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4. 5 牛顿第三定律[教材分析]牛顿第三定律是牛顿运动定律的重要内容之一，事实上在利用牛顿运动定律解决运动与力的实际问题时，牛顿第三定律是必不可少的，所以通过本课题的学习，可以加深学生对力的概念的理解和有意识地利用该定律解释有关问题，培养学生严谨的思维能力。
[知识与技能]（1）认识作用力与反作用力的关系；（2）理解牛顿第三定律，能运用牛顿第三定律解释生活中有关的实际问题；（3）能区别平衡力和作用力与反作用力的概念。
[过程与方法]（1）通过探究总结作用力与反作用力的特点。
（2）应用讨论、练习的方法教会学生区别一对作用力与反作用力和一对平衡力。
[情感态度与价值观]（1）培养学生热爱生活，积极实践，乐于探究的精神。
（2）引导学生树立多观察、多提问、多思考、多应用书本知识解决实际问题的意识。
[教学重点]1.知道力的作用是相互的，明确作用力和反作用力的关系。
2.掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题。
[教学难点]1.区分平衡力、作用力和反作用力。
2.应用牛顿第三定律分析实际问题。
[教学方法] 实验探究、问题讨论[教学用具] 两只弹簧测力计学习过程一．课前预习，自主学习（一）、作用力与反作用力1.定义两个物体之间的作用是_____的，物体之间相互作用的这一对力叫做______和________，我们可以把其中的任意一个力叫做作用力，则另一个力就叫反作用力。
2.施力物体与受力物体__________的两个物体互为施力物体和受力物体。
（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______，方向______，作用在__________上。
2.表达式(作用力)F=- F′(反作用力)，式中的“-”号表示方向______。
（三）、物体的受力分析1.物体的加速度是由它所受的各个力的______决定的，要确定物体的运动情况，就必须分析物体的_____情况。
2.在分析一个物体的受力情况时，必须明确分析_________所受的力，而不分析它对其他物体的_______。
第四章牛顿运动定律第五节牛顿第三定律【学习目标】1.清楚力的作用是相互的，清楚作用力和反作用力的概念2. 理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决简单的问题3. 会区分平衡力与作用力和反作用力【知识点详细解析】知识点一、牛顿第三定律(1)定律内容：两个物体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)这里的“总是”是强调对于任何物体，在任何条件下，这两个相等的关系都成立．对此，可以从以下几个方面理解：①不管物体大小形状如何，例如大物体与大物体之间，或大物体与小物体之间，还是任何形状的物体之间，其相互作用力总是大小相等．②不管物体的运动状态如何．例如静止的物体之间，运动的物体之间或静止的物体与运动的物体之间的相互作用力总是大小相等的．③作用力与反作用力的产生和消失是同时的．因为两者中若有一个产生或消失，则另一个必须同时产生或消失．否则其间的相等关系就不成立了．认为作用力与反作用力的产生有先后的说法是不对的．(3)平衡力与作用力和反作用力的区别是：①一个力与它的反作用力一定是同种性质的力，例如作用力若是弹力，则反作用力也一定是弹力；若作用力是摩擦力，则反作用力也一定是摩擦力等．而一个力与它的平衡力可以是相同性质的力，也可以是不同性质的力．②一个力与它的反作用力分别作用在发生相互作用的两个物体上，即受力物体不同；而一个力与它的平衡力必须同时作用在同一个物体上，即受力物体相同．③一个力必有其反作用力，作用力与反作用力是同时产生、同时存在、同时消失的；而一对平衡力可以是其中一个力消失，另一个力仍存在．④作用力与反作用力所产生的效果不能相互抵消；而一对平衡力作用在同一物体上产生的效果恰好是相互抵消的．(4)牛顿第三定律揭示了力的作用的相互性，即两个物体间只要有力的作用，就必然成对出现作用力和反作用力．同学们在学习中应注意体会甲对乙、乙对甲的这种对应的相互作用关系．求解某力的大小与方向时，可以通过转换研究对象分析该力的反作用力来求解．知识点二、作用力、反作用力与平衡力的比较定义：如果作用在同一个物体上的两个力的大小相等、方向相反并作用在同一条直线上且其合力为零，则此二力即为一对平衡力．而作用力与反作用力则是指发生在两个相互作用的物体之间的相互作用力．知识点三、应用牛顿第三定律解释现象①如图所示，瘦弱的男子与一个大力士“掰手腕”，两手之间的作用力和反作用力一样大吗?若两者一样大，大力士怎么会赢呢?分析：一样大，瘦弱男子与大力士“掰手腕”时，两手之间的相互作用力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，两手之间的这对力是大小相等的，但是为什么大力士会赢，是因为两人手腕能承受的力不同，大力士手腕能承受的力大于瘦弱男子能承受的力，所以在大小相等的力的作用下大力士的手腕还能承受，而瘦弱男子的手腕已经承受不了，所以败下阵来．