6.3 牛顿第三定律 课件 (6)

课件58张PPT。教师用书独具演示●课标要求
1．知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念．
2．理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决有关问题．
3．会区分平衡力与作用力和反作用力．第3节 牛顿第三定律
●课标解读
1．理解作用力和反作用力的关系，掌握牛顿第三定律的确切含义．
2．进一步学习物理学研究现象总结规律的方法．
3．能分清实际问题的作用力和反作用力．●教学地位
牛顿第一定律和牛顿第二定律解决的是单个物体在不同的力学情境下所遵循的规律问题，但是自然界是物质的，不同的物体之间是相互联系、相互影响、相互作用的．对于力，不能脱离受力物体和施力物体而独立存在，讨论时必然要涉及施力物体与受力物体间的相互作用及它们之间所遵循的规律，牛顿第三定律揭示的恰恰就是这一规律．正是由于牛顿第三定律才使得我们更加全面地认识到物质世界的关系及其运动规律，现实生活中许多实际问题得以圆满顺利地解决. ●新课导入建议
实验导入
拔河比赛是一项很有趣的娱乐活动，为探究双方作用力的情况，把两队运动员简化为两个人，一个高大强壮的男生与一个瘦小柔弱的女生．让他们各拿着一个完全相同的测力计对拉．将实验分成如下步骤并让学生仔细观察．
1．让女生“主动”施力，两测力计的示数情况如何？
2．让男生“主动”施力，两测力计的示数情况又如何？
3．让男生穿上溜冰鞋站在水泥地上，女生穿运动鞋与之对拉，在男生运动过程中，两弹簧测力计的示数情况又有何特点？
实验中我们能得到什么结论？课前预习安排：
1．看教材
2．填空【课前自主导学】(同学之间可进行讨论) ●教学流程设计步骤1：导入新课，本节教学地位分析 步骤2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个学生) 步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式(总结作用力和反作用力的特点) 步骤4：教师讲解例题 步骤5：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评 步骤6：师生互动完成“探究2”总结出区别作用力与反作用力和平衡力的方法 步骤7：完成“探究3”(重在体会牛顿第三定律的作用 步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况 步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，完成课堂小结，安排学生课下完成【课后知能检测】 演示结束1.基本知识
力的作用总是相互的，物体间的这一对____________，叫做作用力和反作用力．其中的任意一个力叫做_______，另一个力就叫做___________．作用力与反作用力 相互作用力作用力反作用力2．思考判断
(1)力是物体对物体的作用，施力物体同时也是受力物体．(√)
(2)作用力和反作用力的受力物体是同一物体．(×)
(3)作用力和反作用力的合力为零．(×)
3．探究交流
火箭为什么能将“神舟八号”推向天空？
【提示】　火箭内的燃料燃烧时，向下喷出大量气体，根据作用力和反作用力关系，气体将对火箭产生向上的推力.1.基本知识
(1)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_____________．
(2)表达式：F＝______，其中F、F′分别表示_______和_________，负号表示两个力_________．牛顿第三定律 相等相反一条直线上－F′作用力反作用力方向相反
2．思考判断
(1)一个人在用力打拳，可见一个力可以只有施力物体没有受力物体．(×)
(2)先有作用力后有反作用力．(×)
(3)作用力与反作用力一定是同性质的力．(√)
3．探究交流
“掰腕子”是比较臂力大小的一种常见比赛．在一次“掰腕子”比赛中，甲轻松地胜了乙，是否是因为甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力？
【提示】　不是．甲、乙两手间的力为作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，这两个力大小相等，甲之所以胜了乙，那是因为甲手腕能承受的力大于乙手腕能承受的力．【问题导思】
1．作用力和反作用力是作用在一个物体上吗？
2．是先产生作用力，后产生反作用力的吗？对牛顿第三定律的理解
1．表达式：F＝－F′(负号表示方向相反)
2．对作用力和反作用力的理解(三个特征、四种性质)
三个特征：
(1)等值，即大小总是相等的．
(2)反向，即方向总是相反的．
(3)共线，即二者总是在同一直线上．
四种性质：
(1)异体性：即作用力和反作用力是分别作用在彼此相互作用的两个物体上．
(2)同时性：即作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失．
(3)相互性：即作用力和反作用力总是相互的、成对出现的．
(4)同性性，即二者性质总是相同的．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．牛顿第三定律是个普遍定律，它的成立不受条件限制，作用力与反作用力的关系与物体运动状态无关，与参考系的选取无关． 如图6－3－1所示，一个大人甲跟一个小孩乙站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，正确的说法是(　　)图6－3－1
A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大
B．大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力
C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的合力一定为零
D．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，有可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
【审题指导】　大人和小孩间的相互作用力为作用力和反作用力关系．
【解析】　大人拉小孩与小孩拉大人构成一对相互作用力，它们之间的关系满足牛顿第三定律，所以二者永远大小相等，方向相反，两力作用在不同的人身体上，不能求合力，小孩被拉动是因为他受的拉力大于他所受摩擦力的缘故．故选B.
