物理人教版必修一第四章顿运动定律5

5牛顿第三定律[学习目标]1.知道力的作用是相互的，并了解作用力、反作用力的概念.2.理解牛顿第三定律的含义.3.会用牛顿第三定律解决简单问题.4.会区分一对平衡力和作用力与反作用力．一、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．力的作用是相互的，物体间相互作用的这一对力称为作用力和反作用力．3．作用力与反作用力总是互相依存、同时存在的．把它们中的一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力．二、牛顿第三定律1．实验探究：如图1所示，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随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反．图12．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．三、物体的受力分析1．受力分析中常见的三种力：(1)重力：任何物体都受重力，其方向竖直向下．(2)弹力：两个相互接触的物体相互挤压时就会产生弹力，其方向与接触面垂直(填“平行”或“垂直”)．(3)摩擦力：当两个粗糙的接触面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，其方向与接触面平行(填“平行”或“垂直”)．2．平衡力与作用力和反作用力(1)一对相互平衡的力：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，且作用在一个(填“一个”或“两个不同的”)物体上.(2)作用力和反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，且作用在两个不同的(填“一个”或“两个不同的”)物体上．(3)一对作用力和反作用力一定(填“一定”或“不一定”)是同一种类的力，而一对相互平衡的力则不一定(填“一定”或“不一定”)是同一种类的力．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力．(×)(2)物体间先有作用力，然后才有反作用力．(×)(3)物体间的作用力可能与反作用力垂直．(×)(4)物体间的摩擦力一定与压力垂直．(√)(5)物体间的作用力可能与反作用力等大、反向，可以抵消．(×)一、对牛顿第三定律的理解[导学探究]1.在光滑的冰面上，两人相对而立．当一人用力去推另一人时，两人同时向相反方向运动；两个小车上粘有磁铁，让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，放手后两小车同时运动(相吸或相斥)．(1)物体间的一对作用力与反作用力的产生有先后顺序吗？(2)上述两个例子中一对作用力和反作用力各是什么性质的力？(3)一对作用力和反作用力作用在几个物体上？答案(1)作用力与反作用力无先后顺序，同时产生．(2)前者相互作用力都是弹力，后者相互作用力都是引力或都是斥力．(3)两个．2．拔河比赛时，甲队胜了乙队，是不是甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力呢？甲队获胜的原因是什么？答案不是．甲队胜是因为地面对甲的摩擦力大于乙对甲的拉力．[知识深化]作用力与反作用力的“三性”和“四征”：(1)三个性质：①异体性：作用力和反作用力分别作用在彼此相互作用的两个不同的物体上，各自产生各自的作用效果；②同时性：作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，不分先后；③相互性：作用力和反作用力总是相互的，成对出现的．(2)四个特征：①等值：大小总是相等的；②反向：方向总是相反的；③共线：总是作用在同一条直线上；④同性：力的性质总是相同的．

例1跳水一直是我国的优势项目，如图2所示，一运动员站在3m跳板上，图中F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，则()图2A．先有F1后有F2B．一旦人离开跳板，F2立即消失，F1依旧存在C．因人离开跳板前具有向上的加速度，所以F2大于F1D．F1和F2大小相等、方向相反，是一对相互作用力答案D解析F1和F2是一对相互作用力，大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，D正确．例2如图3所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说法中正确的是()图3A．马拉车的力总是大于车拉马的力B．马拉车的力总是等于车拉马的力C．加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力D．减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力答案B解析马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关．加速运动或者减速运动时，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，故A、C、D错误，B正确．二、一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较[导学探究]如图4所示，木块静止在水平面上．图4(1)在图中画出物体受到的重力G和支持力FN的示意图．重力G和支持力属于一对什么力？作用在几个物体上？性质相同吗？(2)图5在图5中，画出水平面对木块的支持力FN和木块对水平面的压力FN′.