教科版必修14 牛顿第三定律学案设计

牛顿第三定律

一、作用力与反作用力

　健身者在打沙袋时，为什么会感觉到手疼？

提示：力的作用是相互的，健身者在打沙袋的同时，受到沙袋的反作用力。

1．力是相互的：

请在图中作出两个物体之间相互作用力的示意图。

答案：

2．作用力与反作用力：

物体间相互作用的一对力称为作用力与反作用力。

二、牛顿第三定律

　拔河比赛时，是否获得胜利的一方的拉力要大于输的一方的拉力？为什么？

提示：不是。根据牛顿第三定律可知，获得胜利的一方的拉力与输的一方的拉力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反。

1．内容：两个物体之间的作用力与反作用力的关系：

(1)大小相等；

(2)方向相反；

(3)作用在同一条直线上。

2．表达式：F＝－F′。

三、反冲现象

1．内容：当物体的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反(选填“相同”或“相反”)方向运动的现象。

2．下列哪些现象属于反冲运动①③⑥。

①火箭升空　②直升机　③枪发射子弹　④氢气球上升

⑤用桨划船　⑥乌贼的游动

知识点一　牛顿第三定律

角度1作用力和反作用力的关系

1．表达式：F＝－F′，式中的“－”号表示作用力与反作用力方向相反。

2．作用力与反作用力的“四同”和“三异”：

情境：

讨论：(1)以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，但石头“安然无恙”，鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力大小有什么关系？

提示：鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对相互作用力，大小相等。

(2)马拉车做加速直线运动时，马对车的拉力和车对马的拉力有何关系？

提示：马对车的拉力和车对马的拉力是一对相互作用力，等大反向。

【典例1】一只乌鸦叼着核桃飞到高处，将核桃摔下去，核桃落到坚硬的地面上摔碎后，乌鸦迅速落地，品尝美食。对于核桃与地面相互作用这一过程，下列说法正确的是(　　)

A．核桃先给地面作用力，地面随后给核桃反作用力

B．地面对核桃的作用力与核桃对地面的作用力大小相等

C．地面对核桃的作用力与核桃对地面的作用力合力为零

D．地面对核桃的作用时间比核桃对地面的作用时间长

【解题探究】

(1)作用力和反作用力有先后顺序吗？

提示：没有先后顺序，作用力和反作用力同时产生、同时消失。

(2)作用力和反作用力合力为零吗？

提示：不能求合力，作用力和反作用力作用在两个不同的物体上，分别有不同的作用效果，不能求合力。

【解析】选B。核桃给地面的作用力与地面给核桃的反作用力是同时产生的，选项A错误；作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，地面对核桃的作用力与核桃对地面的作用力是一对相互作用力，选项B正确；地面对核桃的作用力与核桃对地面的作用力分别作用在两个不同的物体上，不能合成，选项C错误；地面对核桃的作用时间与核桃对地面的作用时间相等，选项D错误。

角度2应用牛顿第三定律分析问题

　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，作用力与反作用力的关系都成立。对此，我们可以从以下几个方面理解。

(1)不管物体的大小、形状如何，例如，大物体与大物体之间，大物体与小物体之间，任何形状的物体之间，其相互作用力总是大小相等、方向相反的。

(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，其相互作用力总是大小相等、方向相反的。

(3)作用力与反作用力的产生和消失总是同时的。两者中若有一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失。

【典例2】(多选)足球场上，足球受到运动员头部的作用力改变了运动方向，运动员的头部受到了足球的作用力，感到疼痛。关于这两个力的说法正确的是(　　)

A．运动员对足球的作用力大于足球对运动员的作用力

B．这两个力为相互作用力

C．运动员对足球的作用力比足球对运动员的作用力更早产生

D．这两个力一定会同时消失

【解析】选B、D。运动员对足球的作用力与足球对运动员的作用力是运动员与足球间的相互作用力，总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，故A错误，B正确；运动员对足球的作用力与足球对运动员的作用力是相互作用力，根据牛顿第三定律可知，这两个力同时产生、同时消失，故C错误，D正确。

1．(2020·广州高一检测)如图所示是跳水运动员从跳板上起跳的瞬间，下列说法正确的是(　　)

