高中物理新教材《牛顿第三定律》导学案.docx

高中物理新教材《牛顿第三定律》导学案.docx

《高中物理新教材《牛顿第三定律》导学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理新教材《牛顿第三定律》导学案.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中物理新教材《牛顿第三定律》导学案

3.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，并能应用它解释生活中的现象。

3．学会正确受力分析，能区别平衡力与作用力和反作用力。

一、作用力和反作用力

1．力的物质性：

力是物体对

物体的作用，力的产生一定存在着

受力物体和

施力物体。

2．力的相互性：

力的作用是相互的，物体间相互作用的一对力通常叫作

作用力和

反作用力，它们总是互相依赖、

同时存在的。

二、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

相等，方向

相反，作用在

同一条直线上。

2．应用举例

（1）划船时桨向后推水，水就向前推桨，水给桨一个

反作用力，从而推动船前进。

（2）汽车的发动机驱动车轮转动，由于轮胎和地面之间的摩擦，车轮向

后推地面，地面给车轮一个向

前的反作用力，使汽车前进。

三、物体受力的初步分析

1．物体受力的初步分析

（1）分析物体的受力，有两条思路。

一是根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况；二是根据

各种力的特点，从相互作用的角度来分析物体的受力。

（2）在高中物理的力学部分，我们遇到的力主要是

重力、

弹力和

摩擦力，且一般按

重力、

弹力和

摩擦力的顺序来分析物体的受力情况。

（3）分析物体的受力时，必须明确

是在分析哪个物体所受的力。

（4）在分析物体的受力情况时，不要把某个力的反作用力跟这个力的

平衡力混淆。

2．平衡力与作用力和反作用力

（1）一对相互平衡的力：

大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，且作用在

同一物体上。

（2）一对作用力和反作用力：

大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，且作用在

两个物体上。

（3）一对作用力和反作用力

一定是同一种类的力，而一对相互平衡的力则

不一定是同一种类的力。

判一判

（1）物体间可能只有作用力，而没有反作用力。

（　　）

（2）两个物体只有相互接触时才存在作用力和反作用力。

（　　）

（3）物体间的作用力与反作用力一定同时产生、同时消失。

（　　）

（4）受力分析的一般顺序是先分析是否有摩擦力，再分析是否有弹力，最后分析重力。

（　　）

（5）通常可以用假设法判断弹力、摩擦力是否存在。

（　　）

提示：

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）√

想一想

鸡蛋碰石头，鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大，而鸡蛋对石头的作用力小，这一判断对吗？

提示：

这一判断不对。

鸡蛋碰石头，鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力，大小必然相等，鸡蛋破了，是因为鸡蛋壳易碎。

课堂任务

　牛顿第三定律

仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。

活动1：

我们知道力是物体对物体的作用。

如图甲所示，女孩推了男孩一下，为什么在男孩前进的同时，女孩会后退？

提示：

女孩推男孩，男孩受到女孩的推力而向前运动，女孩后退是因为她同时受到了男孩对她向后的推力。

活动2：

如图乙所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，将B的一端固定，用手拉弹簧测力计A，可以看到什么？

这时，A、B弹簧测力计之间有怎样的相互作用？

提示：

可以看到两个测力计的指针同时移动；这时，测力计B受到A的拉力F，测力计A则受到B的拉力F′。

活动3：

如图乙所示的实验中，测力计B受到A的拉力F与测力计A受到B的拉力F′的大小和方向有什么关系？

再用更大一点的力拉动测力计A，观察两测力计的示数，此时F和F′有什么关系？

提示：

由实验可知，两种情况下F和F′都是大小相等，方向相反，同时变化。

活动4：

讨论、交流、展示，得出结论。

1．作用力与反作用力：

物体间相互作用的一对力，一个叫作用力，另一个叫反作用力，它们总是互相依赖、同时存在的。

2．作用力与反作用力的“四同”和“三异”

