2018_2019高中物理第3章力与相互作用3.1牛顿第三定律学案沪科版必修1

3．1　牛顿第三定律
[目标定位]　1.知道力的作用是相互的，并了解作用力、反作用力的概念.2.理解牛顿第三定律的含义.3.会用牛顿第三定律解决简单问题.4.会区分平衡力和作用力与反作用力．
一、作用力和反作用力
[问题设计]
在光滑的冰面上，两人相对而立．当一人用力去推另一个人时，两人同时向相反方向运动；两个小车上粘有磁铁，让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，放手后两小车同时运动(相吸或相斥)．
(1)上面事例或实验中，当一个物体(设为甲)对另一个物体(设为乙)施力时，乙对甲有作用力吗？
(2)上面两个例子中相互作用力各是什么性质的力？
(3)物体间相互作用的一对力作用在几个物体上？
答案　(1)甲对乙施力时，乙对甲也同时产生了作用力．
(2)前者相互作用力都是弹力；后者相互作用力都是引力或都是斥力．(3)两个．
[要点提炼]
1．作用力和反作用力：力总是成对出现的，物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力．
2．判断作用力和反作用力的方法，主要看两个方面：一是看作用点，作用力和反作用力应作用在两个(填“一个”或“两个”)物体上；二是看产生原因，作用力和反作用力总是相互的且一定是同一(填“同一”或“不同”)性质的力．若作用力是“甲对乙的力”，则反作用力一定是“乙对甲的力”．
二、牛顿第三定律
[问题设计]
两组同学对拉弹簧测力计(拉力大小可以是任意的)，两弹簧测力计示数存在什么关系？两弹簧测力计间相互作用力作用在几个物体上？方向如何？画出两弹簧测力计的受力示意图．
答案　两弹簧测力计示数总是相等；两个物体；方向相反；两弹簧测力计受力示意图如图所示
[要点提炼]
1．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．
2．公式：F甲对乙＝－F乙对甲．“－”表示方向相反的意思．
3．作用力与反作用力具有“四同”和“三异”的关系
“四同”表示：
(1)同大小：大小相等．
(2)同直线：作用在同一条直线上．
(3)同存亡：同时产生、同时消失、同时变化．
(4)同性质：作用力是引力，反作用力也是引力；作用力是弹力，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力．
“三异”表示：
①异向：方向相反．
②异体：作用在不同的物体上．
③异效：在不同的物体上分别产生不同的作用效果，不能相互抵消，因此，不能认为作用力和反作用力的合力为零．
[延伸思考]
让小刚和小强比比谁的力气大：他俩手拉手，侧身而立，以讲台中线为界，把对方拉过线者为胜．结果小刚胜了．是不是小刚对小强的拉力大于小强对小刚的拉力？为什么？
答案　不是．小刚获胜，不是因为小刚对小强的拉力大，两人之间的力互为作用力和反作用力，大小总是相等的．小刚获胜是因为地面对小刚的摩擦力大于小强对小刚的拉力．
三、一对相互作用力和一对平衡力的区别
[问题设计] 如图1所示，一本书放在水平桌面上，处于静止状态．
图1
(1)画出书本的受力示意图；
(2)这个情景中出现的作用力、反作用力有哪些？
(3)此情景中平衡力有哪些？
答案　受力分析如图，作用力和反作用力共有两对：桌子对书的支持力和书对桌子的压力．书受到的重力和书对地球的引力．
有一对平衡力：书受到的重力和桌子对书的支持力．
[要点提炼]
一对作用力与反作用力和一对平衡力的相同点和不同点
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
两个物体上
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(填“一定”或“不一定”)是同性质的力
不一定(填“一定”或“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(填“能”或“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、对牛顿第三定律的理解与应用
例1　如图2所示，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者为赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是(　　)
图2
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
答案　C
解析　甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，故选项A错误．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上，是一对平衡力，故选项B错误．设绳子的张力为F，则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等，均为F，若m甲>m乙，则由a＝得，a甲针对训练1　一起交通事故中，一辆汽车与行人相撞，结果行人受重伤，而汽车几乎没有任何损伤，对此现象，以下解释正确的是(　　)
A．由于汽车的质量比行人的质量大，所以汽车对行人的作用力大于行人对汽车的作用力
B．由于汽车的速度比行人的速度大，所以汽车对行人的作用力大于行人对汽车的作用力
C．汽车的表面坚硬，所以汽车对行人的作用力大于行人对汽车的作用力
D．汽车对行人的作用力与行人对汽车的作用力大小是相等的，但此作用力足以使行人受伤
答案　D
解析　汽车对行人的作用力和行人对汽车的作用力是一对作用力和反作用力．由牛顿第三定律知，两力大小相等．之所以出现行人受重伤而汽车几乎没有任何损伤的结果，是因为人所能承受的撞击力远小于车所能承受的撞击力．
二、一对相互作用力和一对平衡力的区别
例2　(多选)物体静止在斜面上，如图3所示，下列说法正确的是(　　)
图3
A．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力
