高中物理人教版必修1课件：4.5 牛顿第三定律

-1-5牛顿第三定律1.知道力的作用是相互的,知道作用力和反作用力的概念。2.理解牛顿第三定律的确切含义,会用它解决有关问题。3.能够区分平衡力与作用力和反作用力。一二三一、作用力和反作用力1.力是物体对物体的作用。只要谈到力,就一定存在施力物体和受力物体。2.两个物体之间的作用总是相互的。施力物体同时也一定是受力物体。物体间相互作用的这一对力叫作作用力和反作用力。3.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作作用力,另一个力叫作反作用力。一二三气球放气时,会朝着某一方向运动。试找出它们之间的作用力和反作用力。提示:如果将气球对气体向后的力称为作用力,那么气体对气球向前的力就叫作反作用力。一二三二、牛顿第三定律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。这就是牛顿第三定律。一匹马拉着一辆满载货物的大车,不小心陷在了泥中,怎么也拉不上来。是不是因为马拉车的力小于车对马的拉力呢?提示:马拉车的力与车拉马的力是一对作用力与反作用力,二者一定是大小相等、方向相反的。马不能拉动车的原因是马拉车的力不足以克服泥对车的阻力。一二三三、物体的受力分析受力分析就是分析研究对象受到的力→力学中的研究对象,可以是某个物体、物体的一部分或某个作用点按顺序对物体进行受力分析,并画出受力示意图→重力→弹力→摩擦力→其他力检查有没有“漏力”和“多力”→一个力有受力物体,就一定存在这个力的施力物体。找不到施力物体的力是不存在的一二三四一、对作用力与反作用力关系的正确理解作用力和反作用力的关系可总结为“四同三异”。作用力与反作用力的关系四同等大:大小相等,不能认为只有物体处于平衡状态时作用力和反作用力才大小相等共线:作用在一条直线上同时:同时产生、同时变化、同时消失,不能认为先有作用力后有反作用力同性质:不同性质的力不可能成为作用力和反作用力的关系三异反向:方向相反异体:作用在不同的物体上不同效果: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零一二三四温馨提示研究两个物体间的相互作用时,区别哪个力是作用力,哪个力是反作用力是没有实际意义的,作用力和反作用力可以任意选取。这里所谓的作用和反作用并非原因与效果,而仅指同时的相互作用。一二三四二、怎样理解牛顿第三定律中“总是”的含义定律内容: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,作用在同一条直线上。这里的“总是”是强调对于任何物体,在任何条件下,作用力和反作用力的关系都成立。对此,可以从以下几个方面理解:1.不管物体大小、形状如何,例如大物体与大物体之间,或大物体与小物体之间,还是任何形状的物体之间,其相互作用力总是大小相等、方向相反的。2.不管物体的运动状态如何,例如静止的物体之间,运动的物体与静止的物体之间,其相互作用力总是大小相等、方向相反的。3.作用力和反作用力的产生和消失是同时的。两者中若有一个产生或消失,则另一个必然同时产生或消失,否则其间的相等关系就不成立了。一二三四温馨提示牛顿第三定律揭示了力的作用的相互性,即两个物体之间只要有力的作用,就必然会成对出现作用力和反作用力。因而,利用牛顿第三定律,可以通过转换研究对象,从一个物体的受力分析过渡到另一个物体的受力分析,为我们提供了一个对物体进行受力分析的新途径。在分析物体受力和求解某些不方便直接求解的力时,经常要用到牛顿第三定律。牛顿第三定律揭示了物体间的相互作用,所以,物体运动状态的改变不是孤立的,而是相互关联的,它使我们不仅能利用牛顿第二定律研究各个物体的运动,而且能把所涉及的一切物体关联起来,使我们可以利用牛顿第二定律解决物体系统的问题,从而拓展了牛顿第二定律的应用领域。一二三四三、一对作用力和反作用力跟一对平衡力的比较一对作用力和反作用力一对平衡力共同点大小相等,方向相反,且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依赖关系相互依存,不可以单独存在,同时产生、同时变化、同时消失无依赖关系,撤除一个,另一个依然可以存在力的性质一定是同一性质的两个力不一定是同一性质的两个力作用效果因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,不能相互抵消一对平衡力对物体的作用效果能相互抵消一二三四温馨提示不要认为等大、反向、共线、作用在不同物体上的两个力就是作用力与反作用力,比如,用细绳悬挂而静止的物体,物体对绳子竖直向下的拉力和物体吸引地球的力,尽管等大、反向、共线且作用在两个物体上,但并不是作用力与反作用力的关系。作用力与反作用力除具备上述条件外,还必须是这两个物体间的相互作用才行。而平衡力必须是作用在同一个物体上的两个力。一二三四四、检查受力分析是否正确的两条原则对物体进行受力分析,应始终扣住“力是一个物体对另一个物体的作用”的概念,按“重力一定有,弹力看四周,分析摩擦力,不忘电磁浮”的步骤进行。尽管这样,在画受力图时有时还会出现多画不存在的力和少画物体实际受到的力的情况,所以在对物体受力分析完成之后,还应按下面的两条原则给予检查。