第3章 第3节 牛顿第三定律-【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第一册五维课堂同步课件PPT（人教版2019）

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[知识点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　相等　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　相等　的，方向　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　相等　，方向　相反　，作用在同一条直线上． [知识点3]　物体受力的初步分析　 1．概念：把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的　所有　力都分析出来，并画出物体所受的力的　示意图　，这个过程就是受力分析． 2．受力分析的两条思路 (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　相互作用　的角度来分析物体的受力． 3．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　，最后分析其他力，并且画出力的示意图． (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． 4．一对平衡力和一对作用力与反作用力 (1)一对相互平衡的力作用在　同一　物体上，一对作用力和反作用力作用在两个相互作用的物体上． (2)一对相互平衡的力不一定是同一种类的力，一对作用力和反作用力一定是　同一　种类的力． [自我检测] 1．思维辨析 (1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力．( × ) (2)物体间先有作用力，然后才有反作用力．( × ) (3)物体间的作用力可能与反作用力等大、反向，可以抵消．( × ) (4)凡是大小相等，方向相反，作用在同一直线上的力都是作用力和反作用力．( × ) (5)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力．( × ) (6)物块静止放在水平桌面上，物块所受重力和桌面对物块的支持力是一对相互平衡的力．( √ ) 2．基础理解 (1)如图所示，一人用水平力推一辆停在水平路面上的汽车，但未能推动，此时(　　) A．人的推力小于车对人的作用力 B．人的推力小于车受到的摩擦力 C．人的推力与车受到的摩擦力是一对平衡力 D．人的推力与车受到的摩擦力是一对作用力与反作用力 解析：C　[人的推力等于车对人的作用力，它们是一对作用力与反作用力的关系，故A错误；汽车还静止在水平地面上，说明人的推力等于汽车受到的静摩擦力，它们是一对平衡力，故B、D错误，C正确．] (2)如图所示是某校高一年级(1)班与(2)班的一场拔河比赛，比赛结果(1)班同学胜出，拔河时(1)班同学对绳的拉力比(2)班同学大吗？ 答案：不是. 对牛顿第三定律的理解 ◆[探究导引] 鸡蛋碰石头，鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大，而鸡蛋对石头的作用力小，这一判断对吗？ 提示：这一判断不对．鸡蛋碰石头，鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力，大小必然相等．鸡蛋破了，是因为鸡蛋壳强度不大，易碎． ◆[探究归纳] 1．适用范围：牛顿第三定律是个普遍定律．所阐明的作用力与反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，这种关系与作用力性质、物体质量大小、作用方式(接触还是不接触)、物体运动状态及参考系的选择均无关． 2．作用力与反作用力的关系 作用力与反作用力的关系可总结为“四同、三异、三无关”． (1)四同eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(同一条直线,同大小,同时产生、变化、消失,同性质)) (2)三异eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(反向,异体,不同效果)) (3)三无关eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(与物体的种类无关,与相互作用的两物体的状态无关,与是否与另外物体相互作用无关)) ①作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其作用效果分别体现在各自的受力物体上，所以作用力和反作用力产生的效果不能抵消． ②牛顿第三定律揭示了力作用的相互性，反映了物体的相互作用规律，是整个力学的基础． [例1]　如图所示，马拉车在水平路面上前进，下列说法正确的是(　　) A．马对车的拉力大于车对马的拉力 B．马对车的拉力小于车对马的拉力 C．马对车的拉力等于车对马的拉力 D．只有当马车匀速前进时，马对车的拉力才等于车对马的拉力 思路引导：作用力与反作用力的关系与物体的运动状态及参考系的选取均无关． [解析]：C　[马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反，与两物体的运动状态没有关系，故A、B、D错误，C正确，故选C.] [规律方法]　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． ◆[跟踪训练] 1.竹蜻蜓是一种中国传统的民间儿童玩具，流传甚广．如图所示，竹蜻蜓由竹柄和“翅膀”两部分组成．玩儿时，双手一搓竹柄，然后双手松开，竹蜻蜓就会旋转着飞上天空，过一会儿落下来．松手后，关于竹蜻蜓和空气间的相互作用力，下列说法中正确的是(　　) A．竹蜻蜓对空气的作用力大于空气对竹蜻蜓的作用力 B．竹蜻蜓对空气的作用力小于空气对竹蜻蜓的作用力 C．竹蜻蜓对空气的作用力等于空气对竹蜻蜓的作用力 D．竹蜻蜓对空气的作用力与空气对竹蜻蜓的作用力方向相同 解析：C　[竹蜻蜓对空气的作用力与空气对竹蜻蜓的作用力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，它们大小相等方向相反，故选C.] 