18 第三章 3.牛顿第三定律-【名师导航】2024-2025学年高中物理必修第一册同步课件(人教版2019)

第三章　相互作用——力 3．牛顿第三定律 整体感知·自我新知初探 [学习任务] 任务1．知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念。 任务2．了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系，能正确表述牛顿第三定律。 任务3．能区分一个力的反作用力和这个力的平衡力。 任务4．能应用牛顿第三定律分析和解决实际问题。 3．牛顿第三定律 [问题初探] 问题1　先有作用力后有反作用力吗？ 问题2　作用力与反作用力大小、方向有什么特点？ 问题3　作用力与反作用力的效果能相互抵消吗？ [自我感知]　经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 探究重构·关键能力达成 1．力是物体对____的作用。只要谈到力，就一定存在着受力物体和________。 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，通常叫作作用力和反作用力。作用力和反作用力总是________、____存在的。我们把其中任何一个力叫作______，另一个力叫作________。 知识点一　作用力和反作用力 物体 施力物体 相互 互相依赖 同时 作用力 反作用力 3．牛顿第三定律 如图所示，用手挤压放在桌面上的气球。 问题1　手挤压气球，气球发生形变了，手是否也会发生形变？如果手发生了形变，那么手和气球发生形变的原因是什么？ 提示：手会发生形变，只是形变很小。手和气球都发生了形变，原因是它们都受到了彼此的作用力。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 问题2　手和气球的形变有先后之分吗？ 提示：没有，形变是同时发生的。 问题3　手对气球的力和气球对手的力各是什么性质的力，它们的性质相同吗？ 提示：都是弹力，力的性质相同。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 1．作用力和反作用力的三个性质 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 2．作用力和反作用力的四个特征 等大 作用力和反作用力大小总是相等的 反向 作用力和反作用力方向总是相反的 共线 作用力和反作用力总是作用在同一条直线上 同性质 作用力和反作用力的性质总是相同的 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 【典例1】　(对作用力与反作用力的理解)下列说法正确的是(　　) A．地球附近的物体的重力没有反作用力 B．相互作用的两个力究竟哪一个力是作用力(或反作用力)是人为规定的 C．“鸡蛋碰石头”的过程中，鸡蛋对石头的力必为作用力，石头对鸡蛋的力必为反作用力 D．凡是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上且作用在同一个物体上的两个力必定是一对作用力与反作用力 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 B　[物体受到的重力属于地球对物体的吸引力，它的反作用力是物体对地球的吸引力，选项A错误；一对相互作用力，究竟哪一个力是作用力，哪一个力是反作用力，是相对而言的，选项B正确，C错误；作用力和反作用力分别作用在两个相互作用的物体上，选项D错误。] 【典例2】　(作用力、反作用力的判断)放在水平桌面上的物体受到桌面对它的支持力，对支持力的反作用力的说法正确的是(　　) A．反作用力是物体受到的重力，作用在地球上 B．反作用力是物体对桌面的压力，作用在桌面上 C．反作用力是物体对地球的引力，作用在物体上 D．支持力没有反作用力 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 B　[根据作用力和反作用力的相互性，物体受到桌面对它的支持力，则反作用力是物体对水平桌面的压力，作用在桌面上，故B正确，A、C、D错误。] [链接教材]　如图所示，甲、乙两图分别表示猴子所受的平衡力和拉力及其反作用力，试比较平衡力与作用力、反作用力的受力对象有什么区别？ 知识点二　牛顿第三定律 提示：平衡力作用在同一物体上，作用力与反作用力分别作用在两个物体上。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 1．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____________。 2．表达式：F＝－F′(负号表示方向相反)。 相等 相反 同一条直线上 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 成语“以卵击石”是指拿鸡蛋去碰石头。 问题1　鸡蛋对石头的力小于石头对鸡蛋的力吗？它们之间有什么关系？ 提示：不是，以卵击石时，鸡蛋与石头之间的力是一对作用力与反作用力，大小相等。 问题2　在水平地面上放置的石头，受到哪几个力的作用？ 提示：石头受到重力G和地面对它的支持力FN这两个力的作用。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 问题3　上述所受力的反作用力分别是什么力？ 提示：重力G的反作用力是石头对地球的吸引力，支持力FN的反作用力是石头对地面的压力。 问题4　上述所受力的平衡力又分别是什么力？ 提示：石头受到的重力G和地面对石头的支持力FN正好是一对平衡力。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 1．牛顿第三定律中“总是”表现在以下三个方面： (1)与物体的大小和形状无关。 (2)与物体的运动状态无关。 (3)与物体受不受其他力无关。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 2．