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第四节 牛顿第三定律
第四章 牛顿运动定律
1．知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。
2．理解牛顿第三定律的含义，并能用它解释生活中的现象。
3．知道作用力与反作用力和平衡力的区别。
素养目标
知识点一 作用力与反作用力
自主学习
情境导入 成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻不自量力，自取灭亡。以卵击石时，出现卵碎石全的现象，说明卵受到石头给的力，请思考卵对石头有力吗？
提示：有
教材梳理 (阅读教材P112—P114完成下列填空)
1．力是____________之间的相互作用。只要有力，就一定存在______物体和______物体。
2．作用力与反作用力：一个物体对另一个物体有作用力时，同时也受到__________对它的作用力，把两个物体间的这种相互作用力称为作用力与反作用力。
物体与物体
受力
施力
另一物体
3．探究作用力与反作用力的关系
实验1：无论是单独拉弹簧测力计甲(图1)还是相互对拉弹簧测力计甲和乙，都能观察到二者的指针______移动，稳定后两者指针示数______，这说明作用力与反作用力大小______。
同时
相同
相等
实验2：如图2，让磁针B绕着磁针A在圆周上缓慢运动。磁针A和磁针B受力在同一直线上且方向相反，这说明它们之间的作用力与反作用力方向______，作用在______ ________。
相反
同一
直线上
实验3：用力传感器代替实验1中的弹簧测力计。在计算机上建立F－t图像，记录两个传感器的力随时间变化的图线。如图3，两条图线关于横轴对称，说明两力传感器之间作用力总是大小______、方向______。
相等
相反
课堂探究
师生互动 根据[情境导入]中的“以卵击石”情境，回答下面问题。
任务1.是蛋对石头先有力，还是石头先对蛋有力？
提示：二者是同时存在的。
任务2.蛋还未与石头相碰时，石头对蛋有力吗？
提示：没有力的作用。
任务3.它们相撞属于哪种性质的力？
提示：属于弹力。
任务4.如果蛋对石头的力减小，石头对蛋的力会怎样变化？由此要得出怎样的结论？
提示：减小，作用力与反作用力是同时存在，同时消失，同时变化的。
关于作用力和反作用力，下列说法正确的是
A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢地消失
B．弹力与摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力
C．作用力与反作用力的合力为零
D．作用力与反作用力一定是性质相同的一对力
例1
√
作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，故A错误；力的作用是相互的，有作用力就有反作用力，故B错误；作用力与反作用力，作用在两个物体上，效果不能抵消，故C错误；作用力与反作用力一定是性质相同的一对力，故D正确。
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 大小总是相等的
反向 方向总是相反的
共线 总是作用在同一条直线上
同性质 总是同一种类的力(即同一性质的力)
针对练1．(多选)关于一对作用力和反作用力，下列说法正确的是
A．它们同时产生、同时消失
B．它们大小相等、方向相反，作用效果相互抵消
C．它们力的性质可能不同
D．它们是作用在不同物体上的力
√
√
作用力和反作用力性质相同，总是同时产生、同时消失，故A正确，C错误；作用力与反作用力大小相等、方向相反，分别作用在两个相互作用的物体上，不能合成，效果不能抵消，故B错误，D正确。故选AD。
针对练2．(多选)如图所示，体育项目“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．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜
B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力等于乙对甲的拉力
C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜
√
√
甲对乙的拉力与乙对甲的拉力是一对相互作用力，无论何种状态，都是大小相等、方向相反。对甲、乙两人及绳子整体进行研究，水平方向的外力就是地面分别对甲、乙两人的摩擦力；整体从静止到运动起来产生了加速度，故受外力不平衡，由此可判断甲所受摩擦力大于乙所受摩擦力。故选BD。
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知识点二 牛顿第三定律的表述
