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3　牛顿第三定律
[学习目标]　1.理解作用力和反作用力的概念，知道一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别.2.理解牛顿第三定律，并会用其解决简单问题.3.能对一些简单的问题进行受力分析．
一、作用力和反作用力
1．力是物体对物体的作用．只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体．
2．两个物体之间的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力．
3．作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的．我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个力叫作反作用力．
二、牛顿第三定律
1．实验探究：如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的．改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等的，方向相反．
2．牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．
三、“一对相互平衡的力”和“一对作用力和反作用力”的区别
1．一对相互平衡的力作用在一个物体上，一对作用力和反作用力作用在两个物体上．(均选填“一个”或“两个”)
2．一对作用力和反作用力一定是同一种类的力，而一对相互平衡的力不一定是同一种类的力．(均选填“一定”或“不一定”)
判断下列说法的正误．
(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力．(　×　)
(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力．(　×　)
(3)物体间先有作用力，然后才有反作用力．(　×　)
(4)物体间的作用力和反作用力等大、反向，可以抵消．(　×　)
(5)物块静止放在水平桌面上，物块所受重力和桌面对物块的支持力是一对相互平衡的力．
(　√　)
(6)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力．(　×　)
一、对牛顿第三定律的理解
导学探究
成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头，比喻不自量力，自取灭亡．
(1)如图，以卵击石时，卵对石头的作用力大，还是石头对卵的作用力大？
(2)为什么会出现卵碎石全的不同效果？
答案　(1)以卵击石时，卵对石头的作用力与石头对卵的作用力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知，两个力等大、反向；
(2)虽然卵对石头的作用力与石头对卵的作用力等大，但由于两者能承受的最大外力不同，所以会出现不同的作用效果．
知识深化
1．作用力和反作用力的三个性质
2．作用力和反作用力的四个特征
等值 作用力和反作用力大小总是相等的
反向 作用力和反作用力方向总是相反的
共线 作用力和反作用力总是作用在同一条直线上
同性质 作用力和反作用力总是同一种类的力(即同一性质的力)
例1　如图所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说法中正确的是(　　)
A．马拉车的力总是大于车拉马的力
B．马拉车的力总是等于车拉马的力
C．加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力
D．减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力
答案　B
解析　马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力和反作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关．加速运动或者减速运动时，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，故A、C、D错误，B正确．
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，作用力和反作用力的关系都成立．
(1)不管物体的大小、形状如何，任意两物体间作用力和反作用力总是大小相等、方向相反．
(2)不管物体的运动状态如何，例如，静止的物体之间，运动的物体之间，静止与运动的物体之间，其作用力和反作用力总是大小相等、方向相反．
(3)作用力和反作用力的产生和消失总是同时的．
针对训练1　(2022·江苏南京高一期末)跳沙坑是小学体育课的重要教学内容之一，学生跳入沙坑后陷入沙坑的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A．学生对沙的作用力与学生受到的重力是一对作用力和反作用力
B．沙对学生的作用力大小小于学生对沙的作用力大小
C．沙对学生的作用力大小等于学生对沙的作用力大小
D．学生对沙的作用力先产生，沙对学生的作用力后产生
答案　C
二、一对相互作用力与一对平衡力的比较
导学探究
如图所示，牧童沿水平方向拉牛，但没有拉动．
(1)牛受到几个力的作用？画出牛受力的示意图．
(2)牛受到的几个力中，哪些是一对平衡力？
(3)指出牛受到的几个力的反作用力．
答案　(1)牛受到重力G、地面对牛的支持力FN、绳对牛的拉力F和地面对牛的摩擦力Ff，共四个力作用，受力示意图如图所示；
(2)牛受到的重力G和地面对牛的支持力FN是一对平衡力；绳对牛的拉力F和地面对牛的摩擦力Ff是一对平衡力；
