牛顿第三定律 导学案(含答案) (7)

【标题】第三节 牛顿第三定律解读课程 学科素养课标要点核心素养1．知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念．2．理解牛顿第三定律的含义，并能用它解释生活中的现象．3．学会对物体进行简单的受力分析，会区分一对平衡力与一对相互作用力． 1．能对比较简单的作用力和反作用力、物体的受力进行分析和推理，获得结论．（科学思维）2．能根据作用力和反作用力探究方案，使用弹簧测力计获得作用力和反作用力变化规律．（科学探究）3．有学习和研究相互作用力、受力分析的内在动机，在实验探究合作中既能坚持观点又能修正错误．（科学态度与责任）预习新知 自主学习一、作用力和反作用力1．力是物体对物体的作用，只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体．2．两个物体之间的作用总是相互的．受力物体同时也一定是施力物体，物体间相互作用的这一对力叫作作用力和反作用力．3．作用力和反作用力总是相互依赖、同时存在的．我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个力叫作反作用力．作用力和反作用力分别作用在不同的物体上，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体． 二、牛顿第三定律1．如图所示，把两个弹簧测力计A 和B 连接在一起，用手拉A ．结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的．改变拉力，弹簧测力计的示数也都随之改变，但两个示数总相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反．2．牛顿第三定律内容：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． （2）表达式：F ＝－F'，负号表示两力的方向相反． 三、物体受力的初步分析1．分析物体的受力情况，是分析力与运动关系的基础．2．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．3．受力分析的顺序：按重力、弹力和摩擦力的顺序来分析．4．一对平衡力：作用在同一个物体上的两个力，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，这样的一对力叫作平衡力．一对平衡力不一定是性质相同的力，而一对作用力和反作用力的性质一定相同．作研究对象的受力图时，防止“添力”，可找出各力的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在．若题目中说“轻绳”“轻杆”，表示绳和杆本身的重力可以忽略不计．探究知识提升素养知识点1牛顿第三定律兴趣探究1．在光滑的冰面上，两人相对而立．当一人用力去推另一人时，两人同时向相反方向运动；两个小车上粘有磁铁，让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，放手后两小车同时运动（相吸或相斥）．（1）物体间的一对作用力与反作用力的产生有先后顺序吗？（2）上述两个例子中一对作用力和反作用力各是什么性质的力？（3）一对作用力和反作用力作用在几个物体上？【答案】（1）作用力与反作用力同时产生，无先后顺序．（2）前者相互作用力都是弹力，后者相互作用力都是引力或都是斥力．（3）两个．2．大人跟小孩掰手腕，很容易就把小孩的手压在桌面上．那么，他们施加给对方的力，大小相等吗？【答案】相等知识归纳对作用力和反作用力的理解（3个特征、4种性质）（1）3个特征①等值：即大小总是相等的．②反向：即方向总是相反的．③共线：即二者总是在同一直线上．（2）4种性质①异体性：即作用力和反作用力是分别作用在彼此相互作用的两个物体上．②同时性：即作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失．③相互性：即作用力和反作用力总是相互的、成对出现的．④同性性：即二者性质总是相同的．考向例题考向一作用力与反作用力【例1】灯绳将电灯悬挂在天花板下，下列选项中是作用力和反作用力的是（）A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力B．电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力【解析】作用力和反作用力作用在两个不同的物体上，且只涉及到两个物体．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力，这两个力都作用在电灯上，不是作用力和反作用力，故A错误；电灯拉悬绳的力受力物体是悬绳，施力物体是电灯；悬绳拉电灯的力受力物体是电灯，施力物体是悬绳，这一对力是作用力和反作用力，故B正确；悬绳拉天花板的力受力物体是天花板，施力物体是悬绳；电灯拉悬绳的力受力物体是悬绳，施力物体是电灯，这一对力涉及三个物体，不是作用力和反作用力，故C错误；悬绳拉天花板的力受力物体是天花板，施力物体是悬绳；电灯的重力受力物体是电灯，施力物体是地球，这一对力涉及到四个物体，不是作用力和反作用力，故D错误．【答案】B【例2】如图所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说法中正确的是（）A．马拉车的力总是大于车拉马的力B．马拉车的力总是等于车拉马的力C．