高中物理人教版（2019）必修一 3.3牛顿第三定律 学案

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课题 牛顿第三定律
本次课考点罗列 1.理解作用力和反作用力的概念。
2.掌握分析物体受力的一般方法。
3.应用该定律解决相关问题。
一、考点梳理考点一、作用力和反作用力1．表达式：F＝－F′，负号表示作用力F与反作用力F′的方向相反．2．作用力与反作用力的“四同”“三异”作用力与反作用力关系四同等大大小总是相等共线作用在一条直线上同时同时产生、同时变化、同时消失同性质同一性质的力三异异向方向相反异体作用在不同的物体上异效效果不能相互抵消，不能认为合力为零【典例1】关于牛顿第三定律，下面说法中正确的是(　　)A．两物体间先有作用力，后有反作用力B．作用力与反作用力可以是不同性质的力C．作用力与反作用力同时产生，同时消失D．作用力与反作用力的合力可能等于零【答案】　C【解析】作用力和反作用力具有同时性，同时产生，同时变化，同时消失，故A错误，C正确；作用力和反作用力必须是同一种性质的力，故B错误；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，作用在两个物体上，故其效果不能相互抵消，也不能进行力的合成，故D错误．【典例2】《荀子·议兵》中写道：“经桀作尧，譬之若以卵投石，以指绕沸．”，其中“以卵击石”意思为拿鸡蛋去碰石头．比喻不估计自己的力量，自取灭亡．从物理学的角度看鸡蛋与石头相碰，下列说法中正确的是(　　)A．石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力 B．石头对鸡蛋的力小于鸡蛋对石头的力C．石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力大小相等 D．石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力方向相同【答案】C.【解析】：鸡蛋碰石头，鸡蛋被碰破，而石头却完好无损，不是因为鸡蛋受到的力大，而是因为鸡蛋的硬度小，它们受到的力是相互作用力，根据牛顿第三定律，相互作用的两个力，大小相等，方向相反，故A、B、D错误，C正确．练习1大人跟小孩掰手腕，很容易把小孩的手压到桌面上。若大人对小孩的力记为F1，小孩对大人的力记为F2，则(　　)A．F1>F2 B．F1和F2大小相等C．F1先于F2产生 D．F1后于F2产生【答案】B【详解】AB．大人对小孩的作用力与小孩对大人的作用力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，A错误B正确；CD．因作用力与反作用力是同在同失关系，则F1和F2同时产生，CD错误。故选B。考点二、对作用力和反作用力与一对平衡力的比较1．作用力和反作用力与平衡力的比较内容比较　　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2.规律总结：1.作用力与反作用力和一对平衡力的共同点是等大、反向、共线.2.区分作用力与反作用力和一对平衡力的要点(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.【典例1】引体向上是同学们经常做的一项健身运动。该运动的规范动作是：两手正握单杠，由悬垂开始，上拉时，下颚须超过单杠面。下放时，两臂放直，不能曲臂，如图所示，这样上拉下放，重复动作，达到健身的目的。关于做引体向上动作时人的受力，以下判断正确的是(　　)A．在加速上拉过程中，单杠对人的作用力大于人对单杠的作用力B．在加速下放过程中，单杠对人的作用力等于人对单杠的作用力C．悬垂静止时，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力是一对平衡力D．在加速下放过程中，在某瞬间人可能不受力的作用【答案】B　【解析】无论是上拉过程，还是下放过程，还是悬垂静止中，单杠对人的作用力总等于人对单杠的作用力，是一对相互作用力，与人的运动状态无关，选项A、C错误，B正确；在下放过程中，若在某瞬间人向下的加速度为重力加速度g，则人只受到一个重力的作用，故D错误。