2020-2021学年新教材物理人教版必修第一册 3.3牛顿第三定律 学案

第3节　牛顿第三定律
学习目标
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.通过实验探究作用力和反作用力之间的关系。
3.会用牛顿第三定律分析物理现象,解决简单的物理问题。
4.能够区别作用力和反作用力与一对平衡力。
自主预习
1.作用力和反作用力:当一个物体对另一个物体施加了力,后一物体一定同时对前一物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力通常叫作　　　　　和　　　　　。?
2.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　　　　　,方向　　　　　,作用在　　　　　上。?
3.一对平衡力:作用在同一个物体上的两个力,大小　　　　、方向　　　　,作用在　　　　　上。?
课堂探究
【情境设问】水母前进、气球飞行、火箭发射的动力由谁来提供?
一、作用力和反作用力
【情境设问】列举生活中常见的相互作用,并说明作用在哪两个物体之间?他们有什么特点?
总结:两物体之间的作用总是　　　　　的。一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。?
二、牛顿第三定律
【科学探究】两个弹簧测力计互拉实验
实验方案:
(1)A不动,B拉A
(2)B不动,A拉B
　　(3)A、B互拉,保持静止(水平、竖直、倾斜)
(4)A、B互拉,同时运动(水平、竖直、倾斜)
实验结果:
方案
B拉A
A拉B
A、B互拉,在各个方向保持静止
A、B互拉,在各个方向同时运动
弹簧测力计A示数
弹簧测力计B示数
　　【实验演示】两个力传感器之间的相互作用实验,探究互拉、相互挤压、碰撞等多种情况下的作用力与反作用力之间的关系。
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　　　　　,方向　　　　　,作用在　　　　　　　　　　　　　。?
【情境设问】分析情境,哪些物体之间存在作用力与反作用力?分别作用在几个物体上?性质是否相同?
情境一:人坐在椅子上,双脚离地　　情境二:小孩滑滑梯
总结:作用力与反作用力分别作用在　　　　　物体上,是性质　　　　　的力。?
三、作用力和反作用力与平衡力的区别与联系
【情境设问】寻找情境中的“一对平衡力”与“一对作用力和反作用力”,思考并小组讨论它们之间的区别与联系。
比较
对象
一对平衡力
一对作用力和反作用力
相同
点
大小　　　　、方向　　　　、作用在　　　　　　　　　上?
不同
点
两个力作用在　　　个物体上?
两个力作用在相互作用的　　　　　　　上?
两个力性质不一定相同
两个力性质一定　　　?
一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力
两个力同时产生、同时变化、同时消失
两个力共同作用,效果是使物体处于平衡状态,两力合力为零
两个力各有各的作用效果,不能　　　?
【思考与讨论1】鸡蛋碰石头,为什么鸡蛋碎了而石头没碎?是因为鸡蛋受到的力大,石头受到的力小吗?
【思考与讨论2】马拉车,车未动,此时马拉车的力小于车拉马的力吗?
课堂练习
1.(多选)关于作用力和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.作用力和反作用力一定是同一性质的力
B.作用力和反作用力大小相等,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
2.如图所示,放在水平桌面上的物体,受到一个水平拉力而处于静止状态,则(　　)
A.物体受到三个力的作用,其中有一对平衡力
B.物体受到三个力的作用,其中有一对作用力和反作用力
C.物体受到四个力的作用,其中有两对平衡力
D.物体受到四个力的作用,其中有两对作用力和反作用力
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　
3.关于吊在天花板上的电灯,下面哪一对力是作用力和反作用力(　　)
A.灯对悬线的拉力与灯受到的重力
B.灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力
