4.5 牛顿第三定律

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• 4.5 牛顿第三定律

1. 力是物体之间的相互作用 , 力是成对出现的 .

2. 平衡力 : 物体受到的两个力满足大小相等、方向相反并且作用在同一条直线上的特征 , 那么这两个力是一对平衡力 .


1. 作用力和反作用力物体间力的作用是的 , 物体间相互作用的一对力叫和 , 其中一个是作用力 , 另一个力就是反作用力 .2. 牛顿第三定律两个物体间的作用力和反作用力总是 , , 作用在上 .3. 物体的受力分析要了解物体的运动，必须对它的进行分析，在高中物理的力学部分我们遇到的力主要有、和 . 自我校对1. 相互作用力反作用力2. 大小相等方向相反同一条直线3. 受力情况重力弹力摩擦力


1. 关于作用力与反作用力，下列说法中正确的是 ( )A. 物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力B. 作用力与反作用力一定是同种性质的力C. 作用力和反作用力总是同时作用在相互作用的两个物体上D. 两物体相互作用时，作用力可能大于反作用力【解析】作用力和反作用力是同时产生同时消失的，是同种性质的力，两者大小相等，方向相反 , 作用在同一条直线上 . 【答案】 BC2. 汽车拉着拖车在水平公路上沿直线加速行驶，根据牛顿运动定律可知 ( )


A. 汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力B. 汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力C. 汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力D. 汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力【解析】汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对作用力与反作用力，因此一定是大小相等，方向相反，故 A 错误， B 正确 . 拖车之所以加速行驶，是因为拖车受到的汽车拉拖车的力大于地面给拖车的阻力，产生向前的加速度，故 C 正确，D 错误 . 【答案】 BC3. 物体放在水平桌面上，则 ( )A. 桌面对物体的支持力与物体的重力大小相等 , 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D. 物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力与反作用力【解析】桌面对物体的支持力与物体的重力大小是一对平衡力，桌面对物体的支持力和物体对桌面的压力时一对作用力与反作用力 . 【答案】 AD

足球运动员甲带球前进时 , 对方运动员乙上前拦截 , 并用脚铲球 , 不小心踢在甲的小腿骨上 , 甲立即倒地疼痛难忍 , 乙并未觉得脚部疼痛 . 试解释这种现象 .


脚对小腿骨施加作用力的同时 , 小腿骨对脚也有反作用力 . 这两个力遵循牛顿第三定律 , 大小相等 , 方向相反 . 但等大的力作用在两个不同的物体上所产生的作用效果并不相同 , 甲立即倒地是因为小腿骨受到的力已超过了其承受力 , 而对乙运动员的脚而言 , 有鞋的保护，再加上肌肉高度紧张，其承受力大得多，所以乙并未觉得脚部疼痛 .

一、牛顿第三定律1. 物体间的相互作用是客观存在的 , 不因所选参考系的不同而发生变化 , 因此牛顿第三定律与参考系的选择无关 .


2. 作用力与反作用力一定同时产生 , 同时消失 , 没有先后之分 .3. 作用力与反作用力总是大小相等 , 方向相反 , 这种关系与物体所处的运动状态无关 , 与物体的大小形状亦无关 .4. 作用力与反作用力作用在两个物体上 , 作用效果不能抵消 .例 1 如图所示 , 一个重 G=10 N 的金属块，被弹簧测力计悬挂于空中 . 现使金属块下面一部分浸入台秤上的水杯中 ( 水不会溢出 ) ，待稳定后，读出弹簧测力计的示数为 T=6 N ，请问台秤的示数应该如何变化？变化了多少？

【点拨】任何力都是成对出现的，对液体和气体的作用同样遵循牛顿第三定律 .【解析】金属块浸入水中后，水对金属块产生浮力 F.由弹簧


测力计的示数知，浮力的大小为 F=G-T=10 N-6 N=4 N. 根据牛顿第三定律，金属块对水也施加一个反作用力 F′ ，其大小 F′=F=4 N ，方向竖直向下，并对台秤产生附加压力，这个附加压力大小和 F′ 相同 . 这个附加压力使台秤的示数增加，且台秤的示数增加值等于附加压力的大小，所以台秤的示数增加 4 N.

