1、第四节牛顿第三定律核心素养目标新课程标准结合有关作用力和反作用力的生活实例，培养学生独立思考、实事求实、勇于创新的科学态度和团结协作的科学精神1.知道作用力与反作用力的概念，会区别一对相互作用力和一对平衡力。2通过实验探究，了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系。3会对物体进行初步的受力分析。4能正确表述牛顿第三定律，并应用牛顿第三定律分析和解决实际问题知识点一作用力与反作用力情境导学1手用力拍桌面，手给桌面施加了一个力，手有什么感觉？这一现象说明了什么？提示：手会感觉疼，说明手给桌面施力的同时，桌面也给手施加了力。2水平桌面上有一排均匀排列的圆形小木棍，在上面平放一平木板，让开动的玩
2、具电动小车从木板的左端向右端运动，如图所示，小车向右运动时，木板的运动状态有怎样的变化？此现象说明了什么？提示：玩具电动小车向右运动的同时，平木板向左运动。说明小车受到木板对它的摩擦力，木板也受到小车对它的摩擦力，小车和木板之间的这种相互作用力是同时发生的。3.两辆小车载有蹄形磁铁，让车上蹄形磁铁的同名磁极相对，用双手将两辆小车固定在距离较近的位置，如图所示。双手同时撤去，观察两辆小车的运动情况，并思考此现象说明了什么？提示：松手后，两辆小车同时向相反方向运动，说明两辆小车都受到了彼此的磁力作用。知识梳理1力的作用是相互的：力是物体对物体的作用，只要有力，就一定存在着受力物体和施力物体。2作用
3、力与反作用力：两个物体之间的作用力总是相互的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力与反作用力。3探究作用力与反作用力的关系(1)实验1：过程如图所示，把两个弹簧测力计甲和乙连接在一起，用手拉甲。实验过程：a.两个弹簧测力计的示数F与F是相等的；b.改变拉力，弹簧测力计的示数F与F也都随之改变，但两个示数F与F总相等。实验结论：作用力与反作用力大小相等、方向相反。(2)实验2：把两个小磁针放在桌面上，小磁针A位于圆心处，磁针B位于圆周上，如图所示。实验过程：分析磁针A和磁针B所受到磁力的方向。让磁针B绕着磁针A在圆周上缓慢运动。在磁针B运动的过程中，观察两个磁针的指向，分析两个磁针所受磁力的
4、方向。实验结论：磁针A和磁针B所受磁力在同一直线上且方向相反。这说明它们之间的作用力与反作用力的方向相反，作用在同一直线上。(3)实验3：用力传感器替代实验1中的弹簧测力计(如图所示)。在计算机上建立Ft图像，记录两个传感器的力随时间变化的图线。实验过程：在保持传感器静止的状态下对拉。在传感器运动的状态下对拉。观察两条图线(如图所示)，会有什么发现？实验结论：两条图线关于t轴对称，如图所示，不管是静止状态还是运动状态，两个力传感器之间的作用力总是大小相等、方向相反。初试小题1判断正误。(1)先有作用力，然后有反作用力。()(2)只有两物体接触时，才会产生作用力与反作用力。()(3)物体间可能只
5、有作用力，而没有反作用力。()(4)作用力消失，反作用力不一定消失。()2对于作用力与反作用力的理解，下列说法中正确的是()A当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失B弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力C甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力D作用力与反作用力在任何情况下都不会平衡解析：选D作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，它们之间没有先后顺序，A错误；任何力都有反作用力，B错误；作用力与反作用力一定是同种性质的力，C错误；由于作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，因而它们在任何情况下都不会平衡，D正确。知识
6、点二牛顿第三定律的表述情境导学“掰腕子”是比较臂力大小的一种常见比赛。在一次“掰腕子”比赛中，甲轻松地胜了乙，那么我们就说甲对乙的力大于乙对甲的力，这种说法对吗？提示：不对。甲取胜的原因是甲对乙的力大于乙的承受能力，但是甲对乙的力与乙对甲的力是作用力与反作用力，大小一定相等。知识梳理牛顿第三定律1内容：两个物体之间的作用力F与反作用力F总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。2表达式：FF(负号表示方向相反)。初试小题1判断正误。(1)作用力与反作用力的大小相等、方向相反、合力为零。()(2)物体间的作用力与反作用力一定同时产生、同时消失。()(3)物体间的作用力与反作用力一定是同性质的力
