(精品)物理：4.5《牛顿第三定律》课件(新人教版必修1).ppt

第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律学案学案5 5 牛顿第三定律牛顿第三定律 金色的阳光洒满校园，操场上人声鼎沸，金色的阳光洒满校园，操场上人声鼎沸，高一年级的拔河比赛正在紧张激烈地进行。高一年级的拔河比赛正在紧张激烈地进行。一场比赛下来，胜者不免得意洋洋，负者倒一场比赛下来，胜者不免得意洋洋，负者倒也不很气馁，因为他们发现拔河中有许多力也不很气馁，因为他们发现拔河中有许多力学问题值得探讨：学问题值得探讨：相持时双方的拉力一定大小相等，方向相持时双方的拉力一定大小相等，方向相反；当甲方齐心协力把绳子缓缓朝他们方相反；当甲方齐心协力把绳子缓缓朝他们方向拉过去的时候，甲方的拉力一定比乙方大向拉过去的时候，甲方的拉力一定比乙方大吗？吗？能不能设计一个实验，比较一下双方拉能不能设计一个实验，比较一下双方拉力的大小？力的大小？有人说，运动员的体重越重，拔河时越有人说，运动员的体重越重，拔河时越有利，为什么？有利，为什么？拔河时，决定胜负的主要因素是什么？拔河时，决定胜负的主要因素是什么？这上面的很多问题都与牛顿第三定律有这上面的很多问题都与牛顿第三定律有关系，我们可以在学习本课后再来探讨这些关系，我们可以在学习本课后再来探讨这些问题，还有可能提出更多的问题呢？问题，还有可能提出更多的问题呢？学点学点1 1 作用力和反作用力作用力和反作用力 (1)概念：概念：两个物体之间的作用总是相互的。一个物体两个物体之间的作用总是相互的。一个物体对另一个物体施加了力，后一物体一定同时对前一物体也施对另一个物体施加了力，后一物体一定同时对前一物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力。作用力。(2)对作用力和反作用力的理解对作用力和反作用力的理解 “相互相互”的意思是说力总是的意思是说力总是“成对成对”出现，有作用力出现，有作用力必有反作用力；必有反作用力；相互作用的一对力，可任选其中一个力称为作用力，相互作用的一对力，可任选其中一个力称为作用力，则另一个力就是反作用力；则另一个力就是反作用力；作用力与反作用力总是作用在不同的物体上；作用力与反作用力总是作用在不同的物体上；作用力与反作用力总是共存的。作用力与反作用力总是共存的。【例例】物体静止于水平桌面上，则物体静止于水平桌面上，则()A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡平衡 力力 B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力 C.物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力 D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡的力物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡的力A【解析解析】物体和桌面的受力情况如图物体和桌面的受力情况如图4-5-1所示。对选项，因物体处所示。对选项，因物体处于平衡状态，且于平衡状态，且FN与与G作用于同一物体，因此作用于同一物体，因此FN和和G是一对平衡力，是一对平衡力，故正确。故正确。对选项，因作用力和反作用力分别作对选项，因作用力和反作用力分别作用在两个物体上，故错。用在两个物体上，故错。对选项，因压力是弹力，而弹力与重对选项，因压力是弹力，而弹力与重力是性质不同的两种力，故错。力是性质不同的两种力，故错。对选项，由于支持力对选项，由于支持力和压力和压力FN是是物体与桌面相互作用（挤压）而产生的，因物体与桌面相互作用（挤压）而产生的，因此它们是一对作用力和反作用力，故错。此它们是一对作用力和反作用力，故错。