3.3 牛頓第三定律（解析版）

學(xué)而優(yōu)教有方①力的作用是相互的，力總是成對出現(xiàn)。②一對相互作用力，哪個是作用力，哪個是反作用力，是相對而言的。如運動員給足球一個彈力作用的同時，足球也給運動員一個彈力作用，若把運動員給足球的彈力視為作用力，則足球給運動員的彈力就是反作用力;反之，若把足球給運動員的彈力視為作用力，則運動員給足球的彈力就是反作用力.知識點2：牛頓第三定律1.通過實驗探究作用力和反作用力的關(guān)系（1）兩個人都穿著溜冰鞋，一個人用力推另一個人，兩個人將同時向相反的方向運動，說明兩人之間的力是相互的，而且兩個力同時產(chǎn)生、方向相反。（2）如圖所示，用手拉彈簧測力計A，可以看到兩個彈簧測力計的示數(shù)是相等的。改變手拉彈簧測力計的拉力，可以看到兩個彈簧測力計的指針同時移動，彈簧測力計的示數(shù)也隨著改變，但兩個示數(shù)總是相等的。實驗說明∶①作用力和反作用力大小總是相等的。②作用力與反作用力的方向相反，在同一條直線上。2.內(nèi)容兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。3.表達(dá)式F=-F'，負(fù)號表示F'與F的方向相反.4.對牛頓第三定律的理解（1）作用力與反作用力分別作用在彼此相互作用的兩個不同的物體上，各自產(chǎn)生效果，不會相互抵消，施力物體和受力物體對兩個力來說是互換的，兩個力大小相等，方向相反.（2）同時性∶作用力與反作用力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失.作用力消失，反作用力立即消失，沒有作用力就沒有反作用力.（3）作用力與反作用力具有相同的性質(zhì)。如作用力為摩擦力，則反作用力一定也是摩擦力;作用力為彈力，則反作用力一定也是彈力。（4）定律中的"總是"是強調(diào)對于任何物體，在任何條件下，作用力與反作用力的關(guān)系均成立，與物體大小、形狀、是否受其他力、物體的運動狀態(tài)等均無關(guān)。牛頓第三定律說明作用力與反作用力等大、反向、共線，分別作用在兩個物體上因此可以用牛鎖第三定律將難以求解的力，通過轉(zhuǎn)換研究對象，先求出此力的反作用力，即可知所求的力.例如，求放在水平桌面上的物體對桌面的壓力，可以通過物體的受力情況求出桌面對物體的支持力，再用牛頓第三定律求得物體對桌面的壓力。知識點3：物體的受力分析1.受力分析（1）受力分析的一般步驟①明確研究對象：研究對象可以是質(zhì)點、結(jié)點、單個物體，也可以是多個物體組成的系統(tǒng).②隔離物體分析：將研究對象從周圍的物體中隔離出來，進(jìn)而分析周圍物體有哪些對它施加了力的作用.③畫受力示意圖：邊分析邊在研究對象上逐一畫出所受各力的示意圖，準(zhǔn)確標(biāo)出力的方向及各力的符號（2）受力分析的一般順序①重力∶作用點為物體的重心，方向豎直向下.②彈力∶圍繞研究對象觀察，看有幾個接觸點或接觸面，再看是否有擠壓或拉伸形變，判斷有幾個彈力以及各彈力的方向，另外，題目中給出的拉力、推力等也屬于彈力。③摩擦力∶有彈力的接觸點或接觸面，若接觸面粗糙，且研究對象與接觸面有相對運動或相對運動趨勢，一定有摩擦力，再根據(jù)摩擦力的產(chǎn)生條件判斷摩擦力的方向，④畫完力的示意圖后還需結(jié)合物體的運動狀態(tài)，看是否漏力或者多力.每個力都對應(yīng)一個施力物體，不能找到施力物體的力是不存在的，分力和合力避免重復(fù)分析.（3）常用方法①整體法和隔離法.對于由多個物體組成的系統(tǒng)，要將整體法和隔離法結(jié)合起來使用.②假設(shè)法①受力分析時要明確力的作用點，若物體能視為質(zhì)點，則各力作用于同一點;若物體不能視為質(zhì)點，則各力不一定作用于同一點，如圖所示.②受力分析時的注意事項（1）作研究對象的受力示意圖時，通常只畫出根據(jù)性質(zhì)命名的力，不把按效果分解的力或合成的力畫進(jìn)去.（2）防止"添力"∶找出各力的施力物體，若沒有施力物體，則該力一定不存在。③受力分析時一定要結(jié)合物體的運動狀態(tài)，要特別注意物體的臨界狀態(tài)。靜摩擦力的大小及方向的判斷經(jīng)常要借助物體的運動狀態(tài)和物體受到的其他力來確定。例如，被水平力F按在豎直墻上處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體，其受到的靜摩擦力與物體的重力二力平衡，即二者大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。④研究對象確定后，還需關(guān)注與之相聯(lián)系的其他物體，有時題目中會出現(xiàn)一些模型化的提示語言，如"輕繩""輕桿"表示繩和桿本身的重力可以忽略不計，"小球""小物塊"表示球和物塊的大小可以忽略不計，"光滑的接觸面"表示不會有摩擦力，"物體套在桿上"表示桿施加給物體的力在與桿垂直的平面內(nèi)可能是任意一個方向.2.相互作用力與平衡力的比較一對相互作用力一對平衡力相同點等大、反向、在同一直線上不同點作用在兩個物體上作用在同一物體上性質(zhì)相同性質(zhì)不一定相同具有同時性不一定具有同時性不能求合力（效果不能抵消）能求合力（效果能抵消）一、單選題1．關(guān)于兩個物體間作用力與反作用力的下列說法中，正確的是（）A．有作用力才有反作用力，因此先有作用力后產(chǎn)生反作用力B．作用力與反作用力的性質(zhì)一定相同C．作用力與反作用力只存在于相互接觸的兩個物體之間D．若相互作用的兩個物體處于加速運動狀態(tài)，則作用力與反作用力才大小不相等【答案】B【詳解】A.作用力與反作用力，它們同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失，A錯誤；B.作用力與反作用力的性質(zhì)一定相同，B正確；CD.牛頓第三定律適用于任何情況，與其運動狀態(tài)和是否接觸無關(guān)，且作用力與反作用力始終大小相等、方向相反，CD錯誤。故選B。2．如圖所示，質(zhì)量均勻分布的鋼管，一端支在光滑的水平地面上，另一端被豎直繩懸掛著。以下說法正確的是（）

