2020-2021学年高一物理教科版必修一学案：3.4-牛顿第三定律-Word版含解析.docx

4　牛顿第三定律
[目标定位]　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精确     含义，会用它解决简洁的问题.3.会区分一对平衡力与一对相互作用力.4.生疏反冲现象，了解火箭升空的原理.

一、作用力与反作用力
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．
想一想：
甲、乙两个小车上分别粘有磁铁，用手按住让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，然后放开乙车，我们看到在磁力的作用下乙车会运动起来．甲对乙有作用力，乙对甲是否有作用力？假如有，两相互作用力作用在几个物体上，力的性质是否相同？
答案　有　由于力的作用是相互的．相互作用力分别作用在两个物体上，性质相同．
二、牛顿第三定律
1．内容：两个物体之间的作用力(F)和反作用力(F′)总是大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上．用公式表示为F＝－F′，“－”表示作用力和反作用力方向相反．
2．理解：作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，它们总是性质相同的两个力，且同时存在，同时变化，同时消逝．
　想一想：
拔河竞赛时，甲队胜了乙队，是不是甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力呢？
答案　不是　无论哪方胜，甲对乙的拉力都等于乙对甲的拉力．甲队胜是由于地面对甲的摩擦力大于乙对甲的拉力．
三、反冲现象
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．
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.

一、作用力和反作用力
1．两个物体之间力的作用总是相互的．只要谈到一个力，就肯定同时存在施力物体和受力物体．施力物体同时也肯定是受力物体．
2．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做作用力，另一个力叫做反作用力．若作用力为甲对乙的力，则反作用力为乙对甲的力．
例1　两个小球A和B，中间用弹簧连结，并用细绳悬挂于天花板下，如图341所示，下面四对力中属于作用力和反作用力的是(　　)

图341
A．绳对A的拉力和弹簧对A的拉力
B．弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力
C．弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力
D．B的重力和弹簧对B的拉力
解析　作用力和反作用力是作用在相互作用的两个物体之间的力，绳对A的拉力与A对绳子的拉力是一对作用力和反作用力，A、B均错误；弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力，C正确；B受到的重力，施力物体是地球，与B对地球的吸引力是一对作用力和反作用力，D错误．故选C.
答案　C
针对训练　(2021四川绵阳期末)以卵击石，鸡蛋裂开而石头完好，在这一过程中(　　)
A．鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力小
B．鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大
C．鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力大小相等
D．鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力方向相同
答案　C
二、对牛顿第三定律的理解
1．表达式：F＝－F′，负号表示作用力F与反作用力F′的方向相反．
2．对作用力和反作用力的理解(“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)同类型：作用力和反作用力总是同一种类的力．比如作用力是弹性、反作用力也是弹力；作用力是摩擦力、反作用力也是摩擦力；作用力是引力、反作用力也是引力．
“三异”表示：
(1)反向：方向相反．
(2)异体：作用在不同的物体上．
(3)不同效果：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．
3．留意：作用力和反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，这种关系与作用力的性质、物体的质量、运动状态及作用的方式(是静止还是运动)无关．
牛顿第肯定律和牛顿其次定律是对单个物体而言的，只解决了一个物体的运动规律．牛顿第三定律揭示了力作用的相互性，反映了物体间相互作用的规律．
例2　如图342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342
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外力不为零时，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，其效果可以不同．甲加速前进的缘由是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力；乙加速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
例3　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343所示，若重物以加速度a下降(a<g)，则人对地面的压力为(　　)

图343
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F，由牛顿其次定律知：mg－F＝ma，所以，绳的拉力为F＝mg－ma.对人，受重力、绳的拉力及地面的支持力而平衡，则Mg＝FN＋F，所以FN＝Mg－F＝(M－m)g＋ma.依据牛顿第三定律知，人对地面的压力大小也为(M－m)g＋ma.
答案　C
三、一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较
1．两者的区分

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
不肯定同时产生或消逝
力的
种类
肯定是同种类的力
不肯定是同种类的力
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
2.简记为：作用力和反作用力是“异体、同类、同存，不同效”；平衡力是“同体、可异、非同存、效果抵消”．
例4　如图344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，却仍旧保持静止，则下列说法中正确的是(　　)

图344
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
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，还必需受水平向左的摩擦力Ff，所以物体共受四个力的作用，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D正确．
答案　D

作用力和反作用力
1．2021年12月2日，“长征三号乙”运载火箭点火起飞，成功将“嫦娥三号”月球探测器成功送入太空．下面关于卫星与火箭上天的情形叙述正确的是(　　)
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．卫星进入运行轨道之后，与地球之间仍旧存在一对作用力与反作用力
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，B、C错误，A正确；火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地球之间照旧存在相互吸引力，即地球吸引卫星，卫星吸引地球，这是一对作用力与反作用力，D正确．
答案　AD
对牛顿第三定律的理解
2．如图345所示，击球员用棒球棍回击飞过来的棒球时，球棒击棒球的力(　　)

图345
A．比球撞击球棒的力更早产生
B．与球撞击球棒的力同时产生
C．大于球撞击球棒的力
D．小于球撞击球棒的力
解析　依据牛顿第三定律可知作用力反作用力总是等大、反向，同时产生同时消逝的，故选B.
答案　B
3．如图346所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物．已知重物的质量m＝30 kg，人的质量M＝50 kg，g取10 m/s2，此时人对地面的压力为__________N，轻杆BC受到的压力为__________N，绳AB所受力拉力为__________N.

图346
解析　因匀速提起重物，则FT＝mg.且绳对人的拉力为mg，所以地面对人的支持力为FN＝Mg－mg＝(50－30)×10 N＝200 N，依据牛顿第三定律，人对地面的压力为200 N．定滑轮对B点的拉力方向竖直向下，大小为2mg，杆对B点的弹力方向沿杆的方向，由共点力平衡条件得：FAB＝2mgtan 30°＝2×30×10× N＝200 N，FBC＝＝400 N．同理，由牛顿第三定律知，轻杆受到的压力为400 N，绳AB受到的拉力为200 N.
答案　200　400　200
一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较
4．下列关于作用力、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，且力的种类相同，平衡力的种类却不肯定相同
C．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消逝，且一对平衡力也是如此
D．先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力都是同时作用在同一个物体上
解析　作用力和反作用力受力物体是两个，故不能求合力，作用效果不能抵消，故A错．作用力与反作用力均有同时性，种类也肯定相同，而平衡力不具有同时性，故C错，B正确，D错误．
答案　B