第3章 第3节 牛顿第三定律（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

相互作用——力 第3节　牛顿第三定律 第三章 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1.(物理与生活)如图所示的是用手将一图钉按到一木板上，图钉保持静止。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 × × √ √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 历史沧桑的沉淀和淬炼，凝聚成了绝妙的汉语言艺术。其中歇后语以其独特的表现力给人以深思和启迪，比如：鸡蛋碰石头——粉身碎骨，即鸡蛋碰石头，鸡蛋“粉身碎骨”，但石头却“安然无恙”。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [问题设计] 是不是鸡蛋对石头的力小，而石头对鸡蛋的力大呢？ 提示：鸡蛋对石头的力的大小等于石头对鸡蛋的力的大小，但鸡蛋碎和石头碎需要的力不一样大，而鸡蛋碎需要的力很小，故鸡蛋碎。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．力的作用是相互的。一个物体对另一个物体施加了力，后一物体一定同时对前一物体也施加了力。 2．作用力和反作用力是同种性质的力。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例1】 如图所示，在校园植树活动中，一名小朋友提着水桶静止站立等待给树浇水。关于各力的关系，下列说法正确的是(　　) A．水桶对小朋友的拉力与水桶的重力是一对平衡力 B．小朋友对水桶的拉力与水桶对小朋友的拉力是一对平衡力 C.小朋友对水桶的拉力与水桶的重力是作用力和反作用力 D．小朋友对水桶的拉力与水桶对小朋友的拉力是作用力和反作用力 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练1] (多选)一本书静止在水平桌面上，以下说法正确的是(　　) A．桌面对它支持力的大小等于它所受重力的大小，这是一对平衡力 B．它所受到的重力和桌面对它的支持力是一对作用力和反作用力 C．书对桌面的压力就是书形变产生 D．它对桌面的压力和桌面对它的支持力是一对作用力和反作用力 关键能力 互动探究 ACD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．牛顿第三定律 (1)数学表达式：F＝－F′(“－”表示方向相反)； (2)作用力与反作用力分别作用在不同的两个物体上，作用效果不能相互抵消； (3)牛顿第三定律反映了作用力与反作用力的关系，与运动状态无关，与是否受其他力无关，在任何情况下均成立。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．相互作用力与平衡力的辨析 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例2】 (多选)如图所示，两个石块A、B静止叠放在水平桌面上，下列说法正确的是(　　) A．A受到的支持力是B发生弹性形变产生的 B．B对地面的压力是地面发生弹性形变产生的 C．B对A的支持力和A对B的压力是一对相互作用力 D．B对桌面的压力和桌面对B的支持力是一对平衡力 关键能力 互动探究 AC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练2] 如图为《天工开物》里的农具，名为耩子，耩子的底部套上铁尖，中间是一个放种子的方形木斗。播种时，牛通过绳拉耩子前进，均匀摇晃，种子便顺着方形木斗缓缓而下进入土地。关于牛拉耩子前进时，下列说法正确的是(　　) A．耩子加速前进时，牛拉绳的力的大小一定大于绳拉牛的力 B．耩子减速前进时，绳拉耩子的力的大小一定等于耩子拉绳的力 C．牛对绳的拉力和绳对牛的力是一对平衡力 D．绳对耩子的拉力大于耩子对绳的力，因此耩子被拉动 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．受力分析的一般步骤 (1)明确研究对象，即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体(质点、结点)，也可以是两个(或多个)物体组成的整体； (2)隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用； (3)按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．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，在恢复原状时就会产生弹力，其方向与接触面垂直； (3)摩擦力：当接触面粗糙、相互挤压且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。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例3】 (2023·广东茂名高二期末)如图所示，一只小鸟站在一根倾斜的钢管上静止不动，下列说法正确的是(　　) A．小鸟受到钢管的弹力方向为竖直向上 B．小鸟受到钢管的作用力方向为竖直向上 C．当小鸟把钢管抓得更紧时，钢管对它的摩擦力将增大 D．小鸟受到弹力是因为小鸟的双脚发生弹性形变 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练3] 图甲中不倒翁是一种古老的中国儿童玩具，最早记载出现于唐代。