【典例2】我国“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面南极附近的预选着陆区，人类探测器首次登陆月球背面．在着陆过程最后阶段，“嫦娥四号”先悬停在距月面100 m高处，再缓慢下降到着陆点上方4 m处，最终关闭发动机以自由落体方式完美着陆在月面，关于该探测器从距月面上方100 m高处缓慢下降到着陆点上方4 m处的过程中，下列说法正确的是(　　)A．探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力是一对相互作用力B．探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力是一对平衡力C．探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力合力为零D．探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力大小相等【答案】D【解析】探测器受到喷射气体的反冲力的受力物体是探测器，探测器自身重力的受力物体也是探测器，不是一对相互作用力，故A错误；探测器缓慢下降的过程中没有说明运动的状态，所以探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力不一定是一对平衡力，故B错误；探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力是一对作用力与反作用力，不能合成，故C错误；探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力是一对作用力与反作用力，大小相等，故D正确．练习1、磁性黑板擦吸附在竖直的黑板平面上静止不动时，黑板擦受到的磁力(　　)A．小于它受到的弹力B．大于它受到的弹力C．与它受到的弹力是一对作用力与反作用力D．与它受到的弹力是一对平衡力【答案】D.【解析】：黑板擦由于受到黑板的磁力而使彼此发生了弹性形变，产生了弹力；由二力平衡可知，磁力应等于黑板对黑板擦的弹力，故磁力与弹力为平衡力，A、B错误，D正确；作用力与反作用力是同种性质的力，黑板擦对黑板的弹力与黑板对黑板擦的弹力才是作用力与反作用力，故C错误．练习2、货车自动过磅管理系统常用于司机和监管部门对车辆及装卸货物重量的测量。如图所示，货车停在电子地秤的支撑面上过磅，下列说法正确的是 （　　）A．货车所受的重力和秤面所受的弹力是一对平衡力B．货车所受的弹力和秤面所受的弹力是一对平衡力C．货车受向上的弹力，是因为秤面发生了弹性形变D．货车受向上的弹力，是因为货车发生了形变【答案】CA．货车所受的重力和秤面所受的弹力作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故A错误；B．货车所受的弹力和秤面所受的弹力是一对作用力与反作用力，故B错误；CD．货车受向上的弹力是因为秤面发生了弹性形变，故C正确，D错误。考点三、受力分析1.受力分析的一般顺序一般先分析重力；再分析弹力，环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用；然后分析摩擦力，对凡有弹力作用处逐一进行分析；最后是其他力。2．受力分析常用的方法（1）假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其做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。（2）动力学分析法：对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法。整体法：将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法。隔离法：将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法3．受力分析的步骤【典例1】如图所示，物体A放在物体B上，物体B为一个斜面体，且放在粗糙的水平地面上，A、B均静止不动，则物体B的受力个数为(　　)A．