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2019-2020年高中物理 3.6作用與反作用力 學案 粵教版必修1 【學習目標】 知識與技能：理解作用和反作用力的關(guān)系，掌握牛頓第三定律確切含義，學習研究物理問題的方法。 過程與方法：進一步學習物理學研究現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律的方法。能分清實際問題中的作用力和反作用力。 情感態(tài)度和價值觀：采用各種方式激發(fā)興趣，設(shè)置情景引發(fā)思考，提高科學素養(yǎng)。 【學習重點】 牛頓第三定律的內(nèi)容及確切含義 【知識要點】 1. 牛頓第三定律的表述：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向 相反，作用在一條直線上。 2. 牛頓第三定律的數(shù)學表達式表述：F=-F′（負號表示反作用力F′與作用力F 的方向相反） 3. 對牛頓第三定律的深層理解： ⑴ 有大小相等，方向相反，作用在兩個物體上， 同時產(chǎn)生，同時消失，作用時間相同，力的性質(zhì)相同，總是大小相等作用在同一條直線上等性質(zhì)的力，不一定是作用力與反作用力。還必須具有是兩個物體之間的相互作用才可肯定其為作用力與反作用力 的力。 （2）定律中的“總是”這兩個字是強調(diào)對于任何物體，在任何條件下，這兩個相等的關(guān)系都成立即； 不管物體大小形狀如何，例如大物體與大物體之間，或大物體與小物體間，還是任何形狀的物位之間其相互作用力總是大小相等。 不管物體的運動狀態(tài)如何。例如靜止的物體之間，運動的物體之間或靜止物體與靜止的物體之間，其相互作用力都是大小相等， ⑶ 作用力和反作用力的產(chǎn)生和消失是同時的。因為兩者中若有一個產(chǎn)生和消失，則另一個必須同時產(chǎn)生或消失。否則其間的相等關(guān)系就不成立了?？梢娬J為作用力與反作用力的產(chǎn)生有先后的說法是不對的。 4. 作用力和反作用力跟平衡力的區(qū)別 作用力和反作用力跟平衡力雖有相似之處（力的大小相等，方向相反，作用在同一 直線上）但更重要的是它們之間存在本質(zhì)的區(qū)別。 ⑴ 作用物體不同。作用力和反作用力是作用在兩個不同物體上，而平衡力只作用 在一個物體上。 ⑵ 力的性質(zhì)不同。作用力和反作用力必是同性質(zhì)的力，而平衡力可以是性質(zhì)不同 的一對力。 ⑶ 力的作用時間不同。作用力和反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，而一對平衡力中的一個消失，另一個可以存在。。 ⑷ 作用效果不同。作用力和反作用力在兩個不同物體上，效果可以不同，作用力和反作用不存在平衡問題。而一對平衡力的作用效果是使外同處于平衡狀態(tài)。 可見：作用力和反作用力“異體（相互作用的兩物體）、共線（作用在一條直線上）、等值（大小相等）、反向（方向相反）、同性（性質(zhì)相同）、同存（同時存在同時消失）”，平衡力是“同體（作用在同一物體上）、共線、等值、反向”。 【典型例題】 例1一個大漢（甲）跟一個女孩（乙）站在水平地面上手拉手比力氣，結(jié)果大漢把女孩拉過來了．對這個過程中作用于雙方的力的關(guān)系，不正確的說法是[ ] A．大漢拉女孩的力一定比女孩拉大漢的力大． B．大漢拉女孩的力不一定比女孩拉大漢的力大． C．大漢拉女孩的力與女孩拉大漢的力一定相等． D．只有在大漢把女孩拉動的過程中，大漢的力才比女孩的力大，在可能出現(xiàn)的短暫相持過程中，兩人的拉力一樣大． 分析作用力與反作用力總是大小相等的．大漢與女孩手拉手比力氣時，無論是在相持階段還是女孩被大漢拉過來的過程中，大漢拉女孩的力與女孩拉大漢的力的大小總是相等的，所以說法B，C正確．答A，D． 說明：既然大漢拉女孩和女孩拉大漢的力一樣大，大漢為什么能把女孩拉過來呢？關(guān)鍵在于地面對兩者的最大靜摩擦力不同．如圖3－11分別畫出兩者在水平方向上的受力情況，顯然，只有當f甲＞f乙時，女孩才會被大漢拉過來．如果讓大漢穿上溜冰鞋站在磨光水泥地上，兩人再比力氣時，女孩就可以輕而易舉地把大漢拉過來． 例2一輛汽車沿山坡加速上行，不計空氣阻力，汽車受到哪幾個力？并指出各個力的反作用力． 分析以汽車為研究對象，根據(jù)對汽車發(fā)生作用的物體，找出汽車受到的力，然后由“甲對乙和乙對甲”的關(guān)系，找出各自的反作用力． 