B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力
C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力
D．物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力
答案　BC
针对训练2　如图4所示，物体放在水平桌面上，受到一个水平向右的拉力F作用，却仍然保持静止，则下列说法中正确的是(　　)
图4
A．物体受三个力作用，其中有一对平衡力
B．物体受三个力作用，其中有一对作用力和反作用力
C．物体受四个力作用，其中有两对作用力和反作用力
D．物体受四个力作用，其中有两对平衡力
答案　D
解析　物体受重力、桌面的支持力、水平向右的拉力F，根据物体处于静止状态知，物体所受合力为零，所以物体在水平方向除受水平向右的拉力F外，还必须受水平向左的摩擦力f，所以物体共受四个力的作用，选项A、B错误．由于作用力与反作用力是分别作用在两个不同物体上的，所以物体所受的四个力中不可能构成作用力与反作用力，因此选项C错误．物体水平方向上受向右的拉力和向左的摩擦力，其合力为零，为一对平衡力．竖直方向受重力和支持力，也为一对平衡力，所以选项D正确．
牛顿第三定律
1.(作用力和反作用力)(多选)如图5所示是利用计算机记录的卫星发射时火箭和卫星之间的作用力和反作用力的变化图线，根据图线可以得出的结论是(　　)
图5
A．作用力大时，反作用力小
B．作用力和反作用力的大小总是相等的
C．作用力和反作用力的方向总是相反的
D．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
答案　BC
解析　图像中的两条图线对应的纵坐标大小相等、符号相反，故A错误，B、C正确；作用力与反作用力作用在两个相互作用的物体上，D错误．
2．(作用力和反作用力)如图6所示，击球员用棒球棍回击飞过来的棒球时，球棒击棒球的力(　　)
图6
A．比球撞击球棒的力更早产生
B．与球撞击球棒的力同时产生
C．大于球撞击球棒的力
D．小于球撞击球棒的力
答案　B
解析　根据牛顿第三定律可知作用力和反作用力总是等大、反向，同时产生，同时消失，故选B.
3．(对牛顿第三定律的理解)下列判断正确的是(　　)
A．人行走时向后蹬地，给地面向后的摩擦力，地面给人的摩擦力是人向前的动力
B．人匀速游泳时，人对水向前用力，水给人方向向后的作用力，这个力是阻力
C．放在桌面上的物体，因有重力，才有对桌面的压力，才有桌面的支持力出现，即压力先产生，支持力后出现
D．作用力与反作用力，应是先有作用力，再有反作用力，作用力先变化，反作用力随后跟着做相应变化
答案　A
解析　人走路或游泳时，对地或对水都施加向后的力，另一方给人施加动力，故A对，B错；作用力与反作用力总是同时产生，同时变化的，不存在谁先谁后，故C、D均错．
4．(一对相互作用力与一对平衡力的区别)(多选)关于作用力与反作用力以及相互平衡的两个力的下列说法中，正确的是(　　)
A．作用力与反作用力一定是同一性质的力
B．作用力与反作用力大小相等，方向相反，因而可以互相抵消
C．相互平衡的两个力的性质，可以相同，也可以不同
D．相互平衡的两个力大小相等，方向相反，同时出现，同时消失
答案　AC
题组一　对牛顿第三定律的理解
1．对于牛顿第三定律的理解，下列说法中正确的是(　　)
A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失
B．弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力
C．甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力
D．作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡
答案　D
解析　根据牛顿第三定律知，两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反、性质相同、同时产生、同时消失，故可判定A、B、C错误，D正确．
2．一物体受绳拉力的作用，由静止开始运动，先做加速运动，然后做匀速运动，最后做减速运动，下列说法正确的是(　　)
A．加速运动时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B．减速运动时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C．只有匀速运动时，绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等
D．不管物体如何运动，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
答案　D
解析　作用力、反作用力总是大小相等、方向相反，并作用在同一条直线上，与相互作用的物体所处的状态没有关系．
3．在拔河比赛中，下列各因素对获胜有利的是(　　)
A．对绳的拉力大于对方
B．对地面的最大静摩擦力大于对方
C．手对绳的握力大于对方
D．质量小于对方
答案　B
解析　在拔河比赛中根据作用力和反作用力的关系，双方对绳的拉力大小是相等的，选项A、C错误；取胜的决定因素是绳对人的拉力和地面对人的摩擦力的大小关系，选项B正确，D错误．
4．(多选)2013年6月11日，“神舟十号”载着我国三名宇航员顺利飞入太空．下面关于飞船与火箭上天的情形，其中叙述正确的是(　　)
A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力
B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力
D．飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力
答案　AD