自主学习
情境导入 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；
提示：牛受到重力G、地面对牛的支持力FN、绳对牛的拉力F和地面对牛的静摩擦力f，共四个力作用，受力示意图如图所示。
(2)牛受到的几个力中，哪些是一对平衡力？
提示：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和地面对牛的静摩擦力f是一对平衡力。
(3)指出牛受到的几个力的反作用力。
提示：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；地面对牛的静摩擦力f的反作用力是牛对地面的静摩擦力。
教材梳理 (阅读教材P115完成下列填空)
1．牛顿第三定律的表述：两个物体之间的作用力F和反作用力F′总是__________、__________，作用在同一条直线上。
2．表达式：F＝－F′。
大小相等
方向相反
课堂探究
师生互动 平衡力作用在几个物体上？这几个力的作用效果可否抵消？相互作用力作用在几个物体上？作用效果可否抵消？
提示：平衡力作用在一个物体上，这些力的作用效果可以抵消。相互作用力作用在不同的物体上，作用效果不能抵消。
(多选)(2024·深圳市高一期中)跳水一直是我国的优势项目。一运动员站在3 m跳板上，用F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，G表示运动员的重力，则
A．先有F1后有F2
B．运动员静止站立在跳板上，F2与G是一对平衡力
C．F1和F2大小相等、方向相反，是一对相互作用力
D．因人离开跳板前具有向上的加速度，所以F2大于F1
例2
√
√
F1与F2互为作用力与反作用力，同时产生、同时消失、同时变化，任何时刻都大小相等、方向相反，故A、D错误，C正确；运动员静止站立在跳板上，受力平衡，F2与G都作用在人身上，是一对平衡力，故B正确。故选BC。
作用力与反作用力和一对相互平衡的力的比较
项目 一对作用力与反作用力 一对平衡力
作用对象 分别作用在两个物体上 作用在同一物体上
涉及物体 两个物体 一个物体
叠加特点 不可以求合力，作用效果不可抵消，不可叠加 可以求合力，且合力一定为零，作用效果可相互抵消，可叠加
力的性质 一定相同 不一定相同
项目 一对作用力与反作用力 一对平衡力
作用效果 作用效果分别表现在相互作用的两个物体上，各自独立产生作用效果 共同作用的效果是使物体处于平衡状态
依赖关系 一定同时产生、同时变化、同时消失，不可单独存在 不存在依赖关系，撤去一个力时另一个力可依然存在，只是不再是一对平衡力
相同点 大小相等、方向相反，作用在同一条直线上
针对练1．(2024·福建福州期末)如图所示，某同学脚穿旱冰鞋去推一张放在水平地面上的桌子，结果没推动。下列说法正确的是
A．他推桌子的力大于桌子对他的推力
B．他推桌子的力小于桌子对他的推力
C．他推桌子的力与桌子对他的推力是平衡力
D．他推桌子的力与桌子对他的推力是作用力与反作用力
√
没有推动桌子说明桌子仍处于平衡状态，推力与地面对桌子的静摩擦力是一对平衡力；他推桌子的力与桌子推他的力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反。故选D。
针对练2．智能机器人可实现无接触送货，如图所示，送完货的智能机器人在平直道路上做匀速直线运动，下列说法错误的是
A．机器人对地面的压力和地面对机器人的支持力是一对相互作用力
B．机器人所受的重力和机器人对地面的压力是一对相互作用力
C．机器人所受的牵引力和阻力是一对平衡力
D．机器人所受的重力和地面对机器人的支持力是一对平衡力
√
机器人对地面的压力和地面对机器人的支持力是一对相互作用力；机器人所受的重力和其对地面的压力方向相同，但不是一对相互作用力，A正确，B错误。机器人所受的牵引力和阻力都作用在机器人上，大小相等、方向相反，是一对平衡力；同理，机器人所受的重力和地面对机器人的支持力是一对平衡力，C、D正确。故选B。
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知识点三 牛顿第三定律的应用
自主学习
牛顿第三定律是转换研究对象的桥梁
牛顿第三定律在受力分析、处理连接体问题中都有广泛的应用。当某个力不方便直接分析或求解时，可利用牛顿第三定律转换研究对象，通过分析或求解其反作用力，从而快捷地解决问题。
将重力均为G的两个磁环A、B先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对面的极性相同，此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中，如图所示。设磁环B对木支架底座的压力为F1，B对A的排斥力为F2。关于这些力的大小关系，下列判断正确的是