1. 如图所示是用传感器探究作用力和反作用力的关系的实验图象 .实验时把两只传感器同时连在计算机上，其中一只系在墙上，另一只握在手中 .横坐标轴上下两条轴线分别表示两只传感器受力大小 . 运动中两物体间的作用力和反作用力的关系如图象所示，这表明牛顿第三定律所阐明的作用


力与反作用力总是的关系，不仅适用于的物体之间，也适用于的物体之间，即这种关系与物体的无关，与的选择无关 .

大小相等、方向相反静止运动运动状态参考系

金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.comwx.jtyjy.com 二、作用力和反作用力与平衡力的区别和联系

平衡力作用力和反作用力共同点

大小相等，方向相反，作用在同一条直线上

不同点

两个力作用在同一物体上两个力分别作用在两个不同的物体上

两个力的性质不一定相同两个力的性质一定相同两个力共同作用在一个物体上，其效果可以抵消

两个力分别作用在两个物体上，其效果不能抵消

一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力

两个力一定同时产生，同时变化，同时消失


例 2 如果两个力彼此平衡 , 则它们 ( )

A. 必是作用力和反作用力B. 必不是作用力和反作用力C. 必是同性质的力D. 必不是同性质的力

【点拨】弄清相互作用力与平衡力的区别是解答本题的关键 .

【解析】作用力与反作用力作用在两个物体上 , 不能彼此平衡 , 而一对平衡力作用在一个物体上作用效果可以抵消 , 所以 B 选项正确 .

【答案】 B


2. 如图所示， P 和 Q叠放在一起，静止在水平桌面上，下列各对力中属于作用力和反作用力的是 ( )

A. P 所受的重力和 Q 对 P 的支持力B. Q 所受的重力和 Q 对 P 的支持力C. P 对 Q 的压力和 Q 对 P 的支持力D. P 所受的重力和 P 对 Q 的压力【解析】重力与支持力是一对平衡力,P 对 Q 的压力与 Q 对 P 的支持力属于作用力与反作用力 .

【答案】 C


三、物体的受力分析力是物体运动状态改变的原因，由于物体受力情况不同，导致物体的运动状态不同，要研究物体的运动情况，必须分析物体的受力情况 . 对物体进行受力分析，是整个力学的基础，也是研究力学问题的关键 .如何进行受力分析呢？主要依据力的概念 ,从物体所处的环境（有多少个物体与它接触）和运动状态入手，分析它与所处环境的其他物体的相互联系，具体方法是 :1. 确定研究对象——即所要研究的物体，然后找出哪些物体对它产生作用——即找施力物体 .分析物体受力时，只分析周围物体对研究对象所施加的力，不要分析研究对象对周围物体施加的力，也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上 .2. 要养成按步骤分析的习惯 .先画重力 : 作用点画在物体的重心 .


其次画接触力 ( 弹力和摩擦力）：绕研究对象逆时针（或顺时针）观察一周，看研究对象跟其他物体有几个接触点（面），某个接触点（面）若有挤压，则画出弹力，若还有相对运动或相对运动趋势，则画出摩擦力，分析完成这个接触点（面）后再依次分析其他接触点（面） .再画其他场力：看是否有电场、磁场作用，如有则画出场力 .3. 画完受力图后再做一番检查检查所画出的每个力能否找出它的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在 . 特别是检查一下分析的结果，能否使研究对象处于题目所给的运动状态，否则必然是发生了多力或漏力的现象 .4. 如果一个力的方向难以确定，可用假设法分析先假设此力不存在，观察所研究的物体会发生怎样的运动，然后看这个力应在什么方向上，研究对象才能满足给定的运动状态 .

金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.comwx.jtyjy.com 5. 合力和分力不能重复地列为物体所受的力如在分析斜面上的物体的受力情况时，不能把物体所受的重力和“下滑力”并列为物体所受的力，因为“下滑力”是重力沿斜面向下的一个分力 .6. 只分析性质力，不分析效果力如靠传送带的带动而加速运动的物体，在分析物体受力时，就不能把“动力”分析上，因为“动力”是效果力，它实际上就是皮带对物体的摩擦力.例 3 如图甲所示，在竖直双线吊着的斜木梁M 上，放着物体 m ，分析斜梁受哪几个力的作用 .


