新教材高中物理 3.3 牛顿第三定律教案 新人教版必修第一册

- 1 - 3.牛顿第三定律

知识纲要导引,

核心素养目标,

物理观念 作用力与反作用力

科学探究 (1)探究作用力与反作用力的关系

(2)实验探究归纳法

科学思维 牛顿第三定律、受力分析

科学态度与责任 用牛顿第三定律解决分析实际问题

基 础 导 学

一、作用力和反作用力

(自学教材第68页“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

(自学教材第68、69页“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

(自学教材第70、71页“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．

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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)．

【思考】

(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)√

【教材解疑】(第69页)

[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？

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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．

课 堂 探 究

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.

两物体的情景 两物体间是否存在作用力和反作用力(选填“是”或“否”)

运动时 ________

静止时 ________

接触时 ________

不接触时 ________

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

- 4 - 只要有力发生，一定是成对的．

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

特征 等值：大小总是相等的

反向：方向总是相反的

共线：二者总是在同一条直线上

性质 异体性：F与F′作用在两个物体上，产生效果不能抵消

同时性：F与F′同时产生、同时变化、同时消失

相互性：F与F′总是成对出现的

同质性：F与F′性质相同

普遍性：适用于任何物体，与运动状态无关

- 5 - 【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

选项 过程分析 结论

A 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，它们同时产生，同时变化，同时消失 ×

B ×

C 作用力和反作用力必然是同种性质的力，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也是弹力 ×

D 作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上，在任何情况下都不会平衡 √

答案：D

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．

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(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

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

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,

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(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.

一对作用力和反作用力 一对相互平衡的力

作用对象 分别作用在不同物体上 作用在同一物体上

叠加特点 不可以求合力，力的作用效果不可抵消 可以求合力，且合力一定为零

力的性质 两个力的性质一定相同 两个力的性质不一定相同

作用效果 作用在两个物体上，各自独立产生作用效果 两个力共同作用的效果是使物体处于平衡状态

依赖关系 同时产生，同时变化、同时消失，不会单独存在 不存在依赖关系，撤去一个力时另一个力依然可存在

共同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上

【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