2　　　 B．3C．4 D．5【答案】C【解析】对物体A受力分析，如图a所示；由于A、B均静止，故可将A、B视为一个整体，其水平方向无外力作用，B相对地面也就无运动趋势，故地面对B无摩擦力，受力如图b所示；对物体B受力分析，如图c所示，共有四个力，选项C正确．【典例2】(多选)如图所示，放在水平地面上的物体M上叠放着物体m，m与M之间有一处于压缩状态的弹簧，整个装置处于静止状态，则下列关于m和M的受力情况分析正确的是(　　)A．m给M向左的摩擦力 B．M给m向左的摩擦力C．地面对M的摩擦力向右 D．地面对M无摩擦力作用【答案】AD　【解析】对m受力分析，m受到重力、支持力、水平向左的弹力和M对m向右的摩擦力，根据作用力与反作用力的关系，则m对M的摩擦力向左，A正确，B错误；对整体受力分析，整个装置处于静止状态，在竖直方向上，受到重力和支持力平衡，水平方向上，若地面对M有摩擦力，则整体不能平衡，故地面对M无摩擦力作用，C错误，D正确。练习1、(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【答案】AD.【解析】：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；对B受力分析如图乙所示，其受到重力、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；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对．二、夯实小练1、下列说法正确的是（　　）A．力的产生必须有施力物体，但不一定有受力物体B．一个物体竖直向上运动时，它一定受到竖直向上的作用力C．只要物体之间相互接触，就一定有力的作用D．如果一个物体是施力物体，那么它同时也一定是受力物体【答案】D.【解析】：A．力的产生必须有施力物体，也一定有受力物体，A错误；B．物体的运动不需要力，一个物体竖直向上运动时，它可能是由于有向上的初速度，靠惯性向上运动，不一定受到竖直向上的作用力，B错误；C．物体之间相互接触，但如果没有挤压，不发生形变，就可能没有力的作用，C错误；D．由于力是相互的，一个物体是施力物体，它同时也一定是受力物体，D正确。故选D。2、如图所示，一个小孩随电梯匀速上升。若电梯对人的支持力记为，人对电梯的压力记为，则（　　）A． B．和应大小相等C．先于产生 D．后于产生【答案】B.【解析】电梯对人的支持力和人对电梯的压力是相互作用力，根据牛顿第三定律，则电梯对人的支持力大小等于人对电梯的压力大小，同时产生。故选B。3、如图所示，一细绳跨过悬挂的光滑定滑轮，两端分别系有小球A和B，整体处于静止状态。下列说法正确的是（　　）A．细绳对A的拉力和B的重力是一对平衡力B．细绳对A的拉力和A的重力是一对平衡力C．细绳对A的拉力和细绳对B的拉力是一对平衡力D．细绳对A的拉力和细绳对B的拉力是一对作用力与反作用力【答案】B【解析】A. 细绳对A的拉力和B的重力不是一对平衡力，因为两个力没有作用在同一个物体上，A错误；B. 细绳对A的拉力和A的重力是作用在同一个物体上的两个力，是一对平衡力，B正确；C. 细绳对A的拉力和细绳对B的拉力没有作用在同一个物体上，不是一对平衡力，C错误；D. 细绳对A的拉力和细绳对B的拉力不是两个物体之间的相互作用，不是一对作用力与反作用力，D错误。故选B。4、(多选)有一个木块放在水平地面上，如图所示，用弹簧测力计拉着细绳水平牵引木块，弹簧测力计有示数但木块没有移动，以下判断正确的是(　　)A．涉及木块的作用力和反作用力一共有3对B．涉及木块的作用力和反作用力一共有4对C．木块一共受到2对平衡力的作用D．木块一共受到3对平衡力的作用【答案】BC【解析】以木块为研究对象，木块竖直方向受到重力与支持力，二者是一对平衡力；水平方向受到拉力和摩擦力的作用，二者也是一对平衡力，所以木块一共受到2对平衡力的作用。涉及木块的作用力和反作用力一共有4对，即重力与木块对地球的吸引力、支持力和木块对地面的压力、木块与弹簧测力计之间的拉力、木块与地面之间的摩擦力，故B、C正确，A、D错误。5、(多选)如图所示，把一本书放在水平桌面上保持静止，下列说法中正确的是(　　)A．