第四节牛顿第三定律

第四节牛顿第三定律
课标定位：
应用：利用牛顿第三定律解决实际问题．
理解：1. 牛顿第三定律．
2．平衡力和作用力与反作用力的区别．
认识：1. 力的作用是相互的．
2．作用力与反作用力的概念及反冲现象．
一、作用力与反作用力
1．定义：两个物体间相互作用的一对力．其中任一个叫作用力，另一个叫反作用力．2．活动探究
(1)如图3－4－1所示，将两只弹簧测力计互相钩拉．
图3－4－1 两个弹簧测力计的示数是______的．改变拉力，弹簧测力计的示数也都随着______，但两个示数总________，这说明作用力和反作用力大小______，方向________．两个弹簧测力计的示数是______的．
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______、方向_______，且作用在________________．
2．公式：____________.
说明：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，同时消失．
三、反冲现象
1．定义：当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向__________运动的现象．
2．反冲现象的解释
火箭升入太空的解释．因为火箭储存燃料，仓内的燃料被点燃后，就会产生急剧膨胀的气体，仓壁对这部分气体的________使气体从火箭尾部喷出，而气体对仓壁的___________把火箭推上太空．
思考感悟
人走路时，人受到几个力作用？施力物体和受力物体分别是谁？人与地球间存在几对作用力和反作用力？
提示：人走路时受到地球的吸引力、地面的支持力和地面的摩擦力，施力物体均为地球，受力物体是人．人与地面间存在三对作用力和反作用力．
核心要点突破
一、对牛顿第三定律的理解
1．表达式：F＝－F′(负号表示方向相反)．
2．对作用力和反作用力的理解(三种性质、四个特征)
三种性质：
(1)异体性：即作用力和反作用力是分别作用在彼此相互作用的两个不同的物体上．
(2)同时性：即作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失．
3)相互性：即作用力和反作用力总是相互的、成对出现的．
四个特征：
(1)等值，即大小总是相等的．
(2)反向，即方向总是相反的．
(3)共线，即二者总是在同一直线上．
(4)同性质，即二者性质总是相同的
特别提醒：(1)作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其作用效果分别体现在各自的受力物体上，所以作用力和反作用力产生的效果不能抵消．
(2)牛顿第一定律和第二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，反映了物体的相互作用规律，是整个力学的基础．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.下列说法中正确的是()
A．甲物体受乙物体的作用，则乙物体一定同时受到甲物体的作用
B．甲物体对乙物体的作用一定是作用力，而乙物体对甲物体的作用一定是反作用力C．若把甲、乙两物体看成质点，则甲、乙两物体间的作用力和反作用力一定在甲、乙两物体的连线上
D．若甲物体对乙物体的作用力竖直向上，则乙物体对甲物体的作用力也一定竖直向上解析：选AC.物体间的作用是相互的，甲物体受到乙物体的作用，乙物体必定同时受到甲物体的作用，且作用力与反作用力一定大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，相互作用的两个力中，其中任何一个都可以叫做作用力，另一个为反作用力．综上所述A、C正确，B、D错误．
二、一对相互作用力与一对平衡力的比较
特别提醒：(1)作用力与反作用力是“异体、共线、反向、等大、同性同存”，而平衡力是“同体、共线、反向、等大”．
(2)一对作用力和反作用力与一对平衡力的最直观的区别是：看作用点，一对平衡力的作用点一定在同一个物体上，作用力和反作用力的作用点一定分别作用在两个物体上，还可以看它们是不是相互作用产生的．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.如图3－4－3所示，P、Q叠放在一起，静止在水平面上，在下列各对力中，属于作用力和反作用力的有()
图3－4－3
A．P所受的重力和Q对P的支持力
B．P所受的重力和P对Q的压力
C．P对Q的压力和Q对P的支持力
D．Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力
解析：选CD.P所受重力的施力物体是地球，Q对P的支持力的施力物体是Q，它们是一对平衡力；P对Q的压力的施力物体是P，受力物体是Q，P所受的重力和P对Q的压力大小相等、方向相同，但不是同一个力；P对Q的压力的施力物体是P，受力物体是Q，而Q对P的支持力的受力物体是P，施力物体是Q，它们是一对相互作用力；Q对桌面压力的施力物体是Q，受力物体是桌面，而桌面对Q的支持力的受力物体是Q，施力物体是桌面，它们是一对相互作用力．综上所述，正确的选项是C、D.
例1：关于车拉马、马拉车的问题，下列说法中正确的是()
A．马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力
B．马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力
C．马拉车，不论车动还是不动，马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小
D．马拉车不动或车匀速前进时，马拉车的力与车拉马的力才大小相等
【思路点拨】某一物体是否发生运动状态的变化，是由该物体所受力的合力决定的，合力为零状态不变，否则状态会发生变化．而该物体与其他物体之间的作用力与反作用力始终符合牛顿第三定律，其作用效果分别体现在彼此作用的两个物体上，彼此不能抵消．
精讲精析】由牛顿第三定律可知，马拉车和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小始终相等．而车的运动状态的变化，是由车受到的合力决定的．当马拉车的力较小时，拉力与车受到地面的摩擦力大小相等，车保持静止；当马拉车的力大于车所受到的地面摩擦力时，车就开始启动并加速前进．
根据牛顿第三定律作出判断，马拉车和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小始终相等．正确选项为C.
变式训练1一个大人跟一个小孩站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是
()
A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大
B．在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小一定相等
D．地面对大人的最大静摩擦力一定比地面对小孩的最大静摩擦力大
解析：选AB.作用力与反作用力总是大小相等的，大人与小孩手拉手比力气时，无论是相持阶段还是小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩的力与小孩拉大人的力总是大小相等的．大人之所以能把小孩拉过来，关键在于地面对两者的最大静摩擦力不同
例2：如图3－4－4所示，有一悬挂在天花板上的竖直杆，一只小猫跳起来抓住杆的瞬间悬绳断了，设杆足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地面高度不变，则木杆下降的加速度为多少？(设小猫质量为m，杆的质量为M)
图3－4－4
【思路点拨】 先根据小猫的运动状态求出杆对小猫的作用力，再利用牛顿第三定律求出小
猫对杆的反作用力，最后对杆受力分析，利用牛顿第二定律求出杆的加速度．
【自主解答】 先对猫进行分析，由于猫相对地面高度不变，即猫处于平衡状态，而猫受重力G1＝mg 和杆对猫向上的摩擦力f 的作用，如图3－4－5所示，故G1与f 二力平衡，有 f ＝G1＝mg ①
图3－4－5
再对杆进行受力分析：杆受重力G 2＝Mg 作用，由于杆对猫有向上的摩擦力f ，由牛顿第三定律可知，猫对杆有向下的摩擦力f ′，且f ′＝f ②
由牛顿第二定律，杆的加速度为a ＝f ′＋G 2M ③
由①②③式可得：a ＝M ＋m M g
即杆下降的加速度为M ＋m M
g ，方向竖直向下． 【答案】 M ＋m M g 方向竖直向下
【方法总结】 牛顿第三定律经常与牛顿第二定律结合起来处理一些综合性问题，同学们在学习过程中，要学会综合应用．。