第四节 牛顿第三定律（导学案） 物理粤教版2019必修第一册

4.4 牛顿第三定律 导学案 1. 物理观念 理解作用力与反作用力的概念，掌握牛顿第三定律的内容，认识力的作用是相互的。 2. 通过实验探究作用力与反作用力的关系，培养分析比较、归纳推理的能力。 3. 设计并进行实验验证牛顿第三定律，学习用传感器精确测量相互作用力的大小。 4. 形成严谨求实的科学态度，认识牛顿第三定律在工程技术中的重要应用价值。 重点： 1. 牛顿第三定律的理解； 2. 作用力与反作用力的关系特征。 难点： 1. 区分相互作用力与平衡力； 2. 理解相互作用力分别作用在不同物体上； 3. 在不同情境中正确识别作用力与反作用力。 【知识回顾】 1. 牛顿第一定律揭示了物体在 作用时的运动规律。 2. 牛顿第二定律的表达式是 ，它反映了 与 和 的关系。 3. 力的三要素是： 、 和 。 【自主预习】 1. 作用力与反作用力 两个物体之间的作用总是 的。 施力物体同时也是 物体。 2. 牛顿第三定律 内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 ，方向 ，作用在 上。 特点： 性：同时产生、同时消失 性：力的性质相同 性：分别作用在不同物体上 3. 与平衡力的区别 平衡力作用在 物体上，相互作用力作用在 物体上。 平衡力的性质可以 ，相互作用力的性质 。 探究1：作用力与反作用力的关系验证 【实验记录】 实验一：弹簧测力计互拉 现象：两个测力计的示数 （相等/不相等） 结论：作用力与反作用力大小 实验二：磁铁相互作用 现象：同名磁极靠近时相互 ，异名磁极靠近时相互 结论：磁力的作用是 的 实验三：力传感器验证 观察F-t图线：两条图线 （重合/不重合） 数据记录：F₁ = ______ N，F₂ = ______ N 分析：两个力的大小 ，方向 【归纳总结】 作用力与反作用力的关系： 、 、 探究2：牛顿第三定律的深入理解 1. 定律内容默写： 2. 实例分析： 人走路时，脚对地向 用力，地对脚向 用力 火箭发射时，向下喷出气体，气体对火箭向 推力 划船时，桨对水向 用力，水对桨向 用力 3. 特性理解： 等值性：大小 相等 反向性：方向 _相反 同时性： 产生、 消失 同性质：力的类型 异物体：作用在 物体上 探究3：相互作用力与平衡力的比较 【完成表格】 作用力与反作用力 一对平衡力 相同点 大小 、方向 、作用在 上 不同点 作用对象 两个力分别作用在 物体上 两个力作用在 上 作用时间 同时产生，同时变化，同时消失，不可 同时产生或消失 力的种类 一定是同 的力 不一定是同性质的力 作用效果 各自产生作用效果，不能求 【实例辨析】 书放在桌面上： 平衡力： 和 （都作用在 上） 相互作用力： 和 （分别作用在 和 上） 探究4：牛顿第三定律的应用 1. 解释现象： 鸡蛋碰石头，鸡蛋碎了： 人游泳时能够前进： 2. 工程应用： 火箭推进利用了 原理 建筑设计需要考虑 的平衡 3. 设计实验： 设计一个简单实验验证牛顿第三定律： 实验器材： 实验步骤： 预期现象： 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．物体受到力的作用时，力克服了物体的惯性，使其产生了加速度 B．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性 C．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了 D．人走在松软土地上下陷时具有向下的加速度，说明人对地面的压力大于地面对人的支持力 2．如图所示，物理课本放在水平桌面上，下列说法中正确的是(　　) A．桌面对课本的支持力与课本的重力是一对平衡力 B．桌面对课本的支持力与课本对桌面的压力是一对平衡力 C．桌面对课本的支持力与课本的重力是一对作用力与反作用力 D．课本对桌面的压力就是课本的重力 3．以下说达正确的是（　　） A．“强弩之末，势不能穿鲁缟也”，表明箭的惯性越来越小 B．处于平衡状态的物体的合外力、加速度、速度一定为零 C．物体的加速度的方向总与合外力方向相同，也总与速度的方向相同 D．俗话说“鸡蛋碰石头——自不量力”，虽然鸡蛋碎了，但鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力却一样大 4．如图所示，两头牛头抵头斗架。若左边的牛对右边的牛的力用F表示，右边的牛对左边的牛的力用F'表示，并且左边的牛不敌右边的牛在不断后退，则（　　） A．F'>F B．F'先于F产生 C．F和F'大小相等 D．F和F'的作用可相互抵消 5．如图所示是磁悬浮地球仪，地球仪依靠它与底座之间的磁力悬浮在底座的正上方保持静止．已知地球仪的质量为m，底座的质量为M，则底座对水平地面的作用力大小为（　　） A．0 B．mg C．Mg D． 二、多选题 6．图，某同学把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，拉力F=40N。