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牛顿运动定律
第五节 牛顿第三定律
【课标解读】：1.知道两个物体间的作用总是相互的，而作用力和反作用力的说法也是相对的。2.体会一对作用力与反作用力间的大小和方向等关系，能区分一对平衡力与一对相互作用力。3.能正确表述牛顿第三定律，并能运动定律分析解决有关问题。
【考点聚焦】：
对牛顿第三运动定律的理解与应用。
作用力和反作用力与平衡力的区别。
【知识要点】：
牛顿第三定律：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
理解要点：
作用力和反作用力相互依赖性，它们是相互依存，互以对方作为自已存在的前提；
作用力和反作用力的同时性，它们是同时产生、同时消失，同时变化，不是先有作用力后有反作用力；
作用力和反作用力是同一性质的力；
作用力和反作用力是不可叠加的，作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它们的合力，两个力的作用效果不能相互抵消，这应注意同二力平衡加以区别。
区分一对作用力反作用力和一对平衡力：一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。不同点有：作用力反作用力作用在两个不同物体上，而平衡力作用在同一个物体上；作用力反作用力一定是同种性质的力，而平衡力可能是不同性质的力；作用力反作用力一定是同时产生同时消失的，而平衡力中的一个消失后，另一个可能仍然存在。
对牛顿第三定律的理解应注意以下几点：
（1）作用与反作用是相对而言的，总是成对出现的，具有四同：即同时发生、存在、消失、同性质。（如果作用力是摩擦力反作用力也是摩擦力，绝不会是弹力或重力。）
（2）一对作用力和反作用力，分别作用于两个相互作用的物体上，不能抵消各自产生各自的效果，（F = m1a1, F = m2a2）不存在相互平衡问题。而平衡力可以抵消也可以是不同性质的力。
（3）作用力与反作用力与相互作用的物体的运动状态无关，无论物体处于静止、作匀速运动，或变速运动，此定律总是成立的。
（4）必须弄清：拔河、跳高或马拉车。
如果拔河：甲队能占胜乙队是由于甲队对乙队的拉力大于乙队受到的摩擦力，而甲队对乙队的拉力和乙队对甲队的拉力是一对作用反作用力。同理跳高是人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作用力和反作用力，人只所以能跳起来，是地对人的支持力大于人受到的重力。
（5）应指出的是应用牛顿第三定律解释问题最易出错。
【例题精讲】：
题型一：概念理解与分析
【例1】关于作用力和反作用力的说法正确的是 （ ）?
Ａ.先有作用力，后有反作用力?
Ｂ.只有物体处于静止状态时，物体间才存在作用力和反作用力?
Ｃ.只有物体接触时，物体间才存在作用力和反作用力?
Ｄ.两物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力??
变式训练：对于牛顿第三定律的理解，下列说法正确的是（ ）
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，乙物体对甲物体的作用力可以是摩擦力
D.作用力和反作用力，这两个力在任何情况下都不会平衡
【例2】下列的各对力中，是相互作用力的有（ ）
A.悬绳对电灯的拉力和电灯的重力
B.电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力
C.悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力
D.悬绳拉天花板的力和电灯的重力
变式训练：关于一对平衡力，以下说法中正确的是（ ）
A.它们一定大小相等、方向相反且作用在同一条直线上
B.它们一定作用在同一个物体上
C.它们一定是同种性质的力
D.它们可以是同种性质的力，也可以是不同性质的力
题型二：实际应用
【例1】如图所示，有人做过这样的实验，把鸡蛋A向另一个完全相同的鸡蛋B撞去（用相同部分撞击），结果每次都是被撞击的鸡蛋B被撞破。下列说法正确的是（ ）
A.A对B的作用力大小等于B对A的作用力大小
B.A对B的作用力大小大于B对A的作用力大小
C.碰撞瞬间A的蛋黄和蛋白由于惯性会对A的蛋壳产生向前的作用力
D.A碰撞部分除受到B的作用力外，还受到A的蛋黄和蛋白对它的作用力，所以所受合力较小
变式训练：甲、乙两人质量相等，分别站在相同的船上，初速度均为零，甲的“力气”大于乙的“力气”。它们各自握住绳子的一端，用力拉对方，两人相对船均静止，则（ ）
A.甲船先到中点 B.乙船先到中点
C.两船同时到达中点 D.无法判断
【例2】如图所示，长木板平放在地面上，用F=10 N的力拉动木板上的小木块使其匀速前进时，木板静止，则木板的受力个数为（ ）
A.3个 B.4个 C. 5个 D.6个
变式训练：如图6所示，物体处于静止状态，下列说法中正确的是（ ）
A.绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是作用力与反作用力
B.物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力
C.物体的重力与绳对物体的拉力是作用力与反作用力
D.物体的重力的反作用力作用在绳上
【例3】甲、乙两队举行拔河比赛，甲队获胜，如果甲队对绳的拉力为F甲，地面对甲队的摩擦力为f甲；乙队对绳的拉力为F乙，地面对乙队的摩擦力为f乙，绳的质量不计，则有F甲____________F乙，f甲____________f乙。（选填“＞”“=”或“＜”）