(3)牛受到重力G的反作用力是牛对地球的吸引力；地面对牛的支持力FN的反作用力是牛对地面的压力；绳对牛的拉力F的反作用力是牛对绳的拉力；地面对牛的摩擦力Ff的反作用力是牛对地面的摩擦力．
知识深化
一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较
内容 比较 一对作用力和反作用力 一对平衡力
不同点 作用对象 两个相互作用的物体 同一物体
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，另一个依然可存在
叠加性 两力作用效果不可叠加，不可求合力 两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，且合力为零
力的性质 一定是同种性质的力 可以是同种性质的力，也可以是不同种性质的力
相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
例2　(2021·扬州市高一上期末)如图所示，在校园植树活动中，一小朋友提着水桶静止站立等待给树浇水．关于各力的关系，下列说法正确的是(　　)
A．水桶对小朋友的拉力与水桶的重力是一对平衡力
B．小朋友对水桶的拉力与水桶对小朋友的拉力是一对平衡力
C．小朋友对水桶的拉力与水桶的重力是作用力和反作用力
D．小朋友对水桶的拉力与水桶对小朋友的拉力是作用力和反作用力
答案　D
针对训练2　(2021·江苏省淮安中学高一期末)火箭竖直发射加速升空，设此过程中火箭的重力为G，喷射出的气体对火箭的作用力为F1，火箭对喷射出的气体的作用力为F2，下列说法中正确的是(　　)
A．F1与F2大小相等
B．F1先产生，F2后产生
C．F1与G是一对平衡力
D．F1与G是一对作用力与反作用力
答案　A
解析　由题意可知，F1与F2是一对作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，同时产生，同时消失；火箭加速上升，不是处于平衡状态，则F1与G不是一对平衡力，故选项A正确，B、C、D错误．
三、物体受力的初步分析
1．受力分析
根据研究的问题，选取合适的物体作为研究对象，分析它受到哪些力的作用，并画出所受力的示意图，这一过程即为物体的受力分析．
2．受力分析的步骤
例3　画出图中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止，接触面均光滑；(2)物体A沿固定粗糙斜面上滑；(3)物体A沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，物体A静止；(5)物体A静止在粗糙水平面上．
答案　见解析
解析　(1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁．力的示意图如图；(2)物体A受重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、斜面、斜面．力的示意图如图；(3)物体A受重力G、支持力FN、水平向左的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、水平面、水平面、力的示意图如图；(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN，施力物体分别是地球、绳子、墙壁．力的示意图如图；(5)物体A受重力G、拉力FT、支持力FN，水平向左的摩擦力Ff，施力物体分别是地球、绳子、水平面、水平面．力的示意图如图．
提示　在分析物体受力时，只需画出研究对象受到的力，它对其他物体的力不能画出．
例4　如图所示，粗糙的长方体木块A、B叠在一起，在B木板上施加水平外力F，使A、B一起向右匀速运动．试分别画出A、B的受力示意图．
答案　见解析
解析　先对A分析：
再对B分析：
训练1　牛顿第三定律
考点一　牛顿第三定律
1．关于在日常生活和生产中应用反作用力的例子，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，才能向上弹起
B．大炮发射炮弹时，炮身会向后退
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．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
答案　B
解析　运动员在跳高时总是要用力蹬地面，当对地面的力大于重力时，根据牛顿第三定律，地面对他的力也大于重力，此时他才能向上弹起，故A正确；大炮发射炮弹时，炮身会向后退，这是需要防止的，而不是应用，故B错误；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，由于水的反作用力，弯管会自动旋转，故C正确；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，由于水的反作用力，乌贼就会向相反方向游去，故D正确．
2.如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”．实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是(　　)
A．绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力，所以甲获胜
B．当甲把乙匀速拉过去时，绳对乙的拉力大小等于绳对甲的拉力大小
C．当甲把乙加速拉过去时，绳对乙的拉力大小大于绳对甲的拉力大小
D．绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于甲对地面的摩擦力，所以甲获胜
答案　B
解析　绳对乙的拉力和绳对甲的拉力总是大小相等，与甲、乙的运动状态无关，故B正确，A、C错误．地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜，D错误．
