教科版物理必修1 第3章 4 牛顿第三定律.docx
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教科版物理必修1第3章4牛顿第三定律
4.牛顿第三定律
学习目标
知识脉络
1.知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念．（重点）
2．理解牛顿第三定律的含义，并能用它解释生活中的现象．（重点）
3．知道作用力、反作用力与平衡力的区别．（难点）
4．会正确进行受力分析．（难点）
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．
2．两个物体之间的作用力总是相互的，施力物体同时也一定是受力物体．物体间相互作用的这一对力叫做作用力和反作用力．
3．把其中任何一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力．
1．只有物体相互接触时，物体间才存在作用力和反作用力．（×）
2．力是物体对物体的作用，施力物体同时也是受力物体．（√）
3．作用力和反作用力的合力为零．（×）
1．两个物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力吗？
【提示】 一定．
2．作用力和反作用力的效果可以相互抵消吗？
【提示】 不能，因为作用在两个不同的物体上．
“叶落归根”这一自然现象说明了树叶受到了地球的吸引力作用．
探讨1：
树叶对地球有没有反作用力？
【提示】 有．作用力和反作用力总是相互的，成对出现．
探讨2：
一对大小相等，方向相反，作用在同一直线上的力一定是作用力和反作用力吗？
【提示】 不一定，平衡力也具有以上特点．
作用力反作用力与平衡力的对比
作用力与反作用力
二力平衡
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
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
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
共同点
大小相等、方向相反、且作用在同一条直线上
人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有（ ）
A．1对 B．2对
C．3对D．4对
【解析】 人走路时，受到重力、摩擦力和支持力．人对地球的万有引力和地球对人的万有引力是一对作用力和反作用力；人对地面的摩擦力和地面对人的摩擦力是一对作用力和反作用力；人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作用力和反作用力，共有3对力，故C正确．
【答案】 C
[迁移1] 下列关于作用力与反作用力的说法中正确的是（ ）
A．先有作用力，然后才有反作用力
B．作用力和反作用力的大小相等、方向相反，合力为零
C．物体间的作用力和反作用力一定同时产生、同时消失
D．只有两物体接触时，才会产生作用力和反作用力
【解析】 作用力和反作用力是同时产生、同时消失的，所以A错误，C正确．由于作用力和反作用力分别作用于两个不同的物体，因此这两个力不能互相抵消，也不能进行合成运算，所以B错误．只要两个物体间能发生力的作用，就存在相互作用力，而两个不接触的物体间也可以产生力的作用，如两块磁铁发生相互作用时就不需要接触，所以D错误．
【答案】 C
[迁移2] 如图3 4 1所示为运动员跳水前的起跳动作．下列说法正确的是（ ）
图3 4 1
A．运动员蹬板的作用力大小大于板对她们的支持力大小
B．运动员蹬板的作用力大小小于板对她们的支持力大小
C．运动员所受的支持力和重力相平衡
D．运动员所受的合外力一定向上
【解析】 运动员蹬板的作用力与板对她们的支持力是作用力和反作用力，大小相等、方向相反，A、B错误；运动员起跳过程，是由静止获得速度的过程，因而有竖直向上的加速度，合外力竖直向上，运动员所受的支持力大于重力，C错、D对．
【答案】 D
判断作用力和反作用力的方法
（1）看作用点：
作用力和反作用力应作用在两个物体上．
（2）看产生的原因：
作用力和反作用力是由于相互作用而产生的．
（3）看力的性质：
作用力与反作用力一定是同一性质的力．
牛顿第三定律 反冲现象
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，且作用在同一条直线上．
2．表达式
F＝－F′，负号表示两个力方向相反．
3．反冲现象
（1）定义：
当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动的现象．
（2）表现实例：
火箭升空、枪发射子弹、乌贼的游动等．
（3）产生原因：
反作用力的效果．
1．一个人在用力打拳，可见一个力可以只有施力物体没有受力物体．（×）
2．先有作用力后有反作用力．（×）
3．牛顿第三定律是个普遍定律，它的成立不受条件限制．（√）
“以卵击石”，鸡蛋“粉身碎骨”，而石头却“安然无恙”，鸡蛋与石头之间的相互作用力等大吗？
【提示】 等大．
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，如图所示．
图3 4 2
探讨1：
两个弹簧测力计的读数有什么关系？
【提示】 可以看到两弹簧测力计指针同时移动．这说明弹簧测力计A受到B的拉力F；同时，弹簧测力计B受到A的拉力F′，作用力与反作用力大小总是相等．
探讨2：
它们受力的方向有什么关系？
【提示】 方向总是相反．
1．牛顿第三定律的公式表达：
F＝－F′.负号表示两者方向相反，等号表示两者大小相等．
2．牛顿第三定律的物理意义：
揭示了物体之间相互作用的规律．反映了作用力和反作用力的大小、方向特点，揭示了相互作用的物体间的联系．
3．应用牛顿第三定律应注意的问题：
（1）定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的．
（2）牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相互关系”．
如图3 4 3所示，滑杆和底座静止在水平地面上，质量为M.一质量为m的猴子沿杆以0.4g的加速度加速下滑，则底座对地面的压力为多少？
图3 4 3
【解析】 设猴子受到杆的摩擦力为f，则有mg－f＝ma
对滑杆和底座受力分析，受重力Mg、支持力N、猴子对杆的摩擦力f′，受力分析如图．
三力平衡：
N＝Mg＋f′，
由牛顿第三定律得：
f′＝f，
解得N＝Mg＋0.6mg
由牛顿第三定律得底座对地面的压力为N′＝N＝Mg＋0.6mg.
