第3节 牛顿第三定律
【二维选题表】
物理观念
科学思维
科学探究
科学态度与责任
作用力与反作用力的特点
1(易)
2(易)
2(易)
作用力与反作用力的判断及应用
3(易),
4(易),
9(中),
10(中),
11(难)
9(中),10(中),
11(难)
作用力、反作用力与平
衡力
5(易),
6(易),
7(中),
8(中)
基础训练
1.(2017·湖南省张家界市高一期末)关于作用力与反作用力,下面说法中正确的是( C )
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等于零
解析:两物体间的作用力和反作用力是同时产生,同时消失的,选项A错误,C正确;作用力与反作用力是相同性质的力,选项B错误;作用力与反作用力作用在两个物体上,不能求合力,选项D错误.
2. (多选)如图所示,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( BCD )
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大小一定相等
D.无论在大人把小孩拉动的过程中,还是出现短暂相持过程中,两人的拉力一样大
解析:作用力与反作用力总是大小相等.大人与小孩手拉手比力气时,无论是在相持阶段还是小孩被大人拉过来的过程中,大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小总是大小相等,所以选项B,C,D正确.
3. 跳水一直是我国的优势项目,如图所示,一运动员站在3 m跳板上,图中F1表示人对跳板的弹力,F2表示跳板对人的弹力,则( B )
A.F1和F2是一对平衡力
B.F1和F2是一对作用力和反作用力
C.先有力F1,后有力F2
D.F1和F2方向相反,大小不相等
解析:F1和F2是一对作用力与反作用力,同时产生、同时消失,大小相等,方向相反,故选项B正确.
4.人走路时,人和地球间的作用力和反作用力的对数有( C )
A.一对 B.二对
C.三对 D.四对
解析:人走路时受到三个力的作用,即重力、地面对人的支持力和地面对人的摩擦力.力的作用总是相互的,这三个力的反作用力分别是人对地球的吸引力、人对地面的压力和人对地面的摩擦力,所以人走路时与地球间有三对作用力和反作用力.应选C项.
5. (2017·平凉高一期末)(多选)一本书静止在水平桌面上,以下说法正确的是( AD )
A.桌面对它的支持力的大小等于它所受重力大小,这是一对平衡力
B.它所受到的重力和桌面对它的支持力是一对相互作用力
C.它对桌面的压力就是它所受到的重力
D.它对桌面的压力和桌面对它的支持力是一对相互作用力
解析:书所受的重力与桌面对书的支持力,等值、反向、共线,作用在同一个物体上,符合二力平衡的条件,是一对平衡力,故选项A正确,B错误;书对桌面的压力是由于书的重力而产生的,但不能说就是书的重力,它们是不同性质的力,施力物体和受力物体也不同,故选项C错误;书对桌面的压力和桌面对它的支持力,等值、反向、共线,是两个物体受到的力,是一对相互作用力,故选项D正确.
6.在日常生活中,小巧美观的冰箱贴使用广泛.一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时,它受到的磁力( D )
A.小于受到的弹力
B.大于受到的弹力
C.和受到的弹力是一对作用力与反作用力
D.和受到的弹力是一对平衡力
解析:因磁性冰箱贴静止不动,故在水平方向上受到两个力;磁力与弹力,应为平衡力,所以选项D正确,A,B,C错误.
7. (2017·毕节高一期末)(多选)一端悬于天花板的细绳,另一端吊一重物(不计绳重力),天花板对绳的拉力为T1,绳对天花板的拉力为T2,重物对绳的拉力为T3,绳对重物的拉力为T4,下列说法正确的有( AC )
A.T1和T3是一对平衡力
B.T2和T4是一对平衡力
C.T1和T2是一对作用力与反作用力
D.T1和T3是一对作用力与反作用力
解析:T1和T3都作用在绳上,且等大反向,所以是一对平衡力,故选项A正确,D错误;T2作用在天花板上,T4作用在重物上,不是一对平衡力,故选项B错误;T1作用在绳上,T2作用在天花板上,是一对作用力与反作用力,故选项C正确.
8. (多选)如图所示,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( BD )
A.作用力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力和反作用力
B.物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C.作用力F与物体对墙壁的压力是一对作用力和反作用力
D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力和反作用力
解析:一对平衡力与一对作用力和反作用力之间最直观的区别就是受力物体的不同.一对平衡力作用在同一物体上,而一对作用力与反作用力作用在两个相互作用的物体上,故选项B,D正确.
