56节牛顿第三定律用牛顿运动定律解决问题.docx
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56节牛顿第三定律用牛顿运动定律解决问题
年级
高一
学科
物理
版本
人教新课标版
课程标题
必修1第四章第5-6节牛顿第三定律、用牛顿运动定律解决问题
编稿老师
赵淑霞
一校
李秀卿
二校
林卉
审核
王新丽
一、学习目标：
1.知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。
2.理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决有关问题。
3.会区分平衡力与作用力和反作用力。
4.会利用牛顿运动定律解决两类动力学基本问题。
二、重点、难点：
重点：
1.对牛顿第三定律的理解及应用.
2.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法
难点：
1.作用力、反作用力与平衡力的区别
2.物体的受力和运动状态的分析、处理实际问题时物理情景的建立
三、考点分析：
牛顿运动定律是经典力学的基础，它在科学研究和生产技术中有着广泛的应用。
本讲在前两讲探究和总结牛顿第二定律的基础上，结合日常生活中出现的问题，展示了用牛顿第二定律解决实际力学问题的基本思路和方法，以及相互作用力在实际生活中的应用。
内容和要求
考点细目
出题方式
对牛顿第三定律的理解
知道相互作用力的特点及在实际生活中的应用
解释题，选择题
相互作用力与平衡力
知道两者的联系与区别
选择题
动力学两类基本问题
处理的思路及方法
选择题、计算题
分析方法
正交分解法的应用
选择题、计算题
一、作用力与反作用力
力是物体对物体的相互作用。
只要谈到力，就一定存在受力物体和施力物体。
观察和实验表明：
1.两个物体之间的作用总是相互的。
2.一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。
3.物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力。
二、牛顿第三定律
实验：
探究作用力与反作用力的关系
把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉弹簧测力计A。
如上图所示，可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动。
这时，弹簧测力计A受到B的拉力
，弹簧测力计B则受到A的拉力F。
F与F’的关系是否有变化？
1.大小：
作用力与反作用力的大小相等。
2.方向：
作用力与反作用力的方向相反，在一条直线上。
◆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，作用在一条直线上。
◆相互作用力的特点：
1.作用力与反作用力分别作用在两个物体上，各自产生的效果不能相互抵消。
2.作用力与反作用力性质相同。
3.作用力与反作用力同时产生、同时变化、同时消失。
4.作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，并作用在一条直线上，与物体的运动状态无关。
◆相互作用力与平衡力
作用力和反作用力
平衡力
相同点
等大，反向，共线
不
同
点
作用对象
两个物体（异物）
同一个物体
性质
一定相同（同性）
不一定相同
作用时间
同时产生同时消失（同时）
不一定同时产生同时消失
力的效果
不能抵消
互相抵消
三.利用牛顿运动定律解答的两类动力学基本问题
1.牛顿运动定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的受力情况和运动情况联系起来，由此用牛顿运动定律解决的问题可分为两类：
a.已知物体的受力情况，确定物体的运动情况。
b.已知物体的运动情况，求解物体的受力情况
2.用牛顿运动定律解决两类问题的基本思路
已知物体的受力情况
求得a
据
s、v0、vt、t
已知物体的运动情况
求得物体的受力情况
◆动力学问题的求解步骤
1.选对象；
2.分析力；分析运动
3.建坐标；
4.分解力；
5.列方程；（运动学，牛顿第二定律）
6.解“联立”。
知识点一：
对牛顿第三定律的理解
例1.跳高运动员从地面上起跳的瞬间，下列说法中正确的是（ ）
A.运动员对地面的压力大于运动员受到的重力
B.地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力
