高中物理人教版必修一第四章 5 牛顿第三定律(共43张PPT)

(共43张PPT)
5 牛顿第三定律
1．知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念．
2．理解牛顿第三定律，能应用它解决简单的问题．
3．能区分平衡力和作用力与反作用力．
1．力是物体对物体的作用，只要有力，就一定存在着它的
________物体和______物体．
2．作用力与反作用力
将一对相互作用的力中的一个叫做________，则另一个就叫做它的__________．
受力
施力
作用力
反作用力
1．关于作用力与反作用力，下列说法中正确的有 (　　)．
A．物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力
B．作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一
直线上，故这两个力合力为零
C．作用力与反作用力可以是不同性质的力，例如，作
用力是弹力，其反作用力可能是摩擦力
D．作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的
两个物体上
解析　物体相互作用时，作用力与反作用力同时产生，A错、D对．因为作用力与反作用力不作用在同一物体上，谈不上合力为零，B错．作用力与反作用力是同性质的力，故C错．正确选项为D.
答案　D
两个物体之间的作用力与反作用力总是大小______，方向______，作用在____________上．
特别提醒　作用力与反作用力总是相互依存，同时存在的，没有作用力，就肯定没有反作用力．
相等
相反
同一条直线
2. 关于车拉马、马拉车的问题，下列说法中正确的是 (　　)．
A．马拉车不动，是因为马拉车的力
小于车拉马的力
图4－5－1
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
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所受到的地面摩擦力时．车就开始启动并加速前进．
答案　C
1．一定质量的物体，它的加速度由它所受各个力的______决定．
2．受力分析是分析某物体__________作用力，而不分析它对其他物体的__________．
特别提醒　当一个物体受到某一个力不易直接分析求解时，可以分析该力的反作用力，根据反作用力的大小和方向来确定作用力的大小和方向．
合力
所受到的
反作用力
3. 如图4－5－2所示，物体M在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，关于M受力的个数，下列说法中正确的是 (　　)．

图4－5－2
A．M一定受两个力作用
B．M一定受四个力作用
C．M可能受三个力作用
D．M不是受两个力作用就是受四个力作用
解析　若拉力F大小等于物体的重力，则物体与斜面间没有相互作用力，此时物体受两个力作用；若拉力F大小小于物体的重力，则斜面对物体产生支持力和静摩擦力，此时物体受四个力作用．
答案　D
1．表达式：F＝－F′(负号表示方向相反)
表示了两物体的作用力F与反作用力F′总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上的特点
2．对作用力与反作用力的理解(五种性质，三个不同)
(1)五种性质
①等大：大小相等，不能认为只有物体处于平衡状态时作用力和反作用力才大小相等．
②共线：作用在同一条直线上．
③同时：同时产生、同时消失、同时变化．不能认为先有作用力后有反作用力．
④同性质：不同性质的力不可能成为作用力和反作用力的关系．
⑤普遍性：在经典力学讨论的范围内，牛顿第三定律有其普遍意义．物体间的相互作用力可以是接触力，也可以是非接触力；无论物体是静止还是运动，也无论参考系如何选取，作用力与反作用力的关系都由牛顿第三定律表述．
(2)三个不同
①反向：方向相反．
②异体：作用在不同的物体上．
③不同效果：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．
【典例1】 跳高运动员从地面上跳起的瞬间，下列关于各力大小的说法中正确的是 (　　)．
A．地面对运动员的支持力大于他对地面的压力
B．运动员对地面的压力等于地面对他的支持力
C．地面对运动员的支持力大于他所受的重力
D．地面对运动员的支持力等于他所受的重力
解析　地面对运动员的支持力和他对地面的压力是一对作用力和反作用力，大小始终相等，故A错误，B正确．运动员跳起，加速度方向向上，故支持力大于重力，C正确，D错误．
答案　BC
(1)运动员受到的支持力与其重力是否相等是有条件的，要看运动员是否处于平衡状态．
(2)地面对运动员的支持力与运动员给地面的压力是一对相互作用力，其大小相等是无条件的．
【跟踪1】 一小车受绳的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动，再改为减速运动，则下列说法中正确的是 (　　)．
A．加速前进时，绳拉小车的力大于小车拉绳的力
B．减速前进时，绳拉小车的力大于小车拉绳的力
C．只有匀速前进时，绳拉小车的力与小车拉绳的力大小才相等
D．不管小车如何前进，绳拉小车的力与小车拉绳的力大小总相
等
解析　不论小车加速、匀速还是减速运动，绳拉小车的力与小车拉绳的力总是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故D正确，A、B、C均错误．
答案　D
一对力
比较项目　　 一对平衡力 一对作用力与反作用力
不同点 作用对象 两个力作用在同一物体上 两个力分别作用在两个不同物体上
涉及物体 两个力涉及三个物体 两个力涉及两个物体
叠加特点 可以求合力，且合力一定为零，两力的运动效果可相互抵消，可叠加；但形变效果不能抵消 不可以求合力，两力的作用效果不可抵消，不可叠加
不同点 力的性质 两个力的性质不一定相同 两个力的性质一定相同
作用效果 两个力共同作用的效果是使物体处于平衡状态 两个力的效果分别表现在相互作用的两个物体上，各自独立产生作用效果
依赖关系 一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力，不存在依赖关系，撤除一个力时另一个可依然存在，只是不再平衡 两个力一定同时产生、同时变化、同时消失，不可单独存在