A．F1>2G，F2＝G
B．F1＝2G，F2＝G
C．F1>2G，F2>G
D．F1＝2G，F2>G
例3
√
磁环A受到重力G和磁环B对磁环A的排斥力F2，根据平衡条件得F2＝G；磁环B受到重力G、磁环A对磁环B的排斥力F2′及木支架底座对磁环B的支持力F1′的作用，根据平衡条件得F1′＝F2′＋G，由牛顿第三定律知F1＝F1′，F2＝F2′，则F1＝2G，故选B。
针对练． 杂技是一种技能、体能、娱乐性很强的表演活动。如图为杂技“顶竿”表演，一人A站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人B以加速度a(aA．(M＋m)g－ma B．(M＋m)g
C．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g
√
以B为研究对象，根据牛顿第二定律得mg－f＝ma，再以竹竿为研究对象，可知FN＝Mg＋f＝(M＋m)g－ma，根据牛顿第三定律可知竿对人A的压力大小为(M＋m)g－ma。故选A。
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随堂演练
1．(粤教版P116T1改编)汽车拉着拖车前进，汽车对拖车的作用力大小为F，拖车对汽车的作用力大小为T。关于F与T的关系，下列说法正确的是
A．汽车加速前进时F大于T，汽车减速前进时F小于T
B．只有汽车匀速前进时F才等于T
C．无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于T
D．汽车对拖车的作用力F比拖车对汽车的作用力T较早产生
√
汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对作用与反作用力，总是等大反向、同时产生、同时消失，且与汽车的运动状态无关，即无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于T。故选C。
2．如图是一种有趣好玩的感应飞行器的示意图，主要是通过手控感应飞行，它的底部设置了感应器装置。只需要将手置于离飞行器底部一定距离处，就可以使飞行器静止悬浮在空中，操作十分方便。飞行器静止悬浮在空中时，下列说法正确的是
A．空气对飞行器的作用力方向竖直向上
B．手对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力
C．空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力是一对作用力和反作用力
D．因为空气会流动，所以螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小不相等
√
飞行器静止悬浮在空中，由平衡条件可知，空气对飞行器的作用力方向竖直向上，选项A正确；手与飞行器没有接触，手对飞行器没有作用力，空气对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力，选项B错误；空气对飞行器的作用力和飞行器对空气的作用力是一对作用力和反作用力，选项C错误；由牛顿第三定律可知，螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小相等，选项D错误。
3．如图所示，弹簧测力计下挂着铁块P，其正下方的水平地面上放着一块条形磁铁Q，P和Q均处于静止状态。已知P和Q的重力分别为G和3G，若弹簧测力计的示数为2G，则下列说法正确的是
A．P对弹簧测力计的拉力等于G
√
B．P对Q的吸引力和地面对Q的支持力大小分别为G和2G
C．P在两个力的作用下处于平衡状态
D．弹簧测力计对P的拉力和Q对P的吸引力是一对平衡力，大小均为2G
P对弹簧测力计的拉力等于弹簧测力计的示数即为2G，故A错误。对P受力分析可知，受到竖直向上的弹簧测力计的拉力F弹、Q对P的吸引力FQP和竖直向下的重力G，根据力的平衡条件可得FQP＝F弹－GP＝2G－G＝G；由于P对Q的吸引力和Q对P的吸引力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上，是一对
相互作用力，所以FPQ＝FQP＝G；对Q受力分析可知，受到竖直向下的重力和地面对Q竖直向上的支持力、P对Q的吸引力，根据力的平衡条件可得F支持＝GQ－FPQ＝3G－G＝2G，故B正确，C错误。弹簧测力计对P的拉力和Q对P的吸引力，两个力的大小不相等，所以不是一对平衡力，故D错误。
4．如图所示，质量为M的大圆环，用轻绳悬挂于天花板上，两个质量均为m的小环同时从等高处由静止滑下，当两小圆环滑至与圆心等高时所受到的摩擦力均为f，则此时大环对绳的拉力大小是
A．Mg B．(M＋2m)g
C．Mg＋2f D．(M＋2m)g＋2f