变式训练：乒乓球落在地面上会被弹起，可乒乓球掉进水里却没有被水弹离水面，这是否说明牛顿第三定律不正确？
【高考链接】
1．如图甲所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接．图乙中v、a、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程．图乙中正确的是(　　)
2．质量为2 kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等．从t＝0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示．重力加速度g取10 m/s2，则物体在t＝0至t＝12 s这段时间的位移大小为(　　)
A．18 m　　　B．54 m　　　C．72 m　　　D．198 m
3．某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N.他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的v－t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)(　　)
4．为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)．实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力．
(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车________(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点．
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：
时间t/s 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
速度v/(m·s－1) 0.12 0.19 0.23 0.26 0.28 0.29
请根据实验数据作出小车的v－t图象．
(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v－t图象简要阐述理由．
5．如图(a)，质量m＝1kg的物体沿倾角θ＝37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图(b)所示．求：
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)比例系数k.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)
6．质量为M的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内前进的距离为s.耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为F，受到地面的阻力为自重的k倍，耙所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变．求：
(1) 拖拉机的加速度大小；
(2)拖拉机对连接杆的拉力大小．
【课堂练习】
　一、选择题
　　1．下列的各对力中，是相互作用力的是 [ ]
　　　　A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力
　　　　B．电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力
　　　　C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力
　　　　D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力
　　2．在拨河比赛中，下列各因素对获胜有利的是 [ ]
　　　　A．对绳的拉力大于对方
　　　　B．对地面的最大静摩擦力大于对方
　　　　C．手对绳的握力大于对方
　　　　D．质量大于对方
　　3．关于两个物体间作用力与反作用力的下列说法中，正确的是
　　 [ ]
　　　　A．有作用力才有反作用力，因此先有作用力后产生反作用力
　　　　B．只有两个物体处于平衡状态中，作用力与反作用才大小相等
　　　　C．作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间
　　　　D．作用力与反作用力的性质一定相同
　　4．重物A用一根轻弹簧悬于天花板下，画出重物和弹簧的受力图如图1所示．关于这四个力的以下说法正确的是 [ ]
　　　　A．F1的反作用力是F4
　　　　B．F2的反作用力是F3
　　　　C．F1的施力者是弹簧
　　　　D．F3的施力者是物体A
　　　　E．F1与F2是一对作用力与反作用力
　　5．粗糙的水平地面上有一只木箱，现用一水平力拉木箱匀速前进，则 [ ]
　　　　A．拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力
　　　　B．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力
　　　　C．木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力
　　　　D．木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力
　　6．关于作用力和反作用力，下列说法中错误的是 [ ]