3．“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
答案　D
解析　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．
考点二　一对平衡力与一对作用力和反作用力的比较
4.(2021·江苏高二学业考试)如图所示，穿着溜冰鞋的甲、乙两人站在冰面上．当甲轻轻推乙时(　　)
A．甲与乙之间有相互作用力
B．甲对乙的作用在先，乙对甲的作用在后
C．乙对甲的作用力小于甲对乙的作用力
D．甲对乙的作用力和乙对甲的作用力是一对平衡力
答案　A
解析　根据牛顿第三定律，甲轻轻推乙的同时，乙也推甲，而且这一对力大小相等，方向相反，作用在一条直线上，A正确，B、C错误；甲对乙的作用力和乙对甲的作用力是作用在两个物体上，而平衡力是作用在一个物体上的两个力，因此不是一对平衡力，D错误．
5.如图所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是(　　)
A．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力
B．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力
C．人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力
D．人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力
答案　B
6.如图所示，把一本书放在水平桌面上保持静止，下列说法中正确的是(　　)
A．书对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的
B．书对桌面的压力就是书受到的重力
C．书保持静止是由于书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对平衡力
D．书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力
答案　D
解析　书对桌面的压力是弹力，是由于书发生形变而产生的，选项A错误；书对桌面的压力只是在数值上等于书受到的重力，选项B错误；书保持静止是由于书的重力与桌面对书的支持力是一对平衡力，选项C错误；书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对作用力和反作用力，选项D正确．
7．用锤头敲玻璃，玻璃被打碎，而锤头未碎，对于这一现象，下列说法正确的是(　　)
A．锤头对玻璃的作用力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂
B．玻璃对锤头的作用力大于锤头对玻璃的作用力，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂
C．锤头和玻璃之间的作用力是等大的，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂
D．因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小关系
答案　C
解析　锤头对玻璃的作用力与玻璃对锤头的作用力是一对作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在不同物体上，因物体的承受能力不同，所以产生的作用效果不同，故C正确，A、B、D错误．
8.(2022·江苏镇江高一期末)按照“江苏省校园足球振兴行动计划”要求，我省将建立1 000所足球特色学校．如图所示，某校一学生踢球时(　　)
A．脚对球的作用力大于球对脚的作用力
B．脚对球的作用力与球对脚的作用力大小相等
C．脚对球的作用力与球的重力是一对平衡力
D．脚对球的作用力与球对脚的作用力是一对平衡力
答案　B
解析　脚对球的作用力与球对脚的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，不是一对平衡力，故A、D错误，B正确；脚对球的作用力与球的重力方向不在同一直线上，不可能是一对平衡力，故C错误．
9．(2021·苏州市高一期末调研)小华和弟弟在元旦期间玩了一个小游戏，比赛谁在水平桌面上叠起的苹果最多、最快．在第一轮比赛中小华取得了胜利．如图所示，她在5 s内便稳稳地叠放了三个苹果，则下列说法正确的是(　　)
A．苹果1受到的支持力是由苹果2的形变产生的
B．苹果1对苹果2的压力和苹果3对苹果2的支持力是一对平衡力
C．苹果1对苹果2的压力与苹果3对苹果2的支持力是一对作用力和反作用力
D．桌面对苹果3的作用力不一定竖直向上
答案　A
解析　苹果1受到的支持力是由苹果2的形变产生的，选项A正确；苹果1对苹果2的压力小于苹果3对苹果2的支持力，它们不是一对平衡力，选项B错误；苹果1对苹果2的压力与苹果3对苹果2的支持力大小不相等，不是一对作用力和反作用力，选项C错误；对3个苹果组成的整体而言，桌面对苹果3的作用力与整体的重力平衡，整体的重力竖直向下，则桌面对苹果3的支持力一定竖直向上，选项D错误．
10.如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G＝10 N的金属块，使金属块部分浸在台秤上的烧杯中(烧杯中的水不会溢出)，若弹簧测力计的示数变为FT′＝6 N，则台秤的示数(　　)
A．保持不变 B．增加10 N
C．增加6 N D．增加4 N
答案　D
解析　金属块部分浸入水中后，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－FT′＝(10－6) N＝4 N．根据牛顿第三定律知，金属块对水施加的反作用力大小F′＝F＝4 N，台秤的示数增加4 N.
