4.5 牛顿第三定律

1. 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.

2. 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

3. 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】BC 2. 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( )

4. 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】BC 3. 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

5. 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.

6. 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.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.

7. 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

8. 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

9. 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.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

10. 二、作用力和反作用力与平衡力的区别和联系

11. 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

12. 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

13. 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.

14. 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）.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.

15. 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.

16. 【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.【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.

17. 【解析】严格按受力分析的步骤进行分析，养成一种好习惯.【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.

18. 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

19. 【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.【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 θ C. Ftan θ D. Fcot θ

20. 【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.

21. 【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.