A．鋼管受到地面的支持力的方向為垂直鋼管斜向上B．鋼管對地面的壓力與地面對鋼管的支持力是一對作用力和反作用力C．鋼管對地面的壓力就是鋼管的重力D．鋼管受到繩的拉力和鋼管的重力是一對作用力和反作用力【答案】B【詳解】A．鋼管受到地面的支持力的方向為垂直地面向上，故A錯誤；B．鋼管對地面的壓力與地面對鋼管的支持力是一對作用力和反作用力，故B正確；C．鋼管對地面的壓力是鋼管形變產(chǎn)生的，不是鋼管的重力，故C錯誤；D．鋼管受到繩的拉力和鋼管的重力作用在同一物體上，不是一對作用力和反作用力，故D錯誤。故選B。3．一個箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環(huán)，箱與桿的總質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖所示，已知環(huán)沿桿勻加速下滑時，環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff，則此時箱對地面的壓力大小是(

)

A．Ff＋MgB．Ff＋mgC．(M＋m)gD．Ff＋(M＋m)g【答案】A【分析】以箱子為研究對象，分析受力情況，根據(jù)平衡條件求出地面對箱子的支持力，再根據(jù)牛頓第三定律求出箱對地面的壓力．【詳解】環(huán)下滑時，受重力及箱子的桿給它的豎直向上的摩擦力Ff，根據(jù)牛頓第三定律，環(huán)應(yīng)給桿一個豎直向下的摩擦力Ff′，故箱子豎直方向上受重力Mg、地面對它的支持力N及環(huán)給它的摩擦力Ff′，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得N=Ff′+Mg=Ff+Mg．根據(jù)牛頓第三定律，箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的彈力，即N′=Ff+Mg．故選A．【點睛】本題是平衡條件和牛頓運動定律的綜合應(yīng)用，分析受力是關(guān)鍵，要注意明確環(huán)在運動中豎直方向?qū)ο渥拥淖饔昧χ挥心Σ亮Γ?．如圖所示，粗糙的長方體木塊P、Q疊放在一水平地面上，并保持靜止，涉及到P、Q、地球三個物體之間的作用力和反作用力一共有A．3對 B．4對 C．5對 D．6對【答案】B【詳解】首先對P受力分析，受重力和支持力，再對Q分析，受重力、壓力和支持力；涉及到P、Q、地球三個物體之間的作用力和反作用力有：P與地球間有相互吸引的力；P和Q間的相互作用力；Q和地球間有相互吸引的力；地面和Q間的相互作用力；綜上所述，故B正確，ACD錯誤．5．如圖所示，豎直放置的輕彈簧的一端固定在地面上，另一端與斜面體P連接，P與斜放的固定擋板MN接觸且處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧處于豎直方向，則斜面體P此刻受到外力的個數(shù)可能為（

