第3节 牛顿第三定律（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理必修第一册（人教版2019）

牛顿第三定律 (强基课—逐点理清物理观念) 第 3 节 课标要求 理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。 层级达标 学考层级 1.知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念。 2.能正确表述牛顿第三定律。 选考层级 1.能把一个力的反作用力和这个力的平衡力区分开。 2.通过实验探究，了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系。 3.会对物体进行初步的受力分析，并解释物理现象或者解决实际问题。 1 逐点清(一)　对牛顿第三定律的理解 2 逐点清(二)　一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较 3 逐点清(三)　物体受力的初步分析 4 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 逐点清(一)　对牛顿第三定律的理解 1．作用力和反作用力 (1)力是____________的作用。只要谈到力，就一定存在着_____物体和_____物体。 (2)两个物体之间的作用总是_____的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作________和__________。 (3)作用力和反作用力总是互相_____、同时_____的。我们可以把其中任何一个力叫作________，另一个力叫作_________。 多维度理解 物体对物体 受力 施力 相互 作用力 反作用力 依赖 存在 作用力 反作用力 2．牛顿第三定律 (1)实验探究：如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A，结果发现两个弹簧测力计的示数是______的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是______的，弹力方向______。 相等 相等 相反 (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______________。 (3)作用力与反作用力的“四同”“三异” 项目 作用力与反作用力的关系 四同 等大 大小总是相等 共线 作用在同一条直线上 同时 同时产生、同时变化、同时消失 同性质 同一性质的力 相等 相反 同一条直线上 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，不能认为合力为零 续表 1．判断下列说法是否正确。 (1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力。 ( ) (2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。 ( ) (3)物体间先有作用力，然后才有反作用力。 ( ) (4)物体间的作用力和反作用力等大、反向，可以抵消。 ( ) 全方位练明 × × × × 2.越野滑雪是冬奥会比赛项目之一，如图为运动 员在训练中的照片，运动员在赛道上滑行时，关于滑 雪板与赛道之间的相互作用力，下列说法正确的是(　 ) A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力 B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力 C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等 D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同 √ 解析：滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，故C正确，A、B、D错误。 逐点清(二)　一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较 1．一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较 多维度理解 内容 比较　　　 一对作用力和反作用力 一对平衡力 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 不同点 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，且合力为零 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、作用在同一条直线上 续表 2.区分相互作用力与平衡力的三种技巧 (1)看研究对象：一对作用力和反作用力作用在不同物体上，而一对平衡力作用在同一物体上。 (2)看依存关系：一对作用力和反作用力同生同灭，相互依存，而一对平衡力则彼此没有依存关系。 (3)看涉及的物体的个数：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，乙物体对甲物体的关系；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。 [典例]　如图是一种有趣好玩的感应飞行器，主要通过手控感应飞行。它的底部设置了感应器装置，只需要将手置于离飞行器底部一定距离处，就可以使飞行器静止悬浮在空中，操作十分方便。下列说法正确的是(　 ) A．手对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力 B．空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力是一对作用力和反作用力 C．空气对飞行器的作用力方向竖直向上 D．