高中人教版 (2019)第三章 相互作用——力3 牛顿第三定律学案设计

这是一份高中人教版 (2019)第三章 相互作用——力3 牛顿第三定律学案设计，共16页。

3　牛顿第三定律
[学习目标]　1.理解作用力和反作用力的概念，知道一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别.2.理解牛顿第三定律，并会用其解决简单问题.3.能对一些简单的问题进行受力分析．

一、作用力和反作用力
1．力是物体对物体的作用．只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体．
2．两个物体之间的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力．
3．作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的．我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个力叫作反作用力．

二、牛顿第三定律
1．实验探究：如图1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相等的．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相等的，弹力方向相反．

图1
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相等，方向相反，作用在同一条直线上．
三、“一对相互平衡的力”和“一对作用力和反作用力”的区别
1．一对相互平衡的力作用在一个物体上，一对作用力和反作用力作用在两个物体上．(均选填“一个”或“两个”)
2．一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不一定是同一种类的力．(均选填“一定”或“不一定”)

判断下列说法的正误．
(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力．(　×　)
(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力．(　×　)
(3)物体间先有作用力，然后才有反作用力．(　×　)
(4)物体间的作用力和反作用力等大、反向，可以抵消．(　×　)
(5)物块静止放在水平桌面上，物块所受重力和桌面对物块的支持力是一对相互平衡的力．(　√　)
(6)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力．(　×　)

一、对牛顿第三定律的理解
导学探究　成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头，比喻不自量力，自取灭亡．
(1)如图2所示，以卵击石时，卵对石头的作用力大，还是石头对卵的作用力大？

图2
(2)为什么会出现卵碎石全的不同效果？
答案　(1)以卵击石时，卵对石头的作用力与石头对卵的作用力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知，两个力等大、反向；
(2)虽然卵对石头的作用力与石头对卵的作用力等大，但由于两者能承受的最大外力不同，所以会出现不同的作用效果．
知识深化
1．作用力和反作用力的三个性质

2．作用力和反作用力的四个特征
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作用在同一条直线上
同性质
作用力和反作用力总是同一种类的力(即同一性质的力)

如图3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(　　)

图3
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
答案　B
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．

正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义
“总是”是强调对于任何物体，在任何情况下，作用力和反作用力的关系都成立．
(1)不管物体的大小、形状如何，任意两物体间作用力和反作用力总是大小相等、方向相反．
(2)不管物体的运动状态如何，例如，静止的物体之间，运动的物体之间，静止与运动的物体之间，其作用力和反作用力总是大小相等、方向相反．
(3)作用力和反作用力的产生和消失总是同时的．

针对训练1　越野滑雪是冬奥会比赛项目之一，如图4为中国运动员在训练中的照片，运动员在赛道上滑行时，关于滑雪板与赛道之间的相互作用力，下列说法正确的是(　　)

图4
A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力
B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力
C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等
D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同
答案　C
解析　滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，故C正确，A、B、D错误．

二、一对相互作用力与一对平衡力的比较
导学探究
如图5所示，牧童沿水平方向拉牛，但没有拉动．

图5
(1)牛受到几个力的作用？画出牛受力的示意图．
(2)牛受到的几个力中，哪些是一对平衡力？
(3)指出牛受到的几个力的反作用力．
答案　(1)牛受到重力G、地面对牛的支持力FN、绳对牛的拉力F和地面对牛的摩擦力Ff，共四个力作用，受力示意图如图所示；

(2)牛受到的重力G和地面对牛的支持力FN是一对平衡力；绳对牛的拉力F和地面对牛的摩擦力Ff是一对平衡力；
(3)牛受到重力G的反作用力是牛对地球的吸引力；地面对牛的支持力FN的反作用力是牛对地面的压力；绳对牛的拉力F的反作用力是牛对绳的拉力；地面对牛的摩擦力Ff的反作用力是牛对地面的摩擦力．
知识深化
一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较
内容
比较
一对作用力和反作用力
一对平衡力
不
同
点
作用对象
两个相互作用的物体
同一物体
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、作用在同一条直线上

