4.5 牛顿第三定律 课件-2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

该高中物理课件聚焦牛顿第三定律，通过观察溜冰者互推、弹簧形变等生活实例导入，引导学生从定性认识作用力与反作用力过渡到实验探究定量关系，构建完整知识支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过弹簧测力计实验、反冲小车活动培养学生实验能力，结合例题辨析平衡力与反作用力强化科学思维，联系走路、火箭发射等实例深化物理观念。学生能在探究中理解规律，教师可借助丰富案例提升教学效果。

物理 必修 第一册 第四章 牛顿运动定律 牛顿第三定律 5 作用力与反作用力 观察思考 观察思考 观察如图4-5-1所示的各种情形，想一想，相互作用的物体间的力有什么共同的特点？你还能举出哪些相类似的例子? （a）两个穿着溜冰鞋的人，站在比较光滑的地面上。当其中一个人从背后轻轻地推另一个人时，两个人会同时向相反方向运动。 （b）用手拉伸弹簧和压缩弹簧。 F' F' F F 、、 2 作用力与反作用力 观察思考 观察思考 观察如图4-5-1所示的各种情形，想一想，相互作用的物体间的力有什么共同的特点？你还能举出哪些相类似的例子? （c）将两辆小车置于光滑导轨上，车上各固定一块条形磁铁，使两磁铁的同名磁极相对。用手控制两小车，使之靠近并静止，然后同时松开双手，两小车同时向相反方向运动。 （d）在水平桌面上用几支圆柱形的铅笔支撑课本，将一辆开动着的四驱电动玩具车放在课本上，可以观察到，小车与课本同时向相反的方向运动。 F' F 、、 3 作用力与反作用力 观察和实验表明，两个物体之间力的作用总是相互的：甲物体对乙物体有力的作用时，乙物体也一定同时对甲物体有方向相反的力的作用。任何物体都不可能在受到力的同时，不对施力物体产生相应的反作用。 这种两个物体间相互作用的一对力叫作作用力（action）和反作用力（reaction）。我们可以把这一对力中的任一个叫作作用力，则另一个力就叫作这个力的反作用力。 作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，它们总是性质相同的两个力，且同时存在，同时变化，同时消失。 、、 4 牛顿第三定律 总是成对出现的物体间的作用力和反作用力究竟有怎样的定量关系呢？为了探究这个关系，我们可以做一些简单的实验。 实验探究 1.如图4-5-2所示，在水平桌面上把两个弹簧测力计A和B的挂钩勾在一起，弹簧测力计B的另一端固定，再用手拉弹簧测力计A的另一端（注意：要缓慢拉动，不要超过弹性限度），两弹簧测力计所受的力是一对作用力与反作用力。观察这时两个弹簧测力计上的示数情况。 ▲ 图4-5-2 A B ▲ 图4-5-3 2.如图4-5-3所示，台秤上放有一杯水，弹簧测力计下拴一个小球，分别读出两者的示数。将小球浸没到水中，再分别读出两者的示数。小球在水中所受浮力的大小和方向如何?该浮力的反作用力的大小和方向又如何呢? 、、 5 牛顿第三定律 大量的现象和实验都表明：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。这就是牛顿第三定律（Newton third law）。用公式表示为 式中的负号表示作用力与反作用力方向相反。 生活和生产中，作用力与反作用力同时存在，大小相等且方向相反的例子不胜枚举。人走路时用脚蹬地，脚对地面施加一个作用力，地面同时给脚一个反作用力，使人前进。划船时桨向后推水，水就向前推桨，从而将船推向前进（图4-5-4）。发射枪弹或炮弹时，枪身或炮身受到后坐力而反冲。汽车的发动机驱动车轮转动，由于轮胎和地面间有摩擦，车轮向后推地面，地面给车轮一个向前的反作用力，使汽车前进。火箭储存在燃料舱内的燃料被点燃后，就会产生急剧膨胀的燃气，内部燃气产生巨大的压强，它一方面把部分气体喷射出去，另一方面它压迫舱壁，正是燃气对火箭的反作用力把火箭推上太空（图4-5-5）。 ▲ 图4-5-4 划龙舟 ▲ 图4-5-5 火箭发射，将“天宫二号”送入太空 、、 6 牛顿第三定律 观察思考 例题示范 问题 重300N的木箱静止于水平地面上。