A．他对跳板的压力大于他受到的重力

B．他对跳板的压力等于他受到的重力

C．跳板对他的支持力大于他对跳板的压力

D．跳板对他的支持力小于他对跳板的压力

【解析】选A。跳板对他的支持力与他对跳板的压力是作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，大小相等，故C、D两项错误。运动员起跳瞬间，受重力与支持力，有向上的加速度，所以支持力大于重力，支持力与压力是作用力与反作用力，大小相等，所以运动员对跳板的压力大于运动员受到的重力，故A项正确，B项错误。

2．(2020·抚州高一检测)物体在固定的斜面上保持静止状态，下列说法中正确的是(　　)

A．重力垂直于斜面向下的分力就是对斜面的压力

B．物体对斜面的压力与斜面对物体的支持力是一对相互作用力

C．物体重力沿斜面向下的分力与斜面对物体的静摩擦力是一对相互作用力

D．斜面对物体的静摩擦力与物体对斜面的压力成正比

【解析】选B。 压力是由于物体相互挤压而产生的，虽然重力垂直于斜面向下的分力大小等于物体对斜面的压力，但重力的分力不是压力，故A错误； 物体和斜面之间由于相互挤压而使物体受到了斜面的支持力，而斜面受到了物体的压力，二力是一对相互作用力，故B正确；物体在沿斜面方向上受到重力的分力及斜面对物体的摩擦力而处于平衡，故二力为平衡力，故C错误； 由于物体受到的是静摩擦力，故不能用f＝μFN来求，只能根据受力平衡进行分析，可知摩擦力大小等于重力沿斜面的分力，故D错误，故选B。

【加固训练】

1．一架飞机起飞后不久遭到鸟击，致使飞机发生故障，下列说法正确的是(　　)

A．飞机和鸟主动撞击的一方施加的作用力大

B．鸟对飞机的作用力等于飞机对鸟的作用力

C．撞击后鸟亡，说明鸟对飞机的作用力小于飞机对鸟的作用力

D．撞击后机损，说明鸟对飞机的作用力大于飞机对鸟的作用力

【解析】选B。作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，所以鸟对飞机的作用力与飞机对鸟的作用力一样大，作用力与反作用力总是同时产生同时消失，与主动不主动无关。故A、C、D错误，B正确。

2．《水浒传》第七回“花和尚倒拔垂杨柳”中有这样一个情节：“众泼皮嫌一株绿杨树上的乌鸦叫。鲁智深相了一相，走到树前，把直裰脱了，用右手向下，把身倒缴着，却把左手拨往上截，把腰只一趁，将那株绿杨树带根拔起。”对这段话中描述的力学知识，理解正确的是(　　)

A．鲁智深对绿杨树施加了力，而绿杨树对鲁智深没有力的作用

B．鲁智深对绿杨树施加的力大于绿杨树对鲁智深施加的力

C．鲁智深对绿杨树施加的力等于绿杨树对鲁智深施加的力

D．条件不足，不能判断出鲁智深对绿杨树的力与绿杨树对鲁智深的力之间的关系

【解析】选C。鲁智深对绿杨树施加的力与绿杨树对鲁智深施加的力是作用力与反作用力，大小始终相等，故选项C正确，选项A、B、D错误。

知识点二　相互作用力和平衡力

角度1区分作用力与反作用力和平衡力

(1)作用力与反作用力作用在两个物体上，平衡力作用在一个物体上。

(2)作用力与反作用力只涉及两个相互作用的物体，是甲物体对乙物体，乙物体对甲物体的关系；平衡的一对力涉及三个物体，即两个施力物体同时作用在平衡的物体上。

在天花板上用竖直悬绳吊一电风扇，电风扇静止时受到几个力的作用？这些力的反作用力是哪些？平衡力是哪些？

提示：电风扇受重力和绳的拉力两个力。

重力的反作用力是电风扇对地球的吸引力，拉力的反作用力是电风扇对绳的拉力。

重力和绳的拉力是一对平衡力。

【典例1】如图所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是(　　)

A．人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力

B．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

C．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力

D．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

【解析】选D。人所受的重力和人对体重计的压力大小相等，方向相同，既不是一对作用力与反作用力，也不是一对平衡力，故A、B错误；由牛顿第三定律可知，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，故C错误，D正确。

