2020-2021学年高中物理(沪科版)必修一学案：第3章-学案1-牛顿第三定律.docx

学案1　牛顿第三定律
[学习目标定位]　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洁问题.4.会区分平衡力和作用力与反作用力．
一、作用力和反作用力
1．力：物理学中，把物体之间的相互作用称作力．
2．作用力和反作用力：力总是成对毁灭的，物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力．
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相等，方向相反，作用在一条直线上．
2．公式：F甲对乙＝－F乙对甲，这里的“－”号，表示方向相反的意思．
一、作用力和反作用力
[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)上面事例或试验中，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？一对相互作用力的性质相同吗？
(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；相同．
(3)两个．
[要点提炼]
1．作用力和反作用力的性质总是相同(填“相同”或“不相同”)的．
2．推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；二是看产生缘由，作用力和反作用力总是相互的且确定是同一性质的力．若作用力是“甲对乙的力”，则反作用力确定是“乙对甲的力”．
二、牛顿第三定律
[问题设计]
小试验：两人一组，每组一个弹簧测力计．两组同学对拉弹簧测力计(拉力大小可以是任意的)，两弹簧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？画出两弹簧测力计的受力示意图．
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

[要点提炼]
1．两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．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、同时消逝、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．
(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，因此，不能认为作用力和反作用力的合力为零．
[延长思考]
让小刚和小强比比谁的力气大：他俩手拉手，侧身而立，以讲台中线为界，把对方拉过线者为胜．结果小刚胜了．是不是小刚对小强的拉力大于小强对小刚的拉力？为什么？
答案　不是．小刚获胜，不是由于小刚对小强的拉力大，两人之间的力互为作用力和反作用力，大小总是相等的．小刚获胜是由于地面对小刚的摩擦力大于小强对小刚的拉力．
三、一对相互作用力和一对平衡力的区分
[问题设计]　如图1所示，一本书放在水平桌面上．这个情景中毁灭的作用力和反作用力有哪些？平衡力有哪些？

图1
答案　作用力和反作用力共有三对：书受到的重力和书对地球的引力．
桌子对书的支持力和书对桌子的压力．
桌子受到的重力和桌子对地球的引力．
有一对平衡力：书受到的重力和桌子对书的支持力．
[要点提炼]
一对作用力与反作用力和一对平衡力的相同点和不同点

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
两个力分别作用在两个物体上
两个力作用在同一个物体上
作用时间
同时产生，同时变化，同时消逝，不行单独存在
不愿定同时产生或消逝
力的性质
确定(填“确定”或“不愿定”)是同性质的力
不愿定(填“确定”或“不愿定”)是同性质的力
作用效果
由于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

一、对牛顿第三定律的理解与应用
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，假如甲、乙两人在押加竞赛中，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状况打算的，只有当物体所受的合力不为零时，物体的运动状态才会转变，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．甲获胜的缘由是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙后退的缘由是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，依据牛顿第三定律，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1　一起交通事故中，一辆汽车与行人相撞，结果行人受重伤，而汽车几乎没有任何损伤，对此现象，以下解释正确的是(　　)
A．由于汽车的质量比行人的质量大，所以汽车对行人的作用力大于行人对汽车的作用力
B．由于汽车的速度比行人的速度大，所以汽车对行人的作用力大于行人对汽车的作用力
C．汽车的表面坚硬，所以汽车对行人的作用力大于行人对汽车的作用力
D．汽车对行人的作用力与行人对汽车的作用力大小是相等的，但此作用力足以使行人受伤
答案　D
解析　汽车对行人的作用力和行人对汽车的作用力是一对作用力和反作用力．由牛顿第三定律知，两力大小相等．之所以毁灭行人受重伤而汽车几乎没有任何损伤的结果，是由于人所能承受的撞击力远小于车所能承受的撞击力．
二、一对相互作用力和一对平衡力的区分
例2　如图3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3
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
针对训练2　如图4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，却照旧保持静止，则下列说法中正确的是(　　)

图4
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，依据物体处于静止状态知，物体所受合力为零，所以物体在水平方向除受水平向右的拉力F外，还必需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行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．

牛顿第三定律
1.(作用力和反作用力)如图5所示是利用计算机记录的卫星放射时火箭和卫星之间的作用力和反作用力的变化图线，依据图线可以得出的结论是(　　)

图5
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　图像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相互作用的物体上，D错误．
2．(对牛顿第三定律的理解)下列推断正确的是(　　)
A．人行走时向后蹬地，给地面对后的摩擦力，地面给人的摩擦力是人向前的动力
B．人匀速游泳时，人在水中的运动是对水向前用力，水给人的力是阻力，方向向后
C．放在桌面上的物体，因有重力，才有对桌面的压力，才有桌面的支持力毁灭，即压力先产生，支持力后毁灭
D．作用力与反作用力，应是先有作用力，再有反作用力，作用力先变化，反作用力随后跟着做相应变化
答案　A
解析　人走路或游泳时，对地或对水都施加向后的力，另一方给人施加动力，故A对，B错；作用力与反作用力总是同时产生，同时变化的，不存在谁先谁后，故C、D均错．
3．(一对相互作用力与一对平衡力的区分)关于作用力与反作用力以及相互平衡的两个力的下列说法中，正确的是(　　)
A．作用力与反作用力确定是同一性质的力
B．作用力与反作用力大小相等，方向相反，因而可以相互抵消
C．相互平衡的两个力的性质，可以相同，也可以不同
D．相互平衡的两个力大小相等，方向相反，同时毁灭，同时消逝
答案　AC
4．(一对相互作用力与一对平衡力的区分)如图6所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上，静止不动，下列说法中正确的是(　　)