解答汽車受到的力和各個力的反作用力列表如下： 畫出汽車和山坡隔離體的受力圖，如圖3－12所示． 說明：常有些學生會把汽車受到的牽引力，說成是“發(fā)動機對汽車的力”，這是不正確的．發(fā)動機作為汽車的一部分，它與車身之間的作用力是內(nèi)力，根據(jù)牛頓第二定律，內(nèi)力不可能使整體產(chǎn)生加速度．這正像自己用手揪住頭發(fā)向上拉，不會使自己離開地面一樣． 汽車前進的機理是：發(fā)動機工作，通過傳動裝置帶動車輪旋轉(zhuǎn)，車輪旋轉(zhuǎn)時力圖把地面向后推，地面施力使車向前，正像人行走時也是依靠從地面獲得推力一樣． 例3如圖3－13所示，用彈簧秤懸掛一個重G=10N的金屬塊，使金屬塊部分地浸在臺秤上的水杯中（水不會溢出），若彈簧秤的示數(shù)變?yōu)門′=6N，則臺秤的示數(shù)[ ] A．保持不變．B．增加10N．C．增加6N．D．增加4N． 分析：金屬塊浸入水中后，水對金屬塊產(chǎn)生浮力F．由彈簧秤的示數(shù)知，浮力的大小為 F=G=T′=10N-6N=4N． 根據(jù)牛頓第三定律，金屬塊對水也施加一個反作用力F′，其大不F′=F=4N．通過水和缸的傳遞，對臺秤產(chǎn)生附加壓力．所以，臺秤的示數(shù)增加4N．答D． 說明：任何力都是成對出現(xiàn)的，對液體和氣體的作用同樣遵循著牛頓第三定律．本題可以通過實驗精確驗證，請同學們自己去完成。 【規(guī)律總結(jié)】 解決與牛頓第三定律有關(guān)的問題的關(guān)鍵： (1)對牛頓第三定律要明確“三個一樣，兩個不一樣?！叭齻€一樣”是指：作用力和反作用力大小一樣；力的性質(zhì)一樣；力出現(xiàn)和消失的時間及變化情況一樣．“兩個不一樣”是指：作用力和反作用力的方向不一樣；作用對象即受力物體不一樣． (2)注意作用力和反作用力與平衡力的不同 【當堂反饋】 1、關(guān)于作用力和反作用力，下列說法中錯誤的是 （ ） 　 A．我們可把物體間相互作用的任何一個力叫做作用力，另一力叫做反作用力 　 B．若作用力是摩擦力，則反作用力也一定是摩擦力 　 C．先有作用力，再產(chǎn)生反作用力 　 D．作用力與反作用力大小相等，方向相反，作用在一條直線上，因此它們可能成為一對平衡力 2、鹿拉著雪橇從靜止開始運動，下面說法正確的是（ ） A. 鹿對雪撬的拉力和雪橇對鹿的拉力是一對作用力與反作用力。 B. 鹿對雪撬的拉力先產(chǎn)生，運動后雪橇才對鹿產(chǎn)生拉力。 C. 當鹿拉著雪橇加速前進時，鹿拉雪撬的力大于雪橇拉鹿的力。 D. 鹿對雪撬的拉力和雪橇對鹿的拉力的合力為零 。 3、如圖所示，水平力F把一個物體緊壓在墻上靜止不動，以下說法中正確的是（ ） A、作用力F與墻壁對物體的彈力是一對作用力和反作用力 B、作用力F與物體對墻壁的壓力是一對平衡力 C、物體的重力與墻壁對物體的靜摩檫力是一對平衡力 D、物體的重力與墻壁對物體的靜摩檫力是一對作用力和反作用力 A B 4、如圖所示，F(xiàn)大小為20N，AB均是靜止的，重力大小分別為10N、20N。求AB間的摩擦力、B地間的摩擦力以及B對地面的壓力。 5、一航天探測器完成對月球的探測任務后，在離開月球的過程中，由靜止開始沿著與月球表面成一傾斜角的直線飛行，先加速運動，再勻速運動，探測器通過噴氣而獲得推動力。以下關(guān)于噴氣方向的描述中正確的是（ ） A．探測器加速運動時，沿直線向后噴氣 B．探測器加速運動時，豎直向下噴氣 C．探測器勻速運動時，豎直向下噴氣 D．探測器勻速運動時，不需要噴氣 【參考答案】 1、【答案】CD 2、【答案】A 【解析】作用力與反作用力總是大小相等的，但不能分解合成，作用效果不能相互抵消。 3、【答案】C A GA NBA 【解析】牢記一對平衡力是作用在一個物體上，而作用力與反作用力是作用在兩個物體上。 4、【答案】0N 20N 30N 【解析】受力分析：先分析受力情況比較簡單的物體，圖中A受力情況比B簡單，先對A進行受力分析:1、重力；2、接觸力：a、B對A的支持力；b、因為A是靜止的，合外力應該為0，所以A不能再受到一個摩擦力，否則將與A的靜止狀態(tài)相矛盾。 B GB NAB NDB F=20N f=20N 接著分析B的受力，1、先根據(jù)牛頓第三定律作出A對B的力，因為B對A只有支持力，所以A對B也只有壓力。2、重力。3、接觸力：與B接觸的有A和地面，A對B的力已分析完畢，就分析地面對B的力。a、地面對B肯定有支持力；b、因為B也靜止，所以合外力應該為0，B在水平方向受到一個水平向右的拉力20N，為了平衡這個拉力，必須有一個水平向左的20N的力，那這個力只能是地面給B的摩擦力。