C.灯受到的重力与悬线对灯的拉力
D.灯受到的重力与悬线对天花板的拉力
4.下列情境中,关于力的大小关系,说法正确的是(　　)
A.跳高运动员起跳,地对人的支持力大于人对地的压力
B.火箭加速上升时,火箭对空气的推力等于空气对火箭的推力
C.鸡蛋撞击石头,鸡蛋破碎,鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力
D.钢丝绳吊起货物加速上升时,钢丝绳对货物的拉力大于货物对钢丝绳的拉力
核心素养专练
1.关于作用力和反作用力,下列说法中错误的是(　　)
A.我们可以把物体间相互作用的两力中的任意一个力叫作作用力,另一个力叫作反作用力
B.若作用力是摩擦力,则反作用力也一定是摩擦力
C.作用力和反作用力一定是同时产生、同时消失的
D.作用力和反作用力大小相等、方向相反,作用在同一条直线上,因此它们可能成为一对平衡力
2.如图是利用计算机记录的飞船发射时火箭和地面的作用力和反作用力变化的图线,根据图线可以得出的结论是(　　)
A.作用力大时,反作用力小
B.作用力和反作用力的方向总是相反的
C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
D.牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用
3.(多选)吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G,静止时固定杆对它的拉力为F,扇叶水平转动起来后(扇叶向下扇风),杆对它的拉力为F',则(　　)
A.F=G、F=F'
B.F=G、F>F'
C.电扇静止时,固定杆对它的作用力等于它对固定杆的作用力
D.扇叶水平转动后,固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力
4.如图所示,一物体在水平力F1=12 N、F2=4 N的作用下静止于水平地面上,则该物体所受到的力的个数为(　　)
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　
A.2 B.3
C.4 D.5
5.关于作用力和反作用力,下列说法正确的是(　　)
A.马拉车加速行驶,马拉车的力大于车拉马的力
B.从井里将水桶提上来,绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力
C.不论电梯上升时是加速、匀速还是减速,人对电梯底板的压力和底板对人的支持力总是大小相等的
D.作用力和反作用力等大、反向,合力为零
6.如图所示,用一根细绳和一根轻直杆组成三角支架,绳的一端绕在手指上,杆的一端顶在掌心,当A处挂上重物时,绳与杆对手指和手掌均有作用,对这两个作用力的方向判断完全正确的是(　　)
7.(多选)下列说法中正确的是(　　)
A.甲物体受到乙物体的作用,则乙物体一定同时受到甲物体的作用
B.甲物体受到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.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是竖直向上
8.(多选)下列情形中,利用牛顿第三定律的有(　　)
A.气垫船向后划桨获得动力
B.战斗机在行进途中抛弃副油箱
C.喷水龙头靠喷水旋转使水喷得均匀
D.玩具火箭靠喷出气体飞上天空
9.(多选)如图所示,P和Q叠在一起,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(　　)
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
参考答案
自主预习
1.作用力　反作用力
2.相等　相反　同一条直线
3.相等　相反　同一条直线
课堂探究
一、作用力与反作用力:相互
二、牛顿第三定律:相等　相反　同一条直线上　两个　相同
三、作用力与反作用力和平衡力的区别与联系:
比较
对象
一对平衡力
一对作用力和反作用力
相同
点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
不同
点
两个力作用在一个物体上
两个力作用在相互作用的两个物体上
两个力性质不一定相同
两个力性质一定相同
