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3.3牛顿第三定律
【学习目标】
1、知道两个物体间的作用总是相互的，理解作用力和反作用力的概念；
2、能正确表达牛顿第三定律，并能运用牛顿第三定律解决简单的问题；
3、正确区分“一对平衡力”和“一对作用力、反作用力”；
4、了解物体受力的初步分析。
【学习重难点】
1、知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。（重点）
2、理解牛顿第三定律的含义，并能用它解释生活中的现象。（重点）
3、知道作用力、反作用力与平衡力的区别。（难点）
4、会正确进行受力分析。（难点）
【预习新知】
作用力与反作用力
力是物体对_____的作用，只要谈到力，就一定存在着____物体和_____物体。
力的作用是相互的，物体间相互作用的这一对力称为______和______。
作用力与反作用力总是相互依存、同时依存的。把它们中的一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力。
作用力和反作用力的理解
（1）三个性质：
异体性：作用力和反作用力分别作用在相互作用的两个不同的物体上。
同时性：作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失。
相互性：作用力和反作用力总是相互的、成对出现的，且性质相同。
（2）四个特征：
等值：作用力和反作用力大小总是想等的。
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：作用力和反作用力性质总是相同的。
【典例一】1、1、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
解题思路：解：人对体重计的压力和体重计对人的支持力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在两个物体上，是一对作用力和反作用力，选项A错误，B正确；人所受的重力和体重计对人的支持力是一对平衡力，选项CD错误，故选B。
答案：B
（一）牛顿第三定律
1．力是物体对物体的作用，一个力一定存在着受力物体和施力物体．
2．力的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力互称作用力和反作用力．
3．实验探究
如图所示，把两个弹簧测力计A和B连接在一起，用手拉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都随之改变，但两个示数总相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反．
4．牛顿第三定律
(1)内容：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．
(2)表达式：F＝－F′.(负号表示方向相反)
1．牛顿第三定律表达式：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
四同 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
同性质 同一性质的力
三异 异向 方向相反
异体 作用在不同的物体上
异效 效果不能相互抵消，不能认为合力为零
3.作用力、反作用力与平衡力的比较
内容 作用力和反作用力 平衡力
不同点 作用对象 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上
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、作用在一条直线上
【例1】　引体向上是同学们经常做的一项健身运动．该运动的规范动作是：两手正握单杠，由悬垂开始，上拉时，下颚须超过单杠面．下放时，两臂放直，不能曲臂，如图所示，这样上拉下放，重复动作，达到健身的目的．关于做引体向上动作时人的受力，以下判断正确的是(　　)
A．在加速上拉过程中，单杠对人的作用力大于人对单杠的作用力
B．在加速下放过程中，单杠对人的作用力等于人对单杠的作用力
C．悬垂静止时，单杠对人的作用力与人对单杠的作用力是一对平衡力
D．在加速下放过程中，在某瞬间人可能不受力的作用
思路点拨：①作用力与反作用力分别作用在两个物体上，并且总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上．
②一对平衡力作用在同一个物体上．
B　[无论是上拉过程，还是下放过程，还是悬垂静止中，单杠对人的作用力总等于人对单杠的作用力，是一对相互作用力，与人的运动状态无关，选项A、C错误，B正确；在下放过程中，若在某瞬间人向下的加速度为重力加速度g，则人只受到一个重力的作用，故D错误．]
区分作用力、反作用力和平衡力的方法
区分作用力、反作用力和平衡力，最简单的方法是看涉及的物体的个数．
(1)作用力与反作用力只涉及两个相互作用的物体，是甲物体对乙物体，乙物体对甲物体的关系．
(2)平衡的一对力涉及三个物体，即两个施力物体同时作用在一个受力物体上．
（二）物体受力的初步分析
1．受力分析的物理意义：一个物体如何运动，它的加速度的大小是由物体所受各个力的合力决定的．因此，要了解物体的运动，就必须对它的受力情况进行分析．
2．力学中三种常见作用力
(1)重力：任何物体都受重力，方向竖直向下．
(2)弹力：两个相互接触的物体相互挤压，就会产生弹力，其方向与接触面垂直．
(3)摩擦力：当接触面粗糙且发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力，其方向与接触面相切．
1.受力分析的一般顺序
一般先分析重力；再分析弹力，环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用；然后分析摩擦力，对凡有弹力作用处逐一进行分析；最后是其他力．
2．受力分析常用的方法
(1)整体法与隔离法
整体法 隔离法
概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开分析的方法
选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力
注意问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用力 一般隔离受力较少的物体
(2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的情况假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在．
3．受力分析的步骤
【例2】　(多选)如图所示，放在水平地面上的物体M上叠放着物体m，m与M之间有一处于压缩状态的弹簧，整个装置处于静止状态，则下列关于m和M的受力情况分析正确的是(　　)
A．m给M向左的摩擦力　　 B．M给m向左的摩擦力
C．地面对M的摩擦力向右 D．地面对M无摩擦力作用
思路点拨：①整个装置处于静止状态，说明m和M所受的合力均为零．②处于压缩状态的弹簧对m有向左的弹力．
AD　[对m受力分析，m受到重力、支持力、水平向左的弹力和M对m向右的摩擦力，根据作用力与反作用力的关系，则m对M的摩擦力向左，A正确，B错误；对整体受力分析，整个装置处于静止状态，在竖直方向上，受到重力和支持力平衡，水平方向上，若地面对M有摩擦力，则整体不能平衡，故地面对M无摩擦力作用，C错误，D正确．故选A、D.]