　　　　A．我们可以把物体间相互作用的任何一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力
　　　　B．若作用力是摩擦力，则反作用力也一定是摩擦力
　　　　C．作用力与反作用力一定是同时产生、同时消失的
　　　　D．作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在一条直线上，因此它们可能成为一对平衡力
　　7．关于反作用力在日常生活和生产技术中应用的例子，下列说法中错误的是 [ ]
　　　　A．运动员在跳高时总是要用力蹬地面，他才能向上弹起
　　　　B．大炮发射炮弹时，炮身会向后倒退
　　　　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经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
　　8．如图2所示，A、B两物体在水平力F的作用下共同以加速度a向右移动，则在A、B两物体间的作用力
A．1对　　　　B．2对
　　　　C．3对　　　　D．4对
　　二、填空题
　　9．甲、乙两队举行拔河比赛，甲队获胜，如果甲队对绳的拉力为F甲，地面对甲队的摩擦力为f甲；乙队对绳的拉力为F乙，地面对乙队的摩擦力为f乙，绳的质量不计，则有F甲____F乙，f甲___f乙（选填“＞”、“=”或“＜”）。
　　10．一对作用力和反作用力必定是作用在___物体上，而一对平衡力必定是作用在______物体上的。
　　11．用绳悬挂一重物，当重物处于平衡状态时，重物所受重力的平衡力是_____，重力的反作用力是_______。
【方法点拨】：
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．
3. 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．
【基础训练】：
1．关于作用力与反作用力以及相互平衡的两个力的下列说法中，正确的是 (　　)
A．作用力与反作用力一定是同一性质的力
B．作用力与反作用力大小相等，方向相反，因而可以互相抵消
C．相互平衡的两个力的性质，可以相同，也可以不同
D．相互平衡的两个力大小相等，方向相反，同时出现，同时消失
2．如图1是中国运动员黄珊汕在2013年伦敦奥运会女子蹦床比赛中的精彩
镜头，黄珊汕在与蹦床接触的时候受到几对作用力与反作用力(忽略空气
阻力) (　　)
A．一对 B．两对
C．三对 D．四对 图1
3．下列判断正确的是 (　　)
A．人行走时向后蹬地，给地面向后的摩擦力，地面给人的摩擦力是人向前的动力
B．人匀速游泳时，人在水中的运动是对水向前用力，水给人的力是阻力，方向向后
C．放在桌面上的物体，因有重力，才有对桌面的压力，才有桌面的支持力出现，即压力先产生，支持力后出现
D．作用力与反作用力，应是先有作用力，再有反作用力，作用力先变化，反作用力随后跟着做相应变化
4．跳高运动员从地面上起跳的瞬间，下列说法中正确的是 (　　)
A．运动员对地面的压力大于运动员受到的重力
B．地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力
C．地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
D．运动员对地面的压力大小等于运动员受到的重力
5．2012年6月16日，“神舟九号”载着我国三名宇航员顺利飞入太空．下面关于飞船与火箭上天的情形，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．飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力
6．一物体受绳拉力的作用，由静止开始运动，先做加速运动，然后做匀速运动，最后做减速运动，下列说法正确的是 (　　)
A．加速运动时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B．减速运动时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C．只有匀速运动时，绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等
D．不管物体如何运动，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
【提优训练】：
1．如图2所示，两个弹簧测力计钩在一起，两边通过定滑轮各挂一个
质量均为m的重物，则弹簧测力计的读数大小为 (　　)
A．2mg B．mg 图2
C．0 D．无法判断
2．运动员在长跑时与地球间的作用力和反作用力的对数为 (　　)
A．一对 B．二对
C．三对 D．四对
3．如图3所示，位于斜面上的物体M在沿斜面向上的力F作用下而处于
静止状态，对M的受力情况，下列说法正确的是 (　　)
A．可能受三个力作用 图3
B．可能受四个力作用
C．一定受三个力作用
D．一定受四个力作用
4．用手托着一块砖，开始时静止不动，当手突然向上加速运动时，砖对手的压力(　　)
A．一定小于手对砖的支持力
B．一定等于手对砖的支持力
C．一定大于手对砖的支持力
D．一定大于砖的重力
5．质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从
高处放下，如图4所示，若重物以加速度a下降(a面的压力为 (　　)
A．(M＋m)g－ma
B．M(g－a)－ma 图4
C．(M－m)g＋ma
D．Mg－ma