训练2　物体的受力分析
1．对下列“画阴影”的物体受力分析正确的是(　　)
答案　D
2.如图所示，木箱A中放一个光滑的铁球B，它们一起静止于斜面上，如果对铁球B(不包括木箱A)进行受力分析，则铁球B受力个数为(　　)
A．3 B．4 C．2 D．1
答案　A
3.2018年11月，“2018FISE世界极限运动巡回赛”在成都拉开战幕，图中是某选手骑摩托车飞跃中的极限动作的频闪照片．关于骑手(含摩托车)在空中的受力情况分析，说法正确的是(　　)
A．不受力的作用
B．受重力、空气阻力
C．受重力和牵引力、空气阻力
D．仅受到重力作用
答案　B
解析　当骑手(含摩托车)在空中运动时，由于速度较快，骑手的迎风面积较大，所以要考虑空气阻力作用，由于已离开地面，不受摩擦力作用，且不受牵引力作用，因此骑手受重力和空气阻力的作用，故B正确．
4．(2021·连云港东海市高一上期中)如图所示，高速公路的长下坡路段右边通常会建避险车道，避险车道是指在长陡下坡路段行车道外侧增设的供刹车失灵车辆驶离主道安全减速的专用车道．有一辆货车刹车失灵，司机关闭发动机后冲上避险车道，在向上冲的过程中，关于该货车受到的力，下列说法正确的是(　　)
A．受重力、斜面的支持力、沿斜面向下的摩擦力
B．受重力、沿斜面向上的冲力、斜面的支持力
C．受重力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的摩擦力
D．受重力、斜面的支持力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的摩擦力
答案　A
5.(2021·江苏涟水县第一中学高二阶段练习)我国的科技发展日新月异，在许多重要领域取得了令人瞩目的成就．如图所示，世界上第一条商业运行的磁悬浮列车(“上海磁浮”)线路，列车运行的最高速度可达430 km/h.在列车以最高速度匀速行驶的过程中，置于车内水平桌面上的书本(　　)
A．只受重力
B．只受重力和支持力
C．只受重力和摩擦力
D．受重力、支持力和摩擦力
答案　B
解析　置于车内水平桌面上的书本与列车一起做匀速直线运动，二者之间没有相对运动或相对运动趋势，所以书本不受摩擦力，只受重力和支持力，故选B.