支持力FN和压力FN′属于一对什么力？分别作用在什么物体上？性质相同吗？答案(1)如图所示重力和支持力属于一对平衡力作用在一个物体上性质不同(2)如图所示支持力FN和压力FN′属于一对作用力和反作用力支持力FN作用在木块上，压力FN′作用在水平面上性质总是相同的[知识深化]一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较eq\o(\s\up7(内容),\s\do5(比较))一对作用力和反作用力一对平衡力不同点作用对象作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系相互依存，不可单独存在，同时产生，同时变化，同时消失无依赖关系，撤除一个，另一个依然可存在叠加性两力作用效果不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，且合力为零力的性质一定是同种性质的力可以是同种性质的力，也可以是不同种性质的力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上简记为：作用力与反作用力是“异体、同类、同存，不同效”；平衡力是“同体、可异、非同存、效果抵消”．例3两个小球A和B，中间用弹簧连接，并用细绳悬挂于天花板下，如图6所示，下列说法正确的是()图6A．绳对A的拉力和弹簧对A的拉力是一对平衡力B．弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力是一对作用力与反作用力C．弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力D．B的重力和弹簧对B的拉力是一对作用力与反作用力答案C解析绳对A的拉力和弹簧对A的拉力大小不相等，不是平衡力，A错误；作用力和反作用力是作用在相互作用的两个物体之间的力，弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力，B错误，C正确；B受到的重力和弹簧对B的拉力是一对平衡力，D错误．区别作用力与反作用力和平衡力的方法1．作用力与反作用力作用在两个物体上，平衡力作用在一个物体上．2．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；平衡的一对力涉及三个物体，即两个施力物体同时作用在平衡的物体上．三、牛顿三定律的区别与联系[知识深化]定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律公式F合＝maF＝－F′意义加深了对力的认识，指出了力是物体运动状态发生改变的原因揭示了加速度是力作用的结果及力、质量、加速度的定量关系揭示了物体间力的作用的相互性，明确了相互作用力的关系研究方法根据理想实验归纳总结得出，不能直接用实验验证用控制变量法研究F、m、a之间的关系，可用实验验证由实际现象归纳总结得出，可用实验验证联系牛顿三大定律是一个整体，是动力学的基础例4质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图7所示，若重物以加速度a下降(a<g)，则人对地面的压力大小为()图7A．(M＋m)g－maB．M(g－a)－maC．(M－m)g＋maD．Mg－ma答案C解析对重物，设绳的拉力为FT，由牛顿第二定律知：mg－FT＝ma，所以，绳的拉力为FT＝mg－ma.对人受力分析，受重力、绳的拉力及地面的支持力而平衡，则Mg＝FN＋FT，所以FN＝Mg－FT＝(M－m)g＋ma.人对地面的压力与地面对人的支持力为一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律知，人对地面的压力大小也为(M－m)g＋ma.本题中地面对人的支持力并不是人对地面的压力，它们是一对作用力与反作用力，要注意应用牛顿第三定律.1．(作用力与反作用力)下列判断正确的是()A．人行走时向后蹬地，给地面向后的摩擦力，地面给人的摩擦力是人向前的动力B．人匀速游泳时，人对水向前用力，水给人的力是阻力，方向向后C．放在桌面上的物体，因有重力，才有对桌面的压力，才有桌面的支持力出现，即压力先产生，支持力后出现D．作用力与反作用力，应是先有作用力，再有反作用力，作用力先变化，反作用力随后跟着做相应变化答案A解析人走路或游泳时，对地或对水都施加向后的力，另一方给人施加动力，故A对，B错；作用力与反作用力总是同时产生，同时变化的，不存在谁先谁后，故C、D均错．2．(作用力和反作用力大小讨论)汽车拉着拖车前进，汽车对拖车的作用力大小为F，拖车对汽车的作用力大小为FT.关于F与FT的关系，下列说法正确的是()A．汽车加速前进时F大于FT，汽车减速前进时F小于FTB．只有汽车匀速前进时F才等于FTC．无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于FTD．汽车对拖车的作用力F比拖车对汽车的作用力FT较早产生答案C解析汽车拉拖车的力和拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，它们总是大小相等，方向相反，同时产生，同时消失，与运动的状态无关．无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于FT.故A、B、D错误，C正确．3．(一对平衡力与作用力和反作用力的比较)(多选)物体静止在斜面上，如图8所示，下列说法正确的是()图8A．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．