（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題二 相互作用與運動定律 2.2.5牛頓第三定律學(xué)案 新人教版

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1、 2.2.5　牛頓第三定律 學(xué)習(xí)目標(biāo) 核心提煉 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個概念——作用力與反作用力 1個定律——牛頓第三定律 1個區(qū)別——一對平衡力與一對作用力和反作用力的區(qū)別 1種分析方法——轉(zhuǎn)換法 2.理解牛頓第三定律的確切含義，會用它解決簡單的問題。 3.理解一對平衡力與一對相互作用力。 一、作用力和反作用力 兩個物體之間的作用總是相互的。物體間相互作用的這一對力，通常叫做作用力和反作用力。 思考判斷 (1)有的力可能只有受力物體，沒有施力物體。(×) (2)兩個物體只有接觸才存在作用力和反作用力。(×) (3)物體間

2、不可能只有作用力，而沒有反作用力。(√) (4)先有作用力，然后才有反作用力。(×) 二、牛頓第三定律 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，作用在同一條直線上。 思維拓展 (1)“掰手腕”是比較臂力大小的一種常見比賽。在一次“掰手腕”比賽中，甲輕松地戰(zhàn)勝了乙，這是因為甲對乙的作用力大于乙對甲的作用力嗎？ 提示　掰手較力時雙方的作用力與反作用力大小總是相等的，只是人的手腕的承受能力有差異。 (2)成語“以卵擊石”是指拿蛋去碰石頭。比喻不估計自己的力量，自取滅亡。那么是否蛋碰石頭的力小于石頭碰蛋的力呢？ 提示　不是，以卵擊石時，卵與石之間的力是一種作用

3、力與反作用力，大小相等，只是效果不同而已。 三、物體的受力分析 1.受力分析及意義 (1)任何物體的加速度都是由它所受各個力的合力決定，要了解物體的運動就必須對它的受力情況進(jìn)行分析。 (2)受力分析就是要分析研究對象受到的力。 2.受力分析的步驟 (1)明確研究對象，可以是某個物體、物體的一部分或某個作用點，也可以是幾個物體組成的整體。 (2)按照先重力、再彈力、后摩擦力、最后其他力的順序，逐個確定物體受到哪些力的作用。 (3)依據(jù)物體受到的各個力的方向，畫出受力示意圖，為了便于觀察，物體所受的各個力集中畫在同一個作用點上。 思維拓展 如圖所示是滑雪運動員沿斜坡下滑的過程，

4、有人說運動員受到了下滑力的作用，你認(rèn)為這種說法對嗎？ 提示　不對。運動員沿斜坡下滑過程中受到豎直向下的重力，垂直斜坡向上的彈力，沿斜坡向上的摩擦力，根本就不存在下滑力。運動員沿斜坡下滑的原因是合力作用的效果。 　正確理解牛頓第三定律 [要點歸納]　 1.牛頓第三定律表達(dá)式：F＝－F′，式中的“－”號表示作用力與反作用力方向相反。 2.作用力和反作用力的理解 (1)三個性質(zhì) (2)四個特征 等值 作用力和反作用力大小總是相等的 反向 作用力和反作用力方向總是相反的 共線 作用力和反作用力總是在同一條直線上 同性質(zhì) 作用力和反作用力性質(zhì)總是相同的 3.牛

5、頓第三定律的適用范圍 牛頓第三定律是個普遍規(guī)律。所闡明的作用力與反作用力的關(guān)系不僅適用于靜止的物體之間，也適用于相對運動的物體之間，這種關(guān)系與作用力性質(zhì)、物體質(zhì)量大小、作用方式(接觸還是不接觸)、物體運動狀態(tài)及參考系的選擇均無關(guān)。 [精典示例] [例1] 如圖1所示，甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線，約定先使對方過分界線者為贏。若繩子質(zhì)量不計，冰面可看成光滑的，則下列說法正確的是(　　) 圖1 A.甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力 B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力 C.若甲的質(zhì)量比乙的大，則甲能贏得“拔河”比賽的勝利 D.若乙收繩