　作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其作用效果分别体现在各自的受力物体上，所以作用力和反作用力产生的作用效果不能抵消。

3．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相等，方向相反，作用在同一条直线上。

（2）表达式：

F＝－F′（式中的“－”号表示方向相反）。

（3）重要意义：

定量地反映出物体间相互作用时彼此施力所遵循的规律，即作用力和反作用力的规律。

（4）适用范围：

牛顿第三定律是个普适定律，它的成立不受条件限制，作用力与反作用力的关系与物体运动状态无关，与参考系的选取无关。

例1　（多选）在排球比赛中，运动员用手掌将排球奋力击出。

关于排球与运动员手掌之间的作用力，下列说法正确的是（　　）

A．排球对运动员手掌的作用力大于运动员手掌对排球的作用力

B．排球对运动员手掌的作用力和运动员手掌对排球的作用力大小相等

C．排球对运动员手掌的作用力比运动员手掌对排球的作用力产生稍晚

D．排球对运动员手掌的作用力和运动员手掌对排球的作用力同时消失

（1）手掌对排球的力与排球对手掌的力是什么关系？

提示：

是作用力与反作用力的关系。

（2）手掌对排球的力与排球对手掌的力谁先产生？

谁先消失？

提示：

同时产生，同时消失。

[规范解答]　排球对运动员手掌的作用力与运动员手掌对排球的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，同时产生、同时消失，B、D正确，A、C错误。

[完美答案]　BD

作用力与反作用力不管在什么情况下总是大小相等，方向相反，同时产生、同时变化、同时消失。

　关于马拉车的下列说法正确的是（　　）

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．无论车如何运动，马拉车的力大小总是等于车拉马的力

D．只有当马拉车不动或马拉车匀速前进时，马拉车的力大小才等于车拉马的力

答案　C

解析　马拉车时，不论车如何运动，马拉车的力与车拉马的力都是一对作用力和反作用力，二者总是大小相等，方向相反，故C正确，A、B、D错误。

课堂任务

　物体受力的初步分析

仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。

活动1：

如图，一个木块静止在粗糙斜面上，为了便于受力分析，第一步应该做什么？

提示：

首先要选定研究对象，将其从周围环境中隔离出来，例如要先明确是对木块受力分析还是对粗糙斜面受力分析。

活动2：

物体受到的力往往比较多，以木块为例，应按怎样的顺序分析，才不至于遗漏力？

提示：

地球周围的物体都受重力，所以首先分析重力，木块受到竖直向下的重力；因为有挤压才可能有摩擦力，所以接着分析弹力，木块和斜面接触并挤压，所以木块受到垂直于斜面向上的弹力；假如木块和斜面间没有摩擦，木块就会下滑，所以木块受到沿斜面向上的静摩擦力。

活动3：

我们知道力是物体对物体的作用，为了避免多分析力，受力分析完应该做什么？

提示：

找到物体所受各力的施力物体和受力物体，如果没有对应的施力物体或受力物体不是所研究的物体，这个力就不存在或不是物体受到的力。

活动4：

讨论、交流、展示，得出结论。

1．受力分析

确定所要研究的物体，分析物体受到哪些力，并将它们以示意图的形式表示出来，这一过程及方法叫受力分析。

2．物体是否受某力的判断依据

（1）条件判断

根据是否满足力的产生条件来判断物体是否受到某个力的作用。

（2）效果判断

根据力的作用效果来判断物体是否受到某个力的作用。

（3）相互作用判断

利用力的作用的相互性，即受力物体同时也是施力物体来判断物体是否受到某个力作用。

（4）特殊法判断

好多难以确定的力，如弹力、摩擦力等可以利用假设法、运动状态分析法等特殊方法来判断物体是否受力。

3．受力分析的步骤

4．如何防止“多力”或“丢力”