）A．2個或3個 B．2個或4個C．2個或5個 D．3個或4個【答案】B【詳解】對斜面體P受力分析如圖：如果：（1）FN＝G的話，P體受力可以平衡，故P可能受2個力的作用；（2）FN＜G的話，P不可能平衡（3）如果：FN＞G，P會受到擋板MN的彈力F和摩擦力Ff，受力分析如圖：故P可能受4個力的作用．綜上所述：P可能的受力個數(shù)是2個或4個故選B。6．用計算機輔助實驗系統(tǒng)（DIS）做“驗證牛頓第三定律的實驗”時，把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反的方向拉動，顯示器屏幕上顯示的是兩個力傳感器的相互作用力隨時間變化的圖像如圖所示。由圖像可以得出的正確結(jié)論是（）A．作用力和反作用力作用在同一物體上B．作用力和反作用力同時存在，不同時消失C．作用力和反作用力大小相等D．作用力和反作用力方向不一定相反【答案】C【詳解】ACD．由圖像可知，作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，作用在不同的物體上，AD錯誤，C正確；B．作用力和反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，同時變化，B錯誤。故選C。7．如圖所示，在豎直向上的恒力F作用下，a、b兩物體緊挨豎直墻面處于靜止?fàn)顟B(tài)，則關(guān)于它們的受力情況，下列說法正確的是（??）A．a(chǎn)一定受到4個力B．a(chǎn)可能受到3個力C．a(chǎn)與墻壁之間一定有彈力和摩擦力D．a(chǎn)與b之間不一定有摩擦力【答案】A【詳解】將物體a、b看成整體，以整體為研究對象，進(jìn)行受力分析，整體受到重力、已知外力F，說明a與墻壁之間沒有彈力，沒有彈力就一定沒有摩擦力；以物體b為研究對象，對物體b進(jìn)行受力分析，可知b受到重力、支持力和靜摩擦力作用，b受到3個力，再以物體a為研究對象，受力分析可知a受到4個力作用。故選A。8．如圖所示，傾角為θ的斜面固定在地面上。一輕彈簧的上端固定在天花板上，下端與靜止在斜面上的物塊相連，彈簧中心軸線與豎直方向的夾角為θ。已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)。下列說法正確的是（）A．物塊一定受四個力B．彈簧可能處于伸長狀態(tài)C．若彈簧處于壓縮狀態(tài)，則物塊對斜面的壓力大于斜面對物塊的支持力D．物塊受到的摩擦力與重力沿斜面向下的分力是一對相互作用力【答案】A【詳解】AB．因為物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)，若彈簧處于原長狀態(tài)，則物塊不能靜止在斜面上，所以彈簧一定處于壓縮狀態(tài)，物塊受重力、斜面的支持力，彈簧的彈力、斜面的摩擦力四個力的作用，故A正確，B錯誤；C．物塊對斜面的壓力與斜面對物塊的支持力是一對作用力與反作用力，大小相等，故C錯誤；D．物塊受到的摩擦力與重力沿斜面向下的分力是一對平衡力，故D錯誤。故選A。二、多選題9．如圖在水平力F的作用下，重為G的物體沿豎直墻壁勻速下滑，物體與墻之間的動摩擦因數(shù)為μ，則物體所受摩擦力大小為（）A． B． C． D．【答案】AD【詳解】由題意可知物體沿豎直墻壁下滑，則受到是滑動摩擦力，則有又由于物體勻速下滑，則有故A、D正確，B、C錯誤；故選AD。三、填空題10．如圖所示。A、B木塊疊放在水平地面上，A在水平恒力F拉動下恰勻速運動，B卻靜止。A、B之間存在_________對作用反作用力。其中B施于A的支持力其反作用力是_________，這兩個力的性質(zhì)分別是_________與_________。其中與接觸面平行的一對力其性質(zhì)是_________，B施于A的滑動摩擦力，A施于靜止的B是_________摩擦力，地施于B的是__