角度2作用力与反作用力和平衡力的比较

【典例2】(2021·泸州高一检测)如图所示，重力为G的扫地机器人在水平地板上行驶，地板对机器人的支持力为FN，机器人对地板的压力为FN′，下列说法正确的是(　　)

A．当扫地机器人加速行驶时，FN大于FN′

B．地板对机器人的支持力为FN和机器人对地板的压力为FN′是一对平衡力

C．当扫地机器人匀速行驶时，G与FN′是一对相互平衡的力

D．地板对机器人的支持力为FN和扫地机器人的重力是一对平衡力

【解析】选D。机器人在水平地板上行驶，地板对机器人的支持力和机器人对地板的压力分别作用在两个不同的物体上，是地板与机器人之间的相互作用力，根据牛顿第三定律可知这两个力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与机器人如何运动无关；当扫地机器人匀速行驶时，G与FN是一对相互平衡的力，故A、B、C错误，D正确。

1．有句俗语叫“鸡蛋碰石头——自不量力”。在鸡蛋碰石头的过程中，以下说法正确的是(　　)

A．石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头的作用力是一对平衡力

B．鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大

C．鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力一样大

D．鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大

【解析】选C。石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头的作用力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A、B、D错误，C正确。

2．如图甲所示，一滑块置于水平桌面上，把一个力传感器a系在滑块上，另一个传感器b握在手中，通过传感器拉滑块，计算机屏幕显示出两传感器受力随时间变化的情况如图乙所示。据图可知(　　)

A．滑块一定做匀速直线运动

B．两传感器受到的拉力是一对平衡力

C．先有a受到的拉力，后才有b受到的拉力

D．两传感器受到的拉力总是大小相等、方向相反

【解析】选D。不知道滑块受到的其他的力，所以滑块不一定做匀速直线运动，故A错误；两个传感器受到的拉力分别作用在两个不同的物体上，是一对作用力与反作用力，不是平衡力，故B错误；作用力与反作用力同时产生、同时变化、同时消失，故C错误；由图乙可知，两个传感器受到的拉力是一对作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反，故D正确。

【加固训练】

1．(2018·达州高一检测)如图，一小孩用水平力推置于水平地面上的木箱，未推动，下列说法中正确的是(　　)

A.木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对作用力和反作用力

B．小孩对木箱的推力和地面对木箱的摩擦力是一对作用力和反作用力

C．木箱对地面的压力就是木箱所受的重力

D．木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对平衡力

【解析】选A。木箱受重力、支持力、推力和静摩擦力，木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对作用力和反作用力，重力和支持力、推力和静摩擦力是两对平衡力，压力与重力等大、同向，但性质不同，不是同一个力，故B、C、D错误，A正确。

2．如图所示，甲、乙两同学在水平地面进行拔河比赛。比赛中，手与绳之间不打滑。下列表述中属于一对作用力与反作用力的是(　　)

A．甲对绳的拉力和乙对绳的拉力

B．甲对绳的拉力和绳对甲的拉力

C．乙的重力和乙对地面的压力

D．乙对地面的压力和地面对甲的支持力

【解析】选B。甲对绳的拉力和乙对绳的拉力作用在同一个物体上，并且大小相等，方向相反，是一对平衡力，故A错误；甲对绳的拉力和绳对甲的拉力是两个物体之间的相互作用力，并且大小相等，方向相反，是一对作用力与反作用力，故B正确；乙的重力和乙对地面的压力方向相同，不是一对作用力与反作用力，故C错误；乙对地面的压力和地面对甲的支持力，不是两个物体之间的相互作用力，故D错误。

【拓展例题】考查内容：牛顿第三定律的简单应用

【典例】如图为马戏团中猴子爬杆的装置，已知底座连同直杆总质量为20 kg，猴子质量为5 kg，现让猴子沿杆以1 m/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10 m/s2)

【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)＝55 N，根据牛顿第三定律，知猴子对杆向下的力F′＝F＝55 N，所以底座对水平面的压力为FN＝F′＋Mg＝255 N。

答案：255 N

1．关于牛顿运动定律，理解正确的是(　　)