素养提升
9.(2017·咸宁高一期末)在滑冰场上,甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上,原来静止不动,在相互猛推一下后分别向相反方向运动.假定两板与冰面间的动摩擦因数相同.已知甲在冰上滑行的距离比乙远,这是由于( C )
A.在推的过程中,甲推乙的力小于乙推甲的力
B.在推的过程中,甲推乙的时间小于乙推甲的时间
C.在刚分开时,甲的初速度大于乙的初速度
D.在分开后,甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小
解析:在推的过程中,甲推乙的力和乙推甲的力是一对作用力和反作用力,根据牛顿第三定律,作用力和反作用力大小相等,方向相反,故选项A错误;作用力与反作用力具有等时性,故选项B错误;分开后,两人受到的合力都是摩擦力,根据牛顿第二定律a==μg,所以甲、乙的加速度大小相等,由运动学公式-2μgs=0-v2 知,刚分开时,甲的初速度大于乙的初速度,故选项C正确,D错误.
10. (2017·北师大附中检测)如图所示为杂技“顶竿”表演的示意图,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小为( B )
A.(M+m)g
B.(M+m)g-ma
C.(M+m)g+ma
D.(M-m)g
解析:对竿上的人进行受力分析:受重力mg、摩擦力f,有mg-f=ma,则f=m(g-a).竿对人有摩擦力,人对竿也有摩擦力,且大小相等,方向相反.对竿进行受力分析:受重力Mg、竿上的人对竿向下的摩擦力f′、顶竿的人对竿的支持力N,有Mg+f′=N,又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力和反作用力,由牛顿第三定律,得到N′=Mg+f′=(M+m)g-ma.故选项B正确.
11.一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环,箱与杆的质量为M,环的质量为m,如图所示,已知环沿杆匀加速下滑时,环与杆间的摩擦力大小为f,则此时箱子对地面的压力大小为多少?
解析:环在竖直方向上受力情况如图(甲)所示,受重力mg和杆给它竖直向上的摩擦力f,根据牛顿第三定律,环应给杆一个竖直向下的摩擦力f′,
故箱子在竖直方向上受力如图(乙)所示,受重力Mg,地面对它的支持力N及环给它的摩擦力f′,
由于箱子处于平衡状态,可得
N=f′+Mg=f+Mg
根据牛顿第三定律,箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的弹力大小,则N′=f+Mg.
答案:f+Mg
第3节 牛顿第三定律
本节课的独特育人价值在于通过对第三定律的学习，能够启发学生客观、辩证地评价周围发生的事物,并培养学生在小组活动中的团结协作精神.
学生在学习本节课之前已经学习了力、运动，力和运动的关系.对力和运动的关系有了一定的初步认识.本章节中最重要的知识点是“牛顿第二定律”，但是学生对研究对象仍然是分辨不清，经常混淆物体系间的内力和外力.最难的是学生不清楚物体系间单个物体的受力及它们力的关系.经过本节课对物理现象的分析总结恰好能够解决以上所有的疑问.
学生已经学过几个具体的力，学会了对物体的受力分析，掌握了物体的运动规律.在上一节课中又学习了物体运动和力的关系.但是在学生的头脑中往往有这样一种错误的认识:当一个大人和一个小孩在拔河比赛时，大人之所以会胜是由于大人施加给小孩的力大于小孩施加给大人的力.如果直接给出牛顿第三定律，学生的感觉是简单无味，实则理解不透，更不能用来解决实际问题.而当年牛顿便是经过大量的实验和前人的总结才得出的“牛顿第三定律”.教学中如果我们采取分组进行实验探究的方法，既可以增强学生学习的兴趣，还可以培养学生的科学探究、解决实际问题的能力.
三维目标
知识与技能
1.让学生深刻理解物体间的作用是相互的及相互作用力的大小关系.
2.能够利用牛顿第三定律解决生活中遇到的实际问题.
过程与方法
学习研究物理现象，总结规律的方法.
情感态度与价值观
对学生进行创新精神的培养.
教学设计
教学重点 掌握牛顿第三定律
教学难点 区别平衡力和作用力与反作用力.
教具准备 1.对所有的学生进行合理分组.
2.提出问题，设计好学生的活动方案.
3.准备实验所需的各种器材.
课时安排 1课时
教学过程
导入新课
［教师活动］
提出问题1:拍手鼓掌的感觉怎样？
提出问题2:用脚踢球的感觉怎样？
［学生活动］每个小组成员根据自己的体验说出各种感受.