下列说法正确的是（　　） A．若A、B两测力计完全形同，则A、B的示数均为20N B．若A、B两测力计的弹簧劲度系数不同，则可能A的示数为30N，B的示数为10N C．无论A、B两测力计是否相同，A、B的示数都为40N D．A、B挂钩之间的力一直大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力 7．如图所示，将一本字典放在水平桌面上，下列说法正确的是（    ） A．字典对桌面的压力与桌面对字典的支持力是一对平衡力 B．字典对桌面的压力就是字典受的重力 C．字典对桌面的压力是弹力，是由于字典发生形变而产生的 D．字典对桌面的压力使得桌面发生了弹性形变 8．某实验小组在实验室中探究相互作用力的关系。如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的左端固定，用手水平向右拉测力计A的右端；然后将B的左端释放，用手竖直向上拉A，使A、B处于静止状态。则关于两个弹簧测力计的示数大小分析正确的是（　　） A．手水平向右拉时两测力计的示数总是等大 B．手竖直向上拉时两测力计的示数总是等大 C．手竖直向上拉时A测力计的示数大于B测力计的示数 D．因为弹簧自重的影响造成竖直拉时两测力计的示数不等 9．如图所示，当小车向右加速运动时，物块 M相对车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时，下列说法正确的是（　　）    A．M受静摩擦力增大 B．M对车厢壁的压力不变 C．M对车的力等于车对M的力 D．M受静摩擦力不变 三、实验题 10．在“探究作用力与反作用力的关系”实验中，某同学将两个相同的弹簧测力计连接在一起对拉（如图所示），发现作用力与反作用力的大小 （选填“相等”或“不相等”）；作用力与反作用力的方向 （选填“相同”或“相反”）；同时发现作用力与反作用力的作用 （选填“有”或“没有”）先后。 1. 知识梳理：请用思维导图总结牛顿第三定律的核心内容 2. 概念辨析：相互作用力与平衡力的根本区别是什么？ 3. 学习方法：本节课我掌握的最有效的学习方法是： [ ] 实验探究法 [ ] 比较分析法 [ ] 实例归纳法 [ ] 其他：______ 4. 自我评估与展望： 已掌握的内容：______ 还需要加强的理解：______ 生活中的新发现：______ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4 牛顿第三定律 导学案 1. 物理观念 理解作用力与反作用力的概念，掌握牛顿第三定律的内容，认识力的作用是相互的。 2. 通过实验探究作用力与反作用力的关系，培养分析比较、归纳推理的能力。 3. 设计并进行实验验证牛顿第三定律，学习用传感器精确测量相互作用力的大小。 4. 形成严谨求实的科学态度，认识牛顿第三定律在工程技术中的重要应用价值。 重点： 1. 牛顿第三定律的理解； 2. 作用力与反作用力的关系特征。 难点： 1. 区分相互作用力与平衡力； 2. 理解相互作用力分别作用在不同物体上； 3. 在不同情境中正确识别作用力与反作用力。 【知识回顾】 1. 牛顿第一定律揭示了物体在不受外力作用时的运动规律。 2. 牛顿第二定律的表达式是 F=ma，它反映了加速度与力和质量的关系。 3. 力的三要素是：大小、方向和作用点。 【自主预习】 1. 作用力与反作用力 两个物体之间的作用总是相互的。 施力物体同时也是受力物体。 2. 牛顿第三定律 内容：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。 特点： 同时性：同时产生、同时消失 同性质性：力的性质相同 异物体性：分别作用在不同物体上 3. 与平衡力的区别 平衡力作用在同一物体上，相互作用力作用在不同物体上。 平衡力的性质可以不同，相互作用力的性质一定相同。 探究1：作用力与反作用力的关系验证 【实验记录】 实验一：弹簧测力计互拉 现象：两个测力计的示数相等（相等/不相等） 结论：作用力与反作用力大小相等 实验二：磁铁相互作用 现象：同名磁极靠近时相互排斥，异名磁极靠近时相互吸引 结论：磁力的作用是相互的 实验三：力传感器验证 观察F-t图线：两条图线重合（重合/不重合） 数据记录：F₁ = ______ N，F₂ = ______ N 分析：两个力的大小相等，方向相反 【归纳总结】 作用力与反作用力的关系：大小相等、方向相反、作用在同一直线上 探究2：牛顿第三定律的深入理解 1. 定律内容默写： 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 2. 实例分析： 人走路时，脚对地向后用力，地对脚向前用力 火箭发射时，向下喷出气体，气体对火箭向上推力 划船时，桨对水向后用力，水对桨向前用力 3. 