人教版 (2019)第三章 相互作用——力3 牛顿第三定律导学案

牛顿第三定律

【核心素养目标】

【学习重难点】

1．探究作用力与反作用力的关系；

2．用牛顿第三定律解决分析实际问题。

【学习过程】

一、知识纲要导引

二、基础导学

（一）作用力和反作用力

(自学教材“作用力和反作用力”部分)

1．力是物体对物体的作用，只要谈到力，就一定存在受力物体和施力物体。

2．两个物体之间的作用总是相互的。施力物体同时也一定是受力物体。物体间相互作用的这一对力叫作作用力和反作用力。如图所示，F′与F是一对作用力和反作用力。

3．作用力和反作用力总是相互依存、同时存在的，我们可以把其中的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

(自学教材“牛顿第三定律”部分)

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。这就是牛顿第三定律(Newton's third law)。

2．应用：在生活和生产中应用牛顿第三定律的例子是很多的。

（1）人在划船时，桨向后推水，水就向前推桨，将船向前推进。

（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

(自学教材“物体受力的初步分析”部分)

1．分析物体受力的两条思路

（1）一是根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况(下一章学习的内容)。

（2）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．受力分析中常见的三种力

（1）重力：任何物体都受重力，其方向竖直向下。

（2）弹力：两个相互接触的物体相互挤压，就会产生弹力，其方向与接触面垂直。

（3）摩擦力：当接触面粗糙、相互挤压且发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力，其方向与接触面平行。

3．“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”作用在同一物体上。“一对作用力和反作用力”作用在两个物体。

如图所示，FT与G是一对相互平衡的力，FT′与FT是一对作用力和反作用力。

（2）“一对相互平衡的力”不一定是同一种类的力(例如FT是弹力，而G是重力)。“一对作用力和反作用力”一定是同一种类的力(例如FT和FT′都是弹力)。

三、思考判断

（1）作用力与反作用力可以作用在同一物体上。(    )

（2）作用力与反作用力的作用效果不能抵消。(    )

（3）整体法和隔离法是指选取研究对象的方法。(    )

（4）人走在松软的土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力。(    )

（5）牛顿第三定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何情况下牛顿第三定律都是成立的。(    )

答案：（1）×  （2）√  （3）√  （4）×  （5）√

四、思考与讨论

[实验]用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系

如图，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．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′。F与F′有什么关系呢？

问题解答：弹簧测力计A无论快拉还是慢拉，拉力增大还是减小，F和F′始终大小相等，方向相反。

五、启迪思维，突破重点

主题一  作用力和反作用力

相互作用的物体不一定接触。(像图中的这种情况靠“场”传递力的作用就不需要接触，以后学习)。

【问题探究】

探究点1  2018年1月25日，“长征二号”丙运载火箭在我国西昌卫星发射中心，以一箭三星的方式成功发射遥感三十号04组卫星，卫星随后进入预定轨道。火箭为什么能将卫星推向天空？

提示：火箭内的燃料燃烧时，向下喷出大量气体，根据作用力和反作用力的关系，气体将对火箭产生向上的推力。

探究点2  “掰腕子”比赛中甲胜乙，是因为甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力吗？

提示：不是。甲胜乙是因为甲手腕能承受的力大于乙手腕能承受的力。

探究点3  如图甲所示，用手向下压桌子。

如图乙所示，A、B两队人员进行拔河比赛。

如图丙所示，磁铁相互吸引而使小车运动。

试完成表格中的问题。

提示：是；是；是；是。

探究点4  由3我们可以得出作用力和反作用力有怎样的依赖关系？

（1）作用力和反作用力总是________。

（2）作用力和反作用力同时________，同时________，同时________。

提示：（1）互相依存（2）产生；变化；消失。

知识链接：只要有力发生，一定是成对的。

示例：甲船上的人用力推乙船，甲船朝相反方向运动。

【探究总结】

作用力和反作用力的特征与性质

【典例示范】

例1  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

解析：可通过以下表格对各选项逐一分析

答案：D

知识链接：判断作用力和反作用力的方法

训练1 

足球运动是一项校园传统体育项目，如图所示。某同学踢球时(    )