（设计意图:根据学生感受的共性引出物体的作用是相互的，提出作用力与反作用力的概念）
推进新课
［教师活动］左手疼痛，是左手受到力的作用所产生的一种效果，这说明左手受到了力的作用.
问（紧接提）:请你分析一下，这个力是谁施加给它的？（答:右手)
出示:
问:刚才鼓掌时，你的左手痛，那右手痛不痛？（答:也痛)
［教师活动］那也就是说，你的右手也受到了力的作用.
那请你分析一下谁是施力物体.（答:左手)
出示:
小结:左手对右手有力的作用，右手对左手也有力的作用.
问:这说明什么问题？（请学生回答:力的作用是相互的)肯定学生的回答.
一、物体间的作用是相互的
1.两个物体间的作用总是相互的
问:在刚才这个例子中，左手对右手有力的作用，右手对左手也有力的作用，这里出
现了几个力？答:两个.（强调:两个力,F1、F2）
引:这说明物体间的作用力总是成对出现的.
问:自然界的作用力的个数若用数学中的方法怎么表示？答:2 N，必然是偶数.
引:物体间的作用力总是成对出现的，两个物体间相互作用的这一对力，叫做作用力
与反作用力.若把其中一个力叫做作用力，则另一个就叫做反作用力.(电脑出示)
2.两个物体间相互作用的这一对力，叫做作用力与反作用力.若把其中一个力叫做作用力，则另一个就叫做反作用力.
今天我们要学习的牛顿第三定律就是研究两个物体间的一对作用力与反作用力的规律.
二、牛顿第三定律
［教师活动］
提出问题3:如果班级中力气大的同学与力气小的同学进行拔河比赛，预测比赛结果.
合作探究
学生活动:学生分小组开始实验；力气大的同学穿上旱冰鞋（或站在比较光滑的平面上）重复实验.
（设计意图:让学生亲自去体会作用力与反作用力大小的定性关系）
自然界的物体是相互联系、相互影响、相互作用的.
举例:
地球对人有吸引作用，人对地球也有吸引作用重力的作用是相互的;用手打排球弹力的作用是相互的;刹车时车轮受地面的摩擦而停止摩擦力的作用是相互的;同名磁极相斥，异名磁极相吸磁力的作用是相互的;带电的通草球之间的作用静电力的作用是相互的.
［教师活动］提出问题4:设计实验探讨作用力与反作用力的定量关系（提供学生实验所需的测量器材如弹簧秤）,并亲自去指导每个小组的实验.
［学生活动］学生以小组为单位进行设计、实施实验.
（设计意图:让学生自己去探究本节课的重点并能分析实验得出结论）
教师精讲
结论:学生根据自己的实验得出结论，教师加以恰当的指导，最后给出完整的牛顿第三定律.
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，作用在一条直线上.
强调说明:任何情况都是如此.
讨论:A.以卵击石；B.以拳击脸.
注意:（1）反向性——作用力和反作用力方向相反；
（2）相等性——作用力和反作用力大小总相等；
（3）同时性——作用力和反作用力同时产生，同时消失；
（4）同性质——作用力和反作用力性质相同.
合作探究
作用力与反作用力和一对平衡力的区别:
作用力与反作用力
一对平衡力
作用在不同的物体上，效果不可抵消
作用在同一个物体上，效果可以抵消
性质相同
性质不一定相同
同时产生，同时消失
不一定同时
一个力只有一个反作用力
一个力的平衡力有可能不止一个
知识拓展
解决实际问题:分析马拉车和车拉马的力的大小关系；分析人走路的受力情况.
（最好让学生提出生活中涉及到的有关牛顿第三定律的问题）
课堂小结
这节课我们认识了作用力和反作用力，而这节课的重点是了解牛顿第三定律.牛顿第三定律揭示了作用力与反作用力之间的关系,说明作用力与反作用力是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上的,以及作用力与反作用力的相互性、同时性和同一性.并要注意作用力与反作用力跟我们初中学过的一对平衡力的区分.我们可以根据作用力与反作用力的性质来区分.
［例题剖析1］ 一个大汉（甲）跟一个女孩（乙）站在水平地面上手拉手比力气，结果大汉把女孩拉过来了.对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是( )
A.大汉拉女孩的力一定比女孩拉大汉的力大
B.大汉拉女孩的力不一定比女孩拉大汉的力大
C.大汉拉女孩的力与女孩拉大汉的力一定相等
D.只有在大汉把女孩拉动的过程中，大汉的力才比女孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
分析:作用力与反作用力总是大小相等的.大汉与女孩手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是女孩被大汉拉过来的过程中，大汉拉女孩的力与女孩拉大汉的力的大小总是相等的，所以说法B、C正确.