【解析】以斜梁为研究对象，如图乙所示 :(1) 重力 Mg 作用在斜梁的中点 .(2)斜梁有三个接触点（面），两根线与 M接触点只有张力 F1 、 F2 ，物体 m与斜梁的接触面对斜梁有压力 FN.(3) 物体 m 有下滑趋势，故 M 受到 m 对它的斜向下的静摩擦力 F3. 这五个力能使斜梁满足题目给定的平衡状态 .

3. 如图甲所示，重力为 G 的长木板 AB ， A端靠在光滑的墙壁上， AB 上又放置一木板 m,整个系统处于静止，请画出木板 AB 的受力图 .


【解析】严格按受力分析的步骤进行分析，养成一种好习惯 .

（ 1）明确研究对象是木板 AB ，把 AB木板从图中隔离出来，单独画在右图处 .(2)画出物体 AB 的重力 G.(3)环绕 AB 一周，找出其他物体与 AB 的接触处 :木板与墙在 A 处相接触、与地面在 B 处相接触、与物体 m 在 C 处相接触，一共有三处与外界接触 . 这三处可以找到墙对板的支持力 FN1, 地面对 AB 的支持力 FN2 ，摩擦力 f1,m 对板的压力 FN3 ，摩擦力 f2 ， AB 受力图如上图所示 .


四、动态问题中力的分析力学中有一类涉及两个或三个共同点力作用，且动态变化的问题 . 这类问题经常讨论其中某个力的变化对其他力的影响，由于力处于动态变化当中，因此分析起来有些难度，但只要抓住力的特征，就可以很快得出结果 .例 4 如图所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳 OA固定不变，绳 OB 在竖直平面内由水平方向向上动，则在绳 OB由水平转至竖直的过程中，绳 OB的张力的大小将 ( )A. 一直变大 B. 一直变小C. 先变大后变小 D. 先变小后变大【解析】在绳 OB转动的过程中物块始终处于静止状态，所受合力始终为零，如图为绳 OB转动过程中结点受力示意图 ,由图可知，绳 OB 的张力先变小后变大 .【答案】 D

金太阳新课标资源网金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.comwx.jtyjy.com 【点评】本题之所以利用图示法求解，是因为变化过程中绳 OB 的张力的方向在变化 , 而 OA 中拉力方向不变，三个力变化的特征可以在力的平行四边形中得到了直观反映 .

4. 如图所示，一物块受一恒力 F 作用，现要使该物块沿直线 AB 运动，应该再加上另一个力作用，则加上去的这个力的最小值为 ( )A. Fcos θ B. Fsin θC. Ftan θ D. Fcot θ


【解析】物体虽只受两个力作用，但物体要沿直线 AB 运动，就意味着这两个力的合力的方向是不变的，可以看成是一个力（已知的力 F）恒定，一个力（合力）的方向一定，另一个力（所求的力）的大小方向都变，可以利用力的图示法求解 .如图可知，本题应选 B. 【答案】 B

在对牛顿第三定律的理解中，常出现的错误有：一是认为作用力在先，反作用力在后；二是认为只有当物体处于静止状态时作用力与反作用力才大小相等；三是受日常错误观念影响，认为马拉车前进，则马拉车的力就大于车拉马的力 . 这些是对牛顿第三定律的理解不深刻、对物理现象的本质分析不透彻造成的 .


【例】一个男孩跟一个女孩站在水平地面上手拉手比力气，结果男孩把女孩拉了过来，对这个过程中作用于双方的力，下列说法中正确的是 ( )A. 男孩拉女孩的力一定比女孩拉男孩的力大B. 男孩拉女孩的力一定比女孩拉男孩的力小C. 男孩拉女孩的力与女孩拉男孩的力大小一定相等D. 只有在男孩把女孩拉动了的过程中，男孩的拉力才比女孩的拉力大，如果能出现短暂的相持过程，此时两人的拉力一样大【错解】因为男孩把女孩拉动了，所以男孩拉女孩的力比女孩拉男孩的力大，故答案应选 A.【剖析】根据牛顿第三定律可知，在拔河、拉手等比赛中，不管谁胜谁负，其实相互间的拉力总是大小相等、方向相反 . 之所以还有胜有负，是因为他们各自所受的合力不同，即主要看地面给他们的静摩擦力哪个大哪个小 .【正解】根据牛顿第三定律可知，作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，而男孩拉女孩的力与女孩拉男孩的力是一对作用力与反作用力，故其大小必相等，正确答案为C.

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