四川省宜宾市一中高2015级2015—2016学年上期《牛顿运动定律第4,5节》教学设计

第四节 牛顿第三定律 [目标定位] 1.知道力的作用是相互的，并了解作用力、反作用力的概念. 2.理解牛顿第三定律的含义 .3.会用牛顿第三定律解决简单问题 .4.会区分平衡力和作用力与反作用力.5.认识反冲现象，了解火箭升空的原理． 教学设计： 学生看书，思考以下问题： [问题设计] 在光滑的冰面上，两人相对而立．当一人用力去推另一个人时，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)上面事例或实验中，当一个物体(设为甲)对另一个物体(设为乙)施力时，乙对甲有作用力吗？ (2)上面两个例子中相互作用力各是什么性质的力？ (3)物体间相互作用的一对力作用在几个物体上？ 答案 (1)甲对乙施力时，乙对甲也同时产生了作用力． (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． 学生总结： 1．作用力和反作用力 两个物体间相互作用的一对力叫做作用力和反作用力．若把其中一个力叫做作用力，则另一个力就叫做这个力的反作用力． 2．作用力和反作用力的性质总是相同(填“相同”或“不相同”)的． 3．判断作用力和反作用力的方法，主要看两个方面：一是看作用点，作用力和反作用力应作用在两个(填“一个”或“两个”)物体上；二是看产生原因，作用力和反作用力总是相互的且一定是同一(填“同一”或“不同”)性质的力．若作用力是“甲对乙的力”，则反作用力一定是“乙对甲的力”． 学生思考： [问题设计] 两同学对拉弹簧测力计(拉力大小可以是任意的)，两测力计示数存在什么关系？两弹簧测力计间相互作用力作用在几个物体上？方向如何？画出两弹簧测力计受力示意图． 答案 两弹簧测力计示数总是相等；两个物体．方向相反．两弹簧测力计受力示意图如图所示 学生总结： 1．牛顿第三定律：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，且作用在同一条直线上． 2．作用力与反作用力具有“四同”和“三异”的关系 “四同”表示： (1)同大小：大小相等． (2)同直线：作用在同一条直线上． (3)同存亡：同时产生、同时消失、同时变化． (4)同性质：作用力是引力，反作用力也是引力；作用力是弹力，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力． “三异”表示： (1)异向：方向相反． (2)异体：作用在不同的物体上，因此，不能认为作用力和反作用力的合力为零． (3)异效：在不同的物体上分别产生不同的作用效果，不能相互抵消． 教师讲解： 牛顿第三定律的应用： (1)反冲现象：当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动，这种现象叫做反冲． 反冲现象说明相互作用的作用力和反作用力在两个不同的物体上，且方向相反． (2)火箭升空的原理：燃料被点燃后，就会产生急剧膨胀的燃气，舱壁对这部分燃气的作用力使气体从火箭尾部喷出，燃气对火箭的反作用力把火箭推上太空． 学生思考： [问题设计] 如图1所示，

图1 一位同学用水平推力F把一块木块紧压在竖直墙上，使木块处于静止状态． (1)在图中画出木块所受的力． (2)此情景中出现的作用力和反作用力有哪些？ (3)此情景中出现了几对相互平衡的力？ 答案 (1)如图所示 (2)作用力和反作用力共有四对：木块受到的重力和木块对地球的引力、墙对木块的弹力和木块对墙的压力、墙对木块的摩擦力和木块对墙的摩擦力、手推木块的力和木块对手的弹力． (3)两对相互平衡的力：木块受到的重力G和木块受到墙对它的静摩擦力f静、手推木块的力F和墙对木块的弹力N. 学生总结： 一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较 作用力与反作用力 一对平衡力 相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上

不 同 点

作用 对象 两个物体上 同一个物体上

作用 时间 同时产生，同时变化，同时消失，不可单独存在 不一定同时产生或消失

力的 性质 一定(填“一定”或“不一定”)是同性质的力 不一定(填“一定”或“不一定”)是同性质的力

作用 效果 因为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，故不能(填“能”或“不能”)求合力 一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态，合力为零

例题选讲： 一、对牛顿第三定律的理解 例1 如图2所示，我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在押加比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是( )

