2022年高中物理魯科版必修1教學案：第6章 第3節(jié) 牛頓第三定律(含解析)

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1、2022年高中物理魯科版必修1教學案：第6章 第3節(jié) 牛頓第三定律(含解析) 1.兩物體間的任何性質的作用力總是相互的，物體間的這一對力叫作用力和反作用力，其中任意一個叫作用力，另一個叫反作用力。 2．作用力與反作用力有“三同”和“三不同”，“三同”是大小相同，性質相同，產生、存在、消失的時間相同；“三不同”是指方向不同，作用對象不同，作用效果不同。 3．作用力和反作用力與平衡力不同，最明顯的區(qū)別是作用對象不同，作用力、反作用力作用在兩個不同的物體上，效果不能抵消，平衡力作用在同一物體上，效果可以抵消。 一、作用力與反作用力 1．定義 物體間的一對相互作

2、用力，叫做作用力和反作用力?？梢园哑渲械娜我庖粋€力叫做作用力，則另一個力就叫做反作用力。 2．特點 力的作用總是相互的。相互的作用力和反作用力既可以存在于相互接觸的物體之間，也可以存在于不接觸的物體之間。 二、牛頓第三定律 1．內容 兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。 2．表達式 F＝－F′，其中F、F′分別表示作用力和反作用力。負號表示兩個力方向相反。 1．自主思考——判一判 (1)力是物體對物體的作用，施力物體同時也是受力物體。(√) (2)作用力和反作用力的受力物體是同一物體。(×) (3)作用力和反作用力的合力為零。(×)

3、 (4)一個人在用力打拳，可見一個力可以只有施力物體沒有受力物體。(×) (5)先有作用力后有反作用力。(×) (6)作用力與反作用力一定是同性質的力。(√) 2．合作探究——議一議 (1)“葉落歸根”這一自然現(xiàn)象說明了樹葉受到了地球的吸引力作用，樹葉對地球有沒有反作用力？ 提示：有，樹葉對地球的吸引力。 (2)如圖6-3-1所示，甲、乙兩同學想通過測力計A、B的讀數來比較出誰的力氣大，這有可能嗎？ 圖6-3-1 提示：不可能。因為兩個測力計的示數始終相同。 (3)“掰腕子”是比較臂力大小的一種常見比賽。在一次“掰腕子”比賽中，甲輕松地勝了乙，是否是因為甲對乙的作用力大

4、于乙對甲的作用力？ 提示：不是。甲、乙兩手間的力為作用力與反作用力，根據牛頓第三定律可知，這兩個力大小相等，甲之所以勝了乙，那是因為甲手腕能承受的力大于乙手腕能承受的力。 作用力與反作用力的理解 1．如圖6-3-2所示，一個大人甲跟一個小孩乙站在水平地面上手拉手比力氣，結果大人把小孩拉過來了。對這個過程中作用于雙方的力的關系，正確的說法是(　　) 圖6-3-2 A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大 B．大人與小孩間的拉力是一對作用力與反作用力 C．大人拉小孩的力與小孩拉大人的力的合力一定為零 D．只有在大人把小孩拉動的過程中，大人的力才比小孩的力

5、大，有可能出現(xiàn)的短暫相持過程中，兩人的拉力一樣大 解析：選B　大人拉小孩與小孩拉大人構成一對相互作用力，它們之間的關系滿足牛頓第三定律，所以二者永遠大小相等，方向相反，兩力作用在不同的人身體上，不能求合力，小孩被拉動是因為他受的拉力大于他所受摩擦力的緣故。故選項B正確。 2．下列各對力中，是相互作用力的是(　　) A．懸繩對電燈的拉力和電燈的重力 B．電燈拉懸繩的力與懸繩拉電燈的力 C．懸繩拉天花板的力和電燈拉懸繩的力 D．懸繩拉天花板的力和電燈的重力 解析：選B　作用力與反作用力是兩個物體之間的相互作用力，選項A、C、D都不是作用力與反作用力。 3．(多選)馬拉車運動時，設馬

6、對車的作用力為F，車對馬的作用力為F′。關于F和F′的說法正確的是(　　) A．F和F′是一對作用力和反作用力 B．當馬與車做加速運動時，F(xiàn)>F′ C．當馬與車做減速運動時，F(xiàn)