【答案】　B1．关于作用力和反作用力，下列说法中正确的是(　　)
A．物体相互作用时，先有作用力而后才有反作用力
B．作用力和反作用力大小相等、方向相反，在一条直线上，因此它们的合力为零
C．弹力的反作用力一定是弹力
D．马能将车拉动，是因为马拉车的力大于车拉马的力
【解析】　作用力和反作用力是同时产生、同时变化、同时消失的，没有先后之分，A错误；作用力和反作用力大小相等、方向相反，在一条直线上，作用在两个相互作用的物体上，不能求合力，B错误；作用力和反作用力是同一性质的力，C正确；马拉车的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力，它们大小相等，D错误．
【答案】　C【问题导思】
1．相互作用的一对力大小相等、方向相反能使物体平衡吗？
2．作用力与反作用力和平衡力有哪些相同点与不同点？作用力与反作用力和二力平衡的对比 1．作用力与反作用力是“异体、共线、反向、等大、同性、同存”．
2．平衡力是“同体、共线、反向、等大”． (2012·铜仁高一期末)如图6－3－2所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动，下列说法中正确的是(　　)图6－3－2
A．作用力F跟墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
B．作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力
C．物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
【审题指导】　先对物体受力分析，找出相互平衡的力，然后找出每个力的施力物体，对施力物体的作用力是反作用力． 【解析】　作用力F跟墙壁对物体的支持力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，在一条直线上，是一对平衡力，A错．作用力F作用在物体上而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不能成为平衡力，也不是作用力和反作用力，B错．物体在竖直方向上，受竖直向下的重力和墙壁对物体竖直向上的静摩擦力，因物体处于静止，故这两个力是一对平衡力，C对．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力，是两个物体之间的相互作用力，是一对作用力和反作用力，D对．
【答案】　CD区别作用力、反作用力和平衡力的方法
区别作用力、反作用力和平衡力最简单的方法是看作用点，一对平衡力的作用点一定作用在同一个物体上，而作用力、反作用力的作用点一定分别作用在两个物体上，但只作用在两个物体上的力也不能说是作用力、反作用力，还必须是因为相互作用而产生．2．2011年11月3日“神州八号”与“天宫一号”成功对接，实现了中国航天的新的跨跃，二者对接时要发生微弱的碰撞，在碰撞过程中(　　)
A．“神州八号”对“天宫一号”的力大于“天宫一号”对“神州八号”的力
B．“神州八号”对“天宫一号”的力小于“天宫一号”对“神州八号”的力
C．二者之间的力的合力为零
D．二者之间的力等大、反向
【解析】　“神州八号”与“天宫一号”间的力为作用力和反作用力间的关系，大小相等，方向相反、作用在两物体上，不能求合力，故D项正确，A、B、C错．
【答案】　D (2013·泉州五中高一检测)如图6－3－3所示，质量为M的木板放在倾角为θ的光滑固定斜面上，一个质量为m的人站在木板上，人与木板之间的接触面粗糙．
(1)若人相对木板静止，则木板的加速度是多少？
(2)若木板相对斜面静止，则人必须以沿斜面向哪个方向、大小为多少的加速度做加速运动？综合解题方略——牛顿第三定律 与牛顿第二定律的综合 图6－3－3【规范解答】　(1)取人与木板组成的整体为研究对象
在沿斜面方向上由牛顿第二定律得
(M＋m)gsin θ＝(M＋m)a，
故加速度为a＝gsin θ.
