鲁科版高中物理必修一 （牛顿第三运动定律）牛顿运动定律教学课件

第4节牛顿第三运动定律

一、作用力和反作用力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_________。作用力反作用力反作用力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。相互的接触不接触二、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_____，方向_____，作用在___________；相等相反一条直线上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”)；相等一条直线消失变化(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。引力弹力相反不同一认识牛顿第三定律1.一对作用力与反作用力的关系：相同点同大小大小相同同直线作用在一条直线上同时性同时产生，同时变化，同时消失相同点同性质作用力是引力，反作用力也是引力；作用力是弹力，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力不同点异向方向相反异体作用在不同的物体上异效在不同的物体上分别产生不同的作用效果，不能相互抵消，因此不能认为作用力和反作用力的合力为零2.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。【思考·讨论】马拉车在公路上前进，马给车一个作用力的同时，车也给马一个反作用力，两力一样大，为什么是车向前走而不是马向后退呢？ (物理观念)提示：物体运动状态由物体所受合力决定，马和车各自所受的合力不同。【典例示范】(多选)如图所示是在我国的广西地区盛行的一种民族体育项目——“押加”，实际上相当于两个人拔河，所以又称“大象拔河”，如果甲、乙两人在押加比赛中，甲获胜，则下列说法正确的是 (

)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，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力的大小D.甲对乙的拉力的大小始终等于乙对甲的拉力的大小，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【解析】选B、D。根据作用力和反作用力的概念可判断，甲对乙的力和乙对甲的力是作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知，二力始终大小相等，与物体所处状态无关，甲获胜的原因是甲受的摩擦力大于乙所受摩擦力，从而合力不同。【规律方法】判断作用力和反作用力的方法(1)看作用点：作用力和反作用力作用在两个物体上；(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，一定是同一性质的力；(3)看受力物体数量：作用力和反作用力这两个力的施力物体和受力物体一共只有两个。【素养训练】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。【补偿训练】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。二一对相互作用力和一对平衡力的区别一对作用力和反作用力一对平衡力共同点大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上不同点作用对象作用在两个物体上作用在同一个物体上一对作用力和反作用力一对平衡力不同点力的性质一定是同性质的力不一定是同性质的力作用效果作用在两个物体上，各自产生作用效果，故不能作为使物体平衡的条件一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态，合力为零一对作用力和反作用力一对平衡力不同点依赖关系两个力一定同时产生、同时变化、同时消失，不可能单独存在不存在依赖关系，撤除一个力时另一个力可依然存在，只是不再平衡【思考·讨论】情境：小男孩手牵不计质量的氢气球，使之静止于空中。讨论：(1)哪个力是用来平衡绳子的拉力的？ (科学探究)提示：气球受到的浮力。(2)绳子对气球的拉力是哪个物体对哪个物体的作用力？ (科学探究)提示：绳子对气球的作用力。【典例示范】“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，如图所示是某女孩在测量体重，则下列说法正确的是 (

)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.人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力C.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D.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【解析】选D。根据作用力和反作用力及平衡力的特点可以判断：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错误，D正确；人所受的重力和人对体重计的压力既不是作用力和反作用力也不是平衡力，B、C都错误。【总结提升】区分作用力、反作用力和平衡力的方法区别作用力、反作用力和平衡力，最简单的方法是看涉及的物体个数，作用力和反作用力只涉及两个相互作用的物体，是甲物体对乙物体和乙物体对甲物体的关系，平衡的一对力涉及三个物体，即两个施力物体同时作用于平衡的物体上。【素养训练】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。【补偿训练】1.(多选)如图所示，吊于电梯天花板上的物体处于静止状态，下列说法中正确的是 (

)A.绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是作用力与反作用力B.物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力C.物体的重力与绳对物体的拉力是一对平衡力D.物体的重力的反作用力作用在绳上【解析】选A、C。绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是物体和绳直接相互作用而产生的，是作用力与反作用力的关系，A对。物体的重力和物体对绳的拉力其受力物体不一致，不是一对平衡力，B错。物体的重力与绳对物体的拉力均作用在物体上，二力为平衡力，C对。物体重力的反作用力作用在地球上，D错。2.一斜面固定在水平地面上，一物体静止在斜面上，如图所示，下列说法正确的是 (

