第三章 3
课后知能作业
基础巩固练
知识点一 牛顿第三定律的理解和简单应用
1．(多选)如图所示，甲图是用力传感器“探究作用力与反作用力的关系”的实验装置，乙图是实验中与力传感器相连的计算机屏幕上得到的两个力随时间变化的图线。根据图线可以得出的结论是( )
A．作用力变大时，反作用力变小
B．作用力和反作用力的方向总是相反的
C．作用力与反作用力总是同时变化
D．此图线一定是在两个传感器都处于静止状态下得到的
解析：由图像可知，作用力变大时，反作用力同时也变大，故A错误；作用力和反作用力的方向总是相反的，故B正确；作用力和反作用力总是同时变化，故C正确；此图线不一定是在两个传感器都处于静止状态下得到的，也可能处于运动状态，故D错误。故选BC。
2. (2024·河南信阳高一期末)如图所示，压路机在水平路面上缓慢行驶，路面对压路机的支持力为F1，压路机对路面的压力为F2，关于F1、F2，下列说法正确的是( )
A．F1大于F2
B．F1小于F2
C．F1与F2是一对平衡力
D．F1与F2是一对作用力与反作用力
解析：路面对压路机的支持力F1和压路机对路面的压力F2是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反。故选D。
3．(2024·江西高一月考)关于火车头和车厢的相互作用，下列说法中正确的是( )
A．列车在加速前进时，火车头对车厢的拉力大于车厢对火车头的拉力大小
B．列车在减速前进时，火车头对车厢的拉力小于车厢对火车头的拉力大小
C．只有列车在匀速前进时，火车头对车厢的拉力才等于车厢对火车头的拉力大小
D．无论列车怎样运动，火车头对车厢的拉力总是等于车厢对火车头的拉力大小
解析：由牛顿第三定律，火车头对车厢的拉力与车厢对火车头的拉力是作用力与反作用力，无论列车怎样运动，二者总是大小相等。故选D。
知识点二 相互作用力与平衡力
4.某建筑工地上，工人师傅推车情形如图所示，以下判断正确的是( )
A．工人对车的力与车对工人的力是一对平衡力
B．工人受到的重力与工人对地面的压力是一对平衡力
C．工人对车的力与车对工人的力是一对作用力和反作用力
D．工人受到的重力与地面对工人的支持力是一对作用力和反作用力
解析：工人对车的力和车对工人的力是两个物体之间的相互作用，是一对作用力和反作用力，A错误，C正确；工人受到的重力与工人对地面的压力分别作用在两个不同的物体上，所以不是一对平衡力，B错误；工人受到的重力与地面对工人的支持力都作用在工人上，不是一对作用力和反作用力，D错误。故选C。
5. (2024·重庆沙坪坝高一阶段练习)一轻弹簧原长为10 cm，甲、乙两人同时用100 N的力，分别在两端拉弹簧，稳定时，弹簧的长度变为12 cm，则( )
A．甲拉弹簧的力与弹簧拉甲的力是一对平衡力
B．甲拉弹簧的力与乙拉弹簧的力是一对作用力与反作用力
C．弹簧的劲度系数为5×103 N/m
D．弹簧的劲度系数为104 N/m
解析：甲拉弹簧的力与弹簧拉甲的力是一对相互作用力，A错误；甲拉弹簧的力与乙拉弹簧的力是一对平衡力，B错误；甲、乙两人同时用100 N的力由两端反向拉时，弹簧拉力为F＝100 N，根据F＝k(l－l0)将l＝12 cm＝0.12 m，l0＝10 cm＝0.10 m，代入得k＝＝5×103 N/m，C正确，D错误。故选C。
知识点三 物体受力的初步分析
6．运动员在立定跳远时，脚蹬地起跳瞬间的受力示意图是( )
解析：运动员在立定跳远时，脚蹬地起跳瞬间，运动员受重力、地面对人竖直向上的支持力和地面对人向前的摩擦力，故A正确，B、C、D错误。故选A。
7．(2024·石嘴山高一检测)下图中各物体的受力示意图正确的是( )
解析：A图中物体随皮带向下匀速运动，受到重力、皮带的支持力和静摩擦力，物体有沿皮带向下运动的趋势，受到的静摩擦力沿皮带向上，故A正确；B图中的铁块受三个力不能平衡，少了墙壁给它水平向左的弹力，故B错误；C图中木板受到重力、墙的弹力和地面的弹力以及地面的静摩擦力，其中墙对木板的弹力应该是水平向右的，故C错误；D图中推力F在竖直方向上的分量可能和重力平衡，所以木块可能不受摩擦力，故D错误。故选A。
综合提升练
8.如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重力G＝10 N的金属块，使金属块部分浸在台秤上的水杯中(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