（1）防止“多力”的有效途径是找出物体所受各力的施力物体和受力物体。

若物体受到的某力有施力物体，则该力实际存在，无施力物体，则该力不存在。

若某力的受力物体不是所研究的物体，则它不是物体受到的力。

（2）按正确的顺序（即一重二弹三摩擦四其他）进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施。

5．受力分析时需注意的问题

（1）只分析所受的力

在进行受力分析时，一定要注意，我们分析的是物体“受到”的力，而不是物体对外施加的力。

（2）只分析性质力

进行受力分析时，只分析物体所受到的性质力，比如：

重力、弹力、摩擦力等；不分析效果力，比如：

动力、阻力、下滑力等。

（3）在分析物体的受力情况时，不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆。

6．一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较

续表

（1）作用力与反作用力是“异体、共线、反向、等大、同类、同存”。

（2）平衡力是“同体、共线、反向、等大”。

例2　（多选）如图所示，一小球用三根轻绳挂于天花板上，小球静止，绳1、3倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力可能有（　　）

A．2个B．3个

C．4个D．5个

（1）小球一定受重力作用吗？

提示：

是的。

地球附近的物体都受到地球的重力作用。

（2）小球受到的绳子上的拉力作用的情形可能有哪些？

提示：

第一种情形：

只有绳2对小球有拉力作用；第二种情形：

只有绳1和绳3对小球有拉力作用；第三种情形：

3条绳都对小球有拉力作用。

[规范解答]　由题可知绳2恰好竖直，小球处于平衡状态，则由平衡条件可知，若绳2不受力，则小球受绳1、3的拉力和重力作用，B正确；若绳2受力，绳1、3不受力，则小球受绳2的拉力和重力作用，A正确；若绳2受力，绳1、3也受力，则小球受绳1、2、3的拉力和重力作用，C正确，D错误。

[完美答案]　ABC

转换研究对象法

求解某个力的大小和方向时，一般情况下选取该力的受力物体进行分析，但有些情况下不便于直接求解该力，可先通过转换研究对象，求解其反作用力的大小和方向，再应用牛顿第三定律求得该力的大小和方向。

　（多选）如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与固定挡板Q接触且P处于静止状态。

则斜面体P此时受到的力的个数有可能为（　　）

A．2B．3

C．4D．5

答案　AC

解析　对物体P受力分析如图甲所示，弹簧对物体P的支持力为N，如果N＝G，物体受力平衡，故P可能受2个力的作用；如果N＜G，P不可能处于静止状态；如果N＞G，物体会受到挡板Q的弹力F和摩擦力f，受力分析如图乙所示，故P可能受4个力的作用。

综上所述，A、C正确，B、D错误。

　某建筑工地上，工人师傅推车情形如图所示，以下判断正确的是（　　）

A．工人对车的力与车对工人的力是一对平衡力

B．工人受到的重力与工人对地面的压力是一对平衡力

C．工人对车的力与车对工人的力是一对作用力和反作用力

D．工人受到的重力与地面对工人的支持力是一对作用力和反作用力

答案　C

解析　工人对车的力和车对工人的力是两个物体之间的相互作用，所以工人对车的力与车对工人的力是一对作用力和反作用力，A错误，C正确；工人受到的重力与工人对地面的压力分别作用在两个不同的物体上，所以不是一对平衡力，B错误；工人受到的重力与地面对工人的支持力都作用在工人上，不是一对作用力和反作用力，D错误。

A组：

合格性水平训练

1．（作用力和反作用力的特点）关于物体间的作用力和反作用力，下列说法正确的是（　　）

A．只有两物体质量相等时它们间的作用力和反作用力大小才相等

B．作用力和反作用力的作用效果可相互抵消

C．作用力和反作用力可以不同时产生

D．作用力和反作用力的方向一定相反

答案　D

解析　作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，作用在两个物体上，作用效果不可相互抵消，同时产生、同时消失。

由上述描述知A、B、C错误，D正确。

2.（牛顿第三定律的理解）如图所示，压路机静止在水平路面上，路面对压路机的支持力为F