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第五章第4节牛顿第三运动定律
学习目标思维导图1.知道力的作用是相互的,理解作用力和反作用力的概念。(物理观念)2.理解牛顿第三定律的含义,并能用它解释生活中的现象。(物理观念)3.会区分一对平衡力与一对相互作用力。(物理观念)
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升03学以致用·随堂检测全达标
基础落实•必备知识全过关
一、作用力和反作用力1.力的作用是相互的,无论物体接触与否。2.物理学中,把物体间这一对__________力称为作用力和反作用力。3.我们可把其中任意一个力称为__________,另一个力称为__________。相互作用作用力反作用力
二、牛顿第三运动定律及其意义1.作用力与反作用力的特点:如图所示,将两弹簧测力计A、B连接在一起,当用力缓慢拉A弹簧测力计时,发现不管拉力F多大,A、B两弹簧测力计的示数总是_____,这个实验说明作用力与反作用力大小_____、方向_____。2.牛顿第三定律(1)内容:两个物体之间的作用力和反作用力大小________,方向________,作用在________________。(2)表达式:F=-F',负号表示两力的__________。(3)意义:揭示了物体之间__________的规律,使人们可把相互作用的各个物体的运动联系起来进行研究。相等相等相反相等相反同一条直线上方向相反相互作用
易错辨析判一判(1)先有作用力,然后有反作用力。()(2)物体间的作用力可能与反作用力垂直。()(3)只有两物体接触时,才会产生作用力与反作用力。()(4)物体间的作用力与反作用力一定是同性质的力。()×解析物体间的作用力与反作用力总是相互依存、同时产生、同时消失。×解析物体间的作用力与反作用力一定在一条直线上,不可能垂直。×解析非接触力如重力等也存在反作用力。√解析如摩擦力的反作用力还是摩擦力,弹力的反作用力还是弹力,作用力与反作用力性质相同。
(5)一个物体受几个力作用,则一定存在几个反作用力。()(6)只要大小相等、方向相反的同一条直线上的两个力就是一对作用力和反作用力。()√解析任何一个力都有一个反作用力,所以一个物体受几个力作用就一定存在几个反作用力。×解析大小相等、方向相反的同一条直线上的两个力也可能是一对平衡力。
重难探究•能力素养全提升
探究一正确理解牛顿第三定律【情境探究】“掰手腕”是比较臂力大小的一种常见比赛。在一次“掰手腕”比赛中,甲轻松地胜了乙,是否是因为甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力?要点提示不是。甲、乙两手间的力为作用力与反作用力,根据牛顿第三定律可知,这两个力大小相等,甲之所以胜了乙,那是因为甲手腕能承受的力大于乙手腕能承受的力。
【知识归纳】1.作用力和反作用力的关系三同①大小相同;②性质相同;③变化情况相同三异①方向不同;②受力物体不同;③产生效果不同三无关①与物体类型无关;②与物体的运动状态无关;③与物体是否和其他物体存在相互作用无关
2.牛顿第三定律的适用范围定律中的“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。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物体与运动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。
【应用体验】典例1关于车拉马、马拉车的问题,下列说法正确的是()A.马拉车不动,是因为马拉车的力小于车拉马的力B.马拉车前进,是因为马拉车的力大于车拉马的力C.马拉车,不论车动还是不动,马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小D.马拉车不动或车匀速前进时,马拉车的力与车拉马的力才大小相等C解析当马拉车的力较小时,拉力与车受到地面的摩擦力大小相等,车保持静止;当马拉车的力大于车所受到的地面摩擦力时,车就开始启动并加速前进。根据牛顿第三定律作出判断,马拉车的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力,大小始终相等,C正确。
规律方法牛顿第三定律的特点牛顿第三定律是个普遍规律,它的成立不受条件限制,作用力与反作用力的关系与物体运动状态、参考系的选取均无关。
针对训练1下列说法正确的是()A.甲学生把乙学生推倒,说明乙学生受到的力大B.静止在水平面的物体,受到的重力和支持力是一对作用力和反作用力C.跳高运动员,跳高时运动员蹬地的力小于地面对它的作用力D.玻璃杯掉到地面上打破,地面对玻璃杯的作用力等于玻璃杯对地面的作用力D
解析力的作用是相互的,甲用力把乙推倒,甲对乙有力的作用,乙对甲也有力的作用,而且大小相等、方向相反,是相互作用力,故A错误;物体的重力是作用在物体上的力,支持力也是作用在这个物体上的力,这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上,所以这两个力是一对平衡力,故B错误;跳高运动员,跳高时运动员蹬地的力与地面对它的作用力大小相等、方向相反是相互作用力,故C错误;玻璃杯掉到地面上打破,地面对玻璃杯的作用力等于玻璃杯对地面的作用力,是相互作用力,故D正确。
