学年人教版高中物理必修一学案 题组训练A45牛顿第三定律.docx

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学年人教版高中物理必修一学案题组训练A45牛顿第三定律

学案5　牛顿第三定律

[目标定位]　1.知道力的作用是相互的，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

力的作用是相互的，物体间相互作用的这一对力称为作用力和反作用力，其中任何一个力称为作用力，另外一个力称为反作用力．

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]

两同学对拉弹簧测力计（拉力大小可以是任意的）．两测力计示数存在什么关系？

两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．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．

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，一位同学用水平推力F把一块木块紧压在竖直墙上，使木块处于静止状态．

图1

（1）在图中画出木块所受的力．

（2）此情景中出现的作用力和反作用力有哪些？

（3）此情景中出现了几对相互平衡的力？

答案　

（1）如图所示

（2）作用力和反作用力共有四对：

木块受到的重力和木块对地球的引力；墙对木块的弹力和木块对墙的压力；墙对木块的摩擦力和木块对墙的摩擦力；手推木块的力和木块对手的弹力．

（3）两对相互平衡的力：

木块受到的重力G和墙对木块的静摩擦力F静；手推木块的力F和墙对木块的弹力FN.

[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

例1　如图2所示，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，如果甲、乙两人在押加比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是（　　）

图2

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，所以其效果可以不同．甲获胜的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙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

针对训练　如图3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3

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.

二、牛顿第三定律的简单应用

例2　质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图4所示，若重物以加速度a下降（a

图4

A．（M＋m）g－ma

B．M（g－a）－ma

C．（M－m）g＋ma

D．Mg－ma

解析　对重物，设绳的拉力为FT，由牛顿第二定律知：

mg－FT＝ma，所以，绳的拉力为FT＝mg－ma.对人受力分析，受重力、绳的拉力及地面的支持力而平衡，则Mg＝FN＋FT，所以FN＝Mg－FT＝（M－m）g＋ma.根据牛顿第三定律知，人对地面的压力大小也为（M－m）g＋ma.

答案　C

三、一对相互作用力和一对平衡力的区别

例3　如图5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5

A．绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是一对作用力与反作用力

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一对作用力与反作用力

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的，是作用力与反作用力的关系，A正确．物体的重力和物体对绳的拉力受力物体不同，不是一对平衡力，B错误．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错误．物体重力的反作用力作用在地球上，D错误．

答案　A

牛顿第三定律

1.（作用力和反作用力）如图6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6

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　题图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．（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，然后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，不存在谁先谁后，故C、D均错．

3．（一对相互作用力与一对平衡力的区别）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，因而可以相互抵消

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

4．（牛顿第三定律的简单应用）图7为马戏团中猴子爬杆的装置．已知底座连同直杆总质量为20kg，猴子质量为5kg，现让猴子沿杆以1m/s2的加速度从杆底部向上爬，设猴子与杆之间的作用力为恒力，则底座对水平面的压力为多少？

（g取10m/s2）

图7

答案　255N

解析　设猴子向上加速爬时受到杆向上的力为F，猴子质量为m，杆及底座质量为M，则对猴子由牛顿第二定律得F－mg＝ma，得F＝m（g＋a）＝55N，根据牛顿第三定律，知猴子对杆向下的力F′＝F＝55N，所以底座对水平面的压力为FN＝F′＋Mg＝255N.

题组一　对牛顿第三定律的理解

1．对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，C、D错误．

4．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

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．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．

题组二　一对相互作用力和一对平衡力的区别

5．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