√
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小环受到大环的摩擦力大小为f，方向向上，根据力的作用是相互的，大环受到两个小环的摩擦力大小各为f，方向向下；以大环为研究对象，处于静止状态，受力满足平衡关系，向上的力是绳子对它的拉力F，向下的力有大环的重力G、两个小环的摩擦力2f；根据受力平衡有F＝G＋2f＝Mg＋2f，由牛顿第三定律可知大环对绳的拉力大小为Mg＋2f，故选C。
课 时 测 评
1．关于作用力和反作用力，下列说法中正确的是
A．作用力和反作用力可能不是同种性质的力
B．地球对人的作用力和人对地球的作用力是大小相等且方向相反的
C．一个力的作用力和它的反作用力的合力为零
D．一对作用力和反作用力的作用效果是相互抵消的
√
作用力和反作用力是同一种性质的力，故A错误；地球对人的作用力和人对地球的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等、方向相反，故B正确；作用力与反作用力作用在不同的物体上，不能求合力，作用效果也不能相互抵消，故CD错误。
2．下列说法中正确的是
A．地球附近的物体的重力没有反作用力
B．相互作用的两个力究竟哪一个力是作用力(或反作用力)是相对而言的
C．“鸡蛋碰石头”的过程中，鸡蛋对石头的力必为作用力，石头对鸡蛋的力必为反作用力
D．凡是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上且作用在同一个物体上的两个力必定是一对作用力与反作用力
√
物体受到的重力属于地球对物体的吸引力，它的反作用力是物体对地球的吸引力，选项A错误；一对相互作用力，究竟哪一个力是作用力，哪一个力是反作用力，是相对而言的，选项B正确，C错误；作用力和反作用力分别作用在两个相互作用的物体上，选项D错误。
3．(2024·江门市校考)如果两个力彼此平衡，则它们
A．必是作用力和反作用力
B．必不是作用力和反作用力
C．必是同种性质的力
D．可以是作用力和反作用力，也可以不是
√
两个力彼此平衡，是一对平衡力，不是作用力和反作用力，A、D错误，B正确；平衡力的性质可以相同也可以不同，C错误。故选B。
4．(多选)在“探究作用力与反作用力的关系”实验中，如图甲所示，某同学用两个力传感器进行实验，通过计算机得到图乙。下列实验结论中正确的是
A．两传感器间的作用力与反作用力大小相等
B．两传感器间的作用力与反作用力方向相反
C．两传感器间的作用力与反作用力同时变化
D．两传感器间的作用力与反作用力作用在同一物体上
√
√
√
根据题图乙可知，两传感器间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，同时变化，A、B、C正确；作用力与反作用力作用在不同的物体上，D错误。
5．2023年10月2日，杭州亚运会乒乓球男单决赛中，中国队选手王楚钦以4∶3战胜队友樊振东，获得冠军。这也是中国乒乓球队连续第6次夺得亚运会男单冠军。乒乓球运动员在回球时
A．球拍对乒乓球的作用力大于乒乓球对球拍的作用力
B．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球对球拍的作用力大小相等
C．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球的重力是一对平衡力
D．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球对球拍的作用力是一对平衡力
√
球拍对乒乓球的作用力和乒乓球对球拍的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，故A、D错误，B正确；球拍击球时，乒乓球的运动方向和速度大小都发生了改变，即乒乓球有加速度，受力不平衡，所以球拍对乒乓球的作用力与乒乓球的重力不是一对平衡力，故C错误。故选B。
6．(2024·广东统考二模)操纵如图所示的无人机，使其沿竖直方向匀速上升。设无人机(含照相机)的重力大小为G，无人机对空气的作用力大小为F，空气对无人机的作用力大小为T。则
A．T＝F
B．TC．TD．T＝G＋F
√
无人机沿竖直方向匀速上升，则空气对无人机的作用力与无人机的重力二力平衡，有T＝G；无人机对空气的作用力和空气对无人机的作用力是相互作用力，所以有T＝F，故选A。
7．如图所示，体重计能显示人的体重，利用了“人静止时对体重计的压力等于人的重力”这一结论。对这一结论，以下推理证明哪个正确
A．人静止时，压力与重力是同一个力，所以压力等于重力
B．人静止时，压力与重力是平衡力，所以压力与重力大小相等
C．人静止时，支持力与重力是作用力与反作用力，故等大反向；又支持力与压力是平衡力，故等大反向；所以压力等于重力