C.地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
D.运动员对地面的压力等于运动员受到的重力
正确答案：
AB
解答过程：
作用力与反作用力在任何情况下，总是大小相等的，但决定物体运动的是物体的合外力大小和方向。
变式训练：
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
正确答案：
D
解答过程：
作用力、反作用力总是大小相等、方向相反，并作用在同一条直线上。
与相互作用的物体所处的状态没有关系。
知识点二：
相互作用力与平衡力
例2.物体放在水平桌面上，则下列说法中正确的是（）
A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，它们是一对平衡力
B.物体所受的重力和桌面对它的支持力，是一对作用力与反作用力
C.物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同种性质的力
D.物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力
正确答案：
A
解答过程：
平衡力作用在同一物体上，且大小相等、方向相反，作用力与反作用力分别作用在两个物体上，性质相同，具有同时性。
变式训练1：
重物A用一根轻弹簧悬挂静止于天花板下，画出重物和弹簧的受力图如图所示。
关于这四个力的以下说法正确的是（）
A.F1的反作用力是F4 B.F2的反作用力是F3
C.F1的施力物体是弹簧 D.F3的施力物体是物体A
E.F1与F2是一对作用力与反作用力
正确答案：
CD
解答过程：
F1的反作用力是F5、F2的反作用力是地球受到的力，F1与F2是一对平衡力。
变式训练2：
用水平力F将木块M紧压在竖直的墙壁上，如下图所示。
若以N表示墙壁对木块的弹力，R表示木块对墙壁的压力，下列对F、N、R的判断中哪一个是正确的（）
A.N和R的合力为零B.F和N是一对平衡力
C.N和R是性质不同的力D.F和N是作用力与反作用力
正确答案：
B
解答过程：
N与R是相互作用力不是平衡力，性质相同，作用在两个物体上。
F与N是一对平衡力，故正确选项为B。
知识点三：
牛顿运动定律的应用1—已知物体的受力情况确定物体的运动情况
例3.质量为10kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，如果用大小为40N，方向斜向上与水平方向的夹角为37°的恒力，使物体沿水平面向右运动，求
（1）物体运动的加速度大小；
（2）若物体由静止开始运动，需要多长时间速度达到8.4m/s，物体的位移多大？
正确答案：
1.68m/s2，5s，21m
解答过程：
解：
（1）以物体为研究对象，首先对物体进行受力分析，如下图所示。
建立平面直角坐标系把外力沿两坐标轴方向分解。
设向右为正方向，依据牛顿第二定律列方程：
整理后得到：
代入相关数据解得：
物体运动的加速度大小
=1.68m/s2
（2）因为物体做匀加速直线运动，所以根据运动学公式可知：
∵
∴物体运动的时间为：
∵
∴物体的位移大小为：
m
说明：
（1）这是一道已知物体的受力情况，确定物体的运动情况的题。
（2）本题中物体受4个力的作用（大于3个力的作用），一般在处理力的关系时用正交分解法。
（3）支持力不是外力在竖直方向上的分力；重力大小不等于地面给予的支持力。
变式训练3：
2005年10月12日9时，我国“神舟”六号载人飞船在酒泉卫星发射中心由长征2F运载火箭成功发射升空.若长征2F运载火箭和飞船起飞时的总质量为1.0×105kg，火箭起飞时的推动力为3.0×106N，运载火箭发射塔高160m，求：
（1）假设火箭起飞时的推动力不变，忽略空气阻力和火箭质量的变化，则运载火箭经多长时间飞离发射塔；
（2）这段时间内飞船中的宇航员费俊龙对座椅的压力是多大（费俊龙的质量为65kg）？
正确答案：
（1）4.0s
（2）1.95×103N
解答过程：
（1）以运载火箭和飞船整体为研究对象，它们起飞时所受的合力为F－Mg，根据牛顿第二定律，起飞时的加速度：
a=
m/s2=20m/s2。
运载火箭飞离发射塔的时间：
t=
s=4.0s.
（2）以费俊龙为研究对象，设座椅对他的支持力为FN，由牛顿第二定律有：
FN－mg=ma，FN=ma+mg=65×（10+20）N=1.95×103N
根据牛顿第三定律，费俊龙对座椅的压力：
FN′=FN=1.95×103N.