A．脚对球的作用力大于球对脚的作用力

B．脚对球的作用力小于球对脚的作用力

C．脚对球的作用力与球对脚的作用力是一对作用力与反作用力

D．脚对球的作用力与球对脚的作用力是一对相互平衡力

答案：C

主题二  一对作用力、反作用力与一对相互平衡的力

【问题探究】

探究点  如图1所示，木块静止在水平面上。

（1）在图中画出木块受到的重力G和支持力FN的示意图。

重力G和支持力FN属于一对什么力？作用在几个物体上？性质相同吗？

（2）在如图2中，画出水平面对木块的支持力FN和木块对水平面的压力FN′。

支持力FN和压力FN′属于一对什么力？分别作用在什么物体上？性质相同吗？

提示：（1）如图所示

答案：重力和支持力属于一对相互平衡的力；作用在一个物体上；性质不同。

（2）如图所示

答案：支持力FN和压力FN′属于一对作用力和反作用力；支持力FN作用在木块上，压力FN′作用在水平面上；性质总是相同的。

知识链接：

（1）一对相互平衡的力的合力一定为零。一对作用力与反作用力不可以求合力。

（2）一对相互平衡的力和一对作用力与反作用力关注的对象不同。

【探究总结】

一对作用力和反作用力与一对相互平衡的力异同比较。

【典例示范】

例2  (多选)如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止。下列说法正确的是(    )

A．作用力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力

B．物体受到的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对相互平衡的力

C．作用力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力

D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力

解析：A错、B对：取物体为研究对象，它的受力如图所示，可知作用力F跟墙壁对物体的压力是一对相互平衡的力，物体受到的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对相互平衡的力。C错、D对：由作用力与反作用力的定义可知墙壁对物体的压力与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力。

答案：BD

方法技巧：区别作用力和反作用力与平衡力的方法

简单准确的方法是看力的作用点，一对相互平衡的力的作用点一定在同一个物体上，而作用力和反作用力的作用点一定在两个物体上，但作用在两个物体上的力不一定是作用力与反作用力，还必须是因为相互作用而产生的。

训练2  如图所示，重为G的花瓶置于水平桌面上，桌面对花瓶的支持力为F1，花瓶对桌面的压力为F2，下列说法正确的是(    )

A．F1大于F2

B．G与F2是一对相互平衡的力

C．G与F1是一对作用力与反作用力

D．F1与F2是一对作用力与反作用力

解析：花瓶对桌面的压力和桌面对花瓶的支持力是一对作用力与反作用力，所以F1与F2是一对相互作用力，所以二者大小相等，A错误、D正确；G是花瓶的重力，而F2是桌面的受力，二力作用在两个不同的物体上，不可能平衡，B错误；F1与G都作用在花瓶上，大小相等，方向相反，是一对相互平衡的力，C错误。

答案：D

主题三  物体的受力分析

1．受力分析：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有力找出来，并画出受力示意图，这就是受力分析。

2．受力分析的判断依据：

（1）条件判断：根据力的产生是否满足条件来判断物体是否受到某个力的作用。

（2）效果判断：根据力的作用效果是否得以体现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，即施力物体同时也是受力物体，从一个物体是否受到某个力的作用来判断另一个物体是否受到相应的反作用力的作用。

知识链接：受力分析的顺序：

（1）先分析重力。

（2）再分析接触力(弹力和摩擦力)。

（3）最后分析其他外力。

【典例示范】

例3  如图所示，水平地面上的物体A在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速运动，则下列说法中正确的是(    )