共同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
【典例2】 人静止站在体重计上，下列说法正确的是 (　　)．
A．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力
B．人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力
C．人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力与反作
用力
D．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力
与反作用力
解析　人与体重计之间相互作用的压力和支持力是一对作用力与反作用力，A项错，D项对．人所受重力的施力物体是地球，受力物体是人；人对体重计的压力是弹力，施力物体是人，受力物体是体重计，所以B、C均错．
答案　D
【跟踪2】 如图4－5－3所示，吊于电梯天花板上的物体处于静止状态，下列说法中正确的是 (　　)．
图4－5－3
A．绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是作用力与反作用力
B．物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力
C．物体的重力与绳对物体的拉力是作用力与反作用力
D．物体的重力的反作用力作用在绳上
解析　绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是物体和绳直接相互作用而产生，是作用力与反作用力关系，A对．物体的重力和物体对绳的拉力受力物体不一致，不是一对平衡力，B错．物体的重力与绳对物体的拉力均作用在物体上，二力为平衡力，C错，物体重力的反作用力作用在地球上，D错．
答案　A
1．受力分析：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有力找出来，并画出受力示意图，这就是受力分析．
2．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．
3．受力分析常用的方法
(1)整体法与隔离法
(2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作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．
整体法 隔离法
概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开分析的方法
选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力
4．受力分析的步骤
特别提醒　(1)为避免多力，应注意：①分析出的所有力都应找到相应的施力物体；②不能把研究对象对其他物体的作用力也分析进去；③不能同时考虑合力和分力．(2)为避免漏力，应做到：①养成按顺序分析受力的习惯；②分析弹力、摩擦力这些接触力时，围绕研究对象，对接触面逐一分析．
【典例3】 如图4－5－4所示，物体A靠在倾斜的墙面上，在与墙面和B垂直的力F作用下，A、B保持静止，试分析A、B两物体受力的个数．

图4－5－4
解析　先取B为研究对象，把A看作墙的一部分，受力如图所示．
若只受GB和F，B物体不能静止，因此A对B有沿接触面向上的静摩擦力f1，受f1则一定有A对B的弹力N，B受4个力作用．
取A、B整体为研究对象，同理可得墙对A有沿墙面向上的静摩擦力f2和墙的弹力NA，由牛顿第三定律知A还受B的沿A、B接触面向下的静摩擦力f1′和垂直接触面向上的弹力N′，还有自身的重力GA，共5个力．
答案　A受5个力，B受4个力
【跟踪3】 L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图4－5－5所示．若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力．则木板P的受力个数为 (　　)．
图4－5－5
A．3　　B．4　　C．5　　D．6
解析　本题主要考查受力分析，意在考查考生应用整体法和隔离法解题的能力．因一起匀速下滑，所以斜面对P有沿斜面向上的摩擦力，而Q必受弹簧向上的弹力，所以隔离P可知P受重力、斜面摩擦力、斜面弹力、弹簧弹力、Q的压力作用．
答案　C
【错误案例】　对作用力与反作用力理解不透导致错解
易错易混
图4－5－6
【典例4】 我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”，实际上相当于两个人拔河，如图4－5－6所示．如果甲、乙两人在押加比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是 (　　)．
A．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜
B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲
的拉力大小
C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉
力
D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地
面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜
解析　物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，由于它们作用在不同的物体上，其效果
可以不同．甲加速前进的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小．B、D正确．
答案　BD
易错分析　本题易错选项及错误原因具体分析如下：
易错选项 错误原因
A项 受解答常规题目的思维定势的影响，不能正确理解作用力和反作用力的关系，没有分析每个人的受力情况及所受合力的特点．实际上甲获胜的原因是甲、乙所受合力指向甲这一方.