“掰手腕”比的是手腕能承受的力的大小，所以“山东体育频道”的“掰手腕”比赛称为“腕力王挑战赛”．因此同学们不要尝试与大力士角力，因为手腕能承受的力如果差距太大，很容易造成承受能力差的手腕受到伤害，甚至骨折．②以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，但石头却“安然无恙”，是不是鸡蛋对石头的力小，而石头对鸡蛋的力大呢?分析：不是的，鸡蛋与石头相撞击时，它们之间的相互作用力是一对作用力和反作用力，据牛顿第三定律知，应是大小相等的，而之所以出现“蛋碎”而“石全”的结果，是因为蛋壳所能承受的力远小于石头所能承受的力．③你知道鸟是如何飞行的吗?鸟翅膀的形状上表层凸、下表层凹，当窄气流过时就会产生升力．当鸟的肌肉牵动翅膀上下扇动时，空气的反作用力就为鸟的飞行提供了向上的升力和向前的推动力．如图所示．④拔河中物理学原理．拔河是一项常见的集体性体育活动，其两队胜负的结果深含着物理学原理当然，围绕两队的胜负原因分析也存在不少的模糊认识．其实，决定拔河胜负的原因是多方面的，如地面的摩擦力、队员的体重、个人的力量、集体的合作等．甲、乙两队拔河的时候，其中力的关系比较复杂．如图所示，在分析甲队拉乙队与乙队拉甲队的力的大小时，必须运用牛顿第三定律——因为甲、乙两队是一对相互作用的物体；在分析两队的胜负原因时，必须运用牛顿第二定律——因为要分别以甲、乙两队为研究对象．对甲队而言，如果F F =地甲地乙，则两队胜负未定；如果F F >地甲地乙，则甲队胜而乙队负；如果F F <地甲地乙，则甲队负而乙队胜．同理，对乙队而言也存在相同的关系．当然，无论是甲队还是乙队，要想获得地面对本队的尽可能大的力，就必须尽可能地用力蹬地，这就要选用体重较大的队员，且穿鞋底粗糙的鞋子．此外，身体后倾、重心放低、齐心合力更是必不可少的条件．【说明】牛顿第三定律建立的物理意义：牛顿第一、第二定律是对单个物体(质点)而言的，只解决了一个物体运动规律的问题．但自然界中物体是相互联系、相互影响、相互作用的，一个物体在受其他物体力的作用的同时也会对其他物体有力的作用，不讨论物体间的相互作用就不能较全面地认识物体的运动规律，也就无法解决现实中的许多问题．因此，只有牛顿第一、第二定律还不够，必须加上牛顿第三定律才能构成比较全面地反映机械运动的一套定律．【典型例题】类型一、作用力、反作用力的特点例4、如图所示，一个大人(甲)跟一个小孩(乙)站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是( )A ．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B ．大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力C ．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力一定相等D ．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大【答案】A 、D【解析】作用力与反作用力总是大小相等的．大人与小孩手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是在小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小总是相等的，所以B 、C 正确． 【总结升华】既然大人拉小孩与小孩拉大人的力一样大，大人为什么能把小孩拉过来呢?关键在于地面对两者的最大静摩擦力不同，如图所示，分别画出两者在水平方向上的受力情况．显然，只有当F F ''>乙甲时，小孩才会被大人拉过来，如果让大人穿上溜冰鞋站在水泥地上，两人再比力气时，小孩就可以轻而易举地把大人拉过来．例5、2003年10月15日9时50分，地处我国西北戈壁荒滩的酒泉卫星发射中心，用“长征”Ⅱ号F 型火箭发射了“神舟”五号载人航天飞船，杨利伟代表中国人民成功地登上太空，下面关于飞船与火箭上天的情形叙述正确的是( )．A ．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力B ．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C ．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力D ．飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力 【答案】A 、D【解析】火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体．