因为空气会流动，所以螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小不相等 √ [解析]　手对飞行器无作用力，故A错误；空气对手无作用力，故B错误；悬停在空中的飞行器受到重力和空气的作用力，处于平衡状态，所以二力是一对平衡力，重力的方向竖直向下，则空气对飞行器的作用力方向竖直向上，故C正确；螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力是一对相互作用力，大小相等，故D错误。 1.如图所示，人准备称量体重。体重计里的压力传感器能够测量人体的重力，是因为人静止在体重计上时(　 ) A．人对体重计的压力与人的重力是同一个力 B．人对体重计的压力与人的重力是一对平衡力 C．体重计对人的支持力与人的重力是一对平衡力 D．人对体重计的压力与人的重力是一对相互作用力 全方位练明 √ 解析：人静止在体重计上时，人对体重计的压力受力物体是体重计，人的重力受力物体是人，二者不是同一个力，也不是一对相互作用力(性质不同)，也不是一对平衡力(不是同一物体所受的力)，A、B、D错误；人处于受力平衡状态，体重计对人的支持力与人的重力是一对平衡力，C正确。 2．(2023·浙江1月学考)如图所示，车停在水平地面上，桶放在车上，则下列属于一对作用力与反作用力的是(　 ) A．车所受重力与车对地面的压力 B．桶对车的压力与车对地面的压力 C．桶所受重力与车对桶的支持力 D．桶对车的压力与车对桶的支持力 √ 解析：车所受重力方向竖直向下，车对地面的压力竖直向下，不是作用力与反作用力，选项A错误；桶对车的压力与车对地面的压力方向均为竖直向下，不是作用力与反作用力，选项B错误；桶所受重力与车对桶的支持力，作用在同一物体上，且等大反向，是一对平衡力，选项C错误；根据相互作用力的定义可知桶对车的压力与车对桶的支持力是一对作用力与反作用力，选项D正确。 逐点清(三)　物体受力的初步分析 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。 2．两条思路 (1)根据物体__________的变化来分析和判断其受力情况。 (2)根据各种力的特点，从相互作用的角度来分析物体的受力。 多维度理解 运动状态 3．分析步骤 [典例]　如图所示，A物体沿竖直墙面自由下滑，B、C、D物体均静止，各接触面均粗糙，下列说法正确的(　 ) A．A物体受到两个力作用 B．B物体受到三个力作用 C．C物体受到两个力作用 D．D物体受到三个力作用 √ [解析]　A物体沿竖直墙面自由下滑，“自由”说明A物体与竖直墙面之间不接触，没有弹力和阻力，因此A只受重力作用，故A错误；B物体处于静止状态，受到重力、弹力、摩擦力三个力的作用，故B正确；C物体受到重力和两个绳子的拉力，故C错误；D物体处于静止状态，受到重力、支持力、绳子的拉力和静摩擦力四个力的作用，故D错误。 [思维建模] 受力分析中如何防止“多力”或“漏力” (1)防止“多力”：对每个力都要找出其施力物体，若某个力找不到施力物体则说明该力不存在；另外合力与分力不能重复分析。 (2)防止“漏力”：按正确的顺序(即重力→弹力→摩擦力→其他力)进行受力分析是保证不“漏力”的有效措施。　　 1．如图所示，在北京冬奥会单板大跳台比赛中， 一位运动员从跳台上腾空而起。运动员和单板在空中时，受到的力有(　 ) A．重力、冲力　　　　　 B．重力、空气阻力 C．重力、空气阻力、冲力 D．空气阻力、冲力 全方位练明 √ 解析：运动员和单板在空中时，受到重力和空气阻力，没有冲力，选项B正确。 2.(多选)如图所示，质量均为m的两木块a与b叠放在水平地面上，a、b分别受到方向相反的水平拉力的作用，两力大小均为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 √ √ 解析：由于两木块静止，对a进行受力分析可知，a受向右的拉力作用而有向右的运动趋势，故a一定受到b对它向左的静摩擦力作用，A正确；对a、b整体分析可知，整体在水平方向上所受的拉力的合力为0，故b与地面间没有摩擦力，B错误，C正确；对a、b整体分析可知，在竖直方向上受力平衡，故地面对b的支持力一定等于2mg，D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A级——学考达标 1．如图所示，当汽车拉着拖车加速前进时，关于汽车和拖车的相互拉力大小，下列说法中正确的是(　 ) A．汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力 B．汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力 C．汽车拉拖车的力小于拖车拉汽车的力 D．由于两车的质量大小关系未知，所以无法比较它们间的相互拉力大小 √ 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，大小始终相等。故选B。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2.(多选)用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验，如图所示是把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果。观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，以下结论正确的是(　 ) A．作用力与反作用力同时存在、同时消失 B．作用力与反作用力的关系与物体运动状态无关 C．作用力与反作用力大小相等、方向相反 D．作用力与反作用力的合力为零 2 3 4 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：由题图可知，作用力与反作用力同时产生、同时消失，故A正确；作用力与反作用力是两个物体间的相互作用力，与运动的状态无关，故B正确；由题图可知，两个力的大小相等、方向相反，所以作用力与反作用力大小相等、 方向相反，故C正确；作用力与反作用力是两个物体间的相互作用力，作用在不同的物体上，所以不能求合力。故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3.如图所示是某位同学在跳街舞时单手倒立静止在水平地面上的场景，则下列说法正确的是(　 ) A．该同学一定受到地面对他的摩擦力 B．该同学受到的弹力就是重力 C．地面对该同学的支持力大小等于该同学对地面的压力大小 D．