特性理解： 等值性：大小总是相等 反向性：方向总是_相反 同时性：同时产生、同时消失 同性质：力的类型相同 异物体：作用在不同物体上 探究3：相互作用力与平衡力的比较 【完成表格】 作用力与反作用力 一对平衡力 相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 不同点 作用对象 两个力分别作用在两个物体上 两个力作用在同一物体上 作用时间 同时产生，同时变化，同时消失，不可单独存在 不一定同时产生或消失 力的种类 一定是同性质的力 不一定是同性质的力 作用效果 各自产生作用效果，不能求合力 合力为零 【实例辨析】 书放在桌面上： 平衡力：书的重力和桌面的支持力（都作用在书上上） 相互作用力：书对桌面的压力和桌面对书的支持力（分别作用在桌子和书上） 探究4：牛顿第三定律的应用 1. 解释现象： 鸡蛋碰石头，鸡蛋碎了： 鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力大小相等，但鸡蛋的承受能力较小. 人游泳时能够前进： 手对水向后作用，水对手向前反作用，使人前进。 2. 工程应用： 火箭推进利用了反冲原理 建筑设计需要考虑相互作用力的平衡 3. 设计实验： 设计一个简单实验验证牛顿第三定律： 实验器材：两个小车、磁铁 实验步骤：让两个小车上的磁铁同名极相对，观察运动情况 预期现象：两小车同时向相反方向运动 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．物体受到力的作用时，力克服了物体的惯性，使其产生了加速度 B．货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性 C．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了 D．人走在松软土地上下陷时具有向下的加速度，说明人对地面的压力大于地面对人的支持力 【答案】B 【详解】A．惯性是物体的固有属性，力使物体产生加速度，但不能说力克服了物体的惯性，A错误； B．惯性的大小只跟物体的质量有关，货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变列车的质量，因此会改变它的惯性，B正确； C．射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的速度变小了，而惯性的大小取决于物体的质量，质量并未改变，因此惯性不变，C错误； D．人走在松软土地上下陷时具有向下的加速度，说明人受到的重力大于地面对人的支持力，而人对地面的压力与地面对人的支持力是一对作用力与反作用力，大小始终相等，D错误； 故选B。 2．如图所示，物理课本放在水平桌面上，下列说法中正确的是(　　) A．桌面对课本的支持力与课本的重力是一对平衡力 B．桌面对课本的支持力与课本对桌面的压力是一对平衡力 C．桌面对课本的支持力与课本的重力是一对作用力与反作用力 D．课本对桌面的压力就是课本的重力 【答案】A 【详解】桌面对课本的支持力与课本的重力是一对平衡力，选项A正确，C错误；桌面对课本的支持力与课本对桌面的压力是一对作用与反作用力，选项B错误；课本对桌面的压力是由于课本发生形变而产生的对桌面向下的压力，施力物体是课本，方向垂直于桌面，大小等于课本的重力，但不是重力，选项D错误；故选A. 3．以下说达正确的是（　　） A．“强弩之末，势不能穿鲁缟也”，表明箭的惯性越来越小 B．处于平衡状态的物体的合外力、加速度、速度一定为零 C．物体的加速度的方向总与合外力方向相同，也总与速度的方向相同 D．俗话说“鸡蛋碰石头——自不量力”，虽然鸡蛋碎了，但鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力却一样大 【答案】D 【详解】A．“强弩之末，势不能穿鲁缟也”，表明箭的能量越来越小，但是惯性是不变的，选项A错误； B．处于平衡状态的物体的合外力、加速度一定为零，但是速度不一定为零，选项B错误； C．物体的加速度的方向总与合外力方向相同，但是与速度的方向不一定相同，选项C错误； D．俗话说“鸡蛋碰石头——自不量力”，虽然鸡蛋碎了，但鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力是一对作用力与反作用力，是等大反向的，选项D正确。 故选D。 4．如图所示，两头牛头抵头斗架。若左边的牛对右边的牛的力用F表示，右边的牛对左边的牛的力用F'表示，并且左边的牛不敌右边的牛在不断后退，则（　　） A．F'>F B．F'先于F产生 C．F和F'大小相等 D．F和F'的作用可相互抵消 【答案】C 【详解】力F和F'分别是作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，同时产生，同时变化，作用在不同的牛身上，不可相互抵消。 故选C。 5．如图所示是磁悬浮地球仪，地球仪依靠它与底座之间的磁力悬浮在底座的正上方保持静止．已知地球仪的质量为m，底座的质量为M，则底座对水平地面的作用力大小为（　　） A．0 B．mg C．