3-3牛顿第三定律(解析版)(人教2019必修第一册-)

第三章相互作用——力3.3牛顿第三定律课标要求素养要求课标解读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．会区分平衡力与作用力和反作用力。1．物理观念：理解作用力和反作用力的关系。2．科学思维：通过转换研究对象，灵活地对物体进行受力分析。3.科学探究：基于实验，探究作用力与反作用力的关系。4．科学态度与责任：。教材原句01作用力与反作用力两个物体之间的作用总是相互的。当一个物体对另一个物体施加了一个力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫作用力和反作用力。作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。自主思考用手击打桌面，手为什么会很疼？【答案】因为桌面也给手一个反作用力。教材原句02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。自主思考成语“以卵击石”是指拿“卵”去碰石头，比喻不自量力，自取灭亡。那么是否“卵”对石头的力小于石头对“卵”的力？【答案】作用力和反作用力大小相等。石头的所能承受的最大外力比卵大，所以卵碎了。探究点01牛顿第三定律情境探究甲、乙两同学想通过两个弹簧测力计的示数来比较谁的力气大，这可能吗？【答案】不可能。两弹簧测力计之间是作用力和反作用力关系，它们的示数相等。探究归纳1．表达式：F＝－F′，负号表示作用力F和反作用力F′的方向相反。2．作用力和反作用力的“四同”“三异”作用力和反作用力的关系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0【探究应用1】“扳手腕”是中学生课余非常喜爱的一项游戏。如图，甲、乙两同学正在进行“扳手腕”游戏，下列关于他们的手之间的力，说法正确的是()A．甲扳赢了乙，是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的作用力B．只有当甲、乙僵持不分胜负时，甲手对乙手的作用力才等于乙手对甲手的作用力C．甲、乙比赛对抗时，无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力的大小关系D．无论谁胜谁负，甲手对乙手的作用力大小等于乙手对甲手的作用力大小【答案】D【解析】甲、乙之间的相互作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上，D正确。【迁移应用1】如图所示，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()A．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和反作用力，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．探究点02相互作用力与平衡力情境探究如图1所示，木块静止在水平桌面上。(1)在图1画出木块受到的重力G和支持力FN的示意图。重力G和支持力FN属于一对什么力？作用在几个物体上？是同一性质的力吗？(2)在图2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？是同一性质的力吗？【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；一个是重力，一个是弹力，不是同一性质的力。(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；两者都是弹力，是同一性质的力。探究归纳1．作用力和反作用力与平衡力的比较内容比较作用力和反作用力平衡力不同点作用对象两个相互作用的物体同一物体依赖关系相互依存，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0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、作用在一条直线上2．区分作用力、反作用力与平衡力的方法区分作用力、反作用力与平衡力，最简单的方法是看涉及的物体个数。(1)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。【探究应用2】小明同学站在水平地面上的体重计上称量了一下体重，关于他的重力G、体重计对他的支持力FN和他对体重计的压力FN′理解正确的是()A．G和FN是一对平衡力B．FN′和FN是一对平衡力C．G和FN′方向相反D．G和FN′是同一个力【答案】A【解析】重力G和支持力FN均作用在小明同学上，大小相等方向相反，并且在一条直线上，是平衡力，A正确；支持力FN作用在小明同学上，压力FN′作用在体重计上，作用在两个物体上，大小相等方向相反，并且在一条直线上，是相互作用力，B错误；重力G方向竖直向下，FN′方向也是竖直向下，C错误；重力G是重力性质的力，FN′是弹力性质的力，不是同一个力，只是大小相等，D错误。【迁移应用2】(多选)如图所示，电灯吊在天花板上，下列关于力的说法中，正确的是()A．灯对悬线的拉力与灯受到的重力是一对平衡力B．灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力是一对作用力与反作用力C．灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力D．