如圖 一對平衡力 作用力與反作用力 平衡力 一對平衡力 5、【答案】C 【解析】如圖所示，探測器受的合力沿運動方向才能做直線加速運動，受平衡力時才做勻速直線運動。 【達標訓練】 1．下列的各對力中，是相互作用力的是（ ） A．懸繩對電燈的拉力和電燈的重力 B．電燈拉懸繩的力和懸繩拉電燈的力 C．懸繩拉天花板的力和電燈拉懸繩的力 D．懸繩拉天花板的力和電燈的重力 2．用繩懸掛一重物，當重物處于平衡狀態(tài)時，重物所受重力的平衡力是____________，重力的反作用力是_______________。 3．浮在水面上的木塊所受重力的反作用力為_____________________，方向___________，木塊所受浮力的反作用力為_______________，方向_______________。 4．下列關(guān)于作用力與反作用力的說法中，正確的是（ ） A．先有作用力，后有反作用力 B．只有物體靜止時，才存在作用力與反作用力 C．只有物體接觸時，物體間才存在作用力與反作用力 D．物體間的作用力與反作用力一定是同性質(zhì)的力 5．一小球用一細繩懸掛于天花板上，以下幾種說法中正確的是（ ） A．小球所受的重力和細繩對它的拉力是一對作用力和反作用力 B．小球?qū)毨K的拉力就是小球所受的重力 C．小球所受重力的反作用力作用在地球上 D．小球所受重力的反作用力作用在細繩上 6．關(guān)于作用力、反作用力和一對平衡力的認識，正確的是（ ） A．一對平衡力的合力為零，作用效果相互抵消，一對作用力與反作用力的合力也為零，作用效果也相互抵消 B．作用力和反作用力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失，且性質(zhì)相同，平衡力的性質(zhì)卻不一定相同 C．作用力和反作用力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失，且一對平衡力也是如此 D．先有作用力，接著才有反作用力，一對平衡力卻是同時作用在同一個物體上 7．甲、乙兩人發(fā)生口角，甲打了乙的胸口一拳致使乙受傷。法院判決甲應支付乙的醫(yī)藥費。甲狡辯說：“我打了乙一拳，根據(jù)牛頓的作用力與反作用力相等，乙對我也有相同大小的作用力，所以，乙并沒有吃虧。”那么這一事件判決的依據(jù)在哪里？ A．甲打乙的力大于乙對甲的作用力，判決甲付乙的醫(yī)藥費 B．甲打乙的力等于乙對甲的作用力，但甲的拳能承受的力大于乙的胸能承受的力，乙受傷而甲未受傷，甲主動打乙，判決甲支付乙的醫(yī)藥費 C．甲打乙的力等于乙對甲的作用力，甲的拳和乙的胸受傷害程度不相同，甲輕而乙重，判決甲付乙的醫(yī)藥費 D．由于是甲用拳打乙的胸，甲對乙的力遠大于乙胸對甲拳的作用力，判決甲付乙的醫(yī)藥費 8．機車A拉著一節(jié)車廂B向右行駛。用FAB和FBA分別代表A對B和B對A的作用力。已知B行駛時受到的阻力F阻=2.0103 N。畫出題中情境的草圖，回答以下問題。 （1）A拉B勻速行駛時，F(xiàn)AB與F阻有什么關(guān)系？FAB和FBA有什么關(guān)系？（要說明大小和方向兩方面的關(guān)系，并說明回答的根據(jù)。） （2）A拉B加速行駛時，F(xiàn)AB和F阻有什么關(guān)系？FAB和FBA有什么關(guān)系？若車廂B的質(zhì)量是4.0 t，加速度a是0.3 m/s2，F(xiàn)AB和FBA各等于多少？ 【達標訓練參考答案】 1．B 2．繩子對重物的拉力 重物對地球的吸引力 3．木塊對地球的吸引力 豎直向上 木塊對水的壓力 豎直向下 4．D 5．C 6．B 7．B 8．（1）因為A拉B勻速運動，即物體處于平衡狀態(tài)，因此B車廂所受的合力為零，故FAB=F阻。而FAB與FBA是一對相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律，它們總是大小相等方向相反。 （2）因為A拉B加速行駛，根據(jù)牛頓第二定律： FAB-F阻=ma，所以FAB>F阻。 而FAB與FBA是一對相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律， 它們總是大小相等方向相反。 由牛頓第二定律：FAB-F阻=ma FAB=ma+F阻=4.01030.3N+2.0103N=3.2103N 由牛頓第三定律：FAB與FBA是一對相互作用力，它們總是大小相等方向相反。即 FAB=FBA=3.2103N 【反思】 收 獲 疑 問