解析：金属块浸入水中后，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F＝G－FT′＝(10－6)N＝4 N。根据牛顿第三定律可知，金属块对水也施加了一个反作用力F′，其大小F′＝F＝4 N，所以台秤的示数增加4 N，故选D。
9.如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上以加速度a水平向右加速滑行，长木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块与长木板间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，若长木板仍处于静止状态，则长木板对地面摩擦力的大小和方向一定为( )
A．μ1(m＋M)g，向左 B．μ2mg，向右
C．μ2mg＋ma，向右 D．μ1mg＋μ2Mg，向左
解析：对木块分析可知，长木板对它水平向左的摩擦力大小为Ff1＝μ2mg，由牛顿第三定律可知，木块对长木板的摩擦力向右，大小也为Ff1；由于长木板仍处于静止状态，对长木板受力分析可知，地面对它的静摩擦力方向向左，大小为Ff2＝Ff1＝μ2mg，由牛顿第三定律可知，长木板对地面的摩擦力大小为μ2mg，方向向右，故B正确。故选B。
10.如图所示，物体A、B在平行于斜面的力F作用下沿粗糙斜面向上运动，A相对于B静止，则物体B受力的个数为( )
A．4个 B．5个
C．6个 D．7个
解析：物体B受到的力包括重力G、拉力F(已知力)、A对B的压力FN(弹力)、斜面对B的支持力FN′(弹力)、A对B的摩擦力FAB(摩擦力)、斜面对B的摩擦力FB(摩擦力)共6个力，故选项C正确。
11.(多选)如图所示，在水平地面上叠放着A、B、C三个完全相同的物块，今用水平力F作用于B时，A、B、C均处于静止状态，则下列判断正确的是( )
A．B对A的摩擦力大小等于零
B．A对B的摩擦力大小等于
C．地面对C的摩擦力大小等于F
D．B对C的摩擦力大小等于
解析：以A为研究对象，根据平衡条件知A在水平方向上不受摩擦力作用，即B对A没有摩擦力，则A对
B也没有摩擦力，A正确，B错误；以A、B、C三个物块组成的整体为研究对象，根据平衡条件知地面对C的摩擦力大小等于F，方向水平向左，C正确；以A、B组成的整体为研究对象，根据平衡条件知C对B的摩擦力大小等于F，方向水平向左，则B对C的摩擦力大小等于F，方向水平向右，D错误。故选AC。
12.如图所示，两块小磁铁质量均为0.5 kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10 cm，劲度系数k＝100 N/m。当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L＝11 cm。不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间的相互作用，求B对地面的压力大小。(g取10 m/s2)
答案：9 N
解析：设B对A的作用力为F，规定向上为正方向，
对A，由平衡条件得k(L－L0)－mg＋F＝0
解得F＝4 N
故B对A的作用力大小为4 N，方向竖直向上。由牛顿第三定律得A对B的作用力大小为4 N，方向向下；对B，由平衡条件得FN－mg－F′＝0，解得FN＝9 N，由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共49张PPT)
第三章 相互作用——力
3. 牛顿第三定律
●目标重点展示
素养目标 学习重点
物理观念 (1)知道力是相互的，理解作用力和反作用力的概念。
(2)掌握牛顿第三定律，并能用其解决生活中的实际问题。
(3)能够对一些简单问题进行受力分析。 (1)作用力与反作用力。
(2)牛顿第三定律。
(3)平衡力与作用力、反作用力的区别。
(4)受力分析。
科学思维 (1)会区分一对平衡力和作用力与反作用力。
(2)形成受力分析的观念，了解其基本步骤。
探究点1 作用力和反作用力
●基础梳理
1．力是物体对_______的作用。只要谈到力，就一定存在着_______物体和_______物体。
?[举例]
物体
受力
施力
[举例]力的作用是相互的实例
气体推动火箭前进的力和火箭对气体的力为一对作用力和反作用力。
2．两个物体之间的作用总是_______的，物体间相互作用的这一对力，我们可以把其中任何一个力叫作_________，另一个力叫作___________。