一对平衡力跟一对作用力和反作用力的比较 ◆[探究导引] 如图甲、乙为球的重力G、木板对球的支持力F1和球压木板的力F2，它们之间存在什么关系？ 提示：G与F1是一对平衡力；F1与F2是一种作用力和反作用力． ◆[探究归纳] 一对相互作用力与一对平衡力之间的比较 [特别提醒] (1)作用力与反作用力是“异体、共线、反向、等大、同性同存”，而平衡力是“同体、共线、反向、等大”． (2)一对作用力和反作用力与一对平衡力的最直观的区别是：看作用点，一对平衡力的作用点一定在同一个物体上，作用力和反作用力的作用点一定分别作用在两个物体上，还可以看它们是不是相互作用产生的． [例2]　一根轻绳的上端悬挂在天花板上，下端挂一灯泡，则(　　) A．灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力 B．灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力 C．灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力 D．绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力 思路引导：作用力和反作用力一定作用在两个不同物体上，不能抵消，而平衡力一定作用在同一物体上，合力一定为零． [解析]　C　[灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对平衡力，选项A、B错误；灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力，绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力和反作用力，选项C正确，选项D错误．] [规律方法]　判断一对力是不是作用力和反作用力，主要看两方面：一是看作用点，作用力和反作用力应作用在两个相互作用的物体上，即有两个作用点；二是看产生原因，作用力和反作用力是由于相互作用而产生的，一定是同一种性质的力． ◆[跟踪训练] 2.如图所示，小车放在水平地面上，甲、乙二人用力向相反方向拉小车，不计小车与地面之间的摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对作用力和反作用力 B．小车静止时甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对平衡力 C．若小车加速向右运动，表明小车拉甲的力大于甲拉小车的力 D．若小车加速向右运动，表明乙拉小车的力大于小车拉乙的力 解析：B　[小车静止时，甲、乙拉小车的力是一对平衡力，A错B对；甲和小车、乙和小车之间的相互作用力大小相等，C、D错误．] 物体受力分析 ◆[探究导引] 人走路时(如图所示)，人受到几个力的作用？人和地球间的作用力和反作用力的对数有几对？ 提示：人走路时受到三个力的作用即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力． 力的作用总是相互的，这三个力的反作用力分别是人对地球的吸引作用，人对地面的压力和人对地面的摩擦力，所以人走路时与地球间有三对作用力和反作用力． ◆[探究归纳] 1．受力分析 把指定物体(研究对象)在指定的物理环境中受到的所有力找出来，并画出受力示意图，这就是受力分析． 2．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 整体法、隔离法在受力分析时要灵活选用：①当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体分析法，可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用．②当涉及的物理问题是物体间的作用时，要应用隔离分析法，这时系统中物体间相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力． (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． 3．受力分析的步骤 4．受力分析时应注意的几个问题 (1)分析物体受力时，只分析周围物体对研究对象所施加的力，不要分析研究对象对周围物体施加的力，也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上． (2)受力分析时，不要多力或漏力，要注意确定每个力的施力物体和受力物体． (3)正确区分内力和外力：对几个物体组成的系统进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把其中的某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要画在受力图上． (4)物体受力情况会随运动状态的改变而改变，必要时要运用平衡条件判定未知力的有无及方向． (5)受力分析需严密，外部作用看整体，互相作用要隔离．找施力物体防“添力”．顺序分析防“漏力”． [例3]　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 思路引导：分析物体的受力情况时，首先明确研究对象，然后分析其他物体对研究对象的作用力． [解析]：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、弹力、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，故C正确；D物体处于静止状态，受到重力、支持力、绳子的拉力和静摩擦力四个力的作用，故D错误．] [规律方法]　受力分析的几项注意 (1)理解“确定研究对象”的含义，题目要求分析A物体受力，那么A物体对其他物体的力就不是A所受的力． (2)受力分析时，只考虑根据性质命名的力． (3)防止“漏力”和“添力”．按正确顺序进行受力分析是防止“漏力”的有效措施；注意寻找施力物体，这是防止“添力”的措施之一，找不出施力物体，则这个力一定不存在． ◆[跟踪训练] 3．如图所示，在水平面上叠放着两个物体A和B，两物体在F1、F2(F1>F2)的水平拉力作用下，处于静止状态．试分别在甲、乙、丙图中画出A物体、B物体和整体的受力图． 答案： ◆[课堂小结] 易错点：对牛顿第三定律理解不透彻而致错 [案例]　(多选)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．