总之：
根据牛顿第二定律从物体的受力情况确定运动情况，在实际中有重要的应用。
指挥宇宙飞船飞行的科学工作者，根据飞船的受力情况可以确定飞船在任意时刻的速度和位置。
他们解决问题的思路和我们在前面讲的一样，只是计算很复杂，要用电子计算机才行。
知识点四：
牛顿运动定律的应用2—已知物体运动情况确定物体受力情况
例4.一个空心小球从距离地面16m的高处由静止开始落下，经2s小球落地，已知球的质量为0.4kg，求它下落过程中所受空气阻力多大？
（
=10m/s2）
正确答案：
0.8N
解答过程：
以空心小球为研究对象，根据它的运动情况可知，其下落时加速度大小为：
<
说明小球在下落过程中受到向上的空气阻力作用，小球的受力情况如图所示
依据牛顿第二定律可知：
∴小球所受空气阻力大小为：
N
变式训练4：
质量为m=20kg的物体，初速度为10m/s，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动.0—2.0s内F与运动方向相反，2.0s—4.0s内F与运动方向相同，物体的速度－时间图象如图所示，已知g取10m/s2。
求物体与水平面间的动摩擦因数。
正确答案：
0.2
解答过程：
由图象可知：
0—2.0s内，物体做匀减速运动，加速度大小a1=5m/s2，根据牛顿第二定律有：
F+μmg=ma1，得F=ma1－μmg
2.0—4.0s内，物体在负方向上做匀加速运动，
加速度大小a2=1m/s2，F－μmg=ma2，F=ma2+μmg
所以ma1－μmg=ma2+μmg，
1.牛顿第三定律提示了力的作用的相互性，即两个物体间只要有力的作用，就必然成对出现即作用力与反作用力，理解这种相互作用关系，对解决受力分析问题有很大帮助。
另外，在求解某力大小时，可以通过转换研究对象分析该力的反作用力从而求解。
2.无论哪类问题，正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提，正确分析物体受力情况和运动情况是解题的关键，加速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。
可画方框图如下：
3.全面分析研究对象的运动情况，画出运动过程示意简图（含物体所在位置、速度方向、加速度方向等）。
特别注意：
若所研究运动过程的运动性质、受力情况并非恒定不变时，则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详细分析。
每个运动阶段是一种性质的运动。
要弄清各运动阶段之间的联系（如前一运动阶段的末速度就是后一运动阶段的初速度等）。
4.注意：
在求解过程中，要选准公式、正确运算、简洁、规范。
要先求出所求物理量的文字表达式再代入数字进行计算。
各量统一用国际单位制单位。
各已知量的单位不必一一写出，在数字后面直接写上所求量的国际单位制单位即可。
一、预习新知
第四章：
牛顿运动定律复习
二、预习点拨
1.复习牛顿三定律的具体含义及应用
2.动力学两类基本问题的思维方法及解题思路
3.简单的连接体问题，超失重问题，及斜面上物体的受力分析及动力学问题
（答题时间：
45分钟）
1.下列说法正确的是（ ）
A.凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力必定是一对作用力与反作用力
B.凡是大小相等、方向相反、作用在同一物体上的两个力必定是一对作用力与反作用力
C.作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，因此这两个力平衡
D.相互作用的一对力，究竟称哪一个力为作用力是任意的
2.以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，而石头“安然无恙”。
对于这一过程的描述，下列说法正确的是（）
A.在以卵击石的过程中，鸡蛋“粉身碎骨”说明石头对鸡蛋的作用力大，所以鸡蛋碎了
B.在以卵击石的过程中，石头“安然无恙”说明鸡蛋对石头的力小，所以石头“安然无恙”
C.在以卵击石的过程中，石头对鸡蛋的作用力与鸡蛋对石头的作用力，二者大小相等
D.以卵击石的过程中，石头“安然无恙”而鸡蛋“粉身碎骨”是因为蛋壳能承受的力远小于石头所能承受的力
3.如图所示，P和Q叠放在一起，静止在水平桌面上。
