，水平方向还受地面的摩擦力，树干所受合外力不等于F1，所以选项D错误．]1．如图所示，将吹足气的气球由静止释放，气球内气体向后喷出，气球会向前运动，这是因为气球受到()A．重力B．手的推力C．空气的浮力D．喷出气体对气球的作用力D[气球内气体向后喷出时，气球对气体有向后的作用力，气体对气球有向前的反作用力使气球向前运动，选项D正确．]2．如图所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是()A．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力B．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力C．人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力D．人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力B[人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力，A错，B对；人所受的重力和人对体重计的压力大小相等，方向相同，既不是作用力与反作用力，也不是一对平衡力，C、D错．]3．关于作用力与反作用力，下列说法中正确的是()A．物体相互作用时，先有作用力而后才有反作用力B．作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在一条直线上，因此它们的合力为零C．弹力的反作用力一定是弹力D．马能将车拉动，是因为马拉车的力大于车拉马的力C[物体相互作用时，作用力与反作用力同时产生、同时变化、同时消失，A错；作用力与反作用力大小相等，方向相反，但是作用在两个物体上，不能进行力的合成，B错；作用力与反作用力的性质相同，弹力的反作用力一定是弹力，C对；车被马拉动，是因为马拉车的力大于车所受的阻力，而马拉车的力与车拉马的力是作用力与反作用力，大小相等，方向相反，D错．]4．用锤头敲玻璃，玻璃被打碎，而锤头未碎．对于这一现象，下列说法正确的是()A．锤头对玻璃的作用力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂B．玻璃对锤头的作用力大于锤头对玻璃的作用力，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂C．锤头和玻璃之间的作用力是等大的，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂D．因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小C[锤头对玻璃的作用力与玻璃对锤头的作用力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在不同物体上，因为物体的承受能力不同，所以产生的作用效果不同，故C正确，A、B、D均错误．]5．(新情境题：以“电动平衡车”为背景，考查作用力与反作用力)电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等．市场上主要有独轮和双轮两类．(1)如图所示的电动平衡车突然在水平面上做加速直线运动，人对平衡车的压力大小是否发生变化？(2)小孩站在电动平衡车上与平衡车一起做匀速直线运动，人和平衡车的总质量为35kg，则电动平衡车对地面的压力为多少(g取9.8N/kg)?[解析](1)根据牛顿第三定律可知：人对平衡车的压力等于平衡车对人的支持力．因人在竖直面内处于平衡状态，即平衡车对人的支持力与人所受的重力二力平衡，故人对平衡车的压力不因为平衡车的加速而变化．(2)在竖直方向上有：人和平衡车所受的重力和支持力是一对平衡力，则人和平衡车所受支持力大小：FN＝Mg＝35k