A．物体A可能只受到两个力的作用  B．物体A一定只受到三个力的作用

C．物体A一定受到了四个力的作用  D．物体A可能受到了四个力的作用

解析：物体一定受重力，拉力F产生两个作用效果，水平向右拉物体，竖直向上拉物体，由于物体做匀速直线运动，受力平衡，水平方向必有摩擦力与拉力的水平分量平衡，即一定有摩擦力，结合摩擦力的产生条件可知，必有支持力，因而物体一定受到四个力的作用，选项C正确。

答案：C

方法技巧：受力分析的步骤

训练3  下列“画阴影”的物体受力分析正确的是(    )

解析：物体保持静止，合力为零，无向右上方的支持力，A错误；物体不受支持力，受重力和拉力平衡，B正确；物体冲上粗糙斜面，滑动摩擦力与相对运动方向相反，C错误；一起向右匀速运动，处于平衡状态，只受重力和支持力而平衡，没有摩擦力，D错误。选B。

答案：B

知识链接：受力分析时的两点注意

（1）易漏力，即受力分析时漏掉一些力。防止漏力的措施是按顺序分析受力。

（2）易添力，即受力分析时添加了多余的力。防止添力的措施是寻找每个力的施力物体，找不到施力物体的力不存在。

六、达标检测

1．[2019·无锡高一检测]如图所示，击球员用棒球棒回击飞过来的棒球时，球棒击棒球的力(    )

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

解析：球棒击棒球的力与球撞击球棒的力是作用力与反作用力，大小相等，方向相反，它们同时产生，同时变化，同时消失，故A．C、D错误，B正确。故选B。

答案：B

2．[2019·广东实验中学高一上检测]下列关于一对作用力和反作用力的说法中正确的是(    )

A．只有当相互作用的两物体都处于静止时，它们之间的作用力和反作用力大小才相等

B．摩擦力的反作用力亦可能是弹力

C．一对作用力和反作用力可以相互平衡

D．一对作用力与反作用力对物体产生的作用效果可以不同

解析：由牛顿第三定律可知，任何情况下作用力与反作用力大小相等，方向相反，故A错误；作用力与反作用力的性质相同，摩擦力的反作用力也是摩擦力，故B错误；作用力和反作用力作用在不同的物体上，作用效果不能抵消，不能合成，可以不同，故C错误、D正确。

答案：D

3．[2019·咸阳高一检测]2017年国际排联女排大冠军杯收官日，中国女排击败日本，以五战全胜的成绩夺得冠军。如图是朱婷用手掌奋力将球击出时的情景，下列说法正确的是(    )

A．手掌对排球作用力的大小大于排球对手掌作用力的大小

B．手掌对排球作用力的大小等于排球对手掌作用力的大小

C．排球对手掌的作用力晚于手掌对排球的作用力

D．手掌对排球的作用力与排球对手掌的作用力是平衡力

解析：可通过以下表格对各选项逐一分析

答案：B

4．一建筑塔吊如图所示向右上方匀速提升建筑物料，若忽略空气阻力，则下列有关物料的受力图正确的是(    )

解析：由题意可知，物料匀速运动，合力为零，则受力分析，即有：拉力FT与重力mg平衡，故A、B、C错误，D正确。

答案：D

5．[2019·大连甘井子区检测]一根轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，下端悬挂一小球并静止。弹簧和小球的受力如图所示，下列说法正确的是(    )

A．F2的反作用力是F4  B．F1的施力物体是弹簧

C．F4的反作用力是F3  D．F3的施力物体是小球

解析：力F2是弹簧对小球的拉力，F3是小球对弹簧的拉力，两力是一对作用力与反作用力，F2与F4没有直接关系，不是一对作用力与反作用力，故A错误。F1是小球的重力，其施力物体是地球，故B错误。F4与F3都作用在弹簧上，不是一对作用力与反作用力，而是一对相互平衡的力，故C错误。F3是小球对弹簧的拉力，所以F3的施力物体是小球，故D正确。故选D。

答案：D