该同学受到的弹力是由于手掌形变产生的 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：该同学处于平衡状态，在水平方向没有相对运动，也没有相对运动的趋势，因此不受摩擦力的作用，A错误；该同学所受的弹力是由于水平地面的形变产生的作用力，重力是由于地球的吸引产生的力，因此所受弹力不是重力，B、D错误；地面对该同学的支持力与该同学对地面的压力是一对作用力和反作用力，由牛顿第三定律可知，地面对该同学的支持力与该同学对地面的压力的关系是大小相等、方向相反，C正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4.如图所示，小明手握酱油瓶，酱油瓶瓶身竖直，使酱油瓶在水平面内做匀速直线运动，下列说法正确的是(　 ) A．手对酱油瓶的弹力是由酱油瓶发生弹性形变产生的 B．手对酱油瓶的摩擦力和酱油瓶受到的重力是一对平衡力 C．酱油瓶受到的摩擦力大小一定与手对酱油瓶的弹力成正比 D．酱油瓶受到的重力和酱油瓶对手的摩擦力是一对相互作用力 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：手对酱油瓶的弹力是由手发生弹性形变产生的，故A错误；手对酱油瓶的摩擦力和酱油瓶受到的重力是一对平衡力，故B正确；酱油瓶受到的摩擦力为静摩擦力，大小等于酱油瓶受到的重力，与手对酱油瓶的弹力不成正比，故C错误；酱油瓶受到的重力和酱油瓶对手的摩擦力既不是一对相互作用力，也不是一对平衡力，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5.(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．甲对绳的拉力大于乙对绳的拉力，所以甲获胜 B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对绳的拉力等于乙对绳的拉力 C．当甲把乙加速拉过去时，甲对绳的拉力大于乙对绳的拉力 D．甲对绳的拉力始终等于乙对绳的拉力，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 2 3 4 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，无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。甲获胜的原因是甲受到地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙失败的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到地面的摩擦力。但是，根据牛顿第三定律，甲对绳的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小，乙对绳的拉力大小始终等于绳对乙的拉力大小，所以甲、乙对绳的拉力大小相等。故选项B、D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6.(多选)2023年10月7日，杭州亚运会女排决赛，中 国女排3比0战胜日本女排实现卫冕，这是中国女排的第 九个亚运会冠军。如图为女排运动员向上跳起击球，其 慢动作过程为： 女排运动员从直立状态开始屈腿下蹲， 使重心下移，由静止蹬地起跳后离开地面，竖直向上运动直到最高点。空气阻力忽略不计，对以上运动过程分析正确的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A．女排运动员屈腿下蹲过程中，女排运动员受到地面的支持力和她对地面的压力是一对平衡力 B．女排运动员蹬地起跳时，女排运动员对地面的压力是由于其鞋子发生形变产生的 C．女排运动员蹬地起跳时，地面受到女排运动员的压力大小和她受到的支持力大小相等 D．女排运动员起跳离开地面到达最高点时，受力平衡 2 3 4 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：女排运动员屈腿下蹲过程中，女排运动员受到地面的支持力和她对地面的压力是一对作用力与反作用力，A错误；女排运动员蹬地起跳时，女排运动员对地面的压力是由于其鞋子发生形变产生的，B正确；女排运动员蹬地起跳时，地面受到女排运动员的压力和她受到的支持力是一对作用力与反作用力，等大反向，C正确；女排运动员起跳离开地面到达最高点时，只受重力作用，受力不平衡，选项D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7．(2024·济南高一月考)图甲所示不倒翁的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。下列说法正确的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 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 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 3 4 解析：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，故A、B错误；不倒翁静止时，对地面的压力大小等于重力大小，但是压力和重力分属于两种不同性质的力，故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的重力是一对平衡力，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8.(2024·广州高一检测)如图所示，重力为G的扫地机器人在水平地板上行驶，地板对机器人的支持力为FN，机器人对地板的压力为FN′，下列说法正确的是(　 ) A．当扫地机器人加速行驶时，FN大于FN′ B．当扫地机器人减速行驶时，FN大于FN′ C．无论扫地机器人如何运动，FN的大小和FN′的大小总相等 D．当扫地机器人匀速行驶时，G与FN′是一对平衡力 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：机器人在水平地板上行驶，地板对机器人的支持力和机器人对地板的压力分别作用在两个不同的物体上，是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与机器人如何运动无关，故A、B错误，C正确；当扫地机器人匀速行驶时，G与FN是一对平衡力，而FN与FN′是一对相互作用力，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 B级——选考进阶 9．