3．作用力和反作用力的三个性质
相互
作用力
反作用力
[判断正误]
(1)一个物体受到几个作用力，则一定同时受到几个反作用力。( )
(2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。( )
(3)相互作用的一对力中，称哪一个力为作用力是任意的。( )
?[思考]
×
×
√
[思考]
运动员游泳时，为什么能够在水中向前运动呢？(从作用力和反作用力的角度讨论)
提示：游泳时，运动员双脚向后蹬水，水受到向后的作用力，同时水对运动员施加向前的反作用力，使得运动员向前运动。
类型一：作用力与反作用力的关系
例1：关于作用力与反作用力，下列说法中正确的是( )
A．物体相互作用时，先产生作用力，然后才产生反作用力
B．作用力与反作用力不一定是同一种类的力
C．作用力和反作用力总是同时产生，同时消失，分别作用在两个物体上
D．放在水平桌面上的书，所受重力和桌面对书的支持力为一对作用力与反作用力
解析：物体相互作用时，相互作用力总是同时产生，同时变化，同时消失，且分别作用在两个物体上，故A错误，C正确；作用力和反作用力一定是同一种类的力，故B错误；放在水平面上的书所受重力和桌面对书的支持力为一对平衡力，故D错误。故选C。
类型二：作用力和反作用力的判断
例2：图中物体A静置于粗糙斜面上，请找出与物体A有关的作用力和反作用力。
答案：见解析
解析：物体A对地球的引力与地球对物体A的引力；斜面对物体A的支持力与物体A对斜面的压力：物体A对斜面的摩擦力与斜面对物体A的摩擦力。
探究点2 牛顿第三定律
●新知导学
情境：成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻不自量力，自取灭亡。
探究：(1)如图所示，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？
?[提示]
[提示]
(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，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。
●基础梳理
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_______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_______的，方向_______。
相等
相等
相反
2．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_______，方向_______，作用在_______________。
(2)表达式：F＝－F′，式中的“－”号表示作用力与反作用力方向相反。
?[图解]
相等
相反
同一条直线上
[图解]作用力与反作用力的关系图示
两个人都穿着溜冰鞋静止站立，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。
[判断正误]
(1)不管两个物体是否相对静止，它们之间的作用力和反作用力的大小总是相等。( )
(2)作用力和它的反作用力方向之间的夹角只可能是0°，90°或180°。( )
(3)一对相互作用力的表达式F＝－F′中，F和F′都表示力的大小。( )
√
×
√
●重难解读
1．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 作用力和反作用力的性质总是相同的
?[思考]
[思考]
“掰手腕”是常见的“娱乐比赛”活动。在一次“掰手腕”比赛中，甲战胜了乙，这能说明甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力吗？
提示：力的作用是相互的，互相接触的两个物体受到的力等大，是作用力与反作用力，乙的承受能力小，则甲战胜了乙。
2．牛顿第三定律中“总是”的含义
无论任何物体、任何运动状态，一对作用力和反作用力的关系总是成立。
3．一对作用力和反作用力与一对平衡力的不同点和相同点
项目 一对作用力和反作用力 一对平衡力
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，撤去一个，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
类型一：对牛顿第三定律的理解