一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力
两个力同时产生、同时变化、同时消失
两个力共同作用,效果是使物体处于平衡状态,两力合力为零
两个力各有各的作用效果,不能合成
【思考与讨论1】鸡蛋和石头间的力是作用力与反作用力;大小相等,因为鸡蛋能够承受的力比较小,所以容易碎。
【思考与讨论2】马拉车的力和车拉马的力是一对作用力与反作用力,大小是相等的。
课堂练习
1.AC　2.C　3.B　4.B
核心素养专练
1.D　解析:物体之间的相互作用力,哪一个叫作用力,哪一个叫反作用力是任意的,选项A正确;作用力和反作用力一定是性质相同的力,并且同时产生、同时变化、同时消失,选项B、C正确;作用力和反作用力作用在两个不同的物体上,效果不能抵消,选项D错误。
2.B　解析:根据题中图线可以看出,作用力和反作用力总是等大反向的。作用力和反作用力是作用在两个物体上的,不管物体是不是处于平衡状态,牛顿第三定律都成立。
3.BC　解析:静止时,对电扇由二力平衡,可得F=G,扇叶转动时电扇受到空气向上的作用力,故F'F',故选项A错误,选项B正确;不论电扇静止还是转动,固定杆对它的作用力与它对固定杆的作用力是一对作用力和反作用力,大小始终相等,故选项C正确,选项D错误。
4.D　解析:物体受到重力,支持力,水平力F1、F2和向左的静摩擦力5个力的作用。
5.C　解析:对于任何物体,在任何条件下,作用力和反作用力的大小一定相等,故马拉车的力等于车拉马的力,绳子对桶的拉力等于桶对绳子的拉力,人对电梯底板的压力等于底板对人的支持力,选项A、B错误,选项C正确;作用力和反作用力等大、反向,但作用在不同的物体上,各自产生不同的效果,不能求合力,选项D错误。
6.D　解析:绳对手产生沿绳斜向下的拉力,杆对手有沿杆向左的压力。
7.AC　解析:根据牛顿第三定律知,作用力和反作用力是两个物体相互作用而产生的。如果把其中一个叫作作用力,另一个就是反作用力,作用力和反作用力的命名是任意的,作用力和反作用力作用在同一直线上,方向相反,根据以上叙述可判定选项A、C正确,选项B、D错误。
8.ACD　解析:战斗机在行进途中抛弃副油箱是为了减小惯性,提高灵活性。
9.CD　解析:作用力和反作用力是存在于相互作用的两个物体之间,C、D正确。
学习目标
1.知道两个物体间的作用总是相互的,作用力和反作用力的说法是相对的。
2.经历探究作用力和反作用力的关系的实验过程,观察并体会一对作用力和反作用力间的大小、方向的关系。培养学生的观察能力、分析实验现象的能力、归纳能力、逻辑思维能力和动手实践的能力。
3.理解并掌握牛顿第三定律的内容。
4.能够正确区分一对相互作用力与一对平衡力。
5.在分析实例和动手实践的过程中增强运用牛顿第三定律解决实际问题的能力。
自主预习
1.力的作用是相互的,物体间相互作用的这一对力通常叫作　　　　　　　　　。?
2.牛顿第三定律的内容:?
　。?
课堂探究
【提出问题】(1)作用力和反作用力作用是不是在一个物体上?
(2)两力的方向有何关系?
(3)两力是同时产生的吗?
(4)两力是同种性质的力吗?
(5)两力的作用与运动状态有关吗?
1.作用力和反作用力的关系特点:
(1)　　　　　　　　;?
(2)　　　　　　　　;?
(3)　　　　　　　　;?
(4)　　　　　　　　。?
2.牛顿第三定律的表达式:　　　　,式中的　　　　表示方向　　　　。?
3.牛顿第三定律揭示了　　　　的规律,反映了物理世界普遍存在的对称美,与物体的　　　　无关。?
【思考讨论】
(1)以卵击石,鸡蛋“粉身碎骨”,而石头却“安然无恙”。由此认为:鸡蛋对石头的作用力小,而石头对鸡蛋的作用力大。此观点正确吗?为什么?
(2)马拉车由静止开始,先做加速运动,后做匀速运动。由此认为:加速运动中,马拉车的力大于车拉马的力,匀速运动中,马拉车的力等于车拉马的力。此观点正确吗?为什么?
(3)地球对苹果的引力等于苹果对地球的引力,为什么是苹果落向地球,而不是地球落向苹果?
(4)既然作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,那么这两个力就会互相抵消。此观点正确吗?为什么?
(5)先有作用力,后有反作用力。此观点正确吗?为什么?
(6)作用力和反作用力一定是性质相同的力。此观点正确吗?请举例说明。
4.