[深度思考]　马拉着车向前加速运动，能否说明马先对车施加拉力，然后车才对马有拉力作用？车加速前进能否说明马对车的拉力大于车对马的拉力？
答案　都不能，因为作用力与反作用力具有同时性和等大性，与物体的受力情况、运动情况都无关．
(多选)(2020·北京朝阳期末)如图6所示，电灯吊在天花板上，下列关于力的说法中，正确的是(　　)

图6
A．灯对悬线的拉力与灯受到的重力是一对平衡力
B．灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力是一对作用力与反作用力
C．灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力
D．灯受到的重力与悬线对天花板的拉力是一对作用力与反作用力
答案　BC
解析　灯对悬线的拉力与灯受到的重力作用在不同物体上，不是一对平衡力，故选项A错误；灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力是一对相互作用力，选项B正确；灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力，故选项C正确；灯受到的重力与悬线对天花板的拉力作用在不同物体上，不是一对相互作用力，选项D错误．
特别提醒：区分一对作用力和反作用力与一对平衡力的关键是：一看研究对象；二看依存关系．
针对训练2　(多选)2019年1月3日，我国“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面预选着陆区，人类探测器首次登陆月球背面．在着陆过程最后阶段，“嫦娥四号”先悬停在距月面100 m高处，再缓慢下降到着陆点上方4 m处，最终关闭发动机以自由落体方式完美着陆在月面，关于该探测器从距月面上方100 m高处缓慢下降到着陆点上方4 m处的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力是一对相互作用力
B．探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力是一对平衡力
C．探测器对喷射气体的力小于喷射气体对探测器的反冲力
D．探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力大小相等
答案　BD
解析　探测器受到喷射气体的反冲力的受力物体是探测器，探测器自身重力的受力物体也是探测器，不是一对相互作用力，故A错误；探测器缓慢下降的过程中受力平衡，探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力是一对平衡力，故B正确；探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力是一对作用力与反作用力，大小相等，故C错误，D正确．
三、物体受力的初步分析
1．受力分析
根据研究的问题，选取合适的物体作为研究对象，分析它受到哪些力的作用，并画出所受力的示意图，这一过程即为物体的受力分析．
2．受力分析的步骤

画出图7中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止，接触面光滑；(2)A沿固定粗糙斜面上滑；(3)A沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，A静止．

图7
答案　见解析
解析　(1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁；(2)物体A受竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、斜面、斜面；(3)物体A受重力G、支持力FN、滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、水平面、水平面；(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN，施力物体分别是地球、绳子、墙壁．力的示意图如图．

提示　在分析物体受力时，只需画出研究对象受到的力，它对其他物体的力不能画出．
针对训练3　如图8所示，A物体沿竖直墙自由下滑，B、C、D物体均静止，各接触面均粗糙．下列说法正确的是(　　)

图8
A．A物体受到三个力作用
B．B物体受到四个力作用
C．C物体受到三个力作用
D．D物体受到三个力作用
答案　C
解析　A物体沿竖直墙自由下滑，“自由”说明物体A与竖直墙之间没有弹力和摩擦力，因此A只受重力作用，故A错误；B物体处于静止状态，受到重力、弹力、摩擦力三个力的作用，故B错误；C物体受到重力和两个绳子的拉力三个力作用，故C正确；D物体处于静止状态，受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用，故D错误．
如图9所示，粗糙的长方体木块A、B叠在一起，在B木板上施加水平外力F，使A、B一起向右匀速运动．试分别画出A、B的受力示意图．