例3：(2024·甘肃白银高一校考期末)画家李可染的国画《斗牛图》如图所示，图中两头牛头抵头斗架。若左边的牛对右边的牛的力用F表示，右边的牛对左边的牛的力用F′表示，并且左边的牛不敌右边的牛在不断后退，则( )
A．F′>F
B．F′先于F产生
C．F和F′大小相等
D．F和F′的作用可相互抵消
解析：力F和F′分别是作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，同时产生，作用在不同的牛身上，不可相互抵消。故选C。
跟踪训练1：第24届“冬季奥林匹克运动会”在2022年由北京市和张家口市联合举办。越野滑雪是比赛项目之一，如图所示，运动员在赛道上滑行时，关于滑雪板与赛道之间的相互作用力，下列说法正确的是( )
A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力
B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力
C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等
D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同
解析：滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是一对作用力和反作用力，二者大小相等，方向相反，故C正确，A、B、D错误。故选C。
类型二：一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较
例4：如图所示，有人用一簇气球通过绳使一座小屋成功升空，成为“会飞的小屋”。下列说法正确的是( )
A．小屋受到绳的拉力和小屋对绳的拉力是一对作用力和反作用力
B．小屋受到绳的拉力和小屋所受重力是一对作用力和反作用力
C．小屋对绳的拉力和小屋所受重力是一对作用力和反作用力
D．小屋对绳的拉力和小屋所受重力是一对平衡力
解析：小屋受到绳的拉力和小屋对绳的拉力是一对作用力和反作用力，故A正确；小屋受到绳的拉力和小屋所受重力的受力物体都是小屋，不是作用力和反作用力，故B错误；小屋对绳的拉力的施力物体是小屋，受力物体是绳子，小屋所受重力的施力物体是地球，受力物体是小屋，不是作用力和反作用力，也不是平衡力，故C、D错误。故选A。
?[规律方法]
[规律方法]区分相互作用力与平衡力的技巧
(1)看研究对象：一对作用力和反作用力作用在不同物体上，而一对平衡力作用在同一物体上。
(2)看依存关系：一对作用力和反作用力同生同灭，相互依存，而一对平衡力则彼此没有依存关系。
跟踪训练2：有一种台灯，灯头与底座通过一根可调整弯曲程度的塑料细杆相连。如图所示，甲、乙为同一台灯放在水平桌面上细杆弯曲程度不同的两种状态，以下说法正确的是( )
A．甲状态台灯对桌面的压力比乙的大
B．甲状态细杆对灯头的弹力比乙的大
C．乙状态台灯受到的重力与桌面对台灯的
支持力是一对相互作用力
D．乙状态台灯对桌面的压力与桌面对台灯的支持力是一对相互作用力
解析：由整体法，甲、乙状态台灯对桌面的压力大小都等于台灯的重力大小，所以A错误；甲、乙状态细杆对灯头的弹力大小都等于灯头的重力，所以B错误；乙状态台灯受到的重力与桌面对台灯的支持力是一对平衡力，所以C错误；乙状态台灯对桌面的压力与桌面对台灯的支持力是一对相互作用力，所以D正确。故选D。
探究点3 物体受力的初步分析
●新知导学
情境：跑步是日常比较方便的一种体育锻炼，是有氧呼吸的有效运动方式。
探究：(1)如图所示，人跑步时，人受到哪几个力的作用？
(2)人所受力的反作用力分别作用在哪里？
?[提示]
[提示]
(1)人跑步时受到三个力的作用，即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力。
(2)人所受三个力的反作用力依次是人对地球的引力，人对地面的压力和人对地面的摩擦力，它们分别作用在地球、地面和地面。
●基础梳理
1．受力分析：把指定物体(研究对象)受到的所有力找出来，并画出受力示意图，这就是受力分析。
2．力学中常见的三种性质力：重力、_______、_________。
3．受力分析的顺序
(1)先分析重力；
(2)再分析接触力(弹力和摩擦力)；
(3)最后分析其他外力。
弹力
摩擦力
[判断正误]
(1)相互接触的物体，一定受弹力作用。( )
(2)对物体受力分析时，若不受弹力则一定不受摩擦力。( )