7、、方向相反、作用在同一直線上 　不同　點 受力 物體 作用在不同物體上 作用在同一物體上 性質 相同 不一定相同 依存 關系 同時產生、同時變化、同時消失，相互依存，不可單獨存在 無依存關系，撤銷其中一個，另一個仍可存在，只是不再平衡 疊加 性 不可疊加求合力，兩力作用效果不會抵消 可以疊加求合力，合力為零，兩力作用效果相互抵消 [典例]　 (多選)如圖6-3-3所示，水平力F把一個物體緊壓在豎直的墻壁上靜止不動，下列說法中正確的是(　　) 圖6-3-3 A．作用力F跟墻壁對物體的支持力是一對作用力與反作用力 B．作用力F與物體對墻壁的壓力是

8、一對平衡力 C．物體的重力跟墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力 D．物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的支持力是一對作用力與反作用力 [思路點撥]　先對物體受力分析，找出相互平衡的力，然后找出每個力的施力物體，對施力物體的作用力是反作用力。 [解析]　作用力F跟墻壁對物體的支持力作用在同一物體上，大小相等、方向相反，在一條直線上，是一對平衡力，A錯。作用力F作用在物體上而物體對墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個力不能成為平衡力，也不是作用力和反作用力，B錯。物體在豎直方向上，受豎直向下的重力和墻壁對物體豎直向上的靜摩擦力，因物體處于靜止，故這兩個力是一對平衡力，C對。物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的

9、支持力，是兩個物體之間的相互作用力，是一對作用力和反作用力，D對。 [答案]　CD 辨別作用力、反作用力與平衡力的方法 　　　　 1．下列關于作用力、反作用力和一對平衡力的認識，正確的是(　　) A．一對平衡力的合力為零，作用效果相互抵消，一對作用力與反作用力的合力也為零，作用效果也相互抵消 B．作用力和反作用力同時產生、同時變化、同時消失，且性質相同，一對平衡力的性質不一定相同 C．作用力和反作用力同時產生、同時變化、同時消失，一對平衡力也是如此 D．先有作用力，接著才有反作用力，一對平衡力卻是同時作用在同一個物體上的 解析：選B　作用力與反作用力是分別作用在兩

10、個不同物體上的，作用效果不能抵消，選項A錯誤；作用力與反作用力具有同時性、同性質的特點，而一對平衡力不一定具有這些特點，選項B正確，C、D錯誤。 2.如圖6-3-4所示，物體處于靜止狀態(tài)，下列說法中正確的是(　　) 圖6-3-4 A．繩對物體的拉力和物體對繩的拉力是一對作用力與反作用力 B．物體的重力和物體對繩的拉力是一對平衡力 C．物體的重力和繩對物體的拉力是一對作用力與反作用力 D．物體的重力的反作用力作用在繩上 解析：選A　繩對物體的拉力和物體對繩的拉力作用在相互作用的兩個物體上，且大小相等、方向相反，符合作用力與反作用力的條件，故選項A正確；物體的重力作用在物體上，物

11、體對繩的拉力作用在繩上，作用對象不同，不是一對平衡力，故選項B錯誤；物體的重力與繩對物體的拉力是一對平衡力，故選項C錯誤；物體的重力的反作用力作用在地球上，而非作用在繩上，故選項D錯誤。 牛頓第三定律與牛頓第二定律的綜合 [典例]　質量為M的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質量為m的重物從高處放下，如圖6-3-5所示，若重物以加速度a下降(a＜g)，則人對地面的壓力為(　　) 圖6-3-5 A．(M＋m)g－ma B．M(g－a)－ma C．(M－m)g＋ma D．Mg－ma [思路點撥]　解答本題可按以下流程分析： ―→―→―→ ―→ [解析]　以m為研

12、究對象，受力分析如圖甲所示。 由牛頓第二定律得 mg－F＝ma， 所以繩子上的拉力F＝mg－ma。 甲 以人為研究對象，受力分析如圖乙所示： 乙 由平衡條件得F′＋N＝Mg 所以N＝Mg－F′＝Mg＋ma－mg 由牛頓第三定律知，人對地面的壓力等于地面對人的支持力 所以N′＝N＝(M－m)g＋ma。 [答案]　C 在有些問題中，若直接求解某一個力很困難，可以轉換研究對象，先求該力的反作用力，然后根據牛頓第三定律得到要求的力的大小和方向?！　　　? 1.如圖6-3-6所示，用彈簧測力計懸掛一個重10 N的金屬塊?，F(xiàn)使金屬塊部分浸在臺秤上的水杯中(水沒有

13、溢出)，若彈簧測力計的示數變?yōu)? N，則臺秤的示數(　　) 圖6-3-6 A．保持不變　　　　　　 B．增加10 N C．增加6 N D．增加4 N 解析：選D　金屬塊浸入水中后，水對金屬塊產生浮力F，由平衡條件可知，浮力的大小為F＝G－T＝10 N－6 N＝4 N。根據牛頓第三定律，金屬塊對水也施加一個反作用力F′，其大小F′＝4 N，故臺秤的示數增加4 N，選項D正確。 2．如圖6-3-7所示，底座A上裝有0.5 m長的直立桿，底座和桿的總質量為M＝0.2 kg，桿上套有質量為0.05 kg的小環(huán)B，它與桿之間有摩擦。當環(huán)從底座上以4 m/s的初速度飛起時，剛好能到達桿頂