【答案】 Mg＋0.6mg
[迁移3] 我国计划在未来几年将人类送上月球，其中用到火箭和载人航天飞船，下面关于飞船与火箭上天的情形，其中正确的叙述是（ ）
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作用力
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．以上说法均不对
【解析】 火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体．火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，故B、C错误，A正确；综上，D错误．
【答案】 A
牛顿第三定律的应用思路
（1）要正确认识物体间的相互作用．
（2）选取合适的研究对象．
（3）明确作用力和反作用力的方向．
（4）作规范的受力分析图．
物体受力分析
探讨：
运动员将铅球斜向上推出，铅球飞向远处，在铅球运动的过程中除受到重力（不计空气阻力）外还会受到推力、“冲力”、“惯力”等的作用吗？
【提示】 由于铅球已离开手，与手之间不存在作用，因此不受推力；力是物体间的相互作用，不存在“冲力”、“惯力”，铅球之所以向前运动，是由于惯性的原因，但惯性不是力．
1．受力分析的一般顺序
一般先分析重力；再分析弹力，环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用；然后分析摩擦力，对凡有弹力作用处逐一进行分析；最后是其他力．
2．受力分析的步骤
3．受力分析常用的方法
（1）整体法与隔离法
整体法
隔离法
概念
将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开分析的方法
选用原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度
研究系统内物体之间的相互作用力
注意问题
受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用力
一般隔离受力较少的物体
（2）假设法：
在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的情况假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在．
如图3 4 4所示，甲、乙两物体叠放在水平面上，用水平力F拉物体乙，它们仍保持静止状态，甲、乙接触面也为水平，则乙物体受力的个数为（ ）
图3 4 4
A．3个 B．4个
C．5个D．6个
【解析】 与乙物体发生相互作用的有地球、水平桌面及甲物体；则乙物体受重力、桌面的支持力、甲对乙的压力及水平力F；因在拉力作用下，物体乙相对于地面有相对运动的趋势，故乙受地面对物体乙的摩擦力；而甲与乙相对静止，故甲对乙没有摩擦力；故乙受五个力；故选C.
【答案】 C
[迁移4] 如图3 4 5所示，质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面．让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是图中的（ ）
图3 4 5
【解析】 两物体A、B叠放在一起，在沿粗糙墙面下落过程中，由于物体与竖直墙面之间没有压力，因此没有摩擦力；二者一起做自由落体运动，A、B之间没有弹力作用，物体B的受力示意图是选项A.
【答案】 A
[迁移5] 两个物体A和B，质量分别为m1和m2，互相接触地放在光滑水平面上，如图3 4 6所示，对物体A施以水平的推力F，则物体A对物体B的作用力等于（ ）
图3 4 6
A.
FB.
F
C．FD.
F
【解析】 对A、B整体分析，有F＝（m1＋m2）a，解得a＝
.设A、B间的弹力为N，以B为研究对象，则有N＝m2a＝
F，B正确．
【答案】 B
判断力是否存在的方法
1．依据力的产生条件：
如弹力产生的条件是相互接触且发生弹性形变；摩擦力产生的条件是相互接触、有弹力且有相对运动或相对运动趋势．
2．依据作用力和反作用力的关系：
因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力，找不到施力物体或没有反作用力的力是不存在的．
3．依据物体所处的运动状态：
力的作用效果与物体的运动状态之间有着相互制约的关系．可依据物体所处的运动状态，运用物体的平衡条件或牛顿运动定律来判断．
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