火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力．此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关．因此选项B 、C 错误，选项A 正确．火箭运载飞船进入轨道之后，飞船与地球之间依然存在相互吸引力，即地球吸引飞船，飞船吸引地球，这就是一对作用力与反作用力，故选项D 正确．【总结升华】(1)分析作用力与反作用力时，必须找准发生“相互作用”的一对物体．(2)飞船在轨道上运行时虽未与地球接触，但仍存在着相互的引力作用．举一反三【变式1】如图甲为传感器显示变速运动中两物体的作用力与反作用力的实验装置，图乙为两个钩子的受力情况，横坐标是时间，纵坐标是力的大小，假设桌面是光滑的．则从图象上可以获得的信息有( )A ．任何时刻作用力与反作用力大小相等，方向相反B ．任何时刻作用力与反作用力大小相等，方向相同C ．作用力与反作用力同时产生但不同时消失D ．作用力与反作用力同时产生同时消失 【答案】A 、D【解析】从图乙两力的图象可发现两钩子的拉力总是大小相等，方向相反，同时产生，同时变化，同时消失．故选项A、D正确．【变式2】马拉车由静止开始做直线运动，先加速前进，后匀速前进. 以下说法正确的是（）A．加速前进时，马向前拉车的力，大于车向后拉马的力B．只有匀速前进时，马向前拉车和车向后拉马的力大小相等C．无论加速或匀速前进，马向前拉车与车向后拉马的力大小都是相等的D．车或马是匀速前进还是加速前进，不取决于马拉车和车拉马这一对力【答案】CD【解析】作用力和反作用力永远大小相等、方向相反，与物体所处的状态没有关系。
4.5 牛顿第三定律1．下列叙述中正确的是()A．作用力与反作用力一定是同种性质的力B．作用力与反作用力总是同时产生，同时消失C．作用力与反作用力有时可以是平衡力D．作用力与反作用力方向一定是相同的2．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．假定两板与冰面间的动摩擦因数相同．已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于()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，甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小3．物体静止于一斜面上，如图所示，则下列说法正确的是()A．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力D．物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力4．如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环．箱和杆质量是M，环的质量为m，已知环沿着杆以加速度a下滑，环受杆的摩擦阻力大小为F，则此时箱对地面的压力为()A．Mg＋F B．(M＋m)g－FC．(M＋m)g D．(M＋m)g－ma5．一个质量为75 kg的人，站立在水平地面上，某一瞬间突然竖直跳起，已知刚跳起时速度为3.0 m/s，起跳时间为0.5 s，求此人在起跳瞬间对地面的压力的平均值．(人的运动近似看做匀加速运动，g取10 m/s2)一、单项选择题1．如图所示，是利用传感器记录的两个物体间的作用力和反作用力变化图线，根据图线可以得出的结论是()A．作用力大时，反作用力小B．作用力和反作用力的方向总是相反的C．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的D．此图线一定是在两个物体都处于静止状态下显示出来的2．人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有()A．一对B．两对C．三对D．四对3．春天，河边上的湿地很松软，人在湿地上行走时容易下陷，在人下陷时() A．人对湿地地面的压力就是他所受的重力B．人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力C．人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力D．人对湿地地面的压力小于湿地地面对他的支持力4．2012年1月9日，“长征四号乙”运载火箭点火起飞，成功将“资源三号”卫星送入太空．下面关于卫星与火箭上天的情形叙述正确的是()①火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力②火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力③火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力④卫星进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力A．