14、而沒有脫離直立桿，取g＝10 m/s2。求在環(huán)升起的過程中底座對水平面的壓力為多大？ 圖6-3-7 解析：對小環(huán)上升的過程進行受力分析，小環(huán)受重力mg和直立桿對其產生的滑動摩擦力f的作用，設小環(huán)的加速度大小為a， 由牛頓第二定律得f＋mg＝ma， 又小環(huán)的初速度v＝4 m/s，直立桿長度為s＝0.5 m， 小環(huán)向上做勻減速運動，由運動學公式得0－v2＝－2as， 聯(lián)立解得a＝16 m/s2，f＝0.3 N。 根據牛頓第三定律可知，小環(huán)給直立桿一個豎直向上的滑動摩擦力f′。因為桿和底座整體受力平衡，受力分析得N＋f′＝Mg，所以N＝1.7 N， 根據牛頓第三定律知，底座對水平

15、面的壓力大小為1.7 N。 答案：1.7 N 1．下列敘述中正確的是(　　) A．作用力與反作用力可能是不同性質的力 B．作用力與反作用力總是同時產生，同時消失 C．作用力與反作用力有時可以是平衡力 D．作用力與反作用力方向一定是相同的 解析：選B　據作用力與反作用力的同性質和同時性可知，作用力與反作用力的性質一定相同，且同時產生，同時消失，A錯誤，B正確；作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在兩個物體上，故它們不可能是平衡力，C、D錯誤。 2．足球比賽中，運動員用力將球踢出，在此過程中(　　) A．運動員先給足球作用力，足球隨后給運動員反作用力 B．運動

16、員給足球的作用力大于足球給運動員的反作用力 C．運動員給足球的作用力與足球給運動員的反作用力方向相反 D．運動員給足球的作用力與足球給運動員的反作用力是一對平衡力 解析：選C　運動員給足球作用力的同時足球給運動員反作用力，這兩個力大小相等、方向相反、作用在兩個物體上，故不是平衡力，C正確，A、B、D錯誤。 3．磁性黑板擦吸附在豎直的黑板平面上靜止不動時，關于黑板擦的受力情況，下列敘述中正確的是(　　) A．黑板擦受到的磁力與它受到的重力是一對平衡力 B．黑板擦受到的磁力與它受到的彈力是一對作用力與反作用力 C．黑板擦受到的磁力與它受到的摩擦力性質相同 D．黑板擦受到的摩擦力與它

17、受到的重力是一對平衡力 解析：選D　黑板對磁性黑板擦的吸引力與磁性黑板擦的重力不是作用在同一條直線上，且兩個力的大小不一定相等，不符合二力平衡的條件，A錯誤；黑板擦受到黑板的磁力與它受到的黑板的彈力，兩個力的大小相等、方向相反、作用在同一條直線上、作用在同一物體上，符合平衡力的條件，故B錯誤；黑板擦受到的磁力與它受到的摩擦力性質不同，C錯誤；黑板擦的重力與黑板對它的摩擦力，兩個力的大小相等、方向相反、作用在一條直線上、作用在一個物體上，符合二力平衡的條件，故D正確。 4．如圖1所示，是利用傳感器記錄的兩個物體間的作用力和反作用力變化圖線，根據圖線可以得出的結論是(　　) 圖1 A．

18、作用力大時，反作用力小 B．作用力和反作用力的方向總是相反的 C．作用力和反作用力是作用在同一個物體上的 D．此圖線一定是在兩個物體都處于靜止狀態(tài)時顯示出來的 解析：選B　由圖線關于t軸對稱可以得出：作用力與反作用力一定大小相等、方向相反，故A錯誤，B正確；作用力與反作用力一定作用在兩個物體上，且其大小和方向的關系與物體所處的運動狀態(tài)無關，所以C、D均錯誤。 5．下面關于宇宙飛船和火箭上天的情況敘述正確的是(　　) A．火箭尾部向外噴氣，噴出的氣體對火箭產生一個向上的推力 B．火箭的推力是由于噴出的氣體對空氣產生一個作用力，空氣的反作用力作用于火箭而產生的 C．火箭飛出大氣層后