6、的速度比甲的快，則乙能贏得“拔河”比賽的勝利 思路點撥　解答本題時應(yīng)把握以下三點： (1)作用力與反作用力分別作用在兩個物體上，并且總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上。 (2)一對平衡力作用在同一個物體上。 (3)該拔河比賽中取勝的關(guān)鍵是加速度小，在相等的時間內(nèi)位移小。 解析　根據(jù)牛頓第三定律知甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對作用力與反作用力，選項A錯誤；因為甲對繩的拉力和乙對繩的拉力都作用在繩上，故選項B錯誤；繩對甲、乙的拉力大小相等，由于甲的質(zhì)量大，加速度小，相同時間內(nèi)的位移小，故甲會勝利，選項C正確，D錯誤。 答案　C 規(guī)律總結(jié) 正確理解牛頓第三定律中“總是”的含義

7、 “總是”是強調(diào)對于任何物體，在任何情況下，作用力與反作用力的關(guān)系都成立。對此，我們可以從以下幾個方面理解。 (1)不管物體的大小、形狀如何，例如，大物體與大物體之間，大物體與小物體之間，任何形狀的物體之間，其相互作用力總是大小相等、方向相反的。 (2)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，靜止與運動的物體之間，其相互作用力總是大小相等、方向相反的。 (3)作用力與反作用力的產(chǎn)生和消失總是同時的。兩者中若有一個產(chǎn)生或消失，則另一個必然同時產(chǎn)生或消失。 [針對訓(xùn)練1] 關(guān)于馬拉車的下列說法正確的是(　　) 圖2 A.馬拉車不動，是因為馬拉車的力小于車?yán)R

8、的力 B.馬拉車前進(jìn)，是因為馬拉車的力大于車?yán)R的力 C.不論車如何運動，馬拉車的力大小總等于車?yán)R的力 D.只有當(dāng)馬拉車不動或馬拉車勻速前進(jìn)時，馬拉車的力大小才等于車?yán)R的力 解析　馬拉車時，不論車如何運動，馬拉車的力與車?yán)R的力都是一對相互作用力，二者總是大小相等的，故C正確，A、B、D錯誤。 答案　C 　一對作用力與反作用力和一對平衡力的比較 [要點歸納]　 作用力與反作用力 平衡力 共同點 大小相等，方向相反，作用在同一直線上 不同點 作用對象 作用在兩個物體上 作用在同一個物體上 作用時間 同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失，不可單獨存在 不一定同時

9、產(chǎn)生、變化或消失，可以單獨存在，只是不再平衡 力的性質(zhì) 一定是同性質(zhì)的力 不一定是同性質(zhì)的力 作用效果 因為一對作用力與反作用力作用在兩個物體上，各自產(chǎn)生作用效果，故不能求合力 一對平衡力的作用效果是使物體處于平衡狀態(tài)，合力為零 [精典示例] [例2] 一根輕繩的上端懸掛在天花板上，下端掛一燈泡，則 (　　) 圖3 A.燈泡受的重力和燈泡對繩的拉力是一對平衡力 B.燈泡受的重力和繩對燈泡的拉力是一對作用力和反作用力 C.燈泡對繩的拉力和繩對燈泡的拉力是一對作用力和反作用力 D.繩對天花板的拉力和天花板對繩的拉力是一對平衡力 解析　燈

10、泡受的重力和繩對燈泡的拉力是一對平衡力，選項A、B錯誤；燈泡對繩的拉力和繩對燈泡的拉力是一對作用力和反作用力，繩對天花板的拉力和天花板對繩的拉力是一對作用力和反作用力，選項C正確，選項D錯誤。 答案　C 規(guī)律總結(jié) (1)作用力與反作用力和一對平衡力的共同點是等大、反向、共線。 (2)區(qū)分作用力與反作用力和一對平衡力的要點 ①看研究對象：作用力與反作用力作用在不同物體上，而一對平衡力作用在同一物體上。 ②看依存關(guān)系：作用力與反作用力同生同滅，相互依存，而一對平衡力則彼此沒有依存關(guān)系。 [針對訓(xùn)練2] 如圖4所示，人靜止站在測力計上，下列說法中正確的是 (　　) 圖4

11、 A.人對測力計的壓力和測力計對人的支持力是一對平衡力 B.人對測力計的壓力和測力計對人的支持力是一對作用力與反作用力 C.人所受的重力和人對測力計的壓力是一對平衡力 D.人所受的重力和人對測力計的壓力是一對作用力與反作用力 解析　人對測力計的壓力和測力計對人的支持力是一對作用力與反作用力，故A錯誤，B正確；人所受的重力和人對測力計的壓力，既不是一對平衡力，也不是作用力與反作用力，故C、D錯誤。 答案　B 　轉(zhuǎn)換研究對象法對物體受力分析 [要點歸納]　 求解某個力的大小和方向，一般情況下選取該力的受力物體進(jìn)行分析，但有些情況不便于直接求解該力時，可先通過轉(zhuǎn)換研究對象，求解其反