)A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C.物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力D.物体所受的重力可分解为沿斜面的力和对斜面的压力【解析】选B。物体和斜面均处于平衡状态，即合力为零。对物体和斜面受力分析如图甲、乙所示。物体对斜面的压力N2和斜面对物体的支持力N及物体对斜面的摩擦力f′和斜面对物体的摩擦力f同属物体和斜面间的相互作用力，分别作用在斜面和物体上，因此它们是两对作用力与反作用力，选项A错误，选项B正确；物体所受的重力是地球施加的，其反作用力是物体对地球的吸引力，应作用在地球上，选项C错误；重力可以沿斜面方向和垂直于斜面方向分解，任何一个分力都作用在该物体上，而物体对斜面的压力N2作用在斜面上，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′=50N；另用挂在支架上的弹簧测力计悬挂一边长a=10cm的金属块，金属块的密度ρ=3×103kg/m3。当弹簧测力计下的金属块平稳地浸入水中的深度b=4cm时，弹簧测力计和台秤的示数分别为多少？(水的密度ρ水=103kg/m3，g取10m/s2)【正确解答】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=30NF浮=ρ水gV排=ρ水ga2b=4N故T=30N-4N=26N即弹簧测力计的示数为26N，台秤的示数由于浮力的反作用力增加了F′=4N，所以台秤的示数为：N=G′+F′=54N。答案：26N

54N第5章牛顿运动定律第1节牛顿第一运动定律

一、力与运动的关系1.亚里士多德的观点：力是_____物体运动的原因。认为有力的作用，物体才会_____，没有力的作用，物体就会_______。维持运动停下来2.伽利略设计了理想的斜面实验：(1)现象：当小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面的坡度如何，它都会沿斜面上升到与下落点_____的地方。(2)结论：力不是_____物体运动的原因，而是_____物体运动状态的原因。3.力与运动的关系：力可以_____物体的运动状态。等高维持改变改变二、牛顿第一运动定律及其意义1.内容：一切物体总保持_____________或_____状态，除非有外力迫使它_____________。匀速直线运动静止改变这种状态2.牛顿第一定律的意义：(1)定性说明了力和运动的关系。①说明了物体不受外力时的运动状态：_____或______________。②说明了力是_________________的原因。静止匀速直线运动改变物体运动状态(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——_____，因此牛顿第一定律也叫_____定律。惯性惯性3.下列各种情况中，属于运动状态(速度)变化的是_______。①速度的方向不变，只有大小改变。②速度的大小不变，只有方向改变。③速度的大小和方向同时改变。①②③三、惯性与质量1.惯性：物体具有的_______________________________的属性。保持静止或匀速直线运动状态不变2.下列关于惯性的说法中，正确的有___________。①惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。②质量是惯性大小唯一的量度，质量越大，惯性越大。③惯性是一种力，因此我们可以说“受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”。①②④⑤⑥④惯性是维持物体运动状态的原因。⑤物体不受力时，惯性表现为维持原来的运动状态。⑥物体受力时，惯性表现为速度改变的难易程度，质量越大，速度越难改变。⑦速度越大的车越难停下来，说明速度越大，惯性越大。⑧惯性是可以被克服的。一伽利略理想实验1.理想实验：(1)操作过程：让小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下。(2)实验现象：无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。(3)实验结论：斜面的倾角越小，小球运动到同一高度所经历的路程越远，当斜面倾角逐渐减小到0，右侧变为水平面，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直运动下去。2.伽利略的理想实验的意义：(1)研究方法：伽利略的理想实验将可靠的事实和理论推理结合起来，即采用“可靠事实+抽象思维+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点，初步揭示了运动和力的正确关系。(2)历史意义：第一次确立了物理实验在物理学中的地位。

【典例示范】如图所示是伽利略的“理想实验”，根据该实验下列说法正确的是 (

)A.该实验是理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果并不可信B.该实验充分证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”C.该实验说明了物体的运动不需要力来维持D.随着科技的进步，这个实验可以验证【解析】选C。这是将可靠事实和科学推理结合起来，得到理想条件下的结果，虽然不能在现实中完成，但是结论依然是可信的，A错误；此实验说明了物体在不受外力作用时将保持匀速直线运动，即物体的运动不需要力来维持，B错误，C正确；此实验是理想实验，无法真实存在，D错误。