图6
A．作用力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力和反作用力
B．物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C．作用力F与物体对墙壁的压力是一对作用力和反作用力
D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力和反作用力
答案　BD
解析　作用力F跟墙壁对物体的压力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，在同一条直线上，是一对平衡力，故选项A错误；作用力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力既不是平衡力，也不是相互作用力，故选项C错误；在竖直方向上，物体受竖直向下的重力和墙壁对物体竖直向上的静摩擦力，因物体静止，故这两个力是一对平衡力，故选项B正确；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是两个物体间的相互作用力，是一对作用力和反作用力，故选项D正确．

题组一　对牛顿第三定律的理解
1．对于牛顿第三定律的理解，下列说法中正确的是(　　)
A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消逝后，反作用力才渐渐消逝
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状况下都不会平衡
答案　D
解析　依据牛顿第三定律知，两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反、性质相同、同时产生、同时消逝，故可判定A、B、C错误，D正确．
2．如图1所示，P和Q叠放在一起，静止在水平桌面上．在下列各对力中属于作用力和反作用力的是(　　)

图1
A．P所受的重力和Q对P的支持力
B．Q所受的重力和Q对P的支持力
C．P对Q的压力和Q对P的支持力
D．Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力
答案　CD
解析　P所受重力的反作用力是P吸引地球的力，A错；Q所受重力的反作用力是Q吸引地球的力，B错；P对Q的压力的反作用力是Q对P的支持力，C对；Q对桌面的压力的反作用力是桌面对Q的支持力，D对．
3．一物体受绳拉力的作用，由静止开头运动，先做加速运动，然后做匀速运动，最终做减速运动，下列说法正确的是(　　)
A．加速运动时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B．减速运动时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C．只有匀速运动时，绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等
D．不管物体如何运动，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
答案　D
解析　作用力、反作用力总是大小相等、方向相反，并作用在同一条直线上，与相互作用的物体所处的状态没有关系．
4．在拔河竞赛中，下列各因素对获胜有利的是(　　)
A．对绳的拉力大于对方
B．对地面的最大静摩擦力大于对方
C．手对绳的握力大于对方
D．质量小于对方
答案　B
解析　在拔河竞赛中依据作用力和反作用力的关系，双方对绳的拉力大小是相等的，选项A、C错误；取胜的打算因素是绳对人的拉力和地面对人的摩擦力的大小关系，选项B正确，D错误．
5．2021年6月11日，“神舟十号”载着我国三名宇航员顺当飞入太空．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，与地球之间照旧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，此动力并不是由四周的空气对火箭的反作用力供应的．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．火箭运载飞船进入轨道后，飞船与地球之间照旧存在相互吸引力，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．
题组二　一对相互作用力和一对平衡力的区分
6．关于作用力、反作用力和一对平衡力的生疏，正确的是(　　)
A．一对平衡力的合力为零，作用效果相互抵消，一对作用力与反作用力的合力也为零，作用效果也相互抵消
B．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消逝，且性质相同，平衡力的性质却不愿定相同
C．两个物体相碰时，由于作用力和反作用力大小相等，两物体损坏的程度确定相同
D．先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力却是同时作用在同一个物体上
答案　B
解析　作用力与反作用力作用在两个不同的物体上，作用效果不能抵消，A错误；作用力与反作用力具有同时、同性质的特点，而平衡力不愿定具备这些特点，B正确，D错误；不同的物体受到相同大小的力产生的效果不愿定相同，故C错误．
7．如图2所示，用质量不计的轻绳L1和L2将M、N两重物悬挂起来，则下列说法正确的是(　　)

图2
A．L1对M的拉力和L2对M的拉力是一对平衡力
B．L2对M的拉力和L2对N的拉力是一对作用力与反作用力
C．L1对M的拉力和M对L1的拉力是一对平衡力
D．L2对N的拉力和N对L2的拉力是一对作用力和反作用力
答案　D
解析　对M受力分析，它受到重力、L1的拉力、L2的拉力作用．因此，L1对M的拉力和L2对M的拉力并不是一对平衡力，A错；作用力和反作用力作用在相互作用的两个物体之间，而B选项中有三个物体：M、N、L2，B错误；平衡力必需作用在同一个物体上，L1对M的拉力和M对L1的拉力分别作用在M和L1上，明显不是平衡力，C错误；D项中的一对力是作用力和反作用力，D正确．
8．汽车拉着拖车在水平道路上沿直线匀速行驶，则(　　)
A．汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力
B．汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力
C．汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力
D．汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力
答案　BD
解析　汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，它们始终等大反向，故A错误，B正确．由于拖车匀速前进则汽车拉拖车的力与拖车受到的阻力是一对平衡力，故C错误，D正确．
题组三　牛顿第三定律的简洁应用
9．一个大人跟一个小孩站在水平面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了，在这个过程中作用于双方的力的关系，正确的说法是(　　)
A．大人拉小孩的力确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和反作用力
C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小确定相等
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，在可能毁灭的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
答案　BC
解析　大人拉小孩的力与小孩拉大人的力是作用力和反作用力的关系，而作用力和反作用力总是大小相等的，即手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩与小孩拉大人的力总是大小相等的，所以选项B、C正确．
10．跳高运动员从地面上起跳的瞬间，下列说法中正确的是(　　)
A．运动员对地面的压力大于运动员受到的重力
B．地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力
C．地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
D．运动员对地面的压力大小等于运动员受到的重力
答案　AB
解析　跳高运动员从地面上起跳的瞬间产生向上的加速度，对运动员受力分析，地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力；运动员对地面的压力和地面对运动员的支持力是一对作用力和反作用力，大小相等．