12、作用力的大小和方向，進(jìn)而應(yīng)用牛頓第三定律求得該力的大小和方向。 [精典示例] [例3] 如圖5所示，滑桿和底座靜止在水平地面上，質(zhì)量為M，一質(zhì)量為m的猴子沿桿以0.4g的加速度加速下滑，則底座對地面的壓力為 (　　) 圖5 A.Mg＋0.4mg 　　　 B.Mg＋0.6mg C.(M＋m)g 　　　 D.Mg 思路點撥　(1)根據(jù)牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對象，把求解壓力轉(zhuǎn)換為求解支持力。 (2)把求解猴子對桿向下的摩擦力轉(zhuǎn)換為求解桿對猴子向上的摩擦力。 解析　以猴子為研究對象，分析猴子的受力如圖甲所示： 豎直方向受重力mg和桿對猴子的摩擦力Ff，則有mg－Ff＝ma

13、 ① 滑桿和底座受力如圖乙所示， 受重力Mg、支持力FN，猴子對桿的摩擦力Ff′ 三力平衡：FN＝Mg＋Ff′② 由牛頓第三定律得Ff′＝Ff③ 由①②③解得FN＝Mg＋0.6mg 由牛頓第三定律得底座對地面的壓力為 FN′＝FN＝Mg＋0.6mg，方向豎直向下。 故選項B正確。 答案　B [針對訓(xùn)練3] 如圖6所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上為一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人勻速上爬時，竿對“底人”的壓力大小為(　　) 圖6 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.(M＋m)g B.mg C.Mg D.(M－m)g

14、 解析　竿上的人與竿的相互作用力為f，則底下的人受到的壓力為FN＝Mg＋f，對質(zhì)量為m的人有：mg＝f，解得FN＝(m＋M)g。 答案　A 1.(多選)在排球比賽中，運動員用手掌將排球奮力擊出。關(guān)于排球與運動員手掌之間的作用力，下列說法正確的是(　　) A.排球?qū)\動員手掌的作用力大于運動員手掌對排球的作用力 B.排球?qū)\動員手掌的作用力和運動員手掌對排球的作用力大小相等 C.排球?qū)\動員手掌的作用力比運動員手掌對排球的作用力產(chǎn)生稍晚 D.排球?qū)\動員手掌的作用力和運動員手掌對排球的作用力同時消失 解析　排球?qū)\動員手掌的作用力與運動員手掌對排球的作用力是一對作用力

15、和反作用力，大小相等，同時產(chǎn)生，同時消失，故B、D正確。 答案　BD 2.某同學(xué)沿水平方向用力推一文具盒，使其在水平面上做勻速直線運動，下列說法中正確的是 (　　) A.文具盒對桌面的壓力和文具盒所受的重力是一對平衡力 B.桌面對文具盒的支持力和文具盒對桌面的壓力是一對平衡力 C.手對文具盒的推力和桌面對文具盒的摩擦力是一對作用力和反作用力 D桌面對文具盒的摩擦力和文具盒對桌面的摩擦力是一對作用力和反作用力 解析　一對平衡力的受力物體是同一物體，而文具盒對桌面的壓力受力物體是桌面，A錯誤；B中的受力物體分別是文具盒和桌面，B錯誤；C項中的兩個力不是作用在同一物體上，而且也

16、不是相互作用的兩個力，C錯誤；D項中的兩個力符合作用力與反作用力的條件，D正確。 答案　D 3.(多選)重物A用一根輕彈簧懸于天花板下，畫出重物和彈簧的受力圖如圖7所示。關(guān)于這四個力的以下說法正確的是(　　) 圖7 A.F1的反作用力是F4 B.F2的反作用力是F3 C.F1的施力物體是彈簧 D.F3的施力物體是物體A 解析　F1是指彈簧對重物A的拉力，F(xiàn)3是指重物A對彈簧的拉力，F(xiàn)4是指天花板對彈簧的拉力，F(xiàn)2為重物A的重力。F1的反作用力是F3，故A錯誤；F2的反作用力是物體對地球的引力，故B錯誤；F1是物體受到的彈簧的拉力，施力物體是彈簧；故C正確；F3是彈簧受到的物

