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第4节牛顿第三定律学习目标素养提炼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．理解牛顿第三定律，并能应用它解释生活中的问题．3．能区别平衡力和作用力、反作用力．4．理解反冲现象，并能解释生活中的问题.物理观念：作用力、反作用力科学思维：牛顿第三定律表达式F＝－F′科学探究：平衡力和作用力与反作用力的区别01课前自主梳理02课堂合作探究学科素养提升03课后达标检测一、作用力与反作用力1．定义：在物理学中，物体间的一对相互作用力叫作和我们可以把其中的任意一个力叫作，则另一个力就叫作．2．特点：力的作用总是的，且总是出现．可以发生在两个物体相互接触时，也可以发生在两个不直接接触的物体之间．作用力反作用力作用力反作用力相互成对[判断正误](1)一个物体受几个力作用，则一定存在几个反作用力．()(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力．()(3)相互作用的一对力中，称哪一个力为作用力是任意的．()√×√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．表达式：F＝－F′，其中F、F′分别表示作用力和反作用力，负号表示两个力．相等相反同一条直线上方向相反[思考]“以卵击石”，鸡蛋“粉身碎骨”，而石头却“安然无恙”，鸡蛋与石头之间的相互作用力等大吗？提示：鸡蛋与石头间的作用是作用力和反作用力的关系，大小相等．三、反冲现象1．定义：当物体中的向某方向抛出时，其余部分就会同时向方向运动的现象．2．表现实例：火箭升空、枪发射子弹、乌贼的游动等．3．产生原因：反作用力的效果．一部分相反[思考]气球放气时，为什么会朝着某一方向运动？提示：当气球放气时，气球对气体有向后喷气的力，气体对气球也有向前的反作用力，所以气球朝着某一方向运动．要点一对牛顿第三定律的理解[探究导入](1)马拉车在水平路面上前进，是否只有当马车匀速前进时，马对车的拉力才等于车对马的拉力？提示：不是，马拉车的力和车拉马的力是作用力和反作用力，这两个力的大小总是相等的，与两物体的运动状态没有关系．(2)马对车的拉力等于车对马的拉力，为什么车会被马拉动呢？提示：马拉车的力比车受到地面的摩擦力要大．1．牛顿第三定律的表达式：F＝－F′，式中的“－”号表示作用力与反作用力方向相反．2．作用力与反作用力的“四同”“三异”作用力与反作用力关系等大大小总是相等共线作用在一条直线上同时同时产生、同时变化、同时消失四同同性质同一性质的力异向方向相反异体作用在不同的物体上三异异效效果不能相互抵消，不能认为合力为零[易错提醒]大小相等，方向相反，作用于一条直线上的两个力，不一定是作用力与反作用力．[典例1](多选)关于作用力与反作用力，下列说法正确的是()A．马拉车加速行驶，马拉车的力大于车拉马的力B．从井里将水桶提上来，绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力C．不论电梯是加速、匀速、还是减速上升，人对电梯底板的压力和底板对人的支持力总是大小相等的D．作用力是弹力，其反作用力也一定是弹力，因为作用力与反作用力是性质相同的力[解析]一对作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．有作用力，就有反作用力，它们总是成对出现的，同时产生、同时变化、同时消失，而且是同一性质的力．[答案]CD1．如图所示，击球员用棒球棍回击飞过来的棒球时，球棒击棒球的力()A．比球撞击球棒的力更早产生B．与球撞击球棒的力同时产生C．大于球撞击球棒的力D．小于球撞击球棒的力解析：根据牛顿第三定律可知作用力和反作用力总是等大、反向，同时产生，同时消失，故选B.答案：B要点二一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较[探究导入](1)如图所示，电灯被绳子吊在天花板上静止，电灯受哪些力作用？提示：电灯受两个力：重力G、悬绳拉力T.(2)试找出该事件中灯和绳子之间的作用力与反作用力以及平衡力分别是哪些？提示：重力的施力物体是地球，那么G的反作用力就是电灯对地球的吸引力；拉力T的施力物体是悬绳，拉力T的反作用力是电灯对悬绳的拉力；电灯受到的重力G和悬绳对电灯的拉力T是一对平衡力．对作用力、反作用力和一对平衡力的对比一对作用力与反作用力一对平衡力作用对象两个力分别作用在不同的物体上两个力作用在同一物体上涉及物体两个力涉及两个物体两个力涉及三个物体叠加特点不可以求合力，两个力的作用效果不能抵消，不可叠加可以求合力，且合力一定为零，两个力的作用效果相互抵消，可叠加一对作用力与反作用力一对平衡力力的性质两个力的性质一定相同两个力的性质不一定相同作用效果两个力的作用效果各自独立，分别表现在相互作用的两个物体上两个力共同作用的效果是使物体处于平衡状态依赖关系两个力一定同时产生、同时变化、同时消失，不可单独存在一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力，不存在依赖关系共同点大小相等，方向相反，作用在同一条直线上[易错提醒](1)作用力与反作用力是“异体、共线、反向、等大、同性、同存”．(2)平衡力是“同体、共线、反向、等大、不一定同性同存”．[典例2]如图，两个小球A、B间用轻弹簧相连后，用细线悬于天花板下，系统处于静止状态．下面所列出的四组力中，属于一对平衡力的是()A．