A．作用力和反作用力大小相等，方向相反，合力为零

B．力是使物体产生加速度的原因，先有力的作用，然后才产生加速度

C．质量越大的物体惯性也越大

D．物体只有受到力的作用才会运动

【解析】选C。 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，作用在两个物体上，不能合成，故A错误； 力是使物体产生加速度的原因，具有瞬时性，有力就产生加速度，故B错误；质量越大的物体惯性也越大，故C正确；如果物体不受力或受平衡力作用，物体保持静止或匀速直线运动状态，故D错误。

2．用牛顿运动定律判断，下列说法正确的是(　　)

A．人走路时，地对脚的力大于脚蹬地的力，所以人才能往前走

B．马车加速前进时，马拉车的力大于车拉马的力

C．人站在沼泽地加速下陷时，人对沼泽地的压力小于人的重力

D．以卵击石，石头完好而鸡蛋破了，因为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力

【解析】选C。人走路时，地对脚的力与脚蹬地的力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A错误；马车加速前进时，马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反，故选项B错误；人站在沼泽地加速下陷时，根据牛顿第二定律可知人的重力大于人受到的支持力，而人受到的支持力与人对沼泽地的压力是相互作用力，大小相等，方向相反，故人对沼泽地的压力小于人的重力，故选项C正确；以卵击石，石头完好而鸡蛋破了，但石头对鸡蛋的作用力仍等于鸡蛋对石头的作用力，因为二者是相互作用力，故D错误。

【加固训练】

电视上棋手进行讲解时，棋子可以在竖直的棋盘上保持静止。已知棋盘和棋子都是用磁性材料做成的，以下分析正确的是(　　)

A．棋盘对棋子的引力与棋子对棋盘的引力是作用力和反作用力

B．棋子所受的重力与棋盘对棋子的摩擦力是作用力和反作用力

C．棋子对棋盘的压力与棋盘对棋子的支持力是一对平衡力

D．棋盘对棋子的支持力与棋子对棋盘的引力是一对平衡力

　【解析】选A。棋盘对棋子的引力与棋子对棋盘的引力是作用力和反作用力，故A正确；磁性棋盘是竖直放置的，棋子静止在上面时受到重力、支持力、引力及摩擦力；重力竖直向下，摩擦力竖直向上，重力和摩擦力是一对平衡力，故B错误；棋子对棋盘的压力与棋盘对棋子的支持力是一对作用力和反作用力，故C错误；棋盘对棋子的支持力与棋子对棋盘的引力方向相同，不是一对平衡力，故D错误。

3.如图所示，羽毛球运动员在比赛过程中用球拍回击飞过来的羽毛球，下列说法正确的是(　　)

A．球拍击羽毛球的力大于羽毛球撞击球拍的力

B．羽毛球先对球拍有力的作用，球拍才对羽毛球有力的作用

C．羽毛球撞击球拍的力是由羽毛球发生形变引起的

D．羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力是一对平衡力

【解析】选C。根据牛顿第三定律可知，球拍击羽毛球的力等于羽毛球撞击球拍的力，故A错误；球拍和羽毛球之间的相互作用是同时的，故B错误；根据弹力的特点可知，羽毛球撞击球拍的力是由羽毛球发生形变引起的，故C正确；羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力是一对作用力与反作用力，故D错误。

4．(多选)在滑冰场上，甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动，甲在冰上滑行的距离比乙远。假定两板与冰面间的动摩擦因数相同，下列判断正确的是(　　)

A．在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力

B．在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间

C．在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度

D．在分开后，甲的加速度大小等于乙的加速度大小

【解析】选C、D。在推的过程中，甲推乙的力与乙推甲的力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等，方向相反，故A错；作用力与反作用力同时产生同时消失，作用时间相等，故B错；分开后，两人受到的合力都是摩擦力，根据牛顿第二定律a＝＝gμ，因为动摩擦因数相等，所以加速度相等，再根据v＝，分析知甲的位移大，则甲的初速度大。故C、D正确。

5．如图所示，在双人花样滑冰比赛中体重为70 kg的男运动员站在冰面上，突然用双手将质量为40 kg的女伴以2 m/s2的加速度向上加速举起，则男运动员对地面的压力为多大？(g取10 m/s2)

【解析】对女运动员受力分析有F－mg＝ma

知F＝mg＋ma＝40×12 N＝480 N

对男运动员受力分析有

N＝F＋Mg＝1 180 N

由牛顿第三定律知，对地面的压力大小为1 180 N，方向向下。

答案：1 180 N