图2 A．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜 B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小 C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力 D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜 解析 物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的，只有当物体所受的合外力不为零时，物体的运动状态才会改变，不论物体处于何种状态，物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，由于它们作用在不同的物体上，所以其效果可以不同．甲获胜的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根据牛顿第三定律，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小．B、D正确． 答案 BD 针对训练 如图3所示，击球员用棒球棍回击飞过来的棒球时，球棍击棒球的力( )

图3 A．比球撞击球棍的力更早产生 B．与球撞击球棍的力同时产生 C．大于球撞击球棍的力 D．小于球撞击球棍的力 答案 B 解析 根据牛顿第三定律可知作用力和反作用力总是等大、反向，同时产生，同时消失，故选B. 二、牛顿第三定律的简单应用 例2 质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图4所示，若重物以加速度a下降(a

图4 A．(M＋m)g－ma B．M(g－a)－ma C．(M－m)g＋ma D．Mg－ma 解析 对重物，设绳的拉力为T，由牛顿第二定律知：mg－T＝ma，所以，绳的拉力为T＝mg－ma.对人受力分析，受重力、绳的拉力及地面的支持力而平衡，则Mg＝N＋T，所以N＝Mg－T＝(M－m)g＋ma.根据牛顿第三定律知，人对地面的压力大小也为(M－m)g＋ma. 答案 C 三、一对相互作用力和一对平衡力的区别 例3 如图5所示，吊于电梯天花板上的物体处于静止状态，下列说法中正确的是( )

图5 A．绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是一对作用力与反作用力 B．物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力 C．物体的重力与绳对物体的拉力是一对作用力与反作用力 D．物体的重力的反作用力作用在绳上 解析 绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是物体和绳直接相互作用而产生的，是作用力与反作用力的关系，A正确．物体的重力和物体对绳的拉力受力物体不同，不是一对平衡力，B错误．物体的重力与绳对物体的拉力均作用在物体上，二力为平衡力，C错误．物体重力的反作用力作用在地球上，D错误． 答案 A 课堂训练： 1．(作用力和反作用力)如图6所示是利用计算机记录的卫星发射时火箭和卫星之间的作用力和反作用力的变化图线，根据图线可以得出的结论是( )

图6 A．作用力大时，反作用力小 B．作用力和反作用力的大小总是相等的 C．作用力和反作用力的方向总是相反的 D．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的 答案 BC 解析 题图中的两条图线对应的纵坐标大小相等、符号相反，故A错误，B、C正确；作用力与反作用力作用在两个物体上，D错误． 2．2013年6月11日，“神舟十号”载着我国三名宇航员顺利飞入太空．下面关于飞船与火箭上天的情形，其中叙述正确的是( ) 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 AD 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，此推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，故A选项正确，B、C选项错误．飞船进入运行轨道后，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，这是一对作用力与反作用力，故D选项正确． 3．(相互作用力和一对平衡力的区别)如图7所示，物体放在水平桌面上，受到一个水平向右的拉力F作用，却仍然保持静止，则下列说法中正确的是( )

图7 A．物体受三个力作用，其中有一对平衡力 B．物体受三个力作用，其中有一对作用力和反作用力 C．物体受四个力作用，其中有两对作用力和反作用力 D．物体受四个力作用，其中有两对平衡力 答案 D 解析 物体受重力、桌面的支持力、水平向右的拉力F，根据物体处于静止状态知，物体所受合外力为零，所以物体在水平方向除受水平向右的拉力F外，还必须受水平向左的摩擦力f，所以物体共受四个力的作用，选项A、B错误．由于作用力与反作用力是分别作用在两个不同物体上的，所以物体所受的四个力中不可能构成作用力与反作用力，因此选项C错误．物体水平方向上受向右的拉力和向左的摩擦力，其合力为零，为一对平衡力．竖直方向受重力和支持力，也为一对平衡力，所以选项D正确． 4．(牛顿第三定律的简单应用)图8为马戏团中猴子爬杆的装置．已知底座连同直杆总质量为20 kg，猴子质量为5 kg，现让猴子沿杆以1 m/s2的加速度从杆底部向上爬，设猴子与杆之间的作用力为恒力，则底座对水平面的压力为多少？(g取10 m/s2)

图8