7、。()(4)物块静止放在桌面上，物块所受重力和物块对桌面的压力是一对作用力与反作用力。()2思考题。成语“以卵击石”是指拿鸡蛋去碰石头，比喻不自量力，自取灭亡。那么是否鸡蛋对石头的力小于石头对鸡蛋的力？提示：不是，用鸡蛋碰石头时，鸡蛋与石头之间的力是一对作用力与反作用力，大小相等，只是作用效果不同而已。对牛顿第三定律的理解问题探究1如图所示，对拉的两个弹簧测力计A、B的读数有怎样的关系？涉及的力哪些是作用力和反作用力以及平衡力？提示：A、B读数相等，A拉B的力和B拉A的力为一对作用力和反作用力，人对A的拉力和B对A的拉力是一对平衡力。2在拔河游戏中，两个队通过绳子中的张力作用，对彼此施加的力大
8、小和方向怎样？提示：大小相等、方向相反。要点归纳作用力和反作用力的特征与性质特征等值：大小总是相等反向：方向总是相反共线：二者总是在同一条直线上性质异体性：F与F作用在两个物体上，产生效果不能抵消同时性：F与F同时产生、同时变化、同时消失相互性：F与F总是成对出现同质性：F与F性质相同普遍性：适用于任何物体，与运动状态无关例题1(多选)在“探究作用力与反作用力的关系”实验中，如图甲所示，某同学用两个力传感器进行实验，通过计算机得到图乙。下列由图乙得到的实验结论中正确的是()A两传感器间的作用力与反作用力大小相等B两传感器间的作用力与反作用力方向相反C两传感器间的作用力与反作用力同时变化D两传感
9、器间的作用力与反作用力作用在同一物体上解析根据题图可知，两传感器间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，故A、B正确；作用力与反作用力同时产生，同时变化，同时消失，故C正确；作用力与反作用力作用在不同的物体上，故D错误。答案ABC正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义“总是”是强调对于任何物体，在任何情况下，作用力与反作用力的关系都成立。(1)与物体的大小、形状无关：大物体与大物体之间、大物体与小物体之间、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。(2)与物体的运动状态无关：静止的物体之间、运动的物体之间、静止与运动的物体之间，其相互作用力总是大小相等、方向相反。(3)不存在先
10、后的问题：作用力与反作用力的产生和消失总是同时的。两者中若有一个力产生或消失，则另一个力必然同时产生或消失。针对训练如图所示，吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G，静止时固定杆对它的拉力为F，扇叶水平转动起来后，杆对它的拉力为F，则()AFG、FFBFG、FFC电扇静止时，固定杆对它的作用力等于它对固定杆的作用力D电扇水平转动后，固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力解析：选C电扇不转时，显然有FG，而扇叶转动起来后，向下吹风，对空气有向下的作用力，根据牛顿第三定律，空气对叶片有向上的作用力，此时杆对电扇的拉力FG，得FF，A、B错误；固定杆对电扇的作用力与电扇对固定杆的作用力为一对作用力和反
11、作用力，故两者总是等大反向，C正确，D错误。一对平衡力与一对作用力和反作用力的比较问题探究如图所示，放于水平面上的木块，受到重力G和支持力FN的作用，木块对水平面的压力为F压。(1)重力G和支持力FN是相同性质的力吗？它们的大小、方向存在什么关系？它们是作用力与反作用力吗？提示：重力G和支持力FN的性质不相同，它们的大小相等、方向相反，作用在同一物体上，它们不是一对作用力与反作用力，而是一对平衡力。(2)木块受到的支持力FN和木块对水平面的压力F压是相同性质的力吗？它们的大小、方向存在什么关系？它们是一对平衡力吗？提示：木块受到的支持力FN和木块对水平面的压力F压是相同性质的力，它们的大小相等