图图4-5-1学点学点2 2 牛顿第三定律牛顿第三定律 （1）探究作用力和反作用力的大小关系）探究作用力和反作用力的大小关系 实验探究：实验探究：如图如图4-5-2所示，把两个弹簧秤所示，把两个弹簧秤A和和B连接在一起，用手拉弹簧秤连接在一起，用手拉弹簧秤A，A对对B的作用力的作用力为为F，B对对A的反作用力为的反作用力为F。说明：说明：两弹簧秤对拉时，必须保持两弹簧秤轴两弹簧秤对拉时，必须保持两弹簧秤轴线在同一直线上。线在同一直线上。实验结论：实验结论：弹簧秤弹簧秤A无论快拉还是慢拉、拉力大还是小，无论快拉还是慢拉、拉力大还是小，F和和F大小始终大小始终相等，方向相反。相等，方向相反。（2）定律内容：）定律内容：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。反，作用在同一条直线上。（3）公式：）公式：F甲对乙甲对乙=-F乙对甲乙对甲，“”号表示方向相反的意思。号表示方向相反的意思。（4）从）从“总是总是”的角度透析牛顿第三定律。的角度透析牛顿第三定律。牛顿第三定律适用于任何两个相互作用的物体，与物体的质量、形状及牛顿第三定律适用于任何两个相互作用的物体，与物体的质量、形状及运动状态无关。运动状态无关。作用力与反作用力同时产生、同时消失，无先后之分。作用力与反作用力同时产生、同时消失，无先后之分。作用力与反作用力一定是同性质的力，例如，作用力是弹力，反作用力作用力与反作用力一定是同性质的力，例如，作用力是弹力，反作用力也一定是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也一定是摩擦力，等等。也一定是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也一定是摩擦力，等等。物体间的相互作用力可以通过两物体直接接触发生作用，也可以通过物体间的相互作用力可以通过两物体直接接触发生作用，也可以通过“场场”相互作用，如万有引力、电场力、磁场力。相互作用，如万有引力、电场力、磁场力。图图4-5-2(5)作用力与反作用力和平衡力的区别作用力与反作用力和平衡力的区别 力的类型力的类型比较对象比较对象一对作用力和反作用一对作用力和反作用力力一对平衡力一对平衡力作用对象作用对象两个物体两个物体同一个物体同一个物体作用时间作用时间同时产生，同时消失同时产生，同时消失不一定同时产生或消失不一定同时产生或消失力的性质力的性质一定是同性质的力一定是同性质的力不一定是同性质的力不一定是同性质的力力的大小关系力的大小关系大小相等大小相等大小相等大小相等力的方向关系力的方向关系方向相反且共线方向相反且共线方向相反且共线方向相反且共线【例例2】马拉车运动时，设马对车的作用力为马拉车运动时，设马对车的作用力为F，车对马的作，车对马的作 用力为用力为T。关于。关于F和和T的说法正确的是的说法正确的是()A.F和和T是一对作用力与反作用力是一对作用力与反作用力 B.当马与车做加速运动时，当马与车做加速运动时，FT C.当马与车做减速运动时，当马与车做减速运动时，FT D.无论做什么运动，无论做什么运动，F和和T的大小总是相等的的大小总是相等的A D【解析解析】马与车间的力是一对作用力和反作用力，这两个马与车间的力是一对作用力和反作用力，这两个力大小一定相等，故力大小一定相等，故A、D正确，正确，B、C错误，车做加速运错误，车做加速运动的原因是马拉车的力大于车所受的阻力。动的原因是马拉车的力大于车所受的阻力。【评析评析】物体运动状态的变化只取决于物体本身物体运动状态的变化只取决于物体本身的受力，即合力；当物体的运动状态发生变化时，的受力，即合力；当物体的运动状态发生变化时，作用力与反作用力的大小、方向关系不变。作用力与反作用力的大小、方向关系不变。在天花板上用悬绳吊一重为在天花板上用悬绳吊一重为G的电风扇，电风扇静止时的电风扇，电风扇静止时受几个力作用？如图受几个力作用？如图4-5-3所示，这些力的反作用力是哪所示，这些力的反作用力是哪些力？这些力的平衡力是哪些力？如果电风扇在匀速转些力？这些力的平衡力是哪些力？如果电风扇在匀速转动呢？当电风扇转动与静止时相比较，对天花板的拉力动呢？当电风扇转动与静止时相比较，对天花板的拉力是变大还是变小？