①③B．②③C．①④D．②④5．(2011·高考上海综合卷)在日常生活中，小巧美观的冰箱贴使用广泛．一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时，它受到的磁力()A．小于受到的弹力B．大于受到的弹力C．和受到的弹力是一对作用力与反作用力D．和受到的弹力是一对平衡力6．下列说法正确的是()A．走路时，只有地对脚的作用力大于脚蹬地的力时，人才能往前走B．走路时，地对脚的作用力与脚蹬地的力总是大小相等，方向相反的C．物体A静止在物体B上，A的质量是B的质量的10倍，则A对B的作用力大于B 对A的作用力D．以卵击石，石头没有损伤而鸡蛋破了，是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力7．吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G，静止时固定杆对它的拉力为F，扇叶水平转动起来后，杆对它的拉力为F′，则()A．F＝G、F＝F′B．F＝G、F＜F′C．电扇静止时，固定杆对它的作用力等于它对固定杆的作用力D．电扇水平转动后，固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力8．如图所示为杂技“顶杆”表演，一人站在地上，肩上为一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为()A．(M＋m)g B．(M＋m)g－maC．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g9．(2011·高考浙江卷)如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”．两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是()A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利二、非选择题10．如图所示，质量M＝60 kg的人通过光滑的定滑轮用绳拉着m＝20 kg的物体．当物体以加速度a＝5 m/s2上升时，人对地面的压力是多少？(g取10 m/s2)11．如图所示，两个质量均为m的物块A、B叠放在一个直立着的劲度系数为k的轻弹簧上面而静止．今用一竖直向下的力压物块A，弹簧又缩短了Δl(仍在弹性限度内)而静止．若突然撤去此力，则在撤去此力的瞬间A对B的压力为多大？12．在北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神．为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化．一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示．设运动员的质量为65 kg，吊椅的质量为15 kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦．重力加速度取g＝10 m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a ＝1 m/s2上升时，试求：(1)运动员竖直向下拉绳的力；(2)运动员对吊椅的压力大小．参考答案1．解析：选AB.据作用力与反作用力的同性质和同时性可知，作用力与反作用力的性质一定相同，且同时产生，同时消失，A 、B 正确．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，故它们不可能是平衡力，C 、D 错误．2．解析：选C.作用力、反作用力总是等大、反向，且同时产生、同时消失、作用时间相等，故A 、B 错；对两小孩分开后应用牛顿第二定律得μmg ＝ma ，所以a ＝μg ，因为两板与冰面间的动摩擦因数相同，故加速度相同，D 错；分开后，甲、乙都做匀减速运动直到停下，由2ax ＝v 2，x 甲＞x 乙，v 甲＞v 乙，C 对．3．解析：选B.根据作用力和反作用力、平衡力的特点可知，物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力，以及物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力，分别作用在斜面和物体上，因此它们是两对作用力和反作用力，故A 错、B 对．物体的重力是地球施加的，它的反作用力应作用在地球上，由此可知C 是错的．对重力分解其分力也是作用在物体上的，不可能产生作用在斜面上的压力，D 的说法是错的．4．解析：选AD.由牛顿第三定律可知，环对杆的摩擦力大小为F ，方向向下，箱对地面的压力为Mg ＋F ，故A 对；对环利用牛顿第二定律得：mg －F ＝ma ，解得F ＝m (g －a )，代入A 项中得压力为(M ＋m )g －ma ，故D 对．