17、體A的拉力，F(xiàn)3的施力物體是物體A，故D正確。 答案　CD 4.質(zhì)量為M的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質(zhì)量為m的重物從高處放下，如圖8所示，若重物以加速度a下降(a＜g)，則人對地面的壓力大小為(　　) 圖8 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.(M＋m)g－ma B.M(g－a)－ma C.(M－m)g＋ma D.Mg－ma 解析　 對重物，設(shè)繩的拉力為FT，由牛頓第二定律知：mg－FT＝ma，所以，繩的拉力為FT＝mg－ma。對人受力分析，受重力、繩的拉力及地面的支持力而平衡，則Mg＝FN＋FT，所以FN＝Mg－FT＝(M－m)g＋ma。根據(jù)牛頓第三定律

18、知，人對地面的壓力大小也為(M－m)g＋ma。 答案　C 基礎(chǔ)過關(guān) 1.關(guān)于反作用力在日常生活和生產(chǎn)技術(shù)中的應(yīng)用，下列說法中錯誤的是(　　) A.在平靜的水面上，靜止著一只小船，船上有一人，人從靜止開始從小船的一端走向另一端時，船向相反方向運動 B.汽車行駛時，通過排氣筒向后排出燃?xì)猓瑥亩@得向前的反作用力即動力 C.農(nóng)田灌溉用自動噴水器，當(dāng)水從彎管的噴嘴里噴射出來時，彎管會自動轉(zhuǎn)向 D.軟體動物烏賊在水中經(jīng)過體側(cè)的孔將水吸入鰓腔，然后用力把水?dāng)D出體外，烏賊就會向相反方向游去 解析　人從小船的一端走向另一端時，要受到船給人的摩擦力，方向與人行走的方向相同。根據(jù)牛頓第

19、三定律知，人對小船也有一個摩擦力，其方向與人行走的方向相反，因此船將在這個摩擦力的作用下改變運動狀態(tài)，向人行走的相反方向運動，所以A正確；汽車行駛時，通過排氣筒向后排出燃?xì)猓m然燃?xì)鈱ε艢馔灿蟹醋饔昧?，但畢竟反作用力很小，并不是汽車動力的來源，B錯誤；農(nóng)業(yè)灌溉用的自動噴水器，當(dāng)水從彎管的噴嘴里噴射出來時，彎管在水的反作用力的推動下會自動旋轉(zhuǎn)，大大增加了噴水的面積，C正確；烏賊經(jīng)過身體側(cè)面的孔把水吸入鰓腔，然后用力把水經(jīng)過小孔壓出體外，根據(jù)牛頓第三定律可知，烏賊就獲得了方向相反的反作用力，從而向排水的相反方向游去，D正確。 答案　B 2.(多選)如圖1所示，我國有一種傳統(tǒng)的民族體育項目叫做“

20、押加”，實際上相當(dāng)于兩個人拔河，如果甲、乙兩人在“押加”比賽中，甲獲勝，則下列說法中正確的是(　　) 圖1 A.甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力，所以甲獲勝 B.當(dāng)甲把乙勻速拉過去時，甲對乙的拉力大小等于乙對甲的拉力大小 C.當(dāng)甲把乙加速拉過去時，甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力 D.甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大小，只是地面對甲的摩擦力大于地面對乙的摩擦力，所以甲獲勝 解析　物體的運動狀態(tài)是由其自身的受力情況決定的，只有當(dāng)物體所受的合外力不為零時，物體的運動狀態(tài)才會改變，不論物體處于何種狀態(tài)，物體間的作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，由于它們作用在不同的物體上，

21、所以其效果可以不同。甲獲勝的原因是甲受到的地面的摩擦力大于繩子對甲的拉力；乙后退的原因是繩子對乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根據(jù)牛頓第三定律，甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大小。B、D正確。 答案　BD 3.如圖2所示，將兩彈簧測力計a、b連接在一起，當(dāng)用力緩慢拉a彈簧測力計時，發(fā)現(xiàn)不管拉力F多大，a、b兩彈簧測力計的示數(shù)總是相等，這個實驗說明 (　　) 圖2 A.這是兩只完全相同的彈簧測力計 B.彈力的大小與彈簧的形變量成正比 C.作用力與反作用力大小相等、方向相反 D.力是改變物體運動狀態(tài)的原因 解析　實驗中兩彈簧測力計的拉力互為作用力與反作用力，它