D．人静止时，支持力与压力是作用力与反作用力，故等大反向；又支持力与重力是平衡力，故等大反向；所以压力等于重力
√
压力是人对体重计的力，重力是地球对人的力，不是同一个力，故A错误。一对平衡力是作用在同一物体上，大小相等、方向相反的一对力，人对体重计的压力和重力大小相等、方向相同，它们不是平衡力也不是相互作用力，故B错误。人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对相互作用力，故等大反向；体重计对人的支持力和重力是一对平衡力，故等大反向；故压力的大小等于重力，故D正确，C错误。
8．(2024·汕尾市高二统考期末)中国天眼(FAST)是目前世界上最大的单口径射电望远镜，其反射面板的巡检维护工作需采用“微重力蜘蛛人”系统，如图甲所示，所谓的“微重力”是通过氦气球的浮力“减轻人的重量”实现的。如图乙是某次作业过程中的示意图(工作人员处于静止状态)，其与氦气球连接的线保持竖直，下列说法正确的是
A．人对面板的压力和面板对人的支持力是一对平衡力
B．人对面板的作用力大小等于面板对人的作用力大小
C．氦气球对人的作用力大小等于人的重力大小
D．面板对人的作用力大小等于人的重力大小
√
人对面板的压力和面板对人的支持力是一对相互作用力，大小相等，故A错误，B正确；由于工作人员需要在面板上巡检，所以与面板间一定存在作用力，根据平衡条件可知氦气球和面板对人的作用力的合力与重力平衡，且易知氦气球和面板对人的作用力都为竖直向上，所以二者都小于人的重力大小，故C、D错误。故选B。
9．(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
√
√
人受竖直向下的重力G2、木箱向下的作用力F′和向上的支持力FN，由平衡条件与牛顿第三定律可得FN＝G2＋F′＝G2＋F，根据牛顿第三定律可知，人对木箱底的压力大小为G2＋F，A正确，B错误；将人与木箱看成一个整体，由平衡条件可得，木箱受到地面的支持力大小为G1＋G2，由牛顿第三定律可知，木箱对地面的压力大小为G1＋G2，C错误，D正确。故选AD。
10．(2024·河南郑州高一期中)如图所示，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子之间的相互作用力，每个棋子和棋盘之间共有几对相互作用力
A．2对 B．3对
C．4对 D．5对
√
棋子共受到四个力的作用，重力、磁盘的磁吸引力、磁盘的支持力、磁盘的摩擦力，除重力外，其他三个力都是磁盘施加的，所以棋子和棋牌之间共有3对相互作用力，选项B正确。
11．(2024·山东济南莱芜一中高一上期末)跳绳运动是在一根环摆的绳中做各种跳跃动作的运动游戏。如图所示，小朋友在跳绳的过程中
A．小朋友向上运动的原因是小朋友受到地面的支持力大于小朋友给地面的压力
B．小朋友下蹲时，受到的重力变大
C．小朋友受到地面的支持力大小等于其对地面的压力大小
D．小朋友离开地面向上运动是因为其受到向上的冲力作用
√
小朋友受到地面的支持力与小朋友给地面的压力是一对相互作用力，等大反向，故A错误，C正确；小朋友在下蹲过程中，处在地球表面同一位置，则所受重力不变，故B错误；小朋友离开地面向上运动是因为具有向上的速度，并不是因为受到向上的冲力作用，故D错误。
12．如图所示，在托盘测力计上放一个重力为5 N的斜木块A，A的斜面倾角为37°。现将一个重力也为5 N的小铁块B无摩擦地从斜面上滑下，在小铁块B下滑的过程中，测力计的示数为(不计托盘重力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6)
A．7 N B．7.6 N
C．8.2 N D．10 N
√
选小铁块为研究对象，受力分析如图所示，由小铁块在垂直斜面方向受力平衡，可知小铁块所受的支持力为FN＝G cos 37°；再选择斜木块为研究对象，由牛顿第三定律知，小铁块对斜木块的压力FN′＝FN，把FN′分解到水平和竖直方向上，竖直方向上有Fy＝FN′ cos 37°＝3.2 N，因此小铁块下滑的过程中，测力计的示数为5 N＋3.2
N＝8.2 N，故选C。样体积的实心铁球质量要比水球质量大，即m铁>m水，由牛顿第二定律可得，铁球做加速运动需要的合力F铁＝m铁a>F，可知，单靠水的作用力不够，需绳子提供向右的拉力，则P向左偏移，同理可求，Q向右偏移。故选C。
13．(12分)如图所示，借助于电动机提升重物，电动机质量M＝50 kg，放在水平地面上，重物质量m＝20 kg。提升时，重物以1.2 m/s2的加速度上升，则电动机对地面的压力是多少？(g＝10 m/s2)
答案：276 N
设绳子张力为F，对重物，根据牛顿第二定律，有F－mg＝ma
设地面对电动机的支持力为FN，对电动机，根据平衡条件有
Mg＝FN＋F
联立以上两式解得FN＝276 N
根据牛顿第三定律可知电动机对地面的压力
FN′＝FN＝276 N。