5．解析：以人为研究对象，人在起跳瞬间只受到重力和支持力，如图所示．起跳瞬间，人的运动可等效成初速度为零的匀加速运动，其加速度为a ＝v t ＝3.00.5m/s 2＝6 m/s 2 据牛顿第二定律得F N －mg ＝ma故F N ＝m (g ＋a )＝75×(10＋6) N＝1200 N据牛顿第三定律知，人对地面的平均压力为1200 N ，方向与F N 相反，竖直向下． 答案：1200 N 竖直向下1．解析：选B.由图线关于t 轴对称可以得出：作用力与反作用力一定大小相等、方向相反，故A 错误，B 正确；作用力与反作用力一定作用在两个物体上，且其大小和方向的关系与物体所处的状态无关，所以C 、D 均错误．2．解析：选C.物体间的作用力和反作用力是相互的，总是成对出现的．人走路时受到三个力的作用，即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力，力的作用总是相互的，这三个力的反作用力分别是：人对地球的吸引力的一部分、人对地面的压力和人对地面的摩擦力，所以人走路时与地球间有三对作用力和反作用力，故C 选项正确．分析人受到的力，每个力都存在反作用力，即作用力和反作用力总是成对出现．3．解析：选C.人对湿地地面的压力和湿地地面对他的支持力是一对作用力和反作用力，故大小相等，选项C 正确．4．解析：选C.火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体．火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力．此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关．因而②、③错误，①正确．火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在相互吸引力，即地球吸引卫星，卫星吸引地球，这是一对作用力与反作用力，④正确．故选C.5．解析：选D.因磁性冰箱贴静止不动，在水平方向上受到两个力：磁力与弹力，应为平衡力，所以D 正确，A 、B 、C 错误．6．解析：选B.地对脚的作用力与脚蹬地的力是作用力和反作用力，由牛顿第三定律，这两个力总是大小相等、方向相反的，A 不正确，B 正确．物体A 对B 的作用力总是等于B 对A 的作用力，与A 、B 两物体的质量无关，C 不正确，以卵击石时，鸡蛋对石头的作用力等于石头对鸡蛋的作用力，但鸡蛋的承受能力较小，所以鸡蛋会破，D 不正确．7．解析：选C.电扇不转时，显然有F ＝G ，而扇叶转动起来后，向下吹风，对空气有向下的作用力，根据牛顿第三定律，空气对叶片有向上的作用力，此时杆对电扇的拉力F ′＜G ，得F ′＜F ，B 错误；固定杆对电扇的作用力与电扇对固定杆的作用力为一对作用力和反作用力，故两者总是等大反向，C 正确．8．解析：选B.竿上的人与竿的相互作用力为F f ，则底下的人受到的压力为F N ＝Mg ＋F f ，对质量为m 的人有：mg －F f ＝ma .解得：F N ＝(m ＋M )g －ma .9．解析：选C.A 项中两力是一对作用力与反作用力，A 错；B 项中的两力是一对平衡力，B 错；因m 甲＞m 乙，由a ＝F m 知a 甲＜a 乙，因x ＝12at 2得x 乙＞x 甲，C 项正确；由x ＝12at 2知x 与收绳的速度无关，D 项错． 10．解析：对物体m ，由牛顿第二定律知：F －mg ＝ma .绳的拉力F ＝m (g ＋a )＝20×(10＋5) N ＝300 N.对人，由于人静止，则Mg ＝F N ＋F .则地面对人的弹力F N ＝Mg －F ＝300 N.由牛顿第三定律知，人对地面的压力为300 N.答案：300 N11．解析：设未用力压A 时弹簧的压缩量为x ，对A 、B 整体，根据二力平衡条件和胡克定律有2mg ＝kx设用力F 向下压A 时，对A 、B 整体的静止状态有F ＋2mg ＝k (x ＋Δl )突然撤去F 的瞬间，对A 、B 整体，因重力和弹力不变，其合力向上，加速度向上，有k (x ＋Δl )－2mg ＝2ma对物体A 有F N －mg ＝ma联立解得B 对A 的支持力F N ＝mg ＋k Δl 2根据牛顿第三定律，A 对B 的压力大小也为mg ＋k Δl 2，方向竖直向下． 答案：mg ＋k Δl 212．解析：(1)设运动员受到绳向上的拉力大小为F ，由于跨过定滑轮的两段绳子的拉力大小相等，故吊椅受到绳的拉力大小也是F.对运动员和吊椅整体进行受力分析，如图所示，则有2F－(m人＋m椅)g＝(m人＋m椅)a解得F＝440 N根据牛顿第三定律知，运动员竖直向下拉绳的力的大小F′＝440 N.(2)设吊椅对运动员的支持力为F N，对运动员进行受力分析，如图所示，则有F＋F N－m人g＝m人a解得F N＝275 N根据牛顿第三定律知，运动员对吊椅的压力大小为275 N.答案：(1)440 N(2)275 N。