12、、方向相反，作用在两个物体上，它们不是一对平衡力，而是一对作用力与反作用力。要点归纳相互作用力与平衡力的比较作用力和反作用力二力平衡不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系相互依存，不可单独存在，同时产生、同时变化、同时消失无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在叠加性两力作用效果不可叠加两力作用效果可相互抵消，可叠加力的性质一定是同性质的力可以是同性质的力，也可以是不同性质的力相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上例题2(多选)2019年1月3日10时26分，我国“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面南极附近的预选着陆区，人类探测器首次登陆月球背面。在着陆过程最后阶
13、段，“嫦娥四号”开启发动机，先悬停在距月面100 m高处，再以较小速度到着陆点上方4 m处，最终关闭发动机以自由落体方式完美着陆在月面，关于该探测器从距月面上方100 m高处缓慢下降到着陆点上方4 m处的过程中，下列说法正确的是()A探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力是一对相互作用力B探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力是一对平衡力C探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力是一对相互作用力D探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力大小相等解析喷射气体的反冲力的受力物体是探测器，探测器自身重力的受力物体也是探测器，不是一对相互作用力，故A错误；探测器下降的过程中没有说明运动的状态，
14、所以探测器受到喷射气体的反冲力与自身重力不一定是一对平衡力，故B错误；探测器对喷射气体的力与喷射气体对探测器的反冲力是一对作用力与反作用力，它们大小相等，故C、D正确。答案CD如何区分作用力与反作用力和一对平衡力(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)看力的性质：作用力和反作用力一定是同种性质的力，平衡力则不一定是同种性质的力。针对训练我国首次立式风洞跳伞实验如图所示，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，此过程中()A地球对人的吸引力和人对地球的吸引力大小相等B人受到的重力和气流对人的作用力是一对作用力和反作用力C人受到的重力大小等于
15、气流对人的作用力大小D人受到的重力与气流对人的作用力是一对平衡力解析：选A地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对作用力和反作用力，大小相等，故A正确；人加速向上运动，气流对人的作用力大于人受到的重力，不是一对平衡力，故B、C、D错误。物体的受力分析问题探究 滑雪运动员沿斜坡下滑的过程如图所示，有人说：运动员受重力、斜坡的支持力、下滑力和运动员对斜坡的压力四个力的作用，对吗？提示：不对。运动员受重力、斜坡支持力和摩擦力，如图所示，重力产生使运动员沿斜坡向下滑的效果，不是运动员受到的力，不存在下滑力。要点归纳1从相互作用角度进行受力分析的一般步骤 (1)确定研究对象。 (2)按重力、弹力、摩擦力
16、的顺序进行分析。 (3)画出力的示意图。2判断力是否存在的方法(1)依据力的产生条件：根据各种性质的力产生的条件进行判断，如弹力产生的条件是相互接触且发生弹性形变；摩擦力产生的条件是接触面粗糙、相互挤压且有相对运动或相对运动趋势。(2)依据作用力和反作用力的关系：利用作用力和反作用力的关系来检验力是否存在，因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力，找不到施力物体或没有反作用力的力是不存在的。例题3(多选)如图所示，在粗糙的水平面上，物体A向着弹簧运动，且使弹簧压缩，则关于物体A的受力情况，下列说法正确的是()A受重力、支持力、动力、摩擦力和弹簧的弹力B受重力、支持力、摩擦力和弹簧的弹力C