加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力D．减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力【解析】马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关．加速运动或者减速运动时，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，故A、C、D错误，B正确．【答案】B知识点2一对相互作用力与一对平衡力的比较兴趣探究如图所示，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F N的示意图．重力G和支持力F N属于一对什么力？作用在几个物体上？性质相同吗？（2）在图中，画出水平面对木块的支持力F N和木块对水平面的压力F'N．支持力F N和压力F'N属于一对什么力？分别作用在什么物体上？性质相同吗？【答案】（1）如图所示重力和支持力属于一对平衡力作用在同一个物体上性质不同（2）如图所示支持力F N和压力F'N属于一对作用力和反作用力支持力F N作用在木块上，压力F'N作用在水平面上性质总是相同的知识归纳一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较内容比较一对作用力和反作用力一对平衡力不同点作用对象作用在两个相互作用的物体上作用在同一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，另一个依然可存在叠加性两力作用效果不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，且合力为零力的性质一定是同种性质的力可以是同种性质的力，也可以是不同种性质的力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上考向例题考向区分是一对作用力还是一对平衡力【例3】如图所示，人静止站在测力计上，下列说法中正确的是（）A．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对平衡力B．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力C．人所受的重力和人对测力计的压力是一对平衡力D．人所受的重力和人对测力计的压力是一对作用力与反作用力【解析】人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力，故A错误，B正确．人所受的重力和人对测力计的压力，既不是一对平衡力，也不是作用力与反作用力，故C、D错误．【答案】B即时巩固1．如图所示，人沿水平方向拉牛（可视为质点），但没有拉动．其中说法正确的是（）A．绳拉牛的力小于牛拉绳的力B．绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力C．绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力D．绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是作用力与反作用力【解析】绳拉牛的力和牛拉绳的力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故A、B、D错误；由于没有拉动牛，可知绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力，故C正确．【答案】C知识点3物体的受力分析兴趣探究如图所示，滑雪运动员沿斜坡下滑．有同学说，运动员受到了下滑力的作用，你认为这种说法对吗？【答案】不对，运动员受重力、斜坡对运动员的支持力和摩擦力，不受下滑力．知识归纳1．受力分析的一般步骤（1）确定研究对象．（2）按重力、弹力、摩擦力的顺序进行分析．分析弹力和摩擦力时，先找研究对象跟外界有几个接触的地方，然后在每个接触的地方逐一分析是否受弹力和摩擦力．（3）画出力的示意图．2．判断力是否存在的方法（1）依据力的产生条件：根据各种性质的力产生的条件进行判断，如弹力产生的条件是相互接触且发生弹性形变；摩擦力产生的条件是相互接触、有弹力且有相对运动或相对运动趋势．（2）依据作用力和反作用力的关系：利用作用力和反作用力的关系来检验力是否存在，因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力，找不到施力物体或没有反作用力的力是不存在的．（3）依据物体所处的运动状态：力的作用效果与物体的运动状态之间有着相互制约的关系．当有些力是否存在或力的方向难以确定时，可依据物体所处的运动状态来判断．考向例题考向区分是一对作用力还是一对平衡力【例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，在杆上套一个环，箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆加速下滑，环与杆的摩擦力大小为F f，则此时箱对地面的压力大小为（）A．Mg B．（M＋m）gC．（M＋m）g－F f D．Mg＋F f【解析】对箱，由平衡条件可得地面对箱的支持力F N＝Mg＋F f，由牛顿第三定律，可得箱对地面的压力大小F'N＝Mg＋F f．【答案】D即时巩固2．（多选）如图所示，光滑球A在固定斜面上被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A的受力，以下说法正确的是（）A．