教科版（2019）高中物理 必修第一册 4.5 牛顿第三定律课件

第5节　牛顿第三定律
学习目标要求
核心素养和关键能力
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含义，并能用它解释生活中的现象。
3.知道作用力、反作用力与平衡力的区别。
1.物理观念
力的相互作用观念。
2.关键能力
灵活选取研究对象的能力。
一、作用力与反作用力
1.两个物体之间力的作用总是相互的：甲物体对乙物体有力的作用时，乙物体也一定同时对甲物体有方向______的力的作用。
2.作用力和反作用力：任何物体都不可能在受到力的同时，不对______物体产生相应的反作用。这种两个物体间相互作用的一对力叫作作用力和反作用力。
相反
施力
[想一想]
提示　墙对人也有作用力。
二、牛顿第三定律
1.实验探究：如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A，结果发现两个弹簧测力计的示数是______的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是______的，方向______。
相等
相等
相反
2.牛顿第三定律
(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________直线上。
(2)表达式：F＝－F′。
(3)意义：揭示了物体之间相互作用的规律，使人们不仅可研究单个物体的运动，还可以把存在相互作用的__________的运动联系起来进行研究。
相等
相反
同一条
各个物体
[判一判]
(1)作用力与反作用力总是大小相等、方向相反。( )
(2)一对作用力与反作用力的性质可以不同。( )
(3)一对作用力与反作用力的合力为零。( )
√
×
×
1.只要有力发生，就一定有受力物体和施力物体。
2.物体间的力的作用是相互的，说明力是成对出现的。
3.作用力与反作用力是相对的，如果定义其中一个力是作用力，则另一个力就是反作用力。
探究
作用力和反作用力的理解
[例1] 下列说法中正确的是(　　)
A.地球附近的物体的重力没有反作用力
B.相互作用的两个力究竟哪一个力是作用力(或反作用力)是人为规定的
C.“鸡蛋碰石头”的过程中，鸡蛋对石头的力必为作用力，石头对鸡蛋的力必为反作用力
D.凡是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上且作用在同一个物体上的两个力必定是一对作用力与反作用力
解析　物体受到的重力属于地球对物体的吸引力，它的反作用力是物体对地球的吸引力，选项A错误；一对相互作用力，究竟哪一个力是作用力，哪一个力是反作用力，是相对而言的，选项B正确，C错误；作用力和反作用力分别作用在两个相互作用的物体上，选项D错误。
答案　B
[针对训练1] 关于作用力和反作用力，下列说法正确的是(　　)
A.当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢的消失
B.弹力与摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力
C.作用力与反作用力的合力为零
D.作用力与反作用力一定是性质相同的一对力
解析　作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失，故A错误；力的作用是相互的，有作用力就有反作用力，故B错误；作用力与反作用力，作用在两个物体上，效果不能抵消，故C错误；作用力与反作用力一定是性质相同的一对力，故D正确。
答案　D
■情境导入　
探究
牛顿第三定律的理解及应用
成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻不自量力，自取灭亡。那么是否蛋对石头的力小于石头对蛋的力？
答案　不是，以卵击石时，卵与石之间的力是一对作用力与反作用力，大小相等，只是作用效果不同而已。
■归纳拓展　
1.牛顿第三定律表达式：F＝－F′，式中的“－”号表示作用力与反作用力方向相反。
2.牛顿第三定律的重要意义
牛顿第三定律全面揭示了作用力和反作用力的关系，可归纳为三个性质和四个特征。
(1)三个性质
(2)四个特征
等值
作用力和反作用力大小总是相等的
反向
作用力和反作用力方向总是相反的
共线
作用力和反作用力总是在同一条直线上
同性质
作用力和反作用力性质总是相同的
[例2] 如图所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说法中正确的是(　　)
A.马拉车的力总是大于车拉马的力
B.马拉车的力总是等于车拉马的力
C.加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力
D.减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力
解析　马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力和反作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关。加速运动或者减速运动时，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，故A、C、D错误，B正确。
答案　B
[针对训练2] 如图所示，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，冰面可看成光滑的，则下列说法正确的是(　　)
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.若甲的质量比乙的大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D.若乙收绳的速度比甲的快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
解析　根据牛顿第三定律知甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，选项A错误；因为甲对绳的拉力和乙对绳的拉力都作用在绳上，故选项B错误；绳对甲、乙的拉力大小相等，由于甲的质量大，加速度小，相同时间内的位移小，故甲会胜利，选项C正确，D错误。
答案　C
■情境导入
探究
一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较
如图所示，在水平桌面上放置一个重为G的茶杯，试分析茶杯受到哪几个力的作用？这几个力的反作用力分别是什么力？这几个力的平衡力又分别是什么力？
答案　茶杯受到重力G和桌面对它的支持力N这两个力的作用。重力G的反作用力是茶杯对地球的吸引力，支持力N的反作用力是茶杯对桌面的压力，茶杯受到的重力G和桌面对茶杯的支持力N正好是一对平衡力。
■归纳拓展
一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较
　 内容
比较　
作用力与反作用力
一对平衡力
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，作用在同一直线上
[例3] 一根轻绳的上端悬挂在天花板上，下端挂一灯泡，则(　　)
A.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力
B.灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力
C.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力
D.绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力
解析　灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对平衡力，选项A、B错误；灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力，绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力和反作用力，选项C正确，D错误。
答案　C
[针对训练3] (多选)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上，使其保持静止，下列说法中正确的是(　　)
A.水平力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
B.物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C.水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
解析　水平力F与墙壁对物体的弹力是一对平衡力，A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力，这两个力是一对平衡力，B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力既不是平衡力，也不是相互作用力，C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力，D正确。
答案　BD
科学思维之质疑创新
【题目示例】
1.如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果绳的质量不计，且保持水平，甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是(　　)
A.甲对乙的拉力始终大于乙对甲的拉力
B.当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
C.只有甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小
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
2.红军在长征时，遇到的环境十分恶劣。在过草地时，有的地方看上去是草，而下面可能就是淤泥，一不小心就会陷入到淤泥中，这是因为(　　)
A.红军给地面的压力大于地面给红军的支持力
B.地面给红军的支持力大与红军给地面的压力
C.地面给红军的支持力小于红军受的重力
D.地面给红军的支持力等于红军受的重力
【问题质疑】 作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，这个结论的成立是否需要条件？与物体的运动状态是否有关系？“总是”二字，其实已经说明了牛顿第三定律的成立不需要条件，与物体的运动状态没有关系，可是为什么我们有时感觉胜者对败者的力要大于败者对胜者的力，石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力呢？
【题例解答】
1.解析　甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对作用力与反作用力，大小始终相等，与运动状态无关，故A、B、C错误；即不管哪个获胜，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是当地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，甲才能获胜，D正确。
答案　D
2.解析　红军对地面的压力与地面对红军的支持力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，A、B错误；红军陷入淤泥中，是因为红军受重力和支持力作用，重力大于支持力，产生向下的加速度，C正确，D错误。
答案　C
【质疑感悟】 对作用力反作用力大小造成错觉的原因，很大程度上是混淆了两物体间的相互作用力与一个物体受到的两个力。马拉车，相互作用力指的是马对车的力和车对马的力，车受到的两个力指的是车受到的拉力和阻力。加速、减速、匀速情况下，马对车的力与车对马的力大小总是相等，车的运动状态不同是因为车受到的拉力与阻力大小不同，合外力方向不同，绝对不是因为马对车的力与车对马的力不同。