(3)对物体受力分析时，若不受摩擦力，则一定不受弹力。( )
×
√
×
●重难解读
1．受力分析研究对象的选取方法：整体法和隔离法
2．受力分析的几点注意事项
(1)作研究对象的受力图时，通常只画出根据性质命名的力，不要把按效果分解的力或合成的力分析进去。
(2)区分内力和外力：对几个物体组成的系统进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把其中的某一物体单独隔离分析时，原来的内力可能变成外力，要画在受力图上。
(3)防止“添力”：只分析物体受到的力，找出各力的施力物体，若没有施力物体，则该力一定不存在。
(4)防止“漏力”：按照重力、弹力、摩擦力、其他力的步骤进行分析，这是防止“漏力”的有效方法。
(5)受力分析只分析研究对象受到的力，而不要画出它施加于其他物体的力。
类型一：单个物体的受力分析
例5：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，力的示意图如图甲所示；(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，力的示意图如图乙所示；(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、力的示意图如图丙所示；(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，力的示意图如图丁所示；(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，力的示意图如图戊所示。
?[规律方法]
[规律方法]受力分析的步骤
(1)确定研究对象：研究对象可以是单个物体或物体的一部分，也可以是几个物体组成的系统。
(2)按顺序分析受力：通常按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序逐个分析。
(3)画出力的示意图：将作用点画在研究对象的重心上。
(4)检查正误：是否有遗漏或多添的力，已分析的力是否正确。
类型二：多个物体受力分析
例6：(多选)如图所示，在恒力F作用下，a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动，则关于它们受力情况的说法正确的是( )
A．a一定受到4个力
B．a可能受到6个力
C．b一定受到3个力
D．b可能受到2个力
解析：对物体a、b整体受力分析，受重力、恒力F，若墙面对整体有支持力，水平方向不能平衡，故墙面对整体没有支持力，故也没有摩擦力；对物体a受力分析(如图甲所示)，受恒力F、重力、物体b对其的压力和静摩擦力，即物体a共受4个力，故A项正确，B项错误；对物体b受力分析(如图乙所示)，受重力、支持力和摩擦力，即物体b共受3个力，故D项错误，C项正确。故选AC。
?[规律方法]
[规律方法]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判断。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判断。对有些力是否存在，或力的方向难以确定时，若物体处于平衡状态，可根据力的平衡条件判断。
素养能力提升
拓展整合·启智培优
转换研究对象法的使用
求解某个力的大小和方向时，一般情况下选取该力的受力物体进行分析，但有些情况不便于直接求解该力，可先通过转换研究对象，求解其反作用力的大小和方向，进而应用牛顿第三定律求得该力的大小和方向。
例7：(多选)木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如图所示，则有( )
A．人对木箱底的压力大小为G2＋F→
B．人对木箱底的压力大小为G2
C．木箱对地面的压力大小为G2＋G1－F
D．木箱对地面的压力大小为G1＋G2→
人对木箱向上的推力为F，由牛顿第三定律可知，木箱对人向下的推力为F，以人为研究对象可以求出木箱对人的支持力，由牛顿第三定律可以求出人对木箱的压力
以人和木箱整体为研究对象可以求出地面对木箱的支持力，从而求出木箱对地面的压力
解析：对人隔离受力分析有：竖直向下的重力G2、向下的作用力F、向上的支持力FN，可得FN＝G2＋F，根据牛顿第三定律，人对木箱底的压力大小为G2＋F，选项A正确，B错误；将人与木箱看成一个整体，可得木箱对地面的压力大小为G1＋G2，选项C错误，D正确。故选AD。