图9
答案　见解析
解析　先隔离A分析：

再隔离B分析：


训练1　牛顿第三定律

考点一　作用力和反作用力
1．(多选)关于作用力和反作用力，下列说法正确的是(　　)
A．作用力是摩擦力，反作用力可能是弹力
B．作用力是弹力，反作用力可能是摩擦力
C．作用力是摩擦力，反作用力一定是摩擦力
D．作用力是弹力，反作用力一定是弹力
答案　CD
解析　作用力和反作用力的性质相同，摩擦力的反作用力一定是摩擦力，弹力的反作用力一定是弹力，故C、D正确，A、B错误．
2．关于在日常生活和生产中应用反作用力的例子，下列说法中错误的是(　　)
A．运动员在跳高时总是要用力蹬地面，才能向上弹起
B．大炮发射炮弹时，炮身会向后退
C．农田灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管会自动旋转
D．乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，乌贼就会向相反方向游去
答案　B
解析　运动员在跳高时总是要用力蹬地面，当对地面的力大于重力时，根据牛顿第三定律，地面对他的力也大于重力，此时他才能向上弹起，故A正确；大炮发射炮弹时，炮身会向后退，这是需要防止的，而不是应用，故B错误；农田灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，由于水的反作用力，弯管会自动旋转，故C正确；乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，由于水的反作用力，乌贼就会向相反方向游去，故D正确．
考点二　牛顿第三定律
3.(多选)如图1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，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是(　　)

图1
A．绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力，所以甲获胜
B．当甲把乙匀速拉过去时，绳对乙的拉力大小等于绳对甲的拉力大小
C．当甲把乙加速拉过去时，绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力
D．绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小，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
答案　BD
解析　绳对乙的拉力和绳对甲的拉力总是大小相等，与甲、乙运动状态无关，故B正确，A、C错误．地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜，D正确．
4．(2020·江苏沛县、如皋高一上期中联考)“掰手腕”是中学生课余非常喜爱的一项游戏．如图2所示，甲、乙两同学正在进行“掰手腕”游戏．关于他们的手之间的力，下列说法正确的是(　　)

图2
A．甲掰赢了乙，是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的作用力
B．只有当甲、乙僵持不分胜负时，甲手对乙手的作用力才等于乙手对甲手的作用力
C．甲、乙比赛对抗时，无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力的大小关系
D．无论谁胜谁负，甲手对乙手的作用力大小总是等于乙手对甲手的作用力大小
答案　D
解析　甲手与乙手之间的相互作用力总是大小相等、方向相反、作用在一条直线上，故D正确．
考点三　一对平衡力与一对作用力和反作用力的比较
5.如图3所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是(　　)

图3
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．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力
C．人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力
D．人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力
答案　B
6．(多选)如图4所示，把一本书放在水平桌面上保持静止，下列说法中正确的是(　　)

图4
A．书对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的
B．书对桌面的压力在数值上等于书受到的重力
C．书保持静止是由于书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对平衡力
D．书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力
答案　BD
解析　书对桌面的压力是弹力，是由于书发生形变而产生的，选项A错误；书对桌面的压力在数值上等于书受到的重力，选项B正确；书保持静止是由于书的重力与桌面对书的支持力是一对平衡力，选项C错误；书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力，选项D正确．

7．用锤头敲玻璃，玻璃被打碎，而锤头未碎，对于这一现象，下列说法正确的是(　　)
A．锤头对玻璃的作用力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂
B．玻璃对锤头的作用力大于锤头对玻璃的作用力，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂
C．锤头和玻璃之间的作用力是等大的，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂
D.因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小关系
答案　C
解析　锤头对玻璃的作用力与玻璃对锤头的作用力是一对作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在不同物体上，因物体的承受能力不同，所以产生的作用效果不同，故C正确，A、B、D错误．
8．人在沙滩上行走时容易下陷，则下陷过程中(　　)
A．人对沙滩的压力大于沙滩对人的支持力
B．人对沙滩的压力小于沙滩对人的支持力
C．人对沙滩的压力大小等于沙滩对人的支持力大小
D．人对沙滩的压力大小一定等于人的重力大小
答案　C
解析　人对沙滩的压力和沙滩对人的支持力是作用力和反作用力，二者大小相等，方向相反，故A、B错误，C正确；人受重力、沙滩的支持力，人在沙滩上行走时容易下陷说明人受到的向下的重力大于向上的支持力，故D错误．
9．(2021·苏州市高一期末调研)小华和弟弟在元旦期间玩了一个小游戏，比赛谁在水平桌面上叠起的苹果最多、最快．在第一轮比赛中小华取得了胜利．如图5所示，她在5 s内便稳稳地叠放了三个苹果，则下列说法正确的是(　　)