比较对象
一对作用力和反作用力
一对平衡力
相同点
大小
方向
是否共线
不同点
性质
作用时间
作用对象
5.如图所示为挂在天花板上的电灯。试分析电灯受到的力,指出它们的反作用力和反作用力的施力物体,并指出相互平衡的力。
核心素养专练
1.关于作用力和反作用力,下列说法中错误的是(　　)
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　
A.我们可以把物体间相互作用的两力中的任意一个力叫作作用力,另一个力叫作反作用力
B.若作用力是摩擦力,则反作用力也一定是摩擦力
C.作用力和反作用力一定是同时产生、同时消失的
D.作用力和反作用力大小相等、方向相反,作用在同一条直线上,因此它们可能成为一对平衡力
2.如图是利用计算机记录的飞船发射时火箭和地面的作用力和反作用力变化的图线,根据图线可以得出的结论是(　　)
A.作用力大时,反作用力小
B.作用力和反作用力的方向总是相反的
C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
D.牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用
3.(多选)吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G,静止时固定杆对它的拉力为F,扇叶水平转动起来后(扇叶向下扇风),杆对它的拉力为F',则(　　)
A.F=G、F=F'
B.F=G、F>F'
C.电扇静止时,固定杆对它的作用力等于它对固定杆的作用力
D.扇叶水平转动后,固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力
4.如图所示,一物体在水平力F1=12 N、F2=4 N的作用下静止于水平地面上,则该物体所受到的力的个数为(　　)
A.2 B.3
C.4 D.5
5.关于作用力和反作用力,下列说法正确的是(　　)
A.马拉车加速行驶,马拉车的力大于车拉马的力
B.从井里将水桶提上来,绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力
C.不论电梯上升时是加速、匀速还是减速,人对电梯底板的压力和底板对人的支持力总是大小相等的
D.作用力和反作用力等大、反向,合力为零
6.如图所示,用一根细绳和一根轻直杆组成三角支架,绳的一端绕在手指上,杆的一端顶在掌心,当A处挂上重物时,绳与杆对手指和手掌均有作用,对这两个作用力的方向判断完全正确的是(　　)
7.(多选)下列说法中正确的是(　　)
A.甲物体受到乙物体的作用,则乙物体一定同时受到甲物体的作用
B.甲物体受到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.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是竖直向上
8.(多选)下列情形中,利用牛顿第三定律的有(　　)
A.气垫船向后划桨获得动力
B.战斗机在行进途中抛弃副油箱
C.喷水龙头靠喷水旋转使水喷得均匀
D.玩具火箭靠喷出气体飞上天空
9.(多选)如图所示,P和Q叠在一起,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(　　)
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
参考答案
自主预习
1.作用力和反作用力
2.两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
课堂探究
1.(1)作用在不同物体上　(2)等大反向　(3)同时存在、变化、消失　(4)与物体的运动状态无关
2.F=-F'　负号　相反
3.物体间相互作用力　运动状态
4.
比较对象
一对作用力和反作用力
一对平衡力
相同点
大小
相等
相等
方向
相反
相反
是否共线
共线
共线
续　表
比较对象
一对作用力和反作用力
一对平衡力
不同点
性质
同种性质
不一定同种性质
作用时间
同时产生、同时变化、同时消失
一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力
作用对象
不同
相同
核心素养专练
1.D　解析:物体之间的相互作用力,哪一个叫作用力,哪一个叫反作用力是任意的,选项A正确;作用力和反作用力一定是性质相同的力,并且同时产生、同时变化、同时消失,选项B、C正确;作用力和反作用力作用在两个不同的物体上,效果不能抵消,选项D错误。
　　2.B　解析:根据题中图线可以看出,作用力和反作用力总是等大反向的。作用力和反作用力是作用在两个物体上的,不管物体是不是处于平衡状态,牛顿第三定律都成立。
3.BC　解析:静止时,对电扇由二力平衡,可得F=G,扇叶转动时电扇受到空气向上的作用力,故F'F',故选项A错误,选项B正确;不论电扇静止还是转动,固定杆对它的作用力与它对固定杆的作用力是一对作用力和反作用力,大小始终相等,故选项C正确,选项D错误。
4.D　解析:物体受到重力,支持力,水平力F1、F2和向左的静摩擦力5个力的作用。
5.C　解析:对于任何物体,在任何条件下,作用力和反作用力的大小一定相等,故马拉车的力等于车拉马的力,绳子对桶的拉力等于桶对绳子的拉力,人对电梯底板的压力等于底板对人的支持力,选项A、B错误,选项C正确;作用力和反作用力等大、反向,但作用在不同的物体上,各自产生不同的效果,不能求合力,选项D错误。
6.D　解析:绳对手产生沿绳斜向下的拉力,杆对手有沿杆向左的压力。
7.AC　解析:根据牛顿第三定律知,作用力和反作用力是两个物体相互作用而产生的。如果把其中一个叫作作用力,另一个就是反作用力,作用力和反作用力的命名是任意的,作用力和反作用力作用在同一直线上,方向相反,根据以上叙述可判定选项A、C正确,选项B、D错误。
8.ACD　解析:战斗机在行进途中抛弃副油箱是为了减小惯性,提高灵活性。
9.CD　解析:作用力和反作用力是存在于相互作用的两个物体之间,C、D正确。