4.4牛顿第三定律 课件-2023-2024学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册

第四章 牛顿运动定律 第四节 牛顿第三定律 如果我们拿鸡蛋去撞击石头，蛋壳会被击碎而石头无损。是不是石头作用于鸡蛋的力大于鸡蛋作用于石头上的力？在高速路上发生的小汽车与大货车相撞的交通事故中，常常看到小汽车损毁严重。是不是大货车撞小汽车的力大于小汽车撞大货车的力？学了本节内容，我们就可以回答这两个问题了。 作用力与反作用力 力是物体与物体之间的相互作用。只要有力，就一定存在受力物体和施力物体。仔细观察下面的实验，看一看对于力有没有新的认识。 观察与思考 1.手用力拍桌面，手给桌面施加了一个力，手有什么感觉？这一现象说明了什么? 2.水平桌面上有一排均匀排列的圆形小木棍，在上面放一平木板。让开动的玩具电动小车从木板的左端向右端运动，如图1所示。小车向右运动时，木板的运动状态有怎样的变化？此现象说明了什么? 3.两辆小车载有蹄形磁铁，让车上蹄形磁铁的同名磁极相对，用双手将两辆小车固定在距离较近的位置，如图2所示，双手同时撤去，观察两辆小车的运动情况，并思考此现象说明了什么。 小车在一排圆形木棍上面的木板上行驶 载有蹄形磁铁的两辆小车 手拍桌面，手会感觉疼，说明手给桌面施力的同时，桌面也给手施加了力。 玩具电动小车向右运动的同时，平木板向左运动。说明小车受到木板对它的摩擦力，木板也受到小车对它的摩擦力。小车和木板之间的这种相互作用力是同时发生的。 由图2的实验可以看到，松手后，两辆小车同时向相反方向运动，说明两辆小车都受到了彼此的磁力作用。 观察和实验都表明，无论是否接触，两个物体之间的作用力总是相互的，一个物体对另一物体有作用力时，同时也受到另一物体对它的作用力，它们总是成对出现的。我们把两个物体间的这种相互作用力称为作用力与反作用力。那么，作用力与反作用力之间有什么关系呢? 探究作用力与反作用力的关系 我们走路时，脚对地面有一个向后的作用力，地面给脚个向前的反作用力；用锤子钉钉子，如图所示，锤子给铁钉一个作用力，铁钉同时给锤子一个反作用力。 用锤子钉钉子 不难发现，两个相互平衡的力是作用在同一物体上的；而作用力与反作用力则是分别作用在两个不同的物体上。 下面我们通过实验，探究作用力与反作用力的大小和方向的关系。 实验与探究 实验 1：在水平桌面上把两个弹簧测力计甲、乙的挂钩钩在一起。改变实验条件，观察两个弹簧测力计上的示数。 (1) 固定弹簧测力计乙的一端，用手拉弹簧测力计甲，如图所示，观察两测力计指针移动情况及其示数变化情况。改变手拉弹簧测力计甲的力，重复上述实验。 用弹簧测力计探究作用力与反作用力 (2) 弹簧测力计甲、乙都不固定，用手在水平桌面上相互对拉甲、乙，观察两测力计指针移动情况及其示数变化情况。 用弹簧测力计探究作用力与反作用力 实验2：把两个小磁针放在桌面上，磁针A 位于圆心处，磁针B位于圆周上，如图所示。 (1) 分析磁针A和磁针B所受到磁力的方向。 (2) 让磁针B绕着磁针A在圆周上缓慢运动。在磁针B运动的过程中，观察两个磁针的指向，分析两个磁针所受磁力的方向。 两磁针之间的相互作用力的方向 实验3：用力传感器替代实验1中的弹簧测力计(如图1所示)。在计算机上建立 F-t 图像，记录两个传感器的力随时间变化的图线。 在保持传感器静止的状态下对拉。 (2) 在传感器运动的状态下对拉。观察两条图线 (如图2所示)，会有什么发现? 图1 用力传感器显示作用力与反作用力 图2 由计算机显示的两传感器钩子的受力情况 在实验1中，无论是单独拉弹簧测力计甲还是相互对拉弹簧测力计甲和乙，都能观察到二者的指针同时移动，甲的指针向左移动，乙的指针向右移动，稳定后两者指针指示的示数都相同。这说明甲、乙弹簧测力计间的作用力与反作用力的大小相等。 在实验2中，磁针A和磁针B所受磁力在同一直线上且方向相反。这说明它们之间的作用力与反作用力的方向相反，作用在同一直线上。 在实验3中，两条图线关于t轴对称，如图2所示，不管是静止状态还是运动状态，两个力传感器之间的作用力总是大小相等、方向相反。 牛顿第三定律的表述 大量的观察和实验表明，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，作用在同一条直线上。这就是牛顿第三定律。即 F= -F’ 无论接触与否，也无论是运动还是静止，两物体间的作用力和反作用力都遵循牛顿第三定律，作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，它们同时产生、同时消失，是同种性质的力。 牛顿第三定律不仅揭示了两个物体之间相互作用的规律，而且为解决力学问题时转换研究对象提供了理论基础。它拓宽了牛顿第二定律的应用范围，是牛顿力学中不可分割的重要组成部分。 例如，求一本书对桌面的压力的大小，往往以书为研究对象，根据二力平衡求出桌面对书的支持力的大小(如图1所