(多选)一根轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，下端悬挂一小球，弹簧和小球的受力如图所示，下列说法正确的是(　 ) A．F2的反作用力是F3 B．F1的施力者是弹簧 C．F4的反作用力是F1 D．F3的施力者是小球 2 3 4 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：F2是弹簧拉球的力，F3是球拉弹簧的力，F2的反作用力是F3，故A正确；F1是球所受的重力，施力物体是地球，故B错误；F4是天花板拉弹簧的力，反作用力是弹簧对天花板的拉力，故C错误；F3是球拉弹簧的力，施力物体是小球，故D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10．如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起， 下列说法正确的是(　 ) A．工人受到的重力和支持力是一对平衡力 B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力 C．重物缓慢拉起过程，绳对重物的拉力大于重物对绳的拉力 D．重物缓慢拉起过程，重物受到绳的拉力变大 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：对工人受力分析，受绳的拉力、地面的支持力和重力，三力平衡，工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，A错误，B正确；重物缓慢拉起过程，绳对重物的拉力与重物对绳的拉力是一对作用力与反作用力，大小相等，故C错误；重物缓慢拉起过程，受力平衡，绳对重物的拉力大小等于重物的重力，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11．机器人服务人类的场景正步入现实生活中，例如餐厅中使用机器人送餐，就越来越常见。如图甲所示为某餐厅的送餐机器人，将其结构简化为如图乙所示的示意图，机器人的上表面保持水平。则下列说法正确的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A．机器人对地面的压力是地面发生弹性形变产生的 B．菜品对机器人的压力就是菜品的重力 C．机器人对菜品的支持力和菜品的重力是一对平衡力 D．菜品对机器人的压力和地面对机器人的支持力是一对相互作用力 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：由弹力产生的条件可知，机器人对地面的压力是机器人发生弹性形变产生的，A错误；菜品对机器人的压力施力物体是菜品，菜品的重力的施力物体是地球，二者不是同一个力，B错误；以菜品为研究对象可知，机器人对菜品的支持力和菜品的重力是一对平衡力，C正确；相互作用力是两个物体间的力，而菜品对机器人的压力和地面对机器人的支持力涉及三个物体，可知菜品对机器人的压力和地面对机器人的支持力不是一对相互作用力，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12．(2024·石家庄高一检测)如图所示，质量为m1的大圆 环，用轻绳悬挂于天花板上，两个质量均为m2的小圆环同时 从等高处由静止滑下，当两小圆环滑至与大圆环圆心等高时 所受到的摩擦力均为Ff，则此时大圆环对绳的拉力大小是(　 ) A．m1g B．(m1＋2m2)g C．m1g＋2Ff D．(m1＋2m2)g＋2Ff 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：小圆环受到大圆环的摩擦力大小为Ff，方向向上，根据力的作用是相互的，大圆环受到两个小圆环的摩擦力大小各为Ff，方向向下；以大圆环为研究对象，处于静止状态，受力满足平衡关系，向上的力是绳子对它的拉力F，向下的力有：大圆环的重力G、两个小圆环的摩擦力2Ff；根据平衡力的大小相等的特点，得到F＝G＋2Ff＝m1g＋2Ff，由牛顿第三定律可知大圆环对绳的拉力大小为F′＝F＝m1g＋2Ff，故选C。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13.(多选)如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是(　 ) A．A一定受到四个力 B．B可能受到四个力 C．B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力 D．A与B之间一定有摩擦力 2 3 4 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：对A、B整体受力分析，由于竖直方向二力平衡，所以水平方向不受力，故墙与B之间无弹力和摩擦力。对B受力分析，B受重力、A对B的支持力和摩擦力作用，受三个力；对A受力分析，A物体受重力、B对A的压力、摩擦力和外力F四个力。故A、D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14.(多选)如图所示，A、B两长方体木块放在水平面上，它们的高度相等，长木板C放在它们上面。用水平力F拉木块A，使A、B、C一起沿水平面向右匀速运动，则(　 ) A．A对C的摩擦力向右 B．C对A的摩擦力向右 C．B对C的摩擦力向右 D．C对B的摩擦力向右 2 3 4 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析：静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势的方向相反，C相对A有向左滑动的趋势，则C受到A对其向右的摩擦力作用，根据牛顿第三定律可知，C对A的摩擦力向左，A正确，B错误；B相对C有向左滑动的趋势，则B受到C对其向右的摩擦力作用，根据牛顿第三定律可知，B对C的摩擦力向左，C错误，D正确。 2 3 4 $$