为什么？是变大还是变小？为什么？【答案答案】电风扇静止时受力分析如图甲所示，电风扇静止时受力分析如图甲所示，受重力受重力G、悬绳拉力、悬绳拉力F。重力。重力G的反作用力是电的反作用力是电风扇对地球的吸引力，拉力风扇对地球的吸引力，拉力F的反作用力是电的反作用力是电风扇对悬绳的拉力。风扇对悬绳的拉力。G与与F是一对平衡力。是一对平衡力。电风扇匀速转动时受力分析如图乙所示，受电风扇匀速转动时受力分析如图乙所示，受重力重力G、悬绳的拉力、悬绳的拉力F1和空气对电风扇向上的和空气对电风扇向上的作用力作用力F2。重力。重力G的反作用力是电风扇对地球的反作用力是电风扇对地球的吸引力，拉力的吸引力，拉力F1的反作用力是电风扇对悬绳的反作用力是电风扇对悬绳的拉力，的拉力，F2的反作用力是电风扇对空气向下的的反作用力是电风扇对空气向下的力。力。G与与F1和和F2的合力是一对平衡力，因的合力是一对平衡力，因G=F，G=F1+F2，故，故F1F，即电风扇转动相对于静，即电风扇转动相对于静止时，对天花板的拉力变小了。止时，对天花板的拉力变小了。图图4-5-34-5-3学点学点3 3 物体的受力分析物体的受力分析 1.受力分析的一般步骤：受力分析的一般步骤：（1）明确研究对象，即对谁受力分析。）明确研究对象，即对谁受力分析。（2）隔离物体，即把受力分析的对象单独出来，以免与其他物体）隔离物体，即把受力分析的对象单独出来，以免与其他物体的受力混淆。的受力混淆。（3）按一定的顺序受力分析，一般先重力、弹力、摩擦力、然后）按一定的顺序受力分析，一般先重力、弹力、摩擦力、然后电磁力，最后其他力，以免漏掉力。电磁力，最后其他力，以免漏掉力。（4）每分析出一个力，最好找出施力物体，以免添加力。）每分析出一个力，最好找出施力物体，以免添加力。（5）要结合物体的运动状态对物体受力分析。）要结合物体的运动状态对物体受力分析。说明说明：（1）不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作）不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。用力混淆。（2）对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每）对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有。一个力都应找出其施力物体，不能无中生有。（3）合力和分力不能重复考虑。）合力和分力不能重复考虑。（4）研究对象的受力图，通常只画出按性质命名的力，不要把按效）研究对象的受力图，通常只画出按性质命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行力的合成或分解。果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行力的合成或分解。(2).假设法假设法 在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在该力是否存在 2.常用方法常用方法 （1）整体法与隔离法）整体法与隔离法整体法整体法隔离法隔离法概念概念将加速度相同的几个物体作为一将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔将研究对象与周围物体分隔开的方法开的方法选用原则选用原则研究系统外的物体对系统整体的研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互研究系统内物体之间的相互作用力作用力注意问题注意问题受力分析时不要再考虑系统内物受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用体间的相互作用一般隔离受力较少的物体一般隔离受力较少的物体【例例3】如图如图4-5-4所示，物体所示，物体A靠在竖直墙面上，在力靠在竖直墙面上，在力F作用作用 下，下，A、B保持静止。物体保持静止。