19、，由于沒有了空氣，火箭雖向后噴氣也不會產生推力 D．以上說法都不對 解析：選A　火箭尾部向外噴氣，給噴出的氣體一個作用力，而噴出的氣體給火箭一個反作用力，火箭就是受到這個反作用力(推力)，才克服空氣阻力向前飛行的，故A正確。 6．人站在地面上，先將兩腿彎曲，再用力蹬地，就能跳離地面，人能跳起離開地面的原因是(　　) A．人對地球的作用力大于地球對人的引力 B．地面對人的作用力大于人對地面的作用力 C．地面對人的作用力大于地球對人的引力 D．人除受地面的彈力外，還受到一個向上的力 解析：選C　對人受力分析：人受到地面給人的彈力和重力，因為彈力大于重力，所以人能跳起。 7．物

20、體靜止于水平桌面上，則(　　) A．桌面對物體的支持力的大小等于物體的重力，這兩個力是一對平衡力 B．物體所受的重力和桌面對它的支持力是一對作用力與反作用力 C．物體對桌面的壓力就是物體的重力，這兩個力是同一種性質的力 D．物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力是一對平衡力 解析：選A　物體和桌面受力情況如圖所示。因物體處于平衡狀態(tài)，且N與G作用于同一物體，因此N和G是一對平衡力，故A正確。因作用力和反作用力分別作用在兩個物體上，故B錯。因壓力是彈力，而彈力與重力是性質不同的兩種力，故C錯。支持力和壓力是由于物體與桌面相互作用(擠壓)而產生的，因此N和N′是一對作用力和反作用力，故D錯

21、。 8．跳高運動員從地面上起跳的瞬間，下列說法中正確的是(　　) A．運動員對地面的壓力小于運動員受到的重力 B．地面對運動員的支持力等于運動員對地面的壓力 C．地面對運動員的支持力大于運動員對地面的壓力 D．運動員對地面的壓力大小等于運動員受到的重力 解析：選B　運動員和地面之間發(fā)生相互作用時滿足牛頓第三定律，C、D選項錯；運動員能離開地面是因為運動員在離開前具有向上的加速度，即地面對運動員的支持力大于運動員本身的重力，根據牛頓第三定律可知，地面對運動員的支持力與運動員對地面的壓力等大，故A錯誤，B正確。 9．一個重400 N的木箱放在大磅秤上，木箱內有一個質量為60 kg

22、的人，站在小磅秤上。如果人用力推木箱頂板，則小磅秤和大磅秤上的示數F1、F2的變化情況是 (　　) A．F1增大，F(xiàn)2減小　　　 B．F1減小，F(xiàn)2不變 C．F1增大，F(xiàn)2增大 D．F1增大，F(xiàn)2不變 解析：選D　以木箱整體為研究對象，受重力和大磅秤給它的支持力而保持平衡，故F2不變。以人為研究對象，推木箱頂板前，人只受重力和小磅秤給他的支持力，而推頂板后，頂板給人一個向下的反作用力，人受力如圖所示，顯然F1要增大，D正確。 10．(多選)重物A用一根輕彈簧懸于天花板下，畫出重物和彈簧的受力圖如圖2所示。關于這四個力的以下說法正確的是(　　) 圖2 A．F3與F4是一對平衡力

23、 B．F1的反作用力是F3 C．F1的施力物體是彈簧 D．F1與F2是一對作用力與反作用力 解析：選ABC　F3與F4是一對平衡力，A正確；F1的反作用力是F3，B正確；F1的施力物體是彈簧，C正確；F1與F2是作用在重物上的兩個力即重力和拉力，是一對平衡力，D錯誤。 11．建筑工人用如圖3所示的定滑輪裝置運送建筑材料。質量為70.0 kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.50 m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質量及定滑輪與繩之間的摩擦，則工人對地面的壓力大小為多少？(g取10 m/s2) 圖3 解析：對于建筑材料，T－mg＝ma① 對于人

24、，N＋T＝Mg，② 聯(lián)立①②解得N＝490 N， 由牛頓第三定律可知，工人對地面的壓力N′＝N＝490 N。 答案：490 N 12．如圖4所示，在傾角為α的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的長木板，木板上趴著一只老鼠。已知木板的質量是老鼠質量的兩倍，當繩子突然斷開時，老鼠立即沿著板向上爬，以保持其相對斜面的位置不變。此木板沿斜面下滑的加速度為多少？ 圖4 解析：設老鼠的質量為m，則木板的質量為2m。老鼠處于靜止狀態(tài)，受力如圖甲所示。由平衡條件得 f＝mgsin α① 木板受力如圖乙所示。 由牛頓第二定律得 f′＋2mgsin α＝2ma② 其中f＝f′③ 聯(lián)立①②③得a＝gsin α。 答案：gsin α