【重难探究】
考点1　对牛顿第三定律的理解
成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻不自量力，自取灭亡。那么是否蛋对石头的力小于石头对蛋的力？
提示：不是，以卵击石时，卵与石之间的力是一对作用力与反作用力，大小相等，只是作用效果不同而已。
1．牛顿第三定律表达式：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
四同 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
同性质 同一性质的力
三异 异向 方向相反
异体 作用在不同的物体上
异效 效果不能相互抵消，不能认为合力为零
名师点睛：牛顿第三定律中“总是”表现在以下三个方面：
(1)与物体的大小和形状无关。
(2)与物体的运动状态无关。
(3)与物体受不受其他力无关。
【典例1】　如图甲所示，把两个力传感器的挂钩钩在一起，让一个大人与一个小孩向相反方向拉，大人很轻松地就能将小孩拉过来。如果两个力传感器与计算机相连，就能很容易地显示出两个拉力随时间变化的图像，如图乙所示。由图像可以得出的正确结论是(　　)
甲　　　　　　　　乙
A．作用力与反作用力的大小总是相等
B．作用力与反作用力的大小不相等
C．作用力与反作用力的作用时间不相等
D．作用力与反作用力的方向相同
思路点拨：根据题中图像得到作用力和反作用力的关系：
(1)作用力和反作用力一正一负，表明它们的方向始终相反。
(2)图线关于t轴对称，表明作用力和反作用力的大小始终相等。
(3)作用力与反作用力同时产生、同时消失，表明它们具有同时性。
A　[观察Ft图像，图线关于t轴对称，表明作用力和反作用力的大小始终相等，方向始终相反，变化的情况完全相同，故A正确，B、D错误；从图像中可看出，作用力与反作用力同时产生、同时消失，作用时间相同，C错误。]
1．关于马拉车的下列说法正确的是(　　)
A．马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力
B．马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力
C．不论车如何运动，马拉车的力大小总等于车拉马的力
D．只有当马拉车不动或马拉车匀速前进时，马拉车的力大小才等于车拉马的力
C　[马拉车时，不论车如何运动，马拉车的力与车拉马的力都是一对相互作用力，二者总是大小相等的，故C正确，A、B、D错误。]
考点2　一对平衡力和一对作用力与反作用力的区别
如图甲、乙为球的重力G、木板对球的力F1和球压木板的力F2，它们之间存在什么关系？
甲　　　　　乙
提示：G与F1是一对平衡力；F1与F2是一对作用力与反作用力。
1．一对相互作用力与一对平衡力之间的比较
比较项目 一对作用力和反作用力 一对平衡力
共同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
不同点 作用对象 两个力分别作用在两个物体上 两个力作用在同一个物体上
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，撤除一个力，另一个力可依然存在
力的性质 一定是同一性质的两个力 不一定是同一性质的两个力
作用效果 因一对作用力与反作用力作用在两个物体上，各自产生作用效果，不能相互抵消 一对平衡力对物体的作用效果使物体保持平衡状态
2．两对力的关注对象的差异
力的平衡　　　　作力与反作用力
【典例2】　(多选)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上，使其保持静止，下列说法中正确的是(　　)
A．水平力F与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
B．物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C．水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力
BD　[水平力F与墙壁对物体的弹力是一对平衡力，A错误；物体在竖直方向上受竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力，因物体处于静止状态，故这两个力是一对平衡力，B正确；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力既不是平衡力，也不是相互作用力，C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力，D正确。
区分作用力、反作用力和平衡力的方法
区分作用力、反作用力和平衡力，最简单的方法是看涉及的物体的个数。
(1)作用力与反作用力只涉及两个相互作用的物体，是甲物体对乙物体，乙物体对甲物体的关系。
(2)平衡的一对力涉及三个物体，即两个施力物体同时作用在一个受力物体上。