解析　火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体．火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的．因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关．故A选项正确，B、C选项错误．火箭运载飞船进入轨道后，飞船与地球之间依然存在相互吸引力，即地球吸引飞船，飞船吸引地球，这是一对作用力与反作用力，故D选项正确．
5.如图1是关于车拉马、马拉车的问题，下列说法中正确的是(　　)
图1
A．马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力
B．马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力
C．马拉车，不论车动还是不动，马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小
D．马拉车不动或车匀速前进时，马拉车的力与车拉马的力才大小相等
答案　C
解析　由牛顿第三定律可知，马拉车的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小始终相等．故C正确．而车的运动状态的变化，是由车受到的合力决定的．当马拉车的力较小时，拉力与车受到地面的摩擦力大小相等，车保持静止；当马拉车的力大于车受到地面的摩擦力时，车就开始启动并加速前进．
6．以卵击石，鸡蛋破碎而石头完好，在这一过程中(　　)
A．鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力小
B．鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大
C．鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力大小相等
D．鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力方向相同
答案　C
7．用手托着一块砖，开始时静止不动，当手突然向上加速运动时，砖对手的压力(　　)
A．一定小于手对砖的支持力
B．一定等于手对砖的支持力
C．一定大于手对砖的支持力
D．只有静止或匀速上升时，砖对手的压力才等于手对砖的支持力
答案　B
解析　砖对手的压力与手拖砖的力(即支持力)是作用力与反作用力关系，因而大小总是相等的，与运动状态无关，所以只有B项正确．
8．(多选)一个大人跟一个小孩站在水平面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了，在这个过程中作用于双方的力的关系，正确的说法是(　　)
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和反作用力
C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小一定相等
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，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
答案　BC
解析　大人拉小孩的力与小孩拉大人的力是作用力和反作用力的关系，而作用力和反作用力总是大小相等的，即手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩与小孩拉大人的力总是大小相等的，所以选项B、C正确．
题组二　一对相互作用力和一对平衡力的区别
9．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．两个物体相碰时，由于作用力和反作用力大小相等，两物体损坏的程度一定相同
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
答案　B
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、同性质的特点，而平衡力不一定具备这些特点，B正确，D错误；不同的物体受到相同大小的力产生的效果不一定相同，故C错误．
10．(多选)如图2所示，P和Q叠放在一起，静止在水平桌面上．在下列各对力中属于作用力和反作用力的是(　　)
图2
A．P所受的重力和Q对P的支持力
B．Q所受的重力和Q对P的支持力
C．P对Q的压力和Q对P的支持力
D．Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力
答案　CD
解析　P所受重力的反作用力是P吸引地球的力，A错；Q所受重力的反作用力是Q吸引地球的力，B错；P对Q的压力的反作用力是Q对P的支持力，C对；Q对桌面的压力的反作用力是桌面对Q的支持力，D对．
11．(多选)汽车拉着拖车在水平道路上沿直线匀速行驶，则(　　)
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．汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力
D．汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力
答案　BD
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．由于拖车匀速前进则汽车拉拖车的力与拖车受到的阻力是一对平衡力，故C错误，D正确．
12．如图3所示，狗拉着雪撬在雪道上行驶，根据牛顿运动定律可知(　　)
图3
A．若加速前进，狗拉雪撬的力大于雪撬拉狗的力
B．若加速前进，狗拉雪撬的力与雪撬拉狗的力平衡
C．若减速前进，狗拉雪撬的力小于雪撬拉狗的力
D．狗拉雪撬的力与雪撬拉狗的力大小始终相等
答案　D
解析　无论雪撬如何运动，狗拉雪撬的力和雪撬拉狗的力是一对作用力与反作用力，因此它们始终大小相等、方向相反，注意雪撬的运动状态是由雪撬所受合外力决定的，故A、B、C错误，D正确．