球A受两个力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下B．球A受三个力作用，一个水平向右，一个重直斜面向上，一个竖直向下C．球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上D．球A受三个力的作用，三个力的合力竖直向上【解析】球A受三个力作用，挡板的弹力，水平向右；斜面的弹力，重直斜面向上；重力的作用，竖直向下．故BC正确，AD错误．【答案】BC基础性达标作业1．对于作用力与反作用力的理解，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，乙物体对甲物体的反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】作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，它们之间没有先后顺序，A错误；任何力都有反作用力，B错误；作用力和反作用力一定是同种性质的力，C错误；由于作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，因而它们在任何情况下都不会平衡，D正确．【答案】D2．跳水一直是我国的优势项目，如图所示，一运动员站在3 m跳板上，图中F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，则（）A．先有F1后有F2B．一旦人离开跳板，F2立即消失，F1依旧存在C．因人离开跳板前具有向上的加速度，所以F2大于F1D．F1和F2大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力【解析】F1和F2是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，D正确．【答案】D3．（多选）在做验证牛顿第三定律DIS实验时，把两个力传感器的挂钩钩在一起，向相反的方向拉动，两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线如图所示，观察分析图线可得到的实验结论是（）A．作用力与反作用力的性质可以不同B．作用力与反作用力作用在同一物体上C．作用力与反作用力大小同时变化D．作用力与反作用力作用在一条直线上【解析】作用力与反作用力的性质必定是相同的，故A错误；作用力与反作用力作用在两个物体上，故B错误；作用力与反作用力大小同时变化，大小时刻相等，故C正确；作用力与反作用力作用在同一条直线上，故D正确；故选CD．【答案】CD4．汽车拉着拖车前进，汽车对拖车的作用力大小为F，拖车对汽车的作用力大小为F T．关于F与F T的关系，下列说法正确的是（）A．汽车加速前进时F大于F T，汽车减速前进时F小于F TB．只有汽车匀速前进时F才等于F TC．无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于F TD．汽车对拖车的作用力F比拖车对汽车的作用力F T较早产生【解析】汽车拉拖车的力和拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，它们总是大小相等，方向相反，同时产生，同时消失，与运动的状态无关．无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于F T，故A、B、D错误，C正确．【答案】C5．电动平板车是继传统滑板之后的又一滑板运动的新型产品，深受年轻人的喜爱．如图所示，电动平板车置于水平地面上，下列说法正确的是（）A．人站在平板车上保持静止时，人所受的重力和地面对平板车的支持力是一对平衡力B．人站在平板车上保持静止时，平板车对人的支持力与平板车对地的压力是一对作用力和反作用力C．人竖直向上加速起跳阶段，平板车对人的支持力等于人对平板车的压力D．人竖直向上加速起跳阶段，人所受的重力等于人对平板车的压力【解析】人站在平板车上保持静止时，人所受的重力与平板车对人的支持力是一对平衡力，人所受的重力和地面对平板车的支持力分别作用在两个不同的物体上，A错误；人站在平板车上保持静止时，平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对作用力和反作用力，B错误；平板车对人的支持力与人对平板车的压力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，C正确；人竖直向上起跳时，加速度向上，合力向上，人所受的重力小于平板车对人的支持力，所以人所受的重力小于人对平板车的压力，D错误．【答案】C6．一个球在墙角处挨着竖直墙壁停放在水平地板上，在给出的球的受力示意图中，正确的是（）ABCD【解析】小球静置于水平面上，在竖直方向上受到竖直向上的支持力和竖直向下的重力，由于墙与球间没有挤压，所以在水平方向上不受力的作用，故只有B正确．【答案】B7．如图所示，一个质量为m的物体静止在水平地面上，证明物体对地面的压力与物体所受的重力大小相等，方向相同．【解析】对物体受力分析，重力与地面对物体的支持力，由于物体静止，所以重力大小与支持力大小等大反向，地面对物体的支持力与物体对地面的压力为一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，地面对物体的支持力与物体对地面的压力等大反向，所以物体对地面的压力与物体所受的重力大小相等，方向相同．【答案】见解析。