如果用手施加大小为60N的水平向左的力推木箱，木箱静止不动。这时木箱受到哪些力的作用?这些力各是多大?它们的反作用力分别是哪些力？有哪些力是平衡力? 分析 物体处于静止平衡状态，可以分别从水平方向、竖直方向力的平衡条件入手。 解 木箱受重力G，大小为300 N，方向竖直向下；木箱跟地面接触，使地面发生形变，受到弹力（支持力）N，大小为300N，方向垂直于地面向上；手对木箱的推力F，大小为60N，方向向左；木箱虽静止，但在推力作用下有向左运动趋势，因而木箱还受向右的静摩擦力 f 的作用，大小为60N。以上受力如图4-5-6所示。 木箱所受重力的反作用力是木箱对地球的作用力；地面对木箱的支持力的反作用力是木箱对地面的压力；手对木箱的推力的反作用力是木箱对手的推力；地面对木箱的静摩擦力的反作用力是木箱对地面的静摩擦力。 木箱所受四个力中有两对平衡力：木箱所受重力G和支持力N，木箱所受推力F和静摩擦力f。 、、 7 牛顿第三定律 观察思考 活动 如图 4-5-7 所示，制作一辆反冲小车。观察酒精灯燃烧一段时间后，塞子喷出时小车的运动情况，并回答下列问题。 （1）小车在什么情况下能运动 ? 为什么 ? （2）小车向哪个方向运动 ? （3）用牛顿第三定律进行分析，指出增大小车速度的办法有哪些。 （4）根据实验现象和生活体验，请描述反冲现象。 ▲ 图4-5-7 、、 8 自我评价 1.如图 4-5-8 所示，甲、乙两船原来静止在平静的水面上，甲船上的人用力推乙船，甲船也会朝相反的方向运动，这是为什么 ? 解:　甲船上的人用力推乙船时，人给乙船一个作用力，根据牛顿第三定律可知，同时乙船给甲船上的人一个反作用力，人和甲船在这个反作用力作用下向相反方向运动。 自我评价 2.一对作用力和反作用力与一对平衡力有什么区别？ 解:　一对作用力和反作用力是作用在两个物体上的力，这两个物体互为施力物体和受力物体，这两个力的大小相等，方向相反。一对平衡力是作用在同一物体上的大小相等，方向相反的两个力。 自我评价 3. 作用力和反作用力总是成对出现的。如图 4-5-9 所示，放在地球表面的桌子上的一只足球，受到作用力和反作用力有哪几对？足球所受的力是这几对中的哪几个？地球所受的力是其中哪几个？ 解:　作用力与反作用力有足球受到地球吸引的重力与足球对地球的引力，桌子对足球的支持力与足球对桌子的压力。其中足球所受的力是受重力和桌子给它的支持力。地球受足球的引力。 自我评价 解:　甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力和反作用力，故 Ａ 错误。甲对绳的拉力与乙对绳的拉力的一对平衡力，故 Ｂ 错误。若甲的质量比乙大，则甲的加速度比乙的小，可知乙先到分界线，故甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故 Ｃ 正确。收绳速度的快慢并不能决定“拔河”比赛的输赢，故 Ｄ 错误。 4.甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（ ） A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C.若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D.若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利。 Ｃ 自我评价 解:　（a）不可能。两个弹簧测力计的示数相等。 （b）正确。这是一对相互作用力，和马车的运动状态无关，马车运动是因为马拉车的力大于或等于马车受到的阻力使马车做加速或匀速运动。 5. 根据图 4-5-10 的情景，讨论图中的两个问题。 ▲ 图4-5-10 （b）“马拉车的力始终等于车拉马的力。”你认为这话正确吗？如果是对的，那么车为什么还能向前运动呢? （a） 甲、乙两同学想通过对方所拿的弹簧测力计的示数来比出谁的力气大，这可能吗? 本节结束！ 物理 必修 第一册 第四章 牛顿运动定律 牛顿第三定律 5 $