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力D．物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力答案BC4．(牛顿第三定律之研究对象的转换)如图9所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为()图9A．(M＋m)gB．(M＋m)g－maC．(M＋m)g＋maD．(M－m)g答案B解析对竿上的人进行受力分析，受重力mg、摩擦力Ff，有mg－Ff＝ma.竿对人有摩擦力，人对竿也有摩擦力，且大小相等，方向相反．对竿进行受力分析，受重力Mg、方向向下的摩擦力Ff′、“底人”对其的支持力F，Mg＋Ff′＝F，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力和反作用力，由牛顿第三定律，得到F＝F′＝(M＋m)g－ma.课时作业一、选择题(1～6为单项选择题，7～9为多项选择题)1．下面说法中正确的是()A．以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，但石头却“安然无恙”是因为鸡蛋对石头的力小于石头对鸡蛋的力B．马拉车前进，马对车的拉力大小等于车对马的拉力大小C．物体间的作用力在先的是作用力，在后的是反作用力D．人压弹簧时“人弱它就强”说明人与弹簧间的相互作用力不是等大的答案B解析相互作用的两个力总是大小相等，与物体的状态无关，故B正确，A、D错误；两力总是同时产生，同时消失，C错误．故选B.2.如图1所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”．两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是()图1A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利答案C解析甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，故选项A错误．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上，是一对平衡力，故选项B错误．设绳子的张力为F，则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等，均为F，若m甲>m乙，则由a＝eq\f(F,m)得，a甲<a乙，由x＝eq\f(1,2)at2得在相等时间内甲的位移小，因开始时甲、乙距分界线的距离相等，则乙会过分界线，所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故选项C正确．收绳速度与“拔河”比赛胜负无关，故选项D错误．3．在拔河比赛中，下列各因素对获胜有利的是()A．对绳的拉力大于对方B．对地面的最大静摩擦力大于对方C．手对绳的握力大于对方D．质量小于对方答案B解析在拔河比赛中根据作用力和反作用力的关系，双方对绳的拉力大小是相等的，选项A、C错误；取胜的决定因素是绳对人的拉力和地面对人的摩擦力的大小关系，选项B正确，D错误．4．如图2所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是()图2A．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答案B5．如图3所示，物体A、B叠放在水平粗糙面上，用水平力F拉物体B，使A随B一起向右做匀加速直线运动，则与物体B发生作用与反作用的力有()图3A．三对 B．四对C．五对 D．六对答案D解析对B进行受力分析可知，B受到重力、地面支持力、A对B的压力、A对B向后的静摩擦力、地面对B向后的滑动摩擦力、水平拉力六个力的作用，故与物体B发生作用与反作用的力有六对，选项D正确．6．如图4所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套一个环，箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆加速下滑，环与杆的摩擦力大小为F，则此时箱对地面的压力大小为()图4A．Mg B．(M＋m)gC．(M＋m)g－F D．Mg＋F答案D解析对环由牛顿第二定律，得mg－F＝ma；对箱，由平衡可得地面对箱的支持力FN＝Mg＋F，由牛顿第三定律，可得箱对地面的压力大小FN′＝Mg＋F.7．对牛顿第三定律的理解，下列说法中正确的是()A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失B．弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力C．甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力一定是弹力D．作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡答案CD解析根据牛顿第三定律知，两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反、性质相同、同时产生、同时消失，故可判定A、B错误，C、D正确．8．2016年10月17日，“神舟十一号”飞船载着景海鹏和陈冬两名宇航员顺利飞入太空．下面关于飞船与火箭上天的情形，其中叙述正确的是()A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力D．飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作