C项 不能正确区分物体所受的合力与作用力和反作用力的关系．实际上根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力与乙对甲的拉力大小相等，只是由于地面对甲、乙的摩擦力大小不同，而导致甲获胜.
以下判断正确的是 (　　)．
【我来冲关】
图4－5－7
A．跳高运动员起跳时，地面对他的支持力大于他对地面的压力
B．拔河比赛时，若甲胜乙负，则甲队对乙队的拉力大于乙队对甲队的拉力
C．起重机用钢丝吊着货物加速上升时，钢丝绳对货物的拉力等于货物对钢丝绳的拉力
D．汽车拉着拖车在水平道路上沿直线运动，只有它们做匀速运动时，汽车拉拖车的力才等于拖车拉汽车的力
解析　四个选项中都涉及到两个物体间的相互作用力，根据牛顿第三定律，作用力和反作用力总是等大反向的，与物体的运动状态、是否受其他力无关，所以只有C正确．
答案　C
牛顿三定律的区别与联系
【状元微博】
牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律
区别 公式 F合＝ma F＝－F′
意义 加深了对力的认识，指出了力是物体运动状态发生改变的原因，即力是产生加速度的原因 揭示了加速度是力作用的结果，揭示了力、质量、加速度的定量关系 揭示了物体间力的作用的相互性，明确了相互作用力的关系
研究方法 根据理想实验归纳总结得出，不能直接用实验验证 用控制变量法研究F、m、a之间的关系，可用实验验证 由实际现象归纳总结得出，可用实验验证
联系 牛顿三个定律是一个整体，是动力学的基础，牛顿第二定律以牛顿第一定律为基础，由实验总结得出
1．一个男士跟一个女士站在水平地面上手拉手比力气，结果男士把女士拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是 (　　)．
A．男士拉女士的力一定比女士拉男士的力大
B．男士与女士间的拉力是一对作用力、反作用力
C．男士拉女士的力与女士拉男士的力大小一定相等
D．只有在男士把女士拉动的过程中，男士的力才比女士的
力大，在可能出现的短暂相持过程中，两士的拉力一样大
对牛顿第三定律的理解
解析　作用力与反作用力总是大小相等的，男士与女士手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是女士被男士拉过来的过程中，男士拉女士的力与女士拉男士的力的大小总是相等的，所以说法B、C项正确，故选A、D项．
答案　AD
2．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，一对平衡力都是同
时作用在同一个物体上
作用力、反作用力和一对平衡力的区别
解析　作用力和反作用力的受力物体是两个，故不能求合力，作用效果不能抵消，故A错．作用力与反作用力具有同时性，性质也一定相同，而平衡力不具有同时性，C、D错，B正确．
答案　B
3．一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图4－5－8所示，在这一瞬间悬绳断了，设木杆足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地面高度不变，则木杆下降的加速度大小为________，方向为________．(设小猫质量为m，木杆的质量为M)
牛顿第三定律的应用
图4－5－8
解析　先对猫进行分析，由于猫相对地面高度不变，即猫处于平衡状态，而猫受重力G1＝mg和木杆对猫向上的摩擦力Ff的作用，如图甲所示，故G1与Ff二力平衡，即Ff＝G1＝mg ①
如图乙，再对木杆进行受力分析：杆受重力G2＝Mg作用，由于杆对猫有向上的摩擦力Ff，由牛顿第三定律可知，猫对杆有向下的摩擦力Ff′且Ff′＝Ff. ②
由牛顿第二定律，杆的加速度为