6.(2021·江苏省丹阳高级中学高一期中)如图所示，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁体，能吸在棋盘上保持静止，不计棋子间的相互作用，下列说法正确的是(　　)
A．小棋子共受三个力作用
B．棋子对棋盘的压力大小一定等于重力
C．棋子的质量不同时，所受的摩擦力也不同
D．磁性越强的棋子所受的摩擦力越大
答案　C
解析　小棋子受重力、棋盘的弹力、摩擦力和棋盘对棋子的吸引力，共四个力作用，选项A错误；棋子对棋盘的压力大小等于棋盘对棋子的吸引力大小，不一定等于重力，选项B错误；棋子的重力和摩擦力平衡，则棋子的质量不同时，所受的摩擦力也不同，磁性越强的棋子所受的摩擦力不一定越大，选项C正确，D错误．
7.(2022·罗平县第二中学高一阶段练习)如图所示，A、B两个物体的质量相等，方向相反、大小均为2 N的两个水平力F、F′分别作用于A、B两个物体上，A、B均保持静止，则下列说法正确的是(　　)
A．B物体受3个力的作用
B．A物体受4个力的作用
C．地面对A的摩擦力方向向右、大小为2 N
D．B对A的摩擦力方向向右、大小为2 N
答案　D
解析　对B物体受力分析可知，受重力、A对B的支持力和摩擦力以及力F′，共受4个力作用，其中A对B的摩擦力与F′等大反向，即水平向左，大小为2 N；根据牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力方向向右、大小为2 N，A错误，D正确；水平方向因力F与B对A的摩擦力等大反向，则地面对A的摩擦力为零，C错误；A物体受重力、地面的支持力、B对A的压力和摩擦力以及力F，共受5个力的作用，B错误．
8.如图所示，在倾斜的天花板上用力F垂直压住一木块，使它处于静止状态，则关于木块的受力情况，下列说法正确的是(　　)
A．可能只受两个力作用 B．可能只受三个力作用
C．必定受四个力作用 D．以上说法都不对
答案　C
解析　木块在重力作用下，有沿天花板下滑的趋势，故木块一定受到静摩擦力，则天花板对木块一定有弹力，因还受重力、推力F作用，木块共受到四个力，如图所示．故选C.
9．(2021·江苏省五校联考)如图所示为运动员立定跳远脚蹬地起跳瞬间的受力示意图，正确的是(　　)
答案　A
10.如图所示，两楔形物块A、B两部分靠在一起，物块A、B之间的接触面光滑，物块B放置在水平地面上，物块A上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，A、B两物块均保持静止，则(　　)
A．绳子的拉力小于物块A的重力
B．地面受的压力大于物块B的重力
C．物块B与地面间不存在摩擦力
D．物块B受到地面的摩擦力水平向左
答案　C
解析　绳子处于竖直伸直状态，对物块A分析知，物块A受到重力和绳子的拉力，二力平衡，绳子的拉力等于物块A的重力，物块A、B接触面光滑，物块A、B间没有摩擦力，物块B对A没有支持力，否则三个力不可能平衡，A错误；对物块B分析知，物块B受到重力、地面的支持力，根据牛顿第三定律得知，地面受的压力大小等于物块B的重力大小，地面对物块B没有摩擦力，B、D错误，C正确．
11.如图所示，三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙水平面上，物体间接触面不光滑，现用一水平力F作用于B上，三个物体仍静止．下列说法中正确的是(　　)
A．B物体受到六个力作用
B．A物体受到三个力作用
C．C物体受到水平面对它的摩擦力大小为F，方向水平向左
D．C物体对B物体的支持力大小等于B物体的重力
答案　C
解析　对A物体受力分析可知，A物体受重力和B物体对它的支持力，B选项错误；对B物体受力分析，B物体受重力、A物体对B物体的压力、C物体对B物体的支持力、拉力和C物体对B物体的摩擦力，所以B物体受五个力的作用，A选项错误；由于B物体相对于C物体具有向右运动的趋势，所以B物体受到C物体对它向左的摩擦力作用，则B物体对C物体的摩擦力的方向为水平向右，因此C物体相对水平面具有向右运动的趋势，C物体受到水平面对它水平向左的摩擦力，由二力平衡可知，C物体所受的摩擦力的大小为F，C选项正确；由于A物体放在B物体上，所以C物体对B物体的支持力大小等于A物体和B物体的重力之和，D选项错误．
12.(2021·广州市调研)如图所示，固定斜面C上有A、B两个物体相对静止沿斜面匀速下滑，则A、B两个物体受力的个数分别为(　　)
A．3,4 B．3,5 C．3,6 D．4,5
答案　B
解析　先对A受力分析，A受到重力、B对其垂直于接触面向上的支持力，因A做匀速运动，故B对A有沿接触面向上的静摩擦力，共受3个力．再对B受力分析，B受到重力、A对B垂直于接触面向下的压力、斜面的支持力、滑动摩擦力及A对B的静摩擦力，共5个力．故选项B正确．

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