答案:AD
说明:既然大汉拉女孩和女孩拉大汉的力一样大，大汉为什么能把女孩拉过来呢？关键在于地面对两者的最大静摩擦力不同.如图6-3-1分别画出两者在水平方向上的受力情况，显然，只有当f甲＞f乙时，女孩才会被大汉拉过来.如果让大汉穿上溜冰鞋站在磨光水泥地上，两人再比力气时，女孩就可以轻而易举地把大汉拉过来.
图6-3-1
［例题剖析2］一辆汽车沿山坡加速上行，不计空气阻力，汽车受到哪几个力？指出各个力的反作用力.
分析:以汽车为研究对象，根据对汽车发生作用的物体，找出汽车受到的力，然后由“甲对乙和乙对甲”的关系，找出各自的反作用力.
解答:汽车受到的力和各个力的反作用力列表如下:
汽车受到的力
对应的反作用力
地球对汽车的重力G
汽车对地球的吸引力G′
山坡对汽车的支持力N
汽车对山坡的压力N′
山坡对汽车的摩擦力f
汽车对山坡的摩擦力f′
山坡对汽车的牵引力F
汽车对山坡的推力F′
画出汽车和山坡隔离体的受力图，如图6-3-2所示.
图6-3-2
说明:常有些学生会把汽车受到的牵引力，说成是“发动机对汽车的力”，这是不正确的.发动机作为汽车的一部分，它与车身之间的作用力是内力，根据牛顿第二定律，内力不可能使整体产生加速度.这正像自己用手揪住头发向上拉，不会使自己离开地面一样.
汽车前进的机理是:发动机工作，通过传动装置带动车轮旋转，车轮旋转时力图把地面向后推，地面施力使车向前，正像人行走时也是依靠从地面获得推力一样.
［例题剖析3］如图6-3-3所示，用弹簧秤悬挂一个重力为G=10 N?的金属块，使金属块部分地浸在台秤上的水杯中（水不会溢出）.若弹簧秤的示数变为T′=6 N，则台秤的示数( )
图6-3-3
A.保持不变 B.增加10 N C.增加6 N D.增加4 N
分析:金属块浸入水中后，水对金属块产生浮力F.由弹簧秤的示数知，浮力的大小为
F=G=T′=10 N-6 N=4 N.
根据牛顿第三定律，金属块对水也施加一个反作用力F′，其大小F′=F=4 N.通过水和缸的传递，对台秤产生附加压力.所以，台秤的示数增加4 N.
答案:D
说明:任何力都是成对出现的，对液体和气体的作用同样遵循着牛顿第三定律.本题可以通过实验精确验证，请同学们自己去完成.
讨论:牛顿第三定律中的作用力与反作用力，指的都是实际物体间的相互作用力，每一个力都有明确的施力者与受力者.它们不同于在力的分解与合成中，根据力的作用效果而引入的“合力”与“分力”.因此，合力与分力都没有单独的反作用力.
布置作业
根据本课和以后的学习要求提出以下两个作业:
（1）分析火箭为什么能够升空；
（2）总结区分牛顿第三定律和二力平衡.
思考题:
1.甲、乙两位同学在课间休息时相互打闹，甲失手将乙打痛了.甲狡辩说:“力的作用是相互的，我给了你多大的力，你同样给了我多大的力；我把你打痛了，你同样也把我打痛了.”你对此如何评判？
2.在拔河比赛中，甲队胜了乙队，是不是由于甲队作用于乙队的力大于乙队作用于甲队的力.为什么？如果不是那是由于什么原因?
板书设计
牛顿第三定律
一、力是物体间的相互作用
二、作用力与反作用力
三、牛顿第三定律
相互性、同时性、同一性
四、平衡力跟作用力和反作用力的区别
习题详解
1.答:1.棒球 2.直升机 3.火箭
4.斜面上推物体 5.手推车 6.踢球 7.跑步8.起吊重物……
2.答:当人在船上跑的时候，船对人有一个向前的静摩擦力，对人来说是动力；同样人对船也有一个反作用力,此力对船来说也是动力,故人加速跑的同时船也反向加速运动.
3.答:此题主要是让学生区别一对平衡力和一对作用力、反作用力的不同.这两对力的区别在于1.前者不一定是同性质的力,后者一定是同性质的力;2.前者力的作用点在同一个物体上,而后者则在不同物体上.故A对.