17、弹簧的弹力是动力，而摩擦力是阻力D弹簧的弹力和摩擦力均与物体运动方向相反解析选取物体A为研究对象，对它进行受力分析可知，物体A受到重力、弹簧的弹力、水平面的支持力和摩擦力，故A错误，B正确。弹簧处于压缩状态，A受到的弹力方向向右，与运动的方向相反，所以是阻力；滑动摩擦力的方向与物体A运动的方向相反，是阻力。弹簧弹力与摩擦力的方向一致，都是水平向右的，故C错误，D正确。答案BD如何防止“添力”或“漏力”(1)防止“添力”。应注意区分内力和外力，区分性质力和效果力，区分施力物体和受力物体。(2)防止“漏力”。严格按照重力、弹力、摩擦力、其他力的步骤进行受力分析，明确与研究对象接触的物体是确定接触力
18、的关键。 针对训练如图所示，物体A放在物体B上，物体B为一个斜面体，且放在粗糙的水平地面上，A、B均静止不动，则物体B的受力个数为()A2B3C4 D.5解析：选C将A、B视为一个整体，其水平方向无外力作用，B相对地面无运动趋势，故地面对B无摩擦力，物体B受到重力mBg、地面支持力FN2和物体A的压力FN1和摩擦力f，受力如图所示，共有四个力，故选项C正确。12019年女排世界杯中，中国队十一战全胜卫冕冠军。在某场比赛中朱婷用手掌奋力扣球时，下列说法正确的是()A手掌对排球的作用力与排球对手掌的作用力是同种性质的力B.手掌对排球作用力的大小大于排球对手掌作用力的大小C排球对手掌的作用力晚于手掌
19、对排球的作用力产生D手掌对排球的作用力与排球对手掌的作用力是一对平衡力解析：选A手掌对排球的作用力与排球对手掌的作用力是一对作用力与反作用力，性质相同、均为弹力、大小相等、方向相反、同时产生、同时消失，故A正确，B、C、D错误。2.如图所示，重力为G的扫地机器人在水平地板上行驶，地板对机器人的支持力为FN，机器人对地板的压力为FN，下列说法正确的是()A当扫地机器人加速行驶时，FN大于FNB当扫地机器人减速行驶时，FN大于FNC当扫地机器人匀速行驶时，G与FN是一对平衡力D无论扫地机器人如何运动，FN的大小和FN的大小总相等解析：选D机器人在水平地面上行驶，地面对机器人的支持力和机器人对地面的
20、压力分别作用在两个不同的物体上，是地面与机器人的相互作用力，根据牛顿第三定律知，地面对机器人的支持力与机器人对地面的压力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与机器人如何运动无关；当扫地机器人匀速行驶时，G与FN是一对平衡力，故选项A、B、C错误，选项D正确。3(多选)有一个木块放在水平地面上，如图所示，用弹簧测力计拉着细绳水平牵引木块，弹簧测力计有示数但木块没有移动，以下判断正确的是()A涉及木块的作用力和反作用力一共有3对B涉及木块的作用力和反作用力一共有4对C木块一共受到2对平衡力的作用D木块一共受到3对平衡力的作用解析：选BC涉及木块的作用力和反作用力一共有4对，即重力与木块对地
21、球的吸引力、支持力和木块对地面的压力、木块与弹簧测力计之间的拉力、木块与地面之间的摩擦力，A错误，B正确；以木块为研究对象，木块竖直方向受到重力与支持力，二者是一对平衡力，水平方向受到拉力和摩擦力的作用，二者也是一对平衡力，所以木块一共受到2对平衡力的作用，C正确，D错误。4.“掰手腕”是中学生课余非常喜爱的一项游戏。如图所示，甲、乙两同学正在进行“掰手腕”游戏。关于他们的手之间的力，下列说法正确的是()A甲掰赢了乙，是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的作用力B只有当甲、乙僵持不分胜负时，甲手对乙手的作用力才等于乙手对甲手的作用力C甲、乙比赛对抗时，无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的
22、作用力的大小关系D无论谁胜谁负，甲手对乙手的作用力大小总是等于乙手对甲手的作用力大小解析：选D甲手与乙手之间的相互作用力总是大小相等、方向相反、作用在一条直线上，故D正确。5.如图所示，滑杆和底座静止在水平地面上且质量为M，一质量为m的猴子沿杆匀速下滑，则底座对地面的压力为(重力加速度大小为g)()AmgBMgC(Mm)g D.(Mm)g解析：选D以猴子为研究对象，分析猴子的受力如图甲所示，竖直方向受重力mg和杆对猴子的摩擦力f，则有mgf。杆和底座受力如图乙所示，受重力Mg、支持力FN、猴子对杆的摩擦力f，三力平衡：FNMgf，由牛顿第三定律得ff，解得FN(Mm)g。由牛顿第三定律得底座对地面的压力为FNFN(Mm)g，方向竖直向下，故选项D正确。