作用力和反作用力与平衡力的比较 作用力和反作用力 平衡力 不 同 点 作用对象 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 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 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，作用在一条直线上 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 【典例3】　(对牛顿第三定律的理解)如图所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说法正确的是(　　) A．马拉车的力总是大于车拉马的力 B．马拉车的力总是等于车拉马的力 C．加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力 D．减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 B　[马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力和反作用力，它们总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，与运动状态无关。加速运动或者减速运动时，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，故A、C、D错误，B正确。] 【典例4】　(作用力和反作用力与平衡力)(多选)如图所示，两个小球A和B中间用弹簧连接，并用细绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，下列说法正确的是(　　) A．绳对A的拉力和弹簧对A的拉力属于平衡力 B．弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力属于作用力和反作用力 C．弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力属于作用力和反作用力 D．B的重力和弹簧对B的拉力属于平衡力 √ √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 CD　[以小球A为研究对象，A处于静止状态，在竖直方向上受到竖直向下的重力、绳对A竖直向上的拉力和弹簧对A竖直向下的拉力，故绳对A的拉力和弹簧对A的拉力不是一对平衡力，A错误；弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力不是作用在相互作用的两个物体上，故不是一对作用力与反作用力，B错误；弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力，C正确；B的重力是地球作用在B上的，弹簧对B的拉力也是作用在B上的，这两个力是一对平衡力，D正确。] 规律方法　区分作用力、反作用力与平衡力的技巧 (1)看研究对象：作用力与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：作用力与反作用力同生同灭，相互依存，而一对平衡力则彼此没有依存关系。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 1．受力分析 分析________受到的力。 2．受力分析的思路 (1)根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况。 (2)根据各种力的特点，从________的角度来分析物体的受力。 3．力学中常见的三种性质力：重力、____、______。 知识点三　物体受力的初步分析 研究对象 相互作用 弹力 摩擦力 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 4．受力分析要注意的几个问题 (1)明确要分析哪个物体所受的力。 (2)受力分析的一般顺序：先分析重力，再分析弹力，然后分析摩擦力，并且画出力的______。 (3)在受力分析时，不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆起来。 示意图 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 如图所示，物体C置于水平地面上，A、B由轻绳通过固定在C上的光滑定滑轮相连，C的上表面水平，连接B的轻绳水平，整个系统处于静止状态。 问题1　物体A和物体B分别受几个力的作用？ 提示：物体A受重力和绳子的拉力2个力作用，物体B受重力、物体C的支持力、绳子的拉力和物体C对物体B的摩擦力4个力作用。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 问题2　研究物体C和地面间作用力时怎样选取研究对象比较好？ 提示：研究物体C和地面间作用力时可以将A、B、C三个物体看成一个整体。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 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．受力分析常用的方法 (1)整体法与隔离法 项目 整体法 隔离法 概念 将运动状态相同的两个或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 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 项目 整体法 隔离法 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的影响来判断该力是否存在。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 3．受力分析的步骤 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 【典例5】　(物体受力个数判断)如图所示，A物体沿竖直墙自由下滑，B、C、D物体均静止，各接触面均粗糙。下列说法正确的是(　　) A．A物体受到三个力作用 B．B物体受到四个力作用 C．C物体受到三个力作用 D．D物体受到三个力作用 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 C　[A物体沿竖直墙自由下滑，“自由”说明物体A与竖直墙之间没有弹力和摩擦力，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、支持力、摩擦力三个力的作用，故B错误；C物体受到重力和两个绳子的拉力三个力作用，故C正确；D物体处于静止状态，受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用，故D错误。] 