【母题追问】1.【典例示范】中理想斜面实验的意义是 (

)(科学探究)A.证明了力不是维持物体运动的原因B.证明了力是维持物体运动的原因C.证明小球总能滚到另一斜面上同一高度D.证明小球总能在水平面上做匀速直线运动【解析】选A。这个实验的意义在于证明了力不是维持物体运动的原因。A正确，B、C、D错误。2.【典例示范】的实验中，他的设计步骤如下：Ⅰ.两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；Ⅱ.减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；Ⅲ.如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度；Ⅳ.继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动。在上述的步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是

(

)(科学探究)A.Ⅲ是事实，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ是推论B.Ⅰ是事实，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是推论C.Ⅱ是事实，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ是推论D.Ⅳ是事实，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是推论【解析】选B。伽利略设计了一个理想实验的步骤是：先在两个对接的斜面上，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度；接着减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度；继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做匀速直线运动。故Ⅰ是事实，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是推论。B正确，A、C、D错误。【补偿训练】

1.在学习牛顿笫一定律时，我们做了如图所示的实验。下列有关叙述正确的是 (

)A.每次实验时，小车可以从斜面上的不同位置由静止开始下滑B.实验表明：小车受到的摩擦力越小，小车运动的距离就越近C.实验中运动的小车会停下来，说明力能改变物体的运动状态D.根据甲、乙、丙的实验现象，就可以直接得出牛顿第一定律

【解析】选C。实验中要求从斜面上的相同位置由静止开始下滑，可以保证小车到达斜面底端的速度是相等的，不能从斜面上的不同位置由静止开始下滑，故A错误；实验表明：小车受到的摩擦力越小，小车运动的距离就越远，故B错误；实验中运动的小车受到摩擦力的作用会停下来，其运动的状态发生变化，说明力能改变物体的运动状态，故C正确；接触面越光滑，则小车的速度减小越慢，由此可以得出：若摩擦力等于0，则小车可能做匀速直线运动，因此牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理总结出来的，而不是直接可以由这三个实验得出的，故D错误。2.下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇文章：阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中，宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。宇航员：“汤姆，我们现在已关闭了火箭上所有的发动机，正向月球飞去。”汤姆：“你们关闭了所有的发动机，那么靠什么力量推动火箭向前运动呢？”宇航员犹豫了半天，说：“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧。”若不计天体对火箭的引力，由上述材料可知下列说法错误的是 (

)A.汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”B.宇航员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”C.宇航员答话所体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持”D.宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行【解析】选B。汤姆问“靠什么力量推动火箭向前运动呢？”说明汤姆认为火箭向前运动必须有力的作用，即力是维持物体运动的原因，A对。宇航员的回答提到伽利略，而伽利略的观点是力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即运动不需要力来维持，物体具有保持原来运动状态的性质，即惯性，C、D对，B错。二牛顿第一定律及其意义全面认识牛顿第一定律：(1)一切：说明牛顿第一定律适用于任何物体，没有范围限制。(2)没有受外力作用，说明定律成立条件包含两种情况：①物体不受任何力的作用，一种理想状态；②物体所受合外力为零。(3)总：指在成立条件下结果是确定的，没有例外。(4)或：指两种状态必居其一，是选择的意思，不能同时存在，物体只能处于两种状态中的一种。(5)定律揭示规律：①物体本身有保持原来运动状态的属性，不受力是保持原来运动状态不变的原因之一；②要改变物体的运动状态，必须有力作用于物体；③力的作用不是维持运动，而是改变运动状态。(6)不能用实验证明，只能在实验基础上通过科学推理得到。

【思考·讨论】骑行自行车过程中，如果不给自行车提供力，自行车会慢慢停止，是否说明牛顿第一定律是违背事实的？ (科学探究)提示：不违背，定律成立的条件是不受外力或合外力为零，骑行自行车时，正是因为有摩擦力的存在，导致合外力不为零，才造成其运动状态的改变，正说明定律的正确性。

【典例示范】(多选)根据牛顿第一定律可知 (

)A.物体的运动是依靠惯性来维持的B.力停止作用后，物体的运动就不能维持C.物体做变速运动时，一定有外力作用D.力是改变物体惯性的原因【解析】选A、C。惯性是维持物体原有运动状态的属性，因此物体的运动是靠惯性维持，A正确；物体的运动不需要力来维持，当物体运动时，在不受力的情况下，依然做匀速直线运动，B错误；当物体的速度发生改变时，说明物体肯定受到了外力的作用，C正确；惯性大小由物体质量决定，D错误。【规律方法】牛顿第一定律应用技巧(1)由“因”索“果”：在判断力与运动之间的关系时，明确力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。(2)由“果”索“因”：如果物体的运动状态发生改变，则物体必然受到不为零的合力的作用，所以根据物体的运动状态分析物体所受合力是否为零。(3)应用步骤：应用牛顿第一定律解释有关现象时。①看物体原来的运动状态；②看物体现在所受合力是否为零；③判断由于物体具有惯性将会出现的现象。

【素养训练】1.(多选)关于牛顿第一定律的理解正确的是 (

)A.不受外力作用时，物体的运动状态保持不变B.在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果C.飞跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态D.牛顿第一定律无法用实验直接验证，因此是不成立的【解析】选A、C。牛顿第一定律告诉我们，物体不受力时，将保持原有的运动状态，A正确；在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于受到摩擦力，摩擦力改变其运动状态，使木块最终停下来，B错误；飞跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态，而上半身由于惯性，继续运动，从而跌倒，C正确；牛顿第一定律虽然无法用实验直接验证，但是它是在事实基础上，经过科学推理得出的结论，牛顿第一定律是成立的，D错误。故选A、C。2.在磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上相对桌面静止。关于小球与列车的运动，下列说法正确的是 (

)A.如果小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进B.如果小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进C.如果小球不动，则磁悬浮列车一定静止D.磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动【解析】选B。若小球向前滚动，知小球的速度大于列车的速度，小球速度不变，可知列车的速度在减小，故A错误；若小球向后滚动，小球速度不变，知列车的速度大于小球的速度，可知列车的速度在增加，做加速运动，B正确；若小球不动，知小球的速度始终与列车速度相等，磁悬浮列车速度不变，可能静止也可能做匀速直线运动，C错误；磁悬浮列车紧急刹车时，小球由于惯性，保持原来的运动状态，所以小球运动的速度大于列车的速度，即小球相对于列车要向前滚动，D错误。故选B。【补偿训练】

1.关于物体运动状态的改变，下列说法中正确的是 (

)A.只要物体的速度大小不变，其运动状态就不变B.只要物体的速度方向不变，其运动状态就不变C.只要速度的大小和方向中有一者改变，物体的运动状态就改变D.只有速度的大小和方向都改变，物体的运动状态才改变【解析】选C。物体运动状态的改变是指物体速度的变化，因为速度为矢量，只要速度的大小和方向中有一者改变，物体的运动状态就改变。则C项正确，A、B、D错误。2.做自由落体运动的物体，如果下落过程中某时刻重力突然消失，物体的运动情况将是 (

)A.悬浮在空中不动B.速度逐渐减小C.保持一定速度向下做匀速直线运动D.无法判断【解析】选C。物体自由下落时，仅受重力作用，重力消失以后，物体将不受力，根据牛顿第一定律的描述，物体将以重力消失瞬间的速度向下做匀速直线运动，则C正确，A、B、D错误。三惯性与惯性定律1.全方位认识惯性：(1)物体本身具有维持原有运动状态的属性。(2)惯性大小只由物体质量决定，与其他因素无关。(3)惯性不是一种力，找不出这个“力”的施力物体。(4)惯性不能被克服。2.惯性定律：物体不受力时，惯性表现为维持原有运动状态；物体受力时，惯性表现为运动状态改变难易。

【典例示范】下列关于惯性的说法中，正确的是 (

)A.静止的汽车没有惯性B.货车满载时比空载时惯性小C.乘客系安全带并不能消除惯性D.动车减速进站过程中惯性越来越小【解析】选C。惯性是物体的固有属性，其大小只与物体的质量有关，与物体所处状态无关，静止的汽车有惯性，A错误；惯性大小由质量决定，货车满载时比空载时质量大，故满载时惯性大，B错误；乘客系安全带并不能消除惯性，C正确；动车减速进站过程中，质量不变，惯性不变，D错误。故选C。

【素养训练】1