书对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的B．书对桌面的压力在数值上等于书受到的重力C．书保持静止是由于书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对平衡力D．书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力【答案】BD【解析】书对桌面的压力是弹力，是由于书发生形变而产生的，选项A错误；书对桌面的压力在数值上等于书受到的重力，选项B正确；书保持静止是由于书的重力与桌面对书的支持力是一对平衡力，选项C错误；书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力，选项D正确．6、跑和走是两种简单的锻炼方式，跑和走的区别之一是跑具有腾空过程。关于跑和走过程中人与地面的相互作用，下列说法正确的是（　　）A．跑的过程中，地面对人的支持力大于人对地面的压力B．走的过程中，地面对人的支持力小于人对地面的压力C．地面对人的支持力和人对地面的压力是一对平衡力D．不管是跑还是走，地面对人的支持力始终与人对地面的压力大小相等【答案】D【解析】不管是跑还是走，地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，则地面对人的支持力始终等于人对地面的压力。故选D。7、一块铁被竖直悬挂着的磁性黑板紧紧吸住不动，如图所示，下列说法是正确的（　　）A．铁块受到三个力作用B．铁块与黑板间有三对相互作力C．铁块受到的磁力与铁块对黑板的弹力，是一对作用反作用力D．磁力大于弹力，黑板才能吸住铁块不动【答案】B【解析】A．铁块受到四个力：重力G=mg，施力物体是地球；支持力N、摩擦力f、磁力T，这三个力的施力物体都是磁性黑板，故A错误；BC．黑板对铁块有支持力，则铁块对黑板有压力，这两个力是一对相互作用力；黑板对铁块有磁力，反过来，铁块对黑板有大小相等的磁力，这两个力是一对相互作用力；黑板对物块有摩擦力，则物块对黑板也有摩擦力作用，这两个力是一对作用力和反作用力；故B正确C错误；D．只有铁块所受的最大静摩擦力大于等于重力，黑板才能吸住铁块不动，故D错误。故选B。8、如图所示，物块A的质量为1.5m，物块B的质量为0.5m，M为轻质硬弹簧，整个系统处于静止状态，物体与弹簧、弹簧与地面之间接触但不粘连。下列说法正确的是（　　）A．B受两个力，A受三个力B．B对A的压力和A对B的支持力是一对平衡力C．A对弹簧的压力与弹簧对A的支持力是一对相互作用力D．地面对弹簧的支持力和弹簧对A的支持力是同一个力【答案】AC【解析】A．对物块B受到重力和A对它的支持力，共受两个力，物块A受到重力、B对它的压力和弹簧对它的弹力，共三个力，故A正确；B．B对A的压力和A对B的支持力是一对作用力和反作用力，故B错误；C．A对弹簧的压力与弹簧对A的支持力是一对相互作用力，故C正确；D．地面对弹簧的支持力和弹簧对A的支持力不是同一个力，故D错误。故选AC。9、如图所示，水平地面上的L形木板质量为上放着小木块质量为，A与B之间有一个处于伸长状态的弹簧，整个装置处于静止状态，下列说法正确的是（　　）A．B对A的摩擦力方向水平向右 B．A对B的摩擦力方向水平向右C．地面对A的摩擦力方向水平向右 D．地面对A无摩擦力的作用【答案】AD【解析】AB．对B进行受力分析，水平方向B受到的弹力向右，由平衡条件可知，A对B的摩擦力方向水平向左，由牛顿第三定律可得，B对A的摩擦力方向水平向右，所以A正确；B错误；CD．对AB整体受力分析可知水平方向没有外力作用，则地面对A没有摩擦力作用，所以C错误；D正确；故选AD。10、如图所示，物体A放在物体B上，物体B为一个斜面体，且放在粗糙的水平地面上，A、B均静止不动，则物体B的受力个数为(　　)A．2 B．3C．4 D．5【答案】C【解析】物块A静止时，对A进行受力分析可知，A受到重力、斜面的支持力和摩擦力；对物块和斜面体整体进行受力分析，受到重力、支持力，假设地面对整体有摩擦力，则斜面会具有水平方向的加速度，不能保持静止。对B进行受力分析可知，B受到重力、地面的支持力、A对B的压力和摩擦力，共4个力的作用。