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜 B．当甲把乙拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小 C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力 D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，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 [错解]　AC [错因分析]　受解答常规题目的思维定势的影响，对牛顿第三定律理解不透彻，误认为甲获胜的原因是甲对乙的拉力大小大于乙对甲的拉力大小，从而错选A、C项． [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，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绳子对甲的拉力；乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，B、D正确． [答案]　BD [素养警示]　深入理解牛顿第三定律中的“总是”这两个字，强调对于任何物体，在任何条件下，作用力与反作用力的关系始终成立，与物体大小和形状无关，与物体的运动状态无关，与物体是否受其他力无关，与所选取的参考系无关．物体间的相互作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，且为同种性质的力. 1．(作用力和反作用力的理解)关于作用力和反作用力，下面说法中正确的是(　　) A．物体相互作用时，先产生作用力，然后才产生反作用力 B．作用力和反作用力大小相等，方向相反，在同一条直线上，因此它们的合力为零，是一对平衡力 C．放在水平桌面上的书所受重力和支持力互为作用力与反作用力 D．作用力和反作用力总是同时产生，同时消失，分别作用在相互作用的两个不同物体上 解析：D　[物体相互作用时，相互作用力同时产生，同时变化，同时消失，故A错误；作用力和反作用力大小相等，方向相反，在同一条直线上，但作用在不同的物体上，故不能合成，故B错误；放在水平桌面上的书所受重力和支持力都作用在书上，是一对平衡力，故C错误；根据牛顿第三定律，作用力和反作用力总是同时产生，同时消失，分别作用在相互作用的两个不同物体上，故D正确．] 2. (牛顿第三定律的应用)如图所示，小明撑杆使船离岸，则下列说法正确的是(　　) A．小明与船之间存在摩擦力 B．杆的弯曲是由于受到杆对小明的力 C．杆对岸的力大于岸对杆的力 D．小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力 解析：A　[船离开河岸，必定在水平方向受到有关力的作用，该作用力是小明对船的摩擦力，故A正确；依据弹力产生的原理，撑杆给人的力是因为撑杆发生了弹性形变，根据牛顿第三定律，杆发生弹性形变是由于杆受到小明对杆的作用力，故B错误；杆对岸的力与岸对杆的力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，一对相互作用的力大小总是相等的，故C错误；小明对杆的力和岸对杆的力都作用在杆上，不是一对相互作用力，故D错误．] 3．(作用力、反作用力与平衡力的区别)下列各选项中的一对力，属于相互作用力的是(　　) A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力 B．电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力 C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力 D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力 解析：B　[悬绳对电灯的拉力和电灯的重力，大小相等，方向相反，作用在同一个物体上，是一对平衡力，故A选项错误；电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力，大小相等，方向相反，作用在两个不同的物体上，是相互作用力，故B选项正确；悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力，作用在两个物体上，但方向相同，既不是相互作用力，也不是平衡力，故C选项错误；悬绳拉天花板的力和电灯的重力，作用在两个物体上，但方向相同，并且一个是弹力，一个是重力，性质不同，所以既不是相互作用力，也不是平衡力，故D选项错误．] 4．(多选)(牛顿第三定律的理解)在做验证牛顿第三定律DIS实验时，把两个力传感器的挂钩钩在一起，向相反的方向拉动，两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线如图所示，观察分析图线可得到的实验结论是(　　) A．作用力与反作用力的性质可以不同 B．作用力与反作用力作用在同一物体上 C．作用力与反作用力大小同时变化 D．作用力与反作用力作用在一条直线上 解析：CD　[作用力与反作用力的性质必定是相同的，故A错误；作用力与反作用力作用在两个物体上，故B错误；作用力与反作用力大小同时变化，大小时刻相等，故C正确；作用力与反作用力作用在同一条直线上，故D正确．] 5．(作用力与反作用力的探究)某研究性学习小组利用如图所示的装置探究作用力与反作用力的大小关系．如图甲所示，在铁架台上用弹簧秤挂住一个实心铁球，弹簧秤的示数为F1，在圆盘测力计的托盘上放盛有水的烧杯，圆盘测力计的示数为F2；再把小球浸没在水中(水未溢出)，如图乙所示，弹簧秤的示数为F3，圆盘测力计的示数为F4. (1)请你分析弹簧秤示数的变化，F3　________　(选填“＞”“＝”或“＜”)F1. (2)铁球对水的作用力大小为　________　，若　________　，就说明了作用力与反作用力大小相等． 解析：(1)因乙中小球受到浮力的作用，浮力向上，故弹力减小，故F3＜F1; (2)对烧杯分析可知，由于烧杯中的水受到小球的反作用力，则示数增加，由弹簧秤的示数变化可知，铁球对水的作用力大小为：F4－F2；对小球分析可知，铁球受到的浮力为：F1－F3；若F1－F3＝F4－F2，则可以证明作用力与反作用力大小相等． 答案：(1)＜　(2)F4－F2　F1－F3＝F4－F2 $$