灯受到的重力与悬线对天花板的拉力是一对作用力与反作用力【答案】BC【解析】灯对悬线的拉力与灯受到的重力作用在不同物体上，不是一对平衡力，故选项A错误；灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力是一对相互作用力，选项B正确；灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力，故选项C正确；灯受到的重力与悬线对天花板的拉力作用在不同物体上，不是一对相互作用力，选项D错误．探究点03物体的受力分析情境探究一个物体同时受到多个物体对它的施加力的作用，如何进行受力分析，按怎样的步骤画受力分析图呢？探究归纳1．受力分析根据研究的问题，选取合适的物体作为研究对象，分析它受到哪些力的作用，并画出所受力的示意图，这一过程即为物体的受力分析．2．受力分析的步骤【探究应用3】画出图中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止，接触面光滑；(2)A沿固定粗糙斜面上滑；(3)A沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，A静止．【答案】见解析【解析】(1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁；(2)物体A受竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、斜面、斜面；(3)物体A受重力G、支持力FN、滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、水平面、水平面；(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN，施力物体分别是地球、绳子、墙壁．力的示意图如图．【迁移应用3】如图所示，粗糙的长方体木块A、B叠在一起，在B木板上施加水平外力F，使A、B一起向右匀速运动．试分别画出A、B的受力示意图．【答案】见解析【解析】先隔离A分析：再隔离B分析：学业合格练1.《荀子·议兵》中写道：“经桀作尧，譬之若以卵投石，以指绕沸。”其中“以卵击石”意思为拿鸡蛋去碰石头。比喻不估计自己的力量，自取灭亡。从物理学的角度看鸡蛋与石头相碰，下列说法正确的是()A．石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力B．石头对鸡蛋的力小于鸡蛋对石头的力C．石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力大小相等D．石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力方向相同【答案】C【解析】鸡蛋碰石头，鸡蛋被碰破，而石头却完好无损，不是因为鸡蛋受到的力大，而是因为鸡蛋的硬度小，它们受到的力是相互作用力，根据牛顿第三定律，相互作用的两个力总是大小相等、方向相反，故A、B、D错误，C正确。2.关于在日常生活和生产中应用反作用力的例子，下列说法中错误的是()A．运动员在跳高时总是要用力蹬地面，才能向上弹起B．大炮发射炮弹时，炮身会向后退C．农田灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管会自动旋转D．乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，乌贼就会向相反方向游去【答案】B【解析】运动员在跳高时总是要用力蹬地面，当对地面的力大于重力时，根据牛顿第三定律，地面对他的力也大于重力，此时他才能向上弹起，故A正确；大炮发射炮弹时，炮身会向后退，这是需要防止的，而不是应用，故B错误；农田灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，由于水的反作用力，弯管会自动旋转，故C正确；乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，由于水的反作用力，乌贼就会向相反方向游去，故D正确．3.(多选)有一个木块放在水平地面上，如图所示，用弹簧测力计拉着细绳水平牵引木块，弹簧测力计有示数但木块没有移动，以下判断正确的是()A．涉及木块的作用力和反作用力一共有3对B．涉及木块的作用力和反作用力一共有4对C．木块一共受到2对平衡力的作用D．木块一共受到3对平衡力的作用【答案】BC【解析】以木块为研究对象，木块竖直方向受到重力与支持力，二者是一对平衡力；水平方向受到拉力和摩擦力的作用，二者也是一对平衡力，所以木块一共受到2对平衡力的作用。涉及木块的作用力和反作用力一共有4对，即重力与木块对地球的吸引力、支持力和木块对地面的压力、木块与弹簧测力计之间的拉力、木块与地面之间的摩擦力，故B、C正确，A、D错误。4.(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．绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力，所以甲获胜B．当甲把乙匀速拉过去时，绳对乙的拉力大小等于绳对甲的拉力大小C．当甲把乙加速拉过去时，绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力D．绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小，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【答案】BD【解析】绳对乙的拉力和绳对甲的拉力总是大小相等，与甲、乙运动状态无关，故B正确，A、C错误．