故C正确，A、B、D错误。三、培优练习1、如图所示，水平地面上质量为m的物体，与地面的动摩擦因数为μ，在劲度系数为k的轻弹簧作用下沿地面做匀速直线运动。弹簧没有超出弹性限度，重力加速度为g，则(　　)A．弹簧的伸长量为B．弹簧的伸长量为C．物体受到的支持力与物体对地面的压力是一对平衡力D．弹簧的弹力与物体所受摩擦力是一对作用力和反作用力【答案】B【解析】物体在水平方向上受弹簧弹力和摩擦力处于平衡状态，由平衡条件得μmg＝kx，则弹簧的伸长量x＝，故A错误，B正确；物体受到的支持力和物体对地面的压力是一对作用力和反作用力，故C错误；弹簧的弹力与物体所受摩擦力是一对平衡力，故D错误。2、(多选)如图所示，物体在水平力F作用下压在竖直墙上静止不动，则(　　)A．物体所受摩擦力的平衡力是重力B．力F就是物体对墙的压力C．力F的反作用力是墙壁对物体的支持力D．墙壁对物体的弹力的反作用力是物体对墙壁的压力【答案】AD【解析】竖直方向，物体的重力与墙面给物体的摩擦力相平衡，则物体所受摩擦力的平衡力是重力，A正确；力F大小等于物体对墙的压力，不能说“就是物体对墙的压力”，B错误；物体对墙壁的压力的反作用力是墙壁对物体的支持力，C错误；墙壁对物体的弹力的反作用力是物体对墙壁的压力，D正确。3、(多选)如图所示，质量均为m的两木块a、b叠放在水平面上，a、b分别受到水平拉力的作用，两个力的大小均为F，两木块保持静止状态，则(　　)A．a、b之间一定存在静摩擦力B．b与地面之间一定存在静摩擦力C．b与地面之间一定不存在静摩擦力D．地面对b的支持力一定大于2mg【答案】AC【解析】由于两木块保持静止，对a受力分析可知a、b之间一定存在静摩擦力，A正确；对a、b整体进行受力分析可知b与地面之间一定不存在静摩擦力，且地面对b的支持力等于2mg，B、D错误，C正确。4、使物体A、B、C一起匀速运动，各接触面间的摩擦力的情况是(　　)A．物体A对物体C有向左的摩擦力B．物体C对物体B有向左的摩擦力C．物体C受到三个摩擦力的作用D．物体C对地有向右的摩擦力【答案】A【解析】对物体A受力分析，受拉力F、重力、支持力和向右的静摩擦力，物体匀速运动，受力平衡，故f＝F，故物体A对物体C有向左的静摩擦力，故A正确；对物体B受力分析，由于匀速运动，合力为0，故受重力和支持力，不受摩擦力，故B错误；对物体C受力分析，受重力、物体A的压力、物体B的压力、地面的支持力、物体A对物体C向左的静摩擦力和地面对C向右的滑动摩擦力，即物体C受到两个摩擦力的作用，故C错误；对整体受力分析，受拉力F、重力、支持力和向右的滑动摩擦力，所以地面对物体C有向右的滑动摩擦力，那么物体C对地有向左的摩擦力，故D错误。5、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，如图所示．下列说法正确的是　(　　)A．B与C之间的接触面一定是粗糙的 B．B与C之间的接触面可以是光滑的C．C与地面之间的接触面一定是粗糙的 D．C与地面之间的接触面可以是光滑的【答案】AD.【解析】：B受到C对它向右的静摩擦力作用，故B、C之间一定是粗糙的，A对，B错；整体考虑，系统无运动趋势，C与地面间无摩擦力作用，故不能确定C与地面间粗糙与否，C错，D对．6、如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G＝10 N的金属块，使金属块部分浸在台秤上的烧杯中(烧杯中的水不会溢出)，若弹簧测力计的示数变为FT′＝6 N，则台秤的示数(　　)A．保持不变B．增加10 NC．增加6 ND．增加4 N【答案】D【解析】金属块部分浸入水中后，水对金属块产生浮力F.由弹簧测力计的示数知，浮力的大小为F＝G－FT′＝(10－6) N＝4 N．根据牛顿第三定律知，金属块对水施加的反作用力大小F′＝F＝4 N，台秤的示数增加4 N.7、如图所示，将铅笔一端放在水平桌面上，另一端用细线悬吊，则铅笔受到力的个数为(　　)A．5 B．4C．3 D．2【答案】B【解析】　铅笔受重力、支持力、细线的拉力，拉力方向沿线的方向，故铅笔还受一个向右的摩擦力，共4个力，选项B正确．
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