3.3 牛顿第三定律 课件 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

第三章 第3节 牛顿第三定律 —— 火箭升空的奥秘 人教版高中物理必修一 Newton's Third Law of Motion Sir Isaac Newton 1643 — 1727 知道力的作用是相互的，理解作用力与反作用力的概念，明确二者成对出现、相互依存、同时产生、同时消失。 掌握作用力与反作用力的核心特点，掌握牛顿第三定律内容，熟练应用牛顿第三定律解决问题； 会区分作用力与平衡力，及各自的异同； 会使用整体法和隔离法受力分析，解决实际问题。 学习目标 CONTENTS 将吹满气的气球放气，观察气球放飞的情况，思索气球放飞后的动力来源。 举例： 1. 两人穿着旱冰鞋相对站立，若甲突然用力推乙，则两人都向后退。 2. 火箭升空时，喷射出的气体对对火箭产生向上的巨大反作用力，从而推动火箭冲破大气层飞向太空。 新课引入 气球对气体有力的作用，气体对气球也有力的作用，这说明力的作用是相互的，正是气体对气球的力的作用，使得气球向前运动。 你还能举出生活中哪些关与作用力与反作用力的实例？ 物体间力的作用是相互的，物体间相互作用的这一对力称为作用力和反作用力，其中任意一个力称为作用力，另外一个力称为反作用力。 作用力与反作用力之间有怎样的关系呢？ 一、作用力与反作用力 说明： 施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体； 相互作用的一对力中，可任意选定其中一个为作用力，另一个力则为反作用力； 二者无主次、无先后之分。 实验：探究作用力与反作用力的关系 1.提出问题：作用力与反作用力之间有什么样的关系？ 2.猜想与假设 二、牛顿第三定律 学生1： 作用力与反作用力可能大小相等 学生2： 作用力与反作用力可能大小不相等 学生3： 作用力与反作用力方向可能相反（相同） 学生4： ......... 3.设计实验 如果让你自行设计、并完成实验，你觉得在实验过程中会遇到哪些问题？ 如何解决这些问题？ 学生1： 比如力的大小如何测量？ 学生2： 力的方向如何确定？ 学生3： 如果作用力与反作用力之间存在某种规律，那么如何使这种规律具有普适性呢？ 学生4： ....... 4.进行实验： 将两个弹簧测力计挂钩互钩，两人分别握持测力计两端 记录弹簧测力计在下列几种情况下的读数： （1）A不动，拉动B； （2）B不动，拉动A； （3）同时拉动A、B，且一起运动（匀速拉动、加速拉动等) A的读数 B的读数 A不动、拉动B 1.6N 1.6N B不动、拉动A 3.5N 3.5N 一起匀速运动 2.7N 2.7N 一起加速运动 2.2N 2.2N 数据记录： 分析实验现象及数据，可以得出什么结论？ 5.得出结论 一对作用力与反作用力间，总是： 大小相等（等大）； 方向相反（共线反向）； 作用在两个物体上（异体） 同时产生，同时消失（同时性）； 与物体的运动状态无关。 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 同一直线 上，这就是牛顿第三定律。 即：F = -F' 公式中的负号表示什么？ 表示力的方向，说明作用力与反作用力的方向相反 “总是”说明什么？ 说明作用力和反作用力的这种关系在任何情况下都是成立的。即说明牛顿第三定律具有普适性。 F1 如图，若汽车的前轮是驱动轮，当汽车前进时，驱动轮在发动机的带动下顺时针转动，给地面一个向后的力F1，地面给车轮一个向前的反作用力F2，F2就是汽车前进的牵引力。 实际应用案例——关于汽车的牵引力 F2 比较项目 作用力与反作用力 二力平衡 共同点 大小相等、方向相反、且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 两个力作用在同一个物体上 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 力的性质 一定是同性质的力 不一定是同性质的力 作用效果 因为一对作用力与反作用力作用在两个物体上，各自产生作用效果，故不能求合力 一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态，合力为零 一对作用力、反作用力与一对平衡力的比较 在实际解决问题时，如果不能直接求解物体受到的某个力时，可先求它的反作用力，如求压力时可先求支持力，在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此。 可见，利用牛顿第三定律转换研究对象，可以使我们对问题的分析思路更灵活、更宽阔。 应用牛顿第三定律转换研究对象 解：对建筑材料在向上运动过程中受力分析，由牛顿第二定律得： F-mg=ma ① 对人为研究对象受力分析，由平衡关系得： ② 由牛顿第三定律得： ③ 联立①②③式得，地面对人的支持力： ④ 由牛顿第三定律得，工人对地面的压力为： Mg F FN mg F 例1：建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.5m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为？（g取10m/s2）。 1.什么是受力分析？ 把研究对象单独拿出来，找出它受到的所有力，画出力的示意图的过程。 2.为什么要进行受力分析？ 通过受力分析，确定物体的运动情况，解决实际问题。 三、物体受力的初步分析 3.受力分析的方法有哪些？ 隔离受力分析法（最常用） 整体受力分析法（以某一物体为研究对象） （1）确定研究对象 根据实际情况或为解决问题方便，选择一个便于解决问题的物体作为研究对象，并仅分析研究对象所受的力。 受力分析顺序：一重二弹三摩擦四外力（严格按照此顺序进行，否则会多力或少力） （3）复查 （2）受力分析 （一）隔离受力分析法 注意： （1）只分析研究对象受到的力，而不要画出它施加于其他物体的力。 （2）只分析真实存在的力。 （3）不存在“隔山打牛”。 练习1：物块从斜面顶端沿斜面向下运动，请对物块进行受力分析。 θ f mg 练习2：如图，一个质量为Ｍ的楔形木块放在水平桌面上，它的倾角为θ，一个质量为m 的物块放在其斜面上，二者均处于静止状态，分析二者的受力情况。 Ｍ m θ Ｍ m θ Ｍ m θ f mg Mg （二）整体受力分析法 1.当几个物体同时具有相同加速度时，为使解决问题方便，可以将几个物体看成一个整体，从而对整体受力分析的方法。 2.整体法的适用条件： 组成整体的几个物体具有相同的加速度（通常题目中有“相对静止”、“一起”、“相同速度”等字眼，处于平衡状态的几个物体加速度都是0，则可以视为整体） 3. 注意： 只分析系统（整体）的外力，不分析内力 4. 什么是内力？什么是外力？ 内力：系统内物体间的作用力 外力：系统外的力 一、作用力和反作用力 物体间相互作用的一对力，叫作作用力和反作用力。 二、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。 三、作用力和反作用力的特点： 等大、反向、共线、异物、同时、同性 四、受力分析方法和步骤 1.受力分析方法：整体法和隔离法 2.受力分析步骤：一重二弹三摩擦四外力 3.整体受力分析的条件：系统内的物体具有相同的加速度 五、平衡力和相互作用力的异同 比较项目 作用力与反作用力 二力平衡 共同点 大小相等、方向相反、且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 两个力作用在同一个物体上 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 力的性质 一定是同性质的力 不一定是同性质的力 作用效果 因为一对作用力与反作用力作用在两个物体上，各自产生作用效果，故不能求合力 一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态，合力为零 感谢观看 物理的奥秘等待我们继续探索 作业 课本71页：1.2.3.4题 $