图5
A．苹果1受到的支持力是由苹果2的形变产生的
B．苹果1对苹果2的压力和苹果3对苹果2的支持力是一对平衡力
C．苹果1对苹果2的压力与苹果3对苹果2的支持力是一对作用力和反作用力
D．桌面对苹果3的作用力不一定竖直向上
答案　A
解析　苹果1受到的支持力是由苹果2的形变产生的，选项A正确；苹果1对苹果2的压力小于苹果3对苹果2的支持力，它们不是一对平衡力，选项B错误；苹果1对苹果2的压力与苹果3对苹果2的支持力大小不相等，不是一对作用力和反作用力，选项C错误；对3个苹果组成的整体而言，桌面对苹果3的作用力与整体的重力平衡，整体的重力竖直向下，则桌面对苹果3的支持力一定竖直向上，选项D错误．

10.如图6所示，用弹簧测力计悬挂一个重G＝10 N的金属块，使金属块部分浸在台秤上的烧杯中(烧杯中的水不会溢出)，若弹簧测力计的示数变为FT′＝6 N，则台秤的示数(　　)

图6
A．保持不变
B．增加10 N
C．增加6 N
D．增加4 N
答案　D
解析　金属块部分浸入水中后，水对金属块产生浮力F.由弹簧测力计的示数知，浮力的大小为F＝G－FT′＝(10－6) N＝4 N．根据牛顿第三定律知，金属块对水施加的反作用力大小F′＝F＝4 N，台秤的示数增加4 N.
训练2　物体的受力分析

1．对下列“画阴影”的物体受力分析正确的是(　　)

答案　D
2.如图1所示，木箱A中放一个光滑的铁球B，它们一起静止于斜面上，如果对铁球B(不包括木箱A)进行受力分析，则铁球B受力个数为(　　)

图1
A．3 B．4
C．2 D．1
答案　A
3.如图2所示，物体A分别与水平面、竖直墙面以及物体B紧密接触，所有接触面均光滑，A、B均静止，则(　　)

图2
A．物体A受三个力作用
B．物体A受四个弹力作用
C．物体B受三个弹力作用
D．B受两个力的作用
答案　D
解析　A、B两物体没有相互挤压，它们之间无弹力作用，A所受的弹力只有地面的支持力，B所受的弹力也只有地面的支持力，物体A、B均只受两个力的作用．
4.如图3所示，将铅笔一端放在水平桌面上，另一端用细线悬吊，则铅笔受到力的个数为(　　)

图3
A．5 B．4
C．3 D．2
答案　B
解析　铅笔受重力、支持力、细线的拉力，拉力方向沿线的方向，故铅笔还受一个向右的摩擦力，共4个力，选项B正确．

5．如图4所示，在倾斜的天花板上用力F垂直压住一木块，使它处于静止状态，则关于木块的受力情况，下列说法正确的是(　　)

图4
A．可能只受两个力作用
B．可能只受三个力作用
C．必定受四个力作用
D．以上说法都不对
答案　C
解析　木块在重力作用下，有沿天花板下滑的趋势，故木块一定受到静摩擦力，则天花板对木块一定有弹力，因还受重力、推力F作用，木块共受到四个力，如图所示．故选C.