(2)要使木板相对斜面静止，则人对木板的作用力应沿斜面向上，大小为F＝Mgsin θ
由牛顿第三定律知：木板对人的作用力沿斜面向下，大小为Mgsin θ
再取人为研究对象，沿斜面方向上由牛顿第二定律得
Mgsin θ＋mgsin θ＝ma′牛顿第三定律的作用
在一些综合题目中，牛顿第三定律的主要作用就是研究对象的转移，在本题中，通过木板静止得出人对木板的作用力F＝Mgsin θ，且沿斜面向上，再由牛顿第三定律得出人受木板的作用力F′＝Mgsin θ，且沿斜面向下，从而完成了研究对象的转移，将对作用力的分析转化为对该力的反作用力的求解．【备课资源】(教师用书独具)
牛顿第三定律的适用范围
牛顿运动定律是建立在绝对时空以及与此相适应的超距作用基础上的．所谓超距作用，是指分离的物体间不需要任何介质，也不需要时间来传递它们之间的相互作用．也就是说相互作用以无穷大的速度传递．
除了上述基本观点以外，在牛顿的时代，人们了解的相互作用，如万有引力、磁石之间的磁力以及相互接触物体之间的作用力，都是沿着相互作用的物体的连线方向，而且相互作用的物体的运动速度都在常速范围内．
在这种情况下，牛顿从实验中发现了第三定律．“每一个作用总是有一个相等的反作用和它相对抗；或者说，两物体彼此之间的相互作用永远相等，并且各自指向其双方．”作用力和反作用力等大、反向、共线，彼此作用于对方，并且同时产生，性质相同，这些常常是我们讲授这个定律要强调的内容．而且，在一定范围内，牛顿第三定律与物体系的动量守恒是密切相联系的．
但是随着人们对物体间的相互作用的认识的发展，19世纪发现了电与磁之间的联系，建立了电场、磁场的概念；除了静止电荷之间有沿着连线方向相互作用的库仑力外，发现运动电荷还要受到磁场力即洛伦兹力的作用；运动电荷又将激发磁场，因此两个运动电荷之间存在相互作用．在对电磁现象研究的基础上，麦克斯韦(1831一1879)在1855～1873年间完成了对电磁现象及其规律的大综合，建立了系统的电磁理论，发现电磁作用是通过电磁场以有限的速度(光速c)来传递的，后来为电磁波的发现所证实．物理学的深入发展，暴露出牛顿第三定律并不是对一切相互作用都是适用的．如果说静止电荷之间的库仑相互作用是沿着两电荷的连线方向，静电作用可当作以“无穷大速度”传递的超距作用，因而牛顿第三定律仍适用的话，那么，对于运动电荷之间的相互作用，牛顿第三定律就不适用了，如图教6－3－1所示．运动电荷B通过激发的磁场作用于运动电荷A的力为FAB(并不沿AB的连线)，而运动电荷A的磁场在此刻对B电荷却无作用力(图中未表示它们之间的库仑力)．由此可见，作用力FAB在此刻不存在反作用力，作用与反作用定律在这里失效了．实验证明：对于以电磁场为媒介传递的近距作用，总存在着时间的推迟．对于存在推迟效应的相互作用，牛顿第三定律显然是不适用的．实际上，只有对于沿着两物连线方向的作用(称为有心力)，并可以不计这种作用传递时间(即可看做直接的超距作用)的场合中，牛顿第三定律才有效．图教6－3－1
但是在牛顿力学体系中，与第三定律密切相关的动量守恒定律，却是一个普遍的自然规律．在有电磁相互作用参与的情况下，动量的概念应从实物的动量扩大到包含场的动量；从实物粒子的机械动量守恒扩大为全部粒子和场的总动量守恒，从而使动量守恒定律成为普适的守恒定律．1．下列说法中正确的是(　　)
A．甲物体受乙物体的作用，则乙物体一定同时受到甲物体的作用
B．甲物体对乙物体的作用一定是作用力，而乙物体对甲物体的作用一定是反作用力
C．若把甲、乙两物体看成质点，则甲、乙两物体间的作用力和反作用力一定在甲、乙两物体的连线上
D．若甲物体对乙物体的作用力竖直向上，则乙物体对甲物体的作用力也一定竖直向上
【解析】　物体间的作用是相互的，甲物体受到乙物体的作用，乙物体必定同时受到甲物体的作用，且作用力与反作用力一定大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，相互作用的两个力中，其中任何一个都可以叫做作用力，另一个叫做反作用力，综上所述，A、C正确B、D错误．
【答案】　AC2．汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶，根据牛顿运动定律可知(　　)
A．汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力
B．汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力
C．汽车拉拖车的力小于拖车受到的阻力
D．汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力
【解析】　汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，它们始终等大反向，故A错误，B正确；由于拖车加速前进，故汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力，C、D错误．
【答案】　B3．如图6－3－4所示，是某同学“用两只弹簧秤探究作用力与反作用力关系”的实验，发现左右弹簧秤的读数总是不相等，周围同学帮忙分析出现这种现象的原因中正确的是(　　)
A．左右手对弹簧秤的拉力大小不等
B．左右两弹簧秤没有保持静止
C．物体间的相互作用力有时可以不等
D．实验前没有对弹簧秤进行调零图6－3－4
【解析】　物体间的相互作用力总是大小相等的，A、B、C错，出现示数不等的原因是实验前忘记调零，D对．
【答案】　D4．关于作用力、反作用力和一对平衡力的认识，正确的是(　　)
A．一对平衡力的合力为零，作用效果相互抵消，一对作用力与反作用力的合力也为零，作用效果也相互抵消
B．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且性质相同，平衡力的性质却不一定相同
C．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且一对平衡力也是如此
D．先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力却是同时作用在同一个物体上
【解析】　作用力与反作用力作用在两个不同的物体上，作用效果不能抵消，A错误；作用力与反作用力具有同时性、性质相同的特点，平衡力不一定具备这些特点，B正确，C、D错误．
【答案】　B5．如图6－3－5所示，将吹足气的气球由静止释放 ，气球内气体向后喷出，气球会向前运动，这是因为气球受到(　　)
A．重力　　　　　
B．手的推力
C．空气的浮力
D．喷出气体对气球的作用力
【解析】　气球内气体向后喷出时，气球对气体有向后的作用力，气体对气球有向前的反作用力使气球向前运动，D项正确．
【答案】　D 图6－3－5