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
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，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，也不是一对作用力与反作用力，故C、D错误。]
考点3　物体的受力分析
如图所示，滑雪运动员沿斜坡下滑。有人说运动员受到了下滑力的作用，你认为这种说法对吗？
提示：这种说法不对。运动员沿斜坡下滑时受到竖直向下的重力、垂直于斜坡向上的支持力和沿斜坡向上的摩擦力的作用。重力有使运动员沿斜坡向下运动的作用效果，并不存在下滑力。
1．受力分析的一般顺序
一般先分析重力；其次分析弹力，环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用；然后分析摩擦力，对凡有弹力作用处逐一进行分析；最后是其他力。
2．受力分析常用的方法
(1)整体法与隔离法
整体法 隔离法
概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开分析的方法
选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力
注意问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用力 一般隔离受力较少的物体
(2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其做出存在或不存在的情况假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在。
3．受力分析的步骤
名师点睛：(1)防止添加力的方法：每个力都应有施力物体，若不存在施力物体，则该力不存在。
(2)防止漏力的方法：分析完后复查各接触处，即“再到接触处去找力”。通过严谨的训练，形成良好的受力分析思维习惯。
【典例3】　(多选)如图所示，放在水平地面上的物体M上叠放着物体m，m与M之间有一处于压缩状态的弹簧，整个装置处于静止状态，则下列关于m和M的受力情况分析正确的是(　　)
A．m给M向左的摩擦力
B．M给m向左的摩擦力
C．地面对M的摩擦力向右
D．地面对M无摩擦力作用
思路点拨：①整个装置处于静止状态，说明m和M所受的合力均为零。②处于压缩状态的弹簧对m有向左的弹力。
AD　[对m受力分析，m受到重力、支持力、水平向左的弹力和M对m向右的摩擦力，根据作用力与反作用力的关系，则m对M的摩擦力向左，A正确，B错误；对整体受力分析，整个装置处于静止状态，在竖直方向上，受到重力和支持力平衡，水平方向上，若地面对M有摩擦力，则整体不能平衡，故地面对M无摩擦力作用，C错误，D正确。]
[母题变式]　
上例中，若将压缩状态的弹簧改为伸长状态的弹簧，则m和M的受摩擦力情况如何？
[提示]　m给M向右的摩擦力，M给m向左的摩擦力，地面对M无摩擦力作用。
判断力是否存在的三种方法
(1)根据各种性质的力产生的条件进行判断。
(2)依据作用力和反作用力的关系：因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力，找不到施力物体或没有反作用力的力是不存在的。
(3)依据物体所处的运动状态：对有些力是否存在，或力的方向难以确定时，可依据物体所处的运动状态，运用物体的平衡条件或牛顿运动定律来判断。
3．下列“画阴影”的物体受力分析正确的是(　　)
B　[图A中球静止在光滑平面上，合力为零，球不受斜向右上方的支持力，A错误；图B中小球静止在斜面上，要使其合力为零，球只受重力和绳的拉力，B正确；图C中物体沿粗糙斜面向上冲，摩擦力的方向沿斜面向下，C错误；图D中两物体一起匀速向右，所受合外力为零，上面的物体不受水平摩擦力作用，D错误。]
【巩固训练】
（一）巩固训练
1.如图，小飞和爸爸用轻绳拔河，被爸爸轻易地拉了过去。小飞拉爸爸的力和爸爸拉小飞的力( )
A.大小相等，方向相同 B.大小相等，方向相反
C.大小不等，方向相反 D.大小不等，方向相同
2.下列说法正确的是( )
A.作用力和反作用力可以是性质不同的力
B.千克、秒、牛顿是国际单位制中的三个基本单位
C.加速度，采用了比值定义法
D.物体抵抗运动状态改变的“本领”越大，惯性越大
参考答案
1.答案：B
解析：小飞拉爸爸的力和爸爸拉小飞的力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，一对作用力与反作用力大小相等、方向相反，B正确，ACD错误。
故选B。
2.答案：D
解析：A.作用力和反作用力必然是性质相同的力，故A错误；
B.牛顿是导出单位，不是基本单位，故B错误；
C.加速度
是加速度的决定式，没有采用比值定义法，故C错误；
D.根据惯性的定义可知，物体抵抗运动状态改变的“本领”越大，惯性越大，故D正确。
故选D。

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