6．为探究作用力与反作用力的关系，某同学把两只力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，将两只力传感器的挂钩钩在一起，用力拉另一只传感器，如图5甲所示，在计算机显示屏上观察到了这对拉力随时间变化的曲线，如图乙所示．将一个力传感器固定在滑块上，另一个力传感器钩住它向右变速拉动滑块，如图丙所示，观察到这对拉力随时间变化的曲线，如图丁所示．
图5
分析两图线可以看出：
(1)作用力和反作用力有怎样的关系？
(2)此规律适用于怎样运动的物体之间？
7．1920年，国外一份著名的报纸就T.H.歌达德所做的第一个火箭实验发表评论，否定了歌达德关于火箭能在真空中飞行的见解，该评论说：“他不知道作用与反作用的关系，不了解需要有一种比真空更好的东西作为反作用对象”——这就是说该评论认为歌达德的实验是荒谬的．试用牛顿第三定律重新分析一下，并指出这个评论错在哪里．
答案
【例题精讲】：
题型一：概念理解与分析
【例1】 答案 D
变式训练：解析:根据牛顿第三定律知，两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反，性质相同，同时产生，同时消失，故可判定选项A、B、C错误，选项D正确。
答案:D
【例2】解析:相互作用力的特点是大小相等、方向相反、作用在一条直线上，而且是作用在两个物体上，能体现甲对乙、乙对甲作用特点的只有B项。
答案:B
变式训练：解析:平衡力的特点是大小相等、方向相反、作用在同一物体上，作用效果可以相互抵消，性质可以不同，可独立存在互不影响。
答案:ABD
题型二：实际应用
【例1】解析:作用力和反作用力总是大小相等、方向相反的。
答案:ACD
变式训练：解析:两人拉对方的力是作用力与反作用力，大小相等。另据牛顿第二定律：F=ma,a=，知两人连同船的加速度大小相等，故同时间内两船位移大小相等，同时到达中点，故C为正确选项。
答案:C
【例2】解析:本题考查借助牛顿第三定律分析物体受力的知识。选小木块作为研究对象，因为小木块受水平向左的摩擦力，根据牛顿第三定律，长木板未动，故长木板在水平方向上还受地面的摩擦力作用。另外，长木板在竖直方向上还受到重力、小木块的压力和地面弹力，故共受五个力的作用。
答案:C
变式训练：解析:本题考查对作用力、反作用力和平衡力的判断。选项A中，绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是作用在两个不同物体上大小相等、方向相反的一对力，符合作用力与反作用力条件，故选项A对。选项B中，物体的重力作用在物体上，物体对绳的拉力作用在绳上，作用对象不同，不是一对平衡力，故选项B错。选项C中，物体的重力与绳对物体的拉力是一对平衡力，故选项C错。选项D中，物体的重力的反作用力作用在地球上而非绳，故选项D错。
答案:A
【例3】解析:拔河比赛，甲队对绳子的拉力与乙队对绳子的拉力总是相等的，获胜的原因是地面的摩擦力大些，这也是取胜的诀窍所在。
答案:= ＞
变式训练：解析:乒乓球落于桌面，给桌面一个压力，同时受到桌面反作用于它的向上的弹力，当弹力大于球的重力时，球向上弹起。但乒乓球落于水面时，因为水面容易发生形变对乒乓球起缓冲作用，于是双方的相互作用减小，同时球在弹起过程中水还会对球产生一个类似于拉力的作用，且这个力较大，所以球不能被弹起。
【高考链接】
1. 答案：C
解析：由题意知，物体在斜面上做匀加速运动，在平面上做匀减速运动，所以只有C选项正确．
2. 答案：B
解析：物体受到的最大静摩擦力fm＝μmg＝4N.
所以0～3s内物体静止．
3s～6s内以a＝2m/s2做匀加速直线运动．
x1＝at＝9m.
6s～9s内以v＝6m/s做匀速直线运动．
x2＝vt2＝18m.
9s～12s内做匀加速直线运动．
x3＝vt3＋at＝27m.
总位移x＝x1＋x2＋x3＝54m，故B选项正确．
3. 答案：A
解析：本题考查超重与失重现象，由图可知t0～t1时间物体处于失重状态，t2～t3时间物体处于超重状态，所以A图正确．
4. 答案：(1)之前　(2)(见下图)
(3)同意．在v－t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大．
5.答案：(1)0.25　(2)0.84 kg/s
解析：本题考查了牛顿定律及其应用
(1)对初始时刻：v＝0，a0＝4 m/s2，
mgsin θ－μmgcos θ＝ma0，μ＝＝0.25，
(2)对末时刻：v＝5 m/s，a＝0，
mgsin θ－μN－kvcos θ＝0，N＝mgcos θ＋kvsin θ，k＝＝0.84 kg/s.
6. 答案：(1)　(2)[F－M(kg＋)]
解析：(1)由匀变速运动的公式：x＝at2①
得：a＝②
(2)设连接杆对拖拉机的拉力为f，由牛顿第二定律得：
F－kMg－fcosθ＝Ma③
根据牛顿第三定律，联立②③式，解得拖拉机对连接杆的拉力大小为：
f ′＝f＝[F－M(kg＋)]
【课堂练习】
一、选择题
　　1．B 2．B 3．D 4．CD 5．C 6．D
　　7．B 8．B
　　二、填空题
　　9．=，＞ 10．两个不同，同一
　　11．绳对重物的拉力，重物对地球的吸引力
【基础训练】：
1．AC　2．B　3．A　4．AB　5．AD　6．D　
【提优训练】：
1．B　2．C　3．AB　4．BD 5．C　
6．解析　分析题图可得：(1)作用力与反作用力等大反向．(2)此规律在任何运动情况下都适用，作用力与反作用力的关系与物体运动情况无关．
7．解析　评论认为需要借助于火箭以外的东西作为施力物体，火箭才能飞行，实则不然，火箭本身向后高速喷出燃烧气体，燃烧的气体可以给火箭施加飞行的动力．

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