地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜，D正确．5.如图所示，物体A放在物体B上，物体B为一个斜面体，且放在粗糙的水平地面上，A、B均静止不动，则物体B的受力个数为()A．2 B．3C．4 D．5【答案】C【解析】物块A静止时，对A进行受力分析可知，A受到重力、斜面的支持力和摩擦力；对物块和斜面体整体进行受力分析，受到重力、支持力，假设地面对整体有摩擦力，则斜面会具有水平方向的加速度，不能保持静止。对B进行受力分析可知，B受到重力、地面的支持力、A对B的压力和摩擦力，共4个力的作用。故C正确，A、B、D错误。6.在春天，河水边上的湿地是松软的，人在这些湿地上行走时很容易下陷，此时()A．人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力B．人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力C．人对湿地地面的压力小于湿地地面对他的支持力D．无法确定【答案】B【解析】人对湿地地面的压力和湿地地面对他的支持力是一对作用力和反作用力，故大小相等，故B正确。7.(多选)如图所示，把一本书放在水平桌面上保持静止，下列说法中正确的是()A．书对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的B．书对桌面的压力在数值上等于书受到的重力C．书保持静止是由于书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对平衡力D．书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力【答案】BD【解析】书对桌面的压力是弹力，是由于书发生形变而产生的，选项A错误；书对桌面的压力在数值上等于书受到的重力，选项B正确；书保持静止是由于书的重力与桌面对书的支持力是一对平衡力，选项C错误；书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力，选项D正确．8.如图所示，水平地面上质量为m的物体，与地面的动摩擦因数为μ，在劲度系数为k的轻弹簧作用下沿地面做匀速直线运动。弹簧没有超出弹性限度，重力加速度为g，则()A．弹簧的伸长量为eq\f(mg,k)B．弹簧的伸长量为eq\f(μmg,k)C．物体受到的支持力与物体对地面的压力是一对平衡力D．弹簧的弹力与物体所受摩擦力是一对作用力和反作用力【答案】B【解析】物体在水平方向上受弹簧弹力和摩擦力处于平衡状态，由平衡条件得μmg＝kx，则弹簧的伸长量x＝eq\f(μmg,k)，故A错误，B正确；物体受到的支持力和物体对地面的压力是一对作用力和反作用力，故C错误；弹簧的弹力与物体所受摩擦力是一对平衡力，故D错误。学业等级练9.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关系【答案】C【解析】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和反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在不同物体上，因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错误．10.如图所示，小车放在水平地面上，甲、乙二人用力向相反方向拉小车，不计小车与地面之间的摩擦力，下面说法正确的是()A．甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对作用力和反作用力B．小车静止时甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对平衡力C．若小车加速向右运动表明小车拉甲的力大于甲拉小车的力D．若小车加速向右运动表明乙拉小车的力大于小车拉乙的力【答案】B【解析】小车静止时甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对平衡力，A错误，B正确；若小车加速向右运动，因为小车拉甲的力和甲拉小车的力是一对作用和反作用力，故仍然是相等的，C错误；同理，若小车加速向右运动，则乙拉小车的力还是等于小车拉乙的力，D错误。11.(多选)如图所示，物体在水平力F作用下压在竖直墙上静止不动，则()A．物体所受摩擦力的平衡力是重力B．力F就是物体对墙的压力C．力F的反作用力是墙壁对物体的支持力D．墙壁对物体的弹力的反作用力是物体对墙壁的压力【答案】AD【解析】竖直方向，物体的重力与墙面给物体的摩擦力相平衡，则物体所受摩擦力的平衡力是重力，A正确；力F大小等于物体对墙的压力，不能说“就是物体对墙的压力”，B错误；物体对墙壁的压力的反作用力是墙壁对物体的支持力，C错误；墙壁对物体的弹力的反作用力是物体对墙壁的压力，D正确。12.(多选)如图所示，质量均为m的两木块a、b叠放在水平面上，a、b分别受到水平拉力的作用，两个力的大小均为F，两木块保持静止状态，则()A．a、b之间一定存在静摩擦力B．b与地面之间一定存在静摩擦力C．b与地面之间一定不存在静摩擦力D．地面对b的支持力一定大于2mg【答案】AC【解析】由于两木块保持静止，对a受力分析可知a、b之间一定存在静摩擦力，A正确；对a、b整体进行受力分析可知b与地面之间一定不存在静摩擦力，且地面对b的支持力等于2mg，B、D错误，C正确。13.使物体A、B、C一起匀速