其特点是一经触动就摇摆，最后恢复直立状态。图乙是利用鸟嘴停在手指上的一种玩具“平衡鸟”，无论把鸟嘴放在哪里(可以放置地上或者是手指上)，它都能平衡，如真鸟一样飞翔。下列说法正确的是(　　) A.不倒翁在静止时受到3个力 B．平衡鸟静止时受到3个力 C．不倒翁静止时，不倒翁对地面的压力就是它的重力 D．平衡鸟静止时，鸟嘴受到的支持力和平衡鸟的重力是一对平衡力 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练4] (生活情境)(多选)下面是生活、生产中常见的事例，应用牛顿第三定律的是(　　) A．小船靠划桨前进 B．帆船利用风力来航行 C．螺旋桨飞机通过螺旋桨旋转飞行 D．喷气式飞机向后喷出燃气推动飞机前进 关键能力 互动探究 ACD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练5] (体育情境)帆船即利用风力前进的船。帆船运动是依靠自然风力作用于帆上，由人驾驶船只行驶的一项水上运动，它集竞技、娱乐、观赏和探险于一体，备受人们的喜爱。帆船加速前进时，风对帆船的推动力与水对帆船的阻力的关系是(　　) A．一对平衡力 B．一对作用力与反作用力 C．风对帆船的推动力小于水对帆船的阻力 D．风对帆船的推动力大于水对帆船的阻力 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练6] (生活情境)(多选)我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”，两名参赛者分别趴在场地两端，二人的脖子上套上同一根长绸布，分别向相反的方向爬，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，则下列说法正确的是(　　) A．甲对绸布的拉力大于乙对绸布的拉力，所以甲获胜 B．当甲把乙拉过去时，甲对绸布的拉力大小等于乙对绸布的拉力大小 C．当甲把乙加速拉过去时，甲对绸布的拉力大于乙对绸布的拉力 D．甲对绸布的拉力大小始终等于乙对绸布的拉力大小，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 关键能力 互动探究 BD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1. (2023·广西三新联盟高一期末联考)如图所示，一对父子掰手腕，父亲让儿子获胜。若父亲对儿子的力记为F1，儿子对父亲的力记为F2，则(　　) A．F2>F1 B．F1和F2大小相等 C．F1先于F2产生 D．F1后于F2产生 素养训练 学业评价 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．红军在长征时，遇到的环境十分恶劣。在过草地时，有的地方看上去是草，而下面可能就是淤泥，人一不小心就会陷入淤泥中，这是因为(　　) A．人给地面的压力大于地面给人的支持力 B．地面给人的支持力大于人给地面的压力 C．地面给人的支持力小于人受的重力 D．地面给人的支持力等于人受的重力 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3. (2024·湖南长沙高一学业水平模拟考试)2022年北京冬奥会，中国某选手发挥出色。如图是其腾空时的照片，此时有关其受力的情况说法正确的是(　　) A．仅受重力 B．重力、腾空力 C．重力、空气阻力 D．重力、离心力 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4. 如图所示，体重计能显示人的体重，利用了“人静止 时对体重计的压力等于人的重力”这一结论。对这一结 论，以下推理证明正确的是(　　) A．人静止时，压力与重力是同一个力，所以压力等于重力 B．人静止时，压力与重力是平衡力，所以压力与重力大小相等 C．人静止时，支持力与重力是作用力与反作用力，故等大反向；又支持力与压力是平衡力，故等大反向；所以压力大小等于重力大小 D.人静止时，支持力与压力是作用力与反作用力，故等大反向；又支持力与重力是平衡力，故等大反向；所以压力大小等于重力大小 素养训练 学业评价 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 5.建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以2 m/s的速度匀速拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为多少？(g取10 m/s2) 答案：500 N 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 一、作用力和反作用力 1．力是物体对____的作用。 2．物体间相互作用的一对力称为作用力和反作用力。我们可以把其中任何一个力叫作______，另一个力叫作________。 物体 作用力 反作用力 相等 相反 相等 2．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____，方向____，作用在____________。 同一条直线上 相反 二、牛顿第三定律 1.实验探究：如图，两个弹簧测力计A和B连接在一起，用手拉A，发现两个弹簧测力计的示数是____的。改变拉力，两个弹簧测力计的示数总是____，这说明作用力和反作用力大小____，方向____。 相等 相等 三、物体受力的初步分析 1．分析思路：一是根据物体________的变化来分析和判断其受力情况；二是根据各种力的特点，从________的角度来分析物体的受力。 ↓ 运动状态 相互作用 同一 两个 不一定 一定 2．常见的力：重力、____、______。 3．平衡力与相互作用力 (1)一对相互平衡的力作用在____物体上，一对作用力与反作用力分别作用在____物体上。 (2)一对相互平衡的力______是同一种类的力，而一对作用力与反作用力____是同一种类的力。 ↓ 　　　 弹力 摩擦力 (1)手按图钉的力与图钉对手的力使图钉平衡。(　　　　) (2)板面对图钉的支持力和手按图钉的力是一对平衡力。(　　　　) (3)板面对图钉的支持力、手按图钉的力和重力是一组平衡力。(　　　) (4)手按图钉的力与图钉对手的力是一对作用力与反作用力。(　　　) 2．(教材拓展P70)“拓展学习” (1)作用力和反作用力的大小和方向关系如何？ (2)作用力和反作用力大小和方向的变化同时进行吗？ 探究点一作用力和反作用力 水桶对小朋友的拉力与水桶的重力分别作用在小朋友和水桶上，不是一对平衡力，A错误；小朋友对水桶的拉力与水桶对小朋友的拉力，是一对相互作用力，B错误，D正确；小朋友对水桶的拉力与水桶的重力，都作用在水桶上，二力符合平衡力的条件，因此二力是一对平衡力，C错误。 书只受到重力和桌面对它的支持力，并处于静止状态，则这两个力必是一对平衡力，所以桌面对它支持力的大小等于它所受重力的大小，这是一对平衡力，A正确；书受到的重力，施力物体是地球，受力物体是书，桌面对它的支持力，施力物体是桌面，受力物体是书，这两个力都作用在同一物体上，则不是一对作用力与反作用力，B错误；弹力的施力物体是发生形变的物体，则书对桌面的压力就是书形变产生，C正确；书对桌面的压力，施力物体是书，受力物体是桌面，桌面对书的支持力，施力物体是桌面，受力物体是书，所以它对桌面的压力和桌面对它的支持力是一对作用力和反作用力，D正确。 探究点二牛顿第三定律 弹力的产生都是施力物体发生形变，则A受到的支持力是B发生弹性形变产生的，A正确；B对地面的压力是B发生弹性形变产生的，B错误；B对A的支持力和A对B的压力是两物体之间的力，是一对相互作用力，C正确；B对桌面的压力和桌面对B的支持力是两物体之间的力，是一对相互作用力，D错误。 牛拉绳的力和绳拉牛的力是一对作用力与反作用力，大小相等，A、C错误；绳对構子的拉力和耩子对绳的力是一对相互作用力，二者等大、反向，B正确，D错误。 探究点三物体的受力分析 小鸟受到钢管的弹力方向为垂直于钢管斜向上，A错误；小鸟受重力和钢管的作用力而处于平衡状态，根据平衡条件可知，钢管对小鸟的作用力方向竖直向上，大小等于重力，B正确；小鸟受到的摩擦力等于重力沿钢管向下的分力，设钢管与水平方向的夹角为θ，则Ff＝mg sin θ，当小鸟把钢管抓得更紧时，钢管对它的摩擦力不变，C错误；小鸟受到弹力是因为钢管发生弹性形变而产生的，D错误。 两种情境中，物体静止时，物体均受到重力和支持力两个力的作用，A、B错误；不倒翁静止时，对地面的压力大小等于重力大小，但是压力和重力分别属于两种不同性质的力，C错误；平衡鸟静止时所受合力为零，即鸟嘴受到的支持力和平衡鸟所受的策略是一对平衡力，D正确。 探究点四解决实际问题 当坐在船上的人划桨时，桨对水有向后的作用力，同时水对桨施加向前的反作用力，使得小船向前行，A正确；帆船利用风力航行，风力推动帆船前行，与牛顿第三定律无关，B错误；螺旋桨飞机通过螺旋桨旋转飞行，螺旋桨对空气有向下的力，空气对螺旋桨有向上的力，使飞机飞行，应用了牛顿第三定律，C正确；喷气式飞机向后喷出燃气推动飞机前进，飞机对燃气有向后的力，燃气对飞机有向前的力，使飞机前行，应用了牛顿第三定律，D正确。 受一对平衡力时，帆船匀速运动，A错误；作用力与反作用力是作用在两个不同的物体上，B错误；根据牛顿第二定律，帆船加速前进时，风对帆船的推动力大于水对帆船的阻力，C错误，D正确。 不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，由于它们作用在不同的物体上，其效果可以不同。甲加速前进的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绸布对甲的拉力，乙加速后退的原因是绸布对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力，但是，根据牛顿第三定侓，甲对绸布的拉力大小始终等于乙对绸布的拉力大小，B、D正确，A、C错误。 父亲对儿子的力F1和儿子对父亲的力F2是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知这两个力等大反向，同时产生、同时消失，B正确，A、C、D错误。 人对地面的压力与地面对人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；人陷入淤泥中，是因为人受重力和支持力，重力大于支持力，产生向下的加速度，C正确，D错误。 此时运动员受到重力和空气阻力，C正确。 压力是人对体重计的力，重力是地球对人的力，不是同一个力，A错误；平衡力是作用在同一物体上，大小相等，方向相反的一对力，人对体重计的压力和重力大小相等，方向相同，它们不是平衡力也不是相互作用力，B错误；人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对相互作用力，故等大反向，体重计对人的支持力和重力是一对平衡力，故等大反向，故压力大小等于重力大小，D正确，C错误。 对建筑材料进行受力分析，根据二力平衡的条件有F＝mg，得绳子的拉力大小F＝200 N；然后对工人进行受力分析，由平衡条件得Mg＝F＋FN，得地面对工人的支持力FN＝500 N，根据牛顿第三定律可知，工人对地面的压力大小为500 N。 $$