探究二一对相互作用力与一对平衡力之间的比较【情境探究】如图所示,在水平桌面上放置一个重力为G的茶杯,试分析茶杯受到哪几个力的作用。这几个力的反作用力分别是什么力?这几个力的平衡力又分别是什么力?要点提示如图所示,茶杯受到重力G和桌面对它的支持力N这两个力的作用,重力G的反作用力是茶杯对地球的吸引力,支持力N的反作用力是茶杯对桌面的压力,茶杯受到的重力G和桌面对茶杯的支持力N正好是一对平衡力。
【知识归纳】1.一对相互作用力与一对平衡力之间的比较比较项一对作用力和反作用力一对平衡力共同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上不同点作用对象两个力分别作用在两个物体上两个力作用在同一个物体上依赖关系相互依存,不可单独存在,同时产生,同时变化,同时消失无依赖关系,撤除一个力,另一个力可依然存在力的性质一定是同一性质的两个力不一定是同一性质的两个力作用效果因一对作用力与反作用力作用在两个物体上,各自产生作用效果,不能相互抵消一对平衡力对物体的作用效果使物体保持平衡状态
2.两对力的关注对象的差异
【应用体验】典例2(多选)如图所示,用绳把桶悬挂在天花板上时,下列说法正确的是()A.桶受到的重力和绳受到的拉力是一对平衡力B.桶受到的重力和桶受到的拉力是一对平衡力C.桶受到的重力和桶受到的拉力是一对作用力与反作用力D.桶受到绳的拉力和绳受到桶的拉力是一对作用力与反作用力BD解析桶受到的重力和绳受到的拉力分别作用在桶和绳上,不是一对平衡力,也不是一对作用力和反作用力,选项A错误;桶受到的重力和桶受到的拉力均作用在桶上,等大反向,是一对平衡力,选项B正确,C错误;桶受到绳的拉力和绳受到桶的拉力是桶和绳间的相互作用,选项D正确。
规律方法区别作用力与反作用力和平衡力的方法区别作用力与反作用力和平衡力最简单的方法是看作用点,一对平衡力的作用点一定作用在同一个物体上,而作用力与反作用力的作用点一定分别作用在两个物体上,但作用在两个物体上的力也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。
针对训练2如图所示,有人用一簇气球通过绳使一座小屋成功升空,成为“会飞的小屋”。下列说法正确的是()A.小屋受到绳的拉力和小屋对绳的拉力是一对作用力和反作用力B.小屋受到绳的拉力和小屋所受重力是一对作用力和反作用力C.小屋对绳的拉力和小屋所受重力是一对作用力和反作用力D.小屋对绳的拉力和小屋所受重力是一对平衡力A解析小屋受到绳的拉力和小屋对绳的拉力是一对作用力和反作用力,故A正确;小屋受到绳的拉力和小屋所受重力的受力物体都是小屋,不是作用力和反作用力,故B错误;小屋对绳的拉力的施力物体是小屋,受力物体是绳子,小屋所受重力的施力物体是地球,受力物体是小屋,不是作用力和反作用力,也不是平衡力,故C、D错误。
学以致用·随堂检测全达标
1.关于作用力和反作用力,下列说法正确的是()A.凡是大小相等、方向相反,作用在同一直线上的两力,一定是一对作用力和反作用力B.弹力和摩擦力总有其反作用力,重力没有反作用力C.作用力和反作用力总是同时产生、同时消失D.先出现作用力,后出现反作用力C解析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且分别作用于两个物体上,但反过来不一定成立,故选项A错误;任何力的作用都有反作用力,故选项B错误;力是物体间的相互作用,作用力和反作用力总是同时产生,同时消失,故选项C正确,D错误。
2.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,冰面可看成光滑的,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.若甲的质量比乙小,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D.若甲的质量比乙小,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利D解析甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力,选项A错误;甲对绳的拉力与乙对绳的拉力同时作用在同一物体(绳子)上,不是作用力与反作用力,选项B错误;因两人受到的力大小相等,根据可知,质量小的加速度大,若甲的质量比乙小,则甲加速度较大,会先越过分界线,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利,选项C错误,D正确。
3.小巧美观的冰箱贴利用磁性贴在冰箱的竖直表面上。静止不动时,冰箱贴()A.受到的磁力小于受到的弹力B.与冰箱间有四对作用力与反作用力C.受到的磁力和弹力是一对作用力与反作用力D.受到冰箱的作用力一定竖直向上D解析冰箱贴静止不动,受力平衡,它受到的磁力和受到的弹力是一对平衡力,大小相等,故A、C错误;冰箱贴与冰箱间的作用力有摩擦力、磁力和弹力,则冰箱贴与冰箱间有三对作用力与反作用力,故B错误;冰箱贴除受向下的重力外,还受到冰箱的作用力,与重力等大反向,则受到冰箱的作用力一定竖直向上,选项D正确。
本课结束
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