一二三四原则思路例证每个力都能找到施力物体一个力有受力物体,就一定存在这个力的施力物体。掌握了这个原则,就可以避免多画力。找不到施力物体的力是不存在的例:抛出去的篮球在空中受到几个力?在分析时,同学们往往认为在空中飞行的篮球除受到重力外,还受到一个“推力”,但我们想想,这个“推力”的施力物体是谁?显然,这个施力物体是无法找到的,故“推力”是不存在的一二三四原则思路例证物体的受力情况必须与物体的运动状态相符合力是使物体运动状态发生改变的原因,掌握了这个原则,不但可以检查出多画的力,也可以检查出少画的力例:如图甲所示,A、B叠放在光滑的水平面上,B受到一个外力F后,A、B保持相对静止且相对地面做匀加速运动,分析物体A的受力情况。同学们往往只考虑A受到重力GA和B对A的支持力FN,而漏画了B对A的静摩擦力Ff。因为A、B整体在外力F作用下做匀加速运动,而A物体做水平方向的匀加速运动是什么力作用的结果呢?这个水平力只能是B对A的静摩擦力Ff了。如图乙所示类型一类型二类型三类型一对作用力与反作用力的理解【例题1】(多选)关于卫星与火箭升空的情形,下列叙述中正确的是()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,与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力类型一类型二类型三解析: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。此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的,因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关,故而选项B、C错误,选项A正确;卫星进入轨道后,卫星与地球之间依然存在相互吸引力,即地球吸引卫星,卫星吸引地球,这就是一对作用力与反作用力,故选项D正确。答案:AD题后反思力是物体对物体的作用,物体间力的作用总是相互的。可见,力总是成对出现的,这一对力就是作用力和反作用力;其次,要掌握作用力和反作用力的关系: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,但满足上面关系的不一定是作用力和反作用力。类型一类型二类型三类型二作用力、反作用力与平衡力的区别【例题2】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的大小,这两个力是一对平衡力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D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力类型一类型二类型三解析:物体和桌面受力情况如图所示。因物体处于平衡状态,且FN与G作用在同一物体上,因此,FN和G是一对平衡力,故选项A正确;因作用力和反作用力分别作用在两个物体上,故选项B错误;因压力是弹力,而弹力与重力是性质不同的两种力,故选项C错误;由于支持力和压力是物体与桌面相互作用(挤压)而产生的,因此FN与FN'是一对作用力和反作用力,故选项D错误。答案:A类型一类型二类型三题后反思(1)作用力与反作用力和一对平衡力的共同点是等大、反向、共线。(2)区分作用力与反作用力和一对平衡力的要点:①看研究对象:作用力与反作用力作用在不同物体上,而一对平衡力作用在同一物体上;②看依存关系:作用力与反作用力同生同灭、相互依存,而一对平衡力则彼此没有依存关系。类型一类型二类型三类型三分析物体的受力【例题3】如图所示,给物体m一个初速度后,物体沿粗糙斜面向上滑动。在向上滑动的过程中,关于物体m受到的力,下列说法正确的是()A.受重力、沿斜面向上的冲力、斜面的支持力B.受重力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的滑动摩擦力C.受重力、斜面的支持力、沿斜面向下的滑动摩擦力D.受重力、斜面的支持力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的滑动摩擦力、沿斜面向下的下滑力点拨:分析物体受力的原则:由易到难、循序分析。一般先分析重力,后分析接触力,接触力中先分析弹力后分析摩擦力,即“一重、二弹、三摩擦”。类型一类型二类型三解析:有质量的物体必定受到重力作用,物体在重力作用下要压紧斜面,故斜面和物体之间必定产生弹力作用,斜面不光滑,所以物体还受到斜面对它的滑动摩擦力的作用。物体沿斜面向上运动时不受向上的冲力作用,因为找不到冲力的施力物体,同理,也找不到下滑力的施力物体,故下滑力也不存在。答案:C题后反思研究对象的确定是力学问题的切入点,而按照规范的顺序查找力,是确保受力分析准确的基础,物体受的每一个力,都应该能找到这个力的施力物体。结合运动状态验证力,也是受力分析的重要步骤。总之,要形成良好的思维习惯。类型一类型二类型三触类旁通若物体沿斜面匀速下滑,又受到哪些力的作用呢?答案:物体受重力、支持力和沿斜面向上的滑动摩擦力。