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【素养目标】 1.知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。2.理解牛顿第三定律的含义，并能用它解释生活中的现象。3.知道作用力与反作用力和平衡力的区别。
知识点一 作用力与反作用力
【情境导入】 成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻不自量力，自取灭亡。以卵击石时，出现卵碎石全的现象，说明卵受到石头给的力，请思考卵对石头有力吗？
提示：有
【教材梳理】 (阅读教材P112—P114完成下列填空)
1．力是物体与物体之间的相互作用。只要有力，就一定存在受力物体和施力物体。
2．作用力与反作用力：一个物体对另一个物体有作用力时，同时也受到另一物体对它的作用力，把两个物体间的这种相互作用力称为作用力与反作用力。
3．探究作用力与反作用力的关系
实验1：无论是单独拉弹簧测力计甲(图1)还是相互对拉弹簧测力计甲和乙，都能观察到二者的指针同时移动，稳定后两者指针示数相同，这说明作用力与反作用力大小相等。
实验2：如图2，让磁针B绕着磁针A在圆周上缓慢运动。磁针A和磁针B受力在同一直线上且方向相反，这说明它们之间的作用力与反作用力方向相反，作用在同一直线上。
实验3：用力传感器代替实验1中的弹簧测力计。在计算机上建立F t图像，记录两个传感器的力随时间变化的图线。如图3，两条图线关于横轴对称，说明两力传感器之间作用力总是大小相等、方向相反。
【师生互动】 根据[情境导入]中的“以卵击石”情境，回答下面问题。
任务1.是蛋对石头先有力，还是石头先对蛋有力？
任务2.蛋还未与石头相碰时，石头对蛋有力吗？
任务3.它们相撞属于哪种性质的力？
任务4.如果蛋对石头的力减小，石头对蛋的力会怎样变化？由此要得出怎样的结论？
提示：任务1.二者是同时存在的。任务2.没有力的作用。
任务3.属于弹力。任务4.减小，作用力与反作用力是同时存在，同时消失，同时变化的。
关于作用力和反作用力，下列说法正确的是( )
A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢地消失
B．弹力与摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力
C．作用力与反作用力的合力为零
D．作用力与反作用力一定是性质相同的一对力
答案：D
解析：作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，故A错误；力的作用是相互的，有作用力就有反作用力，故B错误；作用力与反作用力，作用在两个物体上，效果不能抵消，故C错误；作用力与反作用力一定是性质相同的一对力，故D正确。
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 大小总是相等的
反向 方向总是相反的
共线 总是作用在同一条直线上
同性质 总是同一种类的力(即同一性质的力)
针对练1.(多选)关于一对作用力和反作用力，下列说法正确的是( )
A．它们同时产生、同时消失
B．它们大小相等、方向相反，作用效果相互抵消
C．它们力的性质可能不同
D．它们是作用在不同物体上的力
答案：AD
解析：作用力和反作用力性质相同，总是同时产生、同时消失，故A正确，C错误；作用力与反作用力大小相
等、方向相反，分别作用在两个相互作用的物体上，不能合成，效果不能抵消，故B错误，D正确。故选AD。
针对练2.(多选)如图所示，体育项目“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．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜
B．当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力等于乙对甲的拉力
C．当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
D．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜
答案：BD
解析：甲对乙的拉力与乙对甲的拉力是一对相互作用力，无论何种状态，都是大小相等、方向相反。对甲、乙两人及绳子整体进行研究，水平方向的外力就是地面分别对甲、乙两人的摩擦力；整体从静止到运动起来产生了加速度，故受外力不平衡，由此可判断甲所受摩擦力大于乙所受摩擦力。故选BD。
知识点二 牛顿第三定律的表述
【情境导入】 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。