在下列各对力中属于作用力与反作用力的是（ ）
A.P所受的重力和Q对P的支持力
B.Q所受的重力和Q对P的支持力
C.P对Q的压力和Q对P的支持力
D.Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力
4.2005年10月12日，“神舟”六号成功发射并成功返回，再次证明了我国在航天领域的实力。
下面关于飞船和火箭上天情况的叙述正确的是（ ）
A.火箭尾部向外喷气，喷出的气体对火箭产生一个向上的推力
B.火箭受的推力是由于喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力作用于火箭而产生的
C.火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽向后喷气也不会产生推力
D.飞船进入轨道后和地球间存在一对作用力与反作用力
5.一物块从粗糙斜面底端，以某一初速度开始向上滑行，到达某位置后又沿斜面下滑到底端，则物块在此运动过程中
A.上滑时的摩擦力小于下滑时的摩擦力
B.上滑时的加速度小于下滑时的加速度
C.上滑时的初速度小于下滑时的末速度
D.上滑时的时间小于下滑时的时间
6.如图所示，位于光滑固定斜面上的小物块P受到一水平向右的推力F的作用。
已知物块P沿斜面加速下滑。
现保持F的方向不变，使其减小，则加速度（）
A.一定变小
B.一定变大
C.一定不变
D.可能变小，可能变大，也可能不变
7.马拉车的力大于车拉马的力吗？
8.人在跑步的时候，人和地球间有多少对作用力与反作用力？
9.如图所示，质量为M＝60kg的人通过光滑的定滑轮用绳拉着m＝20kg的物体；当物体以加速度a＝5m/s2上升时，人对地面的压力为多少？
（g取10m/s2）
10.如图所示，质量m=2kg的物体静止在水平地面上，物体与水平地面的滑动摩擦因数μ＝0.25。
现对物体施加大小F=10N与水平方向夹角为θ＝37°的斜向上的拉力，使物体向右做匀加速直线运动。
已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2，求物体第5s末的速度及5s内的位移各为多少。
1.D
解析：
作用力与反作用力是相互作用的两个物体之间的彼此的作用，虽然它们大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，但并不是凡是大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上的两个力就必定是一对作用力与反作用力。
2.CD
解析：
以卵击石过程中，鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力。
由牛顿第三定律知，这两个力总是大小相等。
鸡蛋之所以“粉身碎骨”是因为蛋壳的承受力小于石头对它的作用力。
3.CD
解析：
找作用力与反作用力时要注意，作用力与反作用力的受力物体和施力物体正好是相互交换着的。
4.AD
解析：
火箭尾部向外喷气，给喷出的气体一个作用力，而喷出的气体给火箭一个反作用力，火箭就是受到这个反作用力（推力），才克服空气阻力向上飞行的，A正确；飞船进入轨道后，受到地球的引力作用，D正确。
5.D
6.B
解析：
设斜面倾角为α，由牛顿第二定律得：
所以
由上式可知，F减小，其加速度一定变大。
7.解析：
不是，马拉车的力和车拉马的力是相等的。
马拉车的力和车拉马的力是一对作用力，根据牛顿第三定律，马拉车的力和车拉马的大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
8.答案：
三对
解析：
9.300N
解析：
对物体m：
由牛顿第二定律：
有F－mg＝ma，得：
F＝mg＋ma＝300N.
人受三个力而平衡.
则有FN＋F＝Mg，得FN＝Mg－F＝300N
由牛顿第三定律得：
压力F′N＝FN＝300N
10.答案：
11.25m/s28.125m
解析：
设向右为正方向，以物体为研究对象，对物体进行受力分析，如图，分别沿水平，竖直方向分解，据
有：
据
有
据滑动摩擦力公式有：
代入数据可得到
第5s末的速度由运动学公式有：
5s内的位移由运动学公式有：
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