6．如图5所示，物体A、B在力F的作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　)

图5
A．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同
B．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反
C．甲、乙两图中物体A均不受摩擦力
D．甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F方向相同
答案　D
解析　题图甲中，假设A、B接触面光滑，A保持匀速运动，A、B仍相对静止，说明A、B间没有相对运动趋势，则A、B间没有静摩擦力；假设A、B接触面光滑，题图乙中A物体有向下滑动的趋势，说明A受静摩擦力，方向和F方向相同，故D正确．
7.(多选)如图6，竖直放置的轻弹簧下端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P受到的外力个数可能是(　　)

图6
A．2个 B．3个
C．4个 D．5个
答案　AC
解析　若FN＝G，对P受力分析如图甲所示，故P可能受2个力的作用；若FNG，P会受到挡板MN的弹力F和摩擦力Ff，受力分析如图乙所示，故P可能受4个力的作用．综上所述，P可能的受力个数是2个或4个．

8.如图7所示，一倾角为45°且底面光滑的斜面体紧靠竖直墙面放置，为使一光滑的球静止，需加一水平力F，且F指向球心，下列说法正确的是(　　)

图7
A．球一定受墙的弹力且水平向左
B．球一定受斜面的弹力且垂直于斜面向上
C．球可能不受斜面的弹力
D．斜面体和竖直墙之间可能没有弹力
答案　B
解析　假设球与墙之间没有弹力，撤去与球接触的墙，球仍可能静止，所以球和墙之间可能没有弹力，选项A错误；假设球与斜面无弹力，撤去斜面，球不能静止，故球一定受到斜面的弹力，方向垂直于斜面向上，选项B正确，C错误；以球和斜面体为整体，知斜面体和竖直墙之间一定有弹力，选项D错误．
9.(多选)如图8所示，三个相同物体叠放在一起，置于粗糙水平面上，物体间接触面不光滑，现用一水平力F作用于B上，物体仍静止．下列说法中正确的是(　　)

图8
A．B物体受到六个力作用
B．A物体受到两个力作用
C．C物体受到水平面对它的摩擦力大小为F，方向水平向左
D．C物体对B物体的支持力大小等于B物体的重力
答案　BC
解析　对A物体受力分析可知，A物体受重力和B物体对它的支持力，B选项正确；对B物体受力分析，B物体受重力、A物体对B物体的压力、C物体对B物体的支持力、拉力和C物体对B物体的摩擦力，所以B物体受五个力的作用，A选项错误；由于B物体相对于C物体具有向右运动的趋势，所以B物体受到C物体对它向左的摩擦力作用，则B物体对C物体的摩擦力的方向为水平向右，因此C物体相对水平面具有向右运动的趋势，C物体受到水平面对它水平向左的摩擦力，由二力平衡可知，C物体所受的摩擦力的大小为F，C选项正确；由于A物体放在B物体上，所以C物体对B物体的支持力大小等于A物体和B物体的重力之和，D选项错误．

10.如图9所示，固定斜面C上有A、B两个物体相对静止沿斜面匀速下滑，则A、B两个物体受力的个数分别为(　　)

图9
A．3,4
B．3,5
C．3,6
D．4,5
答案　B
解析　先对A受力分析，A受到重力、B对其垂直于接触面向上的支持力，因A做匀速运动，故B对A有沿接触面向上的静摩擦力，共受3个力．再对B受力分析，B受到重力、A对B垂直于接触面向下的压力、斜面的支持力、滑动摩擦力及A对B的静摩擦力，共5个力．故选项B正确．
11.(多选)放在水平地面上的物体M上表面有一物体m，m与M之间有一处于伸长状态的水平弹簧，整个装置处于静止状态，如图10所示，则关于M和m受力情况的判断，正确的是(　　)

图10
A．m受到向左的摩擦力
B．M受到m对它向左的摩擦力
C．地面对M的摩擦力方向向右
D．地面对M不存在摩擦力作用
答案　AD
解析　伸长的弹簧对m产生向右的弹力，由于m处于静止状态，所以M对m有向左的摩擦力，m对M有向右的摩擦力，A正确，B错误；选整体分析，整体相对地面无运动趋势，地面对M无摩擦力，C错误，D正确．