Mg D． 【答案】D 【详解】整个地球仪受到重力与地面对地球仪向上的作用力，根据平衡条件，得地面对地球仪向上作用力为 由牛顿第三定律，知底座对水平地面的作用力大小大小为 故选D。 二、多选题 6．图，某同学把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，拉力F=40N。下列说法正确的是（　　） A．若A、B两测力计完全形同，则A、B的示数均为20N B．若A、B两测力计的弹簧劲度系数不同，则可能A的示数为30N，B的示数为10N C．无论A、B两测力计是否相同，A、B的示数都为40N D．A、B挂钩之间的力一直大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力 【答案】CD 【详解】A、B挂钩之间的力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，一定大小相等，方向相反，无论A、B两测力计是否相同，A、B的示数都为40N，AB错误，CD正确。 故选CD。 7．如图所示，将一本字典放在水平桌面上，下列说法正确的是（    ） A．字典对桌面的压力与桌面对字典的支持力是一对平衡力 B．字典对桌面的压力就是字典受的重力 C．字典对桌面的压力是弹力，是由于字典发生形变而产生的 D．字典对桌面的压力使得桌面发生了弹性形变 【答案】CD 【详解】A．字典对桌面的压力与桌面对字典的支持力，大小相等、方向相反、作用在一条直线上，作用在不同的物体上，是相互作用力，A错误； B．字典对桌面的压力和字典受的重力是两个作用在不同物体上的不同性质的力，B错误； C．字典对面的压力是弹力，是由于字典发生形变而产生的，C正确； D．字典对桌面的压力作用在桌面上，使桌面发生了弹性形变，D正确． 8．某实验小组在实验室中探究相互作用力的关系。如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的左端固定，用手水平向右拉测力计A的右端；然后将B的左端释放，用手竖直向上拉A，使A、B处于静止状态。则关于两个弹簧测力计的示数大小分析正确的是（　　） A．手水平向右拉时两测力计的示数总是等大 B．手竖直向上拉时两测力计的示数总是等大 C．手竖直向上拉时A测力计的示数大于B测力计的示数 D．因为弹簧自重的影响造成竖直拉时两测力计的示数不等 【答案】ACD 【详解】A．当手水平向右拉测力计A的右端时，由于A、B两个弹簧测力计是连接在一起的，它们之间的相互作用力会使两个弹簧发生相同的形变，因此两个测力计的示数总是等大的。故A正确； BCD．当用手竖直向上拉A，使A、B处于静止状态时，由于B弹簧测力计倒挂，需要考虑B弹簧测力计自重的影响，将B弹簧测力计的自重分为外壳自重和弹簧自重，所以B弹簧测力计倒挂时的示数为B弹簧的外壳自重和B弹簧自重，而A弹簧测力计的示数为B弹簧测力计外壳自重和AB弹簧自重之和。因此，在竖直方向上，A测力计的示数会大于B测力计的示数，所以造成了竖直拉时两测力计示数不等的原因是弹簧自重的影响。故B错误，CD正确。 故选ACD。 9．如图所示，当小车向右加速运动时，物块 M相对车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时，下列说法正确的是（　　）    A．M受静摩擦力增大 B．M对车厢壁的压力不变 C．M对车的力等于车对M的力 D．M受静摩擦力不变 【答案】CD 【详解】AD．物块 M相对车厢静止于竖直车厢壁上，竖直方向受力平衡，则M受静摩擦力等于重力，当车的加速度增大时，M受静摩擦力不变，选项A错误，D正确； B．M对车厢壁的压力FN=ma，当车的加速度增大时，M对车厢壁的压力增大，选项B错误； C．根据牛顿第三定律可知，M对车的力等于车对M的力，选项C正确； 故选CD。 三、实验题 10．在“探究作用力与反作用力的关系”实验中，某同学将两个相同的弹簧测力计连接在一起对拉（如图所示），发现作用力与反作用力的大小 （选填“相等”或“不相等”）；作用力与反作用力的方向 （选填“相同”或“相反”）；同时发现作用力与反作用力的作用 （选填“有”或“没有”）先后。 【答案】 相等 相反 没有 【详解】[1][2][3]根据牛顿第三定律可知，作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，同时产生，同时变化，同时消失， 则作用力与反作用力的作用没有先后。 1. 知识梳理：请用思维导图总结牛顿第三定律的核心内容 2. 概念辨析：相互作用力与平衡力的根本区别是什么？ 3. 学习方法：本节课我掌握的最有效的学习方法是： [ ] 实验探究法 [ ] 比较分析法 [ ] 实例归纳法 [ ] 其他：______ 4. 自我评估与展望： 已掌握的内容：______ 还需要加强的理解：______ 生活中的新发现：______ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $