3.3 牛顿第三定律（解析版）

学而优教有方①力的作用是相互的，力总是成对出现。②一对相互作用力，哪个是作用力，哪个是反作用力，是相对而言的。如运动员给足球一个弹力作用的同时，足球也给运动员一个弹力作用，若把运动员给足球的弹力视为作用力，则足球给运动员的弹力就是反作用力;反之，若把足球给运动员的弹力视为作用力，则运动员给足球的弹力就是反作用力.知识点2：牛顿第三定律1.通过实验探究作用力和反作用力的关系（1）两个人都穿着溜冰鞋，一个人用力推另一个人，两个人将同时向相反的方向运动，说明两人之间的力是相互的，而且两个力同时产生、方向相反。（2）如图所示，用手拉弹簧测力计A，可以看到两个弹簧测力计的示数是相等的。改变手拉弹簧测力计的拉力，可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个示数总是相等的。实验说明∶①作用力和反作用力大小总是相等的。②作用力与反作用力的方向相反，在同一条直线上。2.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。3.表达式F=-F'，负号表示F'与F的方向相反.4.对牛顿第三定律的理解（1）作用力与反作用力分别作用在彼此相互作用的两个不同的物体上，各自产生效果，不会相互抵消，施力物体和受力物体对两个力来说是互换的，两个力大小相等，方向相反.（2）同时性∶作用力与反作用力同时产生、同时变化、同时消失.作用力消失，反作用力立即消失，没有作用力就没有反作用力.（3）作用力与反作用力具有相同的性质。如作用力为摩擦力，则反作用力一定也是摩擦力;作用力为弹力，则反作用力一定也是弹力。（4）定律中的"总是"是强调对于任何物体，在任何条件下，作用力与反作用力的关系均成立，与物体大小、形状、是否受其他力、物体的运动状态等均无关。牛顿第三定律说明作用力与反作用力等大、反向、共线，分别作用在两个物体上因此可以用牛锁第三定律将难以求解的力，通过转换研究对象，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体对桌面的压力，可以通过物体的受力情况求出桌面对物体的支持力，再用牛顿第三定律求得物体对桌面的压力。知识点3：物体的受力分析1.受力分析（1）受力分析的一般步骤①明确研究对象：研究对象可以是质点、结点、单个物体，也可以是多个物体组成的系统.②隔离物体分析：将研究对象从周围的物体中隔离出来，进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用.③画受力示意图：边分析边在研究对象上逐一画出所受各力的示意图，准确标出力的方向及各力的符号（2）受力分析的一般顺序①重力∶作用点为物体的重心，方向竖直向下.②弹力∶围绕研究对象观察，看有几个接触点或接触面，再看是否有挤压或拉伸形变，判断有几个弹力以及各弹力的方向，另外，题目中给出的拉力、推力等也属于弹力。③摩擦力∶有弹力的接触点或接触面，若接触面粗糙，且研究对象与接触面有相对运动或相对运动趋势，一定有摩擦力，再根据摩擦力的产生条件判断摩擦力的方向，④画完力的示意图后还需结合物体的运动状态，看是否漏力或者多力.每个力都对应一个施力物体，不能找到施力物体的力是不存在的，分力和合力避免重复分析.（3）常用方法①整体法和隔离法.对于由多个物体组成的系统，要将整体法和隔离法结合起来使用.②假设法①受力分析时要明确力的作用点，若物体能视为质点，则各力作用于同一点;若物体不能视为质点，则各力不一定作用于同一点，如图所示.②受力分析时的注意事项（1）作研究对象的受力示意图时，通常只画出根据性质命名的力，不把按效果分解的力或合成的力画进去.（2）防止"添力"∶找出各力的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在。③受力分析时一定要结合物体的运动状态，要特别注意物体的临界状态。静摩擦力的大小及方向的判断经常要借助物体的运动状态和物体受到的其他力来确定。例如，被水平力F按在竖直墙上处于静止状态的物体，其受到的静摩擦力与物体的重力二力平衡，即二者大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。④研究对象确定后，还需关注与之相联系的其他物体，有时题目中会出现一些模型化的提示语言，如"轻绳""轻杆"表示绳和杆本身的重力可以忽略不计，"小球""小物块"表示球和物块的大小可以忽略不计，"光滑的接触面"表示不会有摩擦力，"物体套在杆上"表示杆施加给物体的力在与杆垂直的平面内可能是任意一个方向.2.相互作用力与平衡力的比较一对相互作用力一对平衡力相同点等大、反向、在同一直线上不同点作用在两个物体上作用在同一物体上性质相同性质不一定相同具有同时性不一定具有同时性不能求合力（效果不能抵消）能求合力（效果能抵消）一、单选题1．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．作用力与反作用力的性质一定相同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．若相互作用的两个物体处于加速运动状态，则作用力与反作用力才大小不相等【答案】B【详解】A.作用力与反作用力，它们同时产生，同时变化，同时消失，A错误；B.作用力与反作用力的性质一定相同，B正确；CD.牛顿第三定律适用于任何情况，与其运动状态和是否接触无关，且作用力与反作用力始终大小相等、方向相反，CD错误。故选B。2．如图所示，质量均匀分布的钢管，一端支在光滑的水平地面上，另一端被竖直绳悬挂着。以下说法正确的是（）

A．钢管受到地面的支持力的方向为垂直钢管斜向上B．钢管对地面的压力与地面对钢管的支持力是一对作用力和反作用力C．钢管对地面的压力就是钢管的重力D．钢管受到绳的拉力和钢管的重力是一对作用力和反作用力【答案】B【详解】A．钢管受到地面的支持力的方向为垂直地面向上，故A错误；B．钢管对地面的压力与地面对钢管的支持力是一对作用力和反作用力，故B正确；C．钢管对地面的压力是钢管形变产生的，不是钢管的重力，故C错误；D．钢管受到绳的拉力和钢管的重力作用在同一物体上，不是一对作用力和反作用力，故D错误。故选B。3．一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的总质量为M，环的质量为m，如图所示，已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱对地面的压力大小是(

)

A．Ff＋MgB．Ff＋mgC．(M＋m)gD．Ff＋(M＋m)g【答案】A【分析】以箱子为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件求出地面对箱子的支持力，再根据牛顿第三定律求出箱对地面的压力．【详解】环下滑时，受重力及箱子的杆给它的竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff′，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力N及环给它的摩擦力Ff′，由于箱子处于平衡状态，可得N=Ff′+Mg=Ff+Mg．根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的弹力，即N′=Ff+Mg．故选A．【点睛】本题是平衡条件和牛顿运动定律的综合应用，分析受力是关键，要注意明确环在运动中竖直方向对箱子的作用力只有摩擦力．4．如图所示，粗糙的长方体木块P、Q叠放在一水平地面上，并保持静止，涉及到P、Q、地球三个物体之间的作用力和反作用力一共有A．3对 B．4对 C．5对 D．6对【答案】B【详解】首先对P受力分析，受重力和支持力，再对Q分析，受重力、压力和支持力；涉及到P、Q、地球三个物体之间的作用力和反作用力有：P与地球间有相互吸引的力；P和Q间的相互作用力；Q和地球间有相互吸引的力；地面和Q间的相互作用力；综上所述，故B正确，ACD错误．5．如图所示，竖直放置的轻弹簧的一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态，弹簧处于竖直方向，则斜面体P此刻受到外力的个数可能为（

）A．2个或3个 B．2个或4个C．2个或5个 D．3个或4个【答案】B【详解】对斜面体P受力分析如图：如果：（1）FN＝G的话，P体受力可以平衡，故P可能受2个力的作用；（2）FN＜G的话，P不可能平衡（3）如果：FN＞G，P会受到挡板MN的弹力F和摩擦力Ff，受力分析如图：故P可能受4个力的作用．综上所述：P可能的受力个数是2个或4个故选B。6．用计算机辅助实验系统（DIS）做“验证牛顿第三定律的实验”时，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反的方向拉动，显示器屏幕上显示的是两个力传感器的相互作用力随时间变化的图像如图所示。由图像可以得出的正确结论是（）A．作用力和反作用力作用在同一物体上B．作用力和反作用力同时存在，不同时消失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【详解】ACD．由图像可知，作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用在不同的物体上，AD错误，C正确；B．作用力和反作用力同时产生，同时消失，同时变化，B错误。故选C。7．如图所示，在竖直向上的恒力F作用下，a、b两物体紧挨竖直墙面处于静止状态，则关于它们的受力情况，下列说法正确的是（  ）A．a一定受到4个力B．a可能受到3个力C．a与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D．a与b之间不一定有摩擦力【答案】A【详解】将物体a、b看成整体，以整体为研究对象，进行受力分析，整体受到重力、已知外力F，说明a与墙壁之间没有弹力，没有弹力就一定没有摩擦力；以物体b为研究对象，对物体b进行受力分析，可知b受到重力、支持力和静摩擦力作用，b受到3个力，再以物体a为研究对象，受力分析可知a受到4个力作用。故选A。8．如图所示，倾角为θ的斜面固定在地面上。一轻弹簧的上端固定在天花板上，下端与静止在斜面上的物块相连，弹簧中心轴线与竖直方向的夹角为θ。已知物块与斜面间的动摩擦因数。下列说法正确的是（）A．物块一定受四个力B．弹簧可能处于伸长状态C．若弹簧处于压缩状态，则物块对斜面的压力大于斜面对物块的支持力D．物块受到的摩擦力与重力沿斜面向下的分力是一对相互作用力【答案】A【详解】AB．因为物块与斜面间的动摩擦因数，若弹簧处于原长状态，则物块不能静止在斜面上，所以弹簧一定处于压缩状态，物块受重力、斜面的支持力，弹簧的弹力、斜面的摩擦力四个力的作用，故A正确，B错误；C．物块对斜面的压力与斜面对物块的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，故C错误；D．物块受到的摩擦力与重力沿斜面向下的分力是一对平衡力，故D错误。故选A。二、多选题9．如图在水平力F的作用下，重为G的物体沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，则物体所受摩擦力大小为（）A． B． C． D．【答案】AD【详解】由题意可知物体沿竖直墙壁下滑，则受到是滑动摩擦力，则有又由于物体匀速下滑，则有故A、D正确，B、C错误；故选AD。三、填空题10．如图所示。A、B木块叠放在水平地面上，A在水平恒力F拉动下恰匀速运动，B却静止。A、B之间存在_________对作用反作用力。其中B施于A的支持力其反作用力是_________，这两个力的性质分别是_________与_________。其中与接触面平行的一对力其性质是_________，B施于A的滑动摩擦力，A施于静止的B是_________摩擦力，地施于B的是__