细线对A球的拉力和弹簧对A球的拉力B．弹簧对B球的拉力和B球所受的重力C．B球对弹簧的拉力和弹簧对B球的拉力D．弹簧对A球的拉力和弹簧对B球的拉力[解析]由于小球有重力，细线对A的拉力大于弹簧对A的拉力，所以细线对A的拉力和弹簧对A的拉力不是一对平衡力，故A错误；B受到重力和弹簧对B的拉力，B处于静止状态，则B的重力和弹簧对B的拉力是一对平衡力，故B正确；弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力，不是一对平衡力，故C错误；弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力大小相等，但这两个力不是作用在同一物体上，不是一对平衡力，故D错误．[答案]B[方法技巧]区分作用力、反作用力与平衡力的技巧判断一对力是否是作用力和反作用力，主要看两个方面：一是看作用点，作用力和反作用力应分别作用在相互作用的两个物体上；二是看产生的原因，作用力和反作用力是由于相互作用而产生的，一定是同一种性质的力.2．如图所示，人静止站在测力计上，下列说法中正确的是()A．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对平衡力B．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力C．人所受的重力和人对测力计的压力是一对平衡力D．人所受的重力和人对测力计的压力是一对作用力与反作用力解析：人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力，故A错误，B正确．人所受的重力和人对测力计的压力，既不是一对平衡力，也不是作用力与反作用力，故C、D错误．答案：B要点三反冲现象[探究导入]自制如图所示的装置．观察酒精灯燃烧一段时间，塞子喷出时小车的运动情况，并回答下列问题．(1)小车在何时运动？为什么会运动？提示：小车在塞子喷出时运动．塞子喷出时，试管中气体膨胀，对塞子有力的作用，同时塞子对试管产生反作用力，这个反作用力使小车运动起来．(2)小车向哪个方向运动？提示：小车向左运动．反冲运动产生的原因当物体的一部分抛出时，该部分与其余部分要产生力的作用，根据牛顿第三定律可判定它们作用在不同的物体上，方向相反，属于作用力与反作用力，因此作用效果不能抵消，它们会向相反方向运动．[典例3](多选)2018年12月8日凌晨2时23分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了中国月球探测的新旅程．下面关于嫦娥四号与火箭上天的情形，其中叙述正确的是()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．火箭尾部喷出的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．嫦娥四号进入绕月运行轨道之后，与月球之间仍然存在一对作用力与反作用力[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A选项正确，B、C选项错误．嫦娥四号进入运行轨道后，嫦娥四号与月球之间依然存在相互吸引力，即月球吸引嫦娥四号，嫦娥四号吸引月球，这是一对作用力与反作用力，故D选项正确．[答案]AD3．(多选)关于反作用力在日常生活和生产技术中应用的例子，下列说法中正确的是()A．运动员在跳高时总是要用力蹬地面，才能向上弹起B．大炮发射炮弹时，炮身会倒退是因为炮身受到炮弹的反作用力C．农田灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管会自动旋转D．软体动物乌贼在水中通过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，乌贼就会向相反方向游去解析：运动员跳高依靠的是地面对其的支持力，它的反作用力即运动员对地面的压力，所以选项A正确；同理可得选项C是正确的；炮身后退是因为受到了内部炸药的推动作用，所以选项B错误；乌贼吸水和排水时存在着相同的作用，即对水有作用力，它的反作用力作用于乌贼，使其向相反方向游去，D正确．答案：ACD科学思维——转换研究对象法在力学问题中的应用1．牛顿第三定律在高考中主要是和物体的受力分析、物体的平衡、牛顿第二定律等知识相结合进行考查，单独考查牛顿第三定律的几率较小，但有的同学在解题中，往往对牛顿第三定律理解不透彻而导致判断和计算出错或解题不到位．2．在分析和求解力的问题中，若直接求某一个力不易求时，往往可转变研究对象，先求它的反作用力，再根据牛顿第三定律写出待求力．如图所示，在台秤上放半杯水，台秤读数为50N．另用挂在支架上的弹簧秤悬挂一边长为a＝0.1m的正方体金属块，金属块的密度为ρ＝3×103kg/m3，当把弹簧秤下端的金属块浸入水中深b＝4cm而平衡时，弹簧秤和台秤的读数分别是多少？(水的密度ρ0＝1×103kg/m3，g取10N/kg)解析：金属块浸入水中时受重力G、弹簧秤的拉力T和水的浮力F作用，如图所示，有G＝T＋F又G＝ρa3g＝30N，F＝ρ0gV排＝ρ0ga2b＝4N则T＝G－F＝30N－4N＝26N，即弹簧秤的读数为26N.把水杯和水视为一个整体，其在重力G′、金属块向下的作用力F′和台秤的支持力N的作用下处于静止状态，有N＝G′＋F′又F′与F是一对作用力与反作用力，有F′＝F＝4N则N＝G′＋F′＝50N＋4N＝54N，即台秤的读数为54N.答案：26N54N