22、們一定大小相等、方向相反，C正確。 答案　C 4.如圖3所示，家用吊扇對懸掛點有拉力作用，正常轉(zhuǎn)動時吊扇對懸掛點的拉力與它不轉(zhuǎn)動時相比(　　) 圖3 A.變大 　　 B.變小 C.不變 　　 D.無法判斷 解析　吊扇不轉(zhuǎn)動時，吊扇對懸點的拉力等于吊扇的重力，吊扇旋轉(zhuǎn)時要向下?lián)滹L(fēng)，即對空氣有向下的壓力，根據(jù)牛頓第三定律，空氣也對吊扇有一個向上的反作用力，使得吊扇對懸點的拉力減小，B正確。 答案　B 5.如圖4所示，一個質(zhì)量為m＝2 kg的均勻小球，放在傾角θ＝37°的光滑斜面上。若球被與斜面垂直的光滑擋板擋住，處于平衡狀態(tài)。求小球?qū)醢搴托泵娴膲毫Α?g＝10 m/s2，

23、sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 圖4 解析　對小球進(jìn)行受力分析，設(shè)擋板和斜面對小球的支持力分別為FN1、FN2，則 FN1＝mgsin θ＝12 N FN2＝mgcos θ＝16 N 根據(jù)牛頓第三定律可知擋板和斜面對小球的支持力與小球?qū)醢搴托泵娴膲毫Υ笮∠嗟取⒎较蛳喾?，則 FN1′＝FN1＝12 N，方向垂直于擋板向下， FN2′＝FN2＝16 N，方向垂直于斜面向下。 答案　12 N，垂直于擋板向下 　16 N，垂直于斜面向下 能力提升 6.用計算機輔助實驗系統(tǒng)(DIS)做“驗證牛頓第三定律的實驗”時，把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反的方向拉

24、動，顯示器屏幕上顯示的是兩個力傳感器的相互作用力隨時間變化的圖象，如圖5所示。由圖象可以得出的正確結(jié)論是(　　) 圖5 A.作用力與反作用力作用在同一物體上 B.作用力與反作用力同時存在，不同時消失 C.作用力與反作用力大小不相等 D.作用力與反作用力方向相反 解析　作用力與反作用力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，作用在不同的物體上，故A、C錯誤，D正確；作用力和反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，同時變化，故B錯誤。 答案　D 7.(多選)如圖6所示，質(zhì)量均為m的兩木塊a、b疊放在水平面上，a、b分別受到兩個水平拉力的作用，兩個力的大小均為F，兩木塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，則 (　

25、　) 圖6 A.a、b之間一定存在靜摩擦力 B.b與地面之間一定存在靜摩擦力 C.b與地面之間一定不存在靜摩擦力 D.地面對b的支持力一定大于2mg 解析　由于兩木塊保持靜止，對a受力分析可知a、b之間一定存在靜摩擦力，選項A正確；對a、b整體進(jìn)行受力分析可知b與地面之間一定不存在靜摩擦力，且地面對b的支持力等于2mg，選項B、D錯誤，C正確。 答案　AC 8.如圖7所示，用彈簧測力計懸掛一個重G＝10 N的金屬塊，使金屬塊部分浸在臺秤上的水杯中(水不會溢出)。若彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)镕T＝6 N，則臺秤的示數(shù) (　　) 圖7 A.保持不變 B.增加10

26、N C.增加6 N D.增加4 N 解析　金屬塊浸入水中后，水對金屬塊產(chǎn)生浮力F，由彈簧測力計的示數(shù)知，浮力的大小F＝G－FT′＝(10－6) N＝4 N。根據(jù)牛頓第三定律，金屬塊對水也施加一個反作用力F′，其大小F′＝F＝4 N，通過水和杯的傳遞，對臺秤產(chǎn)生附加壓力，所以，臺秤的示數(shù)增加4 N。 答案　D 9.一個箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環(huán)，箱子與桿的總質(zhì)量為m1，環(huán)的質(zhì)量為m2，如圖8所示。已知環(huán)沿桿以加速度a勻加速下滑，則此時箱子對地面的壓力大小為多少？ 圖8 解析　環(huán)在豎直方向上受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律得m2g－f＝m2a， 箱子受力如圖乙所示，根據(jù)平衡條件得 m1g＋f′－FN＝0， 由牛頓第三定律得f＝f′， 聯(lián)立以上三式得 FN＝(m1＋m2)g－m2a， 根據(jù)牛頓第三定律，箱子對地面的壓力大小為FN′＝FN＝(m1＋m2)g－m2a。 答案　(m1＋m2)g－m2a 14