【典例6】　(物体受力分析图)画出图中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止，接触面均光滑；(2)物体A沿固定粗糙斜面上滑；(3)物体A沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，物体A静止；(5)物体A静止在粗糙水平面上。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 [解析]　(1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁，力的示意图如图甲。 (2)物体A受重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、斜面、斜面，力的示意图如图乙。 (3)物体A受重力G、支持力FN、水平向左的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、水平面、水平面，力的示意图如图丙。 (4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN，施力物体分别是地球、绳子、墙壁，力的示意图如图丁。(5)物体A受重力G、拉力FT、支持力FN，水平向左的摩擦力Ff，施力物体分别是地球、绳子、水平面、水平面，力的示意图如图戊。 [答案]　见解析 【教用·备选例题】 【典例1】　第24届冬季奥林匹克运动会上越野滑雪是比赛项目之一，如图为中国运动员在训练中的照片，运动员在赛道上滑行时，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 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 C　[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。] 【典例2】　如图所示，在光滑斜面上有一垂直于斜面的固定挡板OM，A、B两物体叠放在斜面和挡板之间，B与挡板接触，A离挡板有小段距离，A、B静止不动，则A物体受力个数为(　　) A．3 B．4 C．5 D．6 B　[A物体受到重力，斜面的支持力，B对A的压力和B对A的沿斜面向上的摩擦力，因此A物体受4个力的作用。故选B。] √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 应用迁移·随堂评估自测 1．下列说法正确的是(　　) A．一对作用力与反作用力的性质可以不同 B．一对作用力与反作用力的合力为零 C．物体间不可能只有作用力，而没有反作用力 D．先有作用力，然后才有反作用力 2 4 3 题号 1 √ C　[一对作用力和反作用力性质相同，作用在不同的物体上，两力不能合成，故A、B错误；作用力和反作用力是同时产生的，故C正确，D错误。] 3．牛顿第三定律 2．2023年10月3日，在杭州亚运会蹦床男子决赛中，中国选手以59.850分的高分成功摘得金牌！如图所示，当蹦床运动员接触床面向下运动时(　　) A．蹦床对运动员的弹力大于运动员对蹦床的压力 B．蹦床对运动员的弹力与运动员对蹦床的压力大小相等 C．蹦床对运动员的弹力小于运动员对蹦床的压力 D．蹦床对运动员的弹力与运动员对蹦床的压力是一对平衡力 2 3 题号 1 4 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 B　[当蹦床运动员接触床面向下运动时，蹦床对运动员的弹力和运动员对蹦床的压力是一对相互作用力，作用在两个物体上，B正确，A、C、D错误。] 2 3 题号 1 4 3．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，则下列说法正确的是(　　) A．绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力，所以甲获胜 B．当甲把乙匀速拉过去时，绳对乙的拉力大小等于 绳对甲的拉力大小 C．当甲把乙加速拉过去时，绳对乙的拉力大小大于 绳对甲的拉力大小 D．绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小， 只是地面对甲的摩擦力大于甲对地面的摩擦力，所以甲获胜 2 3 题号 4 1 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 B　[绳对乙的拉力和绳对甲的拉力总是大小相等，与甲、乙的运动状态无关，B正确，A、C错误；地面对甲的摩擦力与甲对地面的摩擦力总是等大反向，甲之所以获胜是因为地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以D错误。] 2 3 题号 4 1 4．(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 4 3 题号 1 √ √ 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 AD　[对A、B整体受力分析，如图甲所示，受到向下的重力和向上的推力F，由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，故C错误；对B受力分析如图乙所示，B受到重力、A对B的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故B只能受到三个力，B错误；对A受力分析，如图 丙所示，受到重力、推力、B对A 的弹力和摩擦力，共四个力，A、 D正确。] 2 4 3 题号 1 回归本节知识，完成以下问题： 1．力的作用是相互的，相互作用的力其大小有什么关系？ 提示：相互作用的力其大小总是相等的。 2．作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么样的关系？ 提示：作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 3．对物体受力分析，一般的先后顺序是什么？ 提示：对物体受力分析，先后顺序一般为重力、弹力、摩擦力、其他力。 整体感知 探究重构 应用迁移 3．牛顿第三定律 $$