物体B的受力个数为（的受力个数为（）A.2 B.3 C.4 D.5 C【评析评析】求解此题应把握以下三点：求解此题应把握以下三点：（1 1）整体法分析）整体法分析A A不受墙壁弹力。不受墙壁弹力。（2 2）隔离）隔离A A分析分析A A的受力。的受力。（3 3）隔离）隔离B B分析分析B B的受力。的受力。图图4-5-44-5-4【解析解析】以以A为研究对象，受力情况如图为研究对象，受力情况如图4-5-5所示，此时，墙对物体所示，此时，墙对物体A没有支持力（此结论没有支持力（此结论可利用整体法得出）可利用整体法得出）再以再以B为研究对象，结合牛顿第三定律，其为研究对象，结合牛顿第三定律，其受力情况如图受力情况如图4-5-5所示，即要保持物体所示，即要保持物体B平衡，平衡，B应受重力、压力、摩擦力、力应受重力、压力、摩擦力、力F四个力的作用。四个力的作用。图图4-5-54-5-5如图如图4-5-6所示，用细绳将条形磁铁所示，用细绳将条形磁铁m1竖竖直吊起，再将磁铁直吊起，再将磁铁m1吸引铁块吸引铁块m2，静止，静止后将细绳烧断，后将细绳烧断，m1和和m2同时下落，不计同时下落，不计空气阻力，在下落过程中（空气阻力，在下落过程中（）A.m2的加速度一定为的加速度一定为gB.m2只受一个力的作用只受一个力的作用C.m2可能只受两个力的作用可能只受两个力的作用D.m2共受三个力的作用共受三个力的作用图图4-5-64-5-6A D 1.蛙泳时，双脚向后蹬水，水受到向后的作用力，则人体受蛙泳时，双脚向后蹬水，水受到向后的作用力，则人体受到向前的反作用力，这就是人体获得的推进力。但是，在自由泳到向前的反作用力，这就是人体获得的推进力。但是，在自由泳时下肢是上下打水，为什么也能获得向前的推进力呢时下肢是上下打水，为什么也能获得向前的推进力呢？自自由泳时人的双腿总是交替上下由泳时人的双腿总是交替上下打水，在此过程中双脚与水的作用力打水，在此过程中双脚与水的作用力是倾斜的，如图所示：某时刻右脚向是倾斜的，如图所示：某时刻右脚向下打水，左脚向上打水，则受下打水，左脚向上打水，则受F F1 1、F F2 2的反作用力，将的反作用力，将 F F1 1、F F2 2 沿水平方向和沿水平方向和竖直方向分解，得竖直方向分解，得1 1和和2 2，则，则1 1+2 2就是人获得的向前的推进就是人获得的向前的推进力。力。2.请分析总结牛顿三大定律的区别和联系有哪些？请分析总结牛顿三大定律的区别和联系有哪些？定律定律比较内容比较内容牛顿第一定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第三定律牛顿第三定律区区别别内容内容一切物体总保持匀速一切物体总保持匀速直线运动状态或静止直线运动状态或静止状态，除非作用在它状态，除非作用在它上面的力迫使它改变上面的力迫使它改变这种状态这种状态物体加速度的大小跟作物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相方向跟作用力的方向相同同两个物体之间的作用两个物体之间的作用力与反作用力总是大力与反作用力总是大小相等，方向相反，小相等，方向相反，作用在同一条直线上作用在同一条直线上意义意义明确了力的概念，指明确了力的概念，指出了力是改变物体运出了力是改变物体运动状态的原因动状态的原因揭示了加速度是力作用揭示了加速度是力作用的结果，揭示了力、质的结果，揭示了力、质量、加速度的定量关系量、加速度的定量关系揭示了物体间力的作揭示了物体间力的作用的相互性，明确了用的相互性，明确了相互作用力的关系相互作用力的关系研究研究方法方法根据理想实验归纳总根据理想实验归纳总结得出，不能直接用结得出，不能直接用实验验证实验验证控制变量法研究控制变量法研究F、m、a之间的关系，可用实验之间的关系，可用实验验证验证由实际现象归纳总结由实际现象归纳总结得出，可用实验验证得出，可用实验验证联系联系牛顿三个定律是一个整体，是动力学的基础，牛顿第二定律以牛顿第牛顿三个定律是一个整体，是动力学的基础，牛顿第二定律以牛顿第一定律为基础，由实验总结得出一定律为基础，由实验总结得出退出退出