提示：(1)牛受到重力G、地面对牛的支持力FN、绳对牛的拉力F和地面对牛的静摩擦力f，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和地面对牛的静摩擦力f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；地面对牛的静摩擦力f的反作用力是牛对地面的静摩擦力。
【教材梳理】 (阅读教材P115完成下列填空)
1．牛顿第三定律的表述：两个物体之间的作用力F和反作用力F′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′。
【师生互动】 平衡力作用在几个物体上？这几个力的作用效果可否抵消？相互作用力作用在几个物体上？作用效果可否抵消？
提示：平衡力作用在一个物体上，这些力的作用效果可以抵消。相互作用力作用在不同的物体上，作用效果不能抵消。
(多选)(2024·深圳市高一期中)跳水一直是我国的优势项目。一运动员站在3 m跳板上，用F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，G表示运动员的重力，则( )
A．先有F1后有F2
B．运动员静止站立在跳板上，F2与G是一对平衡力
C．F1和F2大小相等、方向相反，是一对相互作用力
D．因人离开跳板前具有向上的加速度，所以F2大于F1
答案：BC
解析：F1与F2互为作用力与反作用力，同时产生、同时消失、同时变化，任何时刻都大小相等、方向相反，故A、D错误，C正确；运动员静止站立在跳板上，受力平衡，F2与G都作用在人身上，是一对平衡力，故B正确。故选BC。
一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较
项目 一对作用力与反作用力 一对平衡力
作用对象 分别作用在两个物体上 作用在同一物体上
涉及物体 两个物体 一个物体
叠加特点 不可以求合力，作用效果不可抵消，不可叠加 可以求合力，且合力一定为零，作用效果可相互抵消，可叠加
力的性质 一定相同 不一定相同
作用效果 作用效果分别表现在相互作用的两个物体上，各自独立产生作用效果 共同作用的效果是使物体处于平衡状态
依赖关系 一定同时产生、同时变化、同时消失，不可单独存在 不存在依赖关系，撤去一个力时另一个力可依然存在，只是不再是一对平衡力
相同点 大小相等、方向相反，作用在同一条直线上
针对练1.(2024·福建福州期末)如图所示，某同学脚穿旱冰鞋去推一张放在水平地面上的桌子，结果没推动。下列说法正确的是( )
A．他推桌子的力大于桌子对他的推力
B．他推桌子的力小于桌子对他的推力
C．他推桌子的力与桌子对他的推力是平衡力
D．他推桌子的力与桌子对他的推力是作用力与反作用力
答案：D
解析：没有推动桌子说明桌子仍处于平衡状态，推力与地面对桌子的静摩擦力是一对平衡力；他推桌子的力与桌子推他的力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反。故选D。
针对练2.智能机器人可实现无接触送货，如图所示，送完货的智能机器人在平直道路上做匀速直线运动，下列说法错误的是( )
A．机器人对地面的压力和地面对机器人的支持力是一对相互作用力
B．机器人所受的重力和机器人对地面的压力是一对相互作用力
C．机器人所受的牵引力和阻力是一对平衡力
D．机器人所受的重力和地面对机器人的支持力是一对平衡力
答案：B
解析：机器人对地面的压力和地面对机器人的支持力是一对相互作用力；机器人所受的重力和其对地面的压力方向相同，但不是一对相互作用力，A正确，B错误。机器人所受的牵引力和阻力都作用在机器人上，大小相等、方向相反，是一对平衡力；同理，机器人所受的重力和地面对机器人的支持力是一对平衡力，C、D正确。故选B。
知识点三 牛顿第三定律的应用
牛顿第三定律是转换研究对象的桥梁
牛顿第三定律在受力分析、处理连接体问题中都有广泛的应用。当某个力不方便直接分析或求解时，可利用牛顿第三定律转换研究对象，通过分析或求解其反作用力，从而快捷地解决问题。
将重力均为G的两个磁环A、B先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对面的极性相同，此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中，如图所示。设磁环B对木支架底座的压力为F1，B对A的排斥力为F2。关于这些力的大小关系，下列判断正确的是( )
A．F1>2G，F2＝G B．F1＝2G，F2＝G
C．F1>2G，F2>G D．F1＝2G，F2>G
答案：B
解析：磁环A受到重力G和磁环B对磁环A的排斥力F2，根据平衡条件得F2＝G；磁环B受到重力G、磁环A对磁环B的排斥力F2′及木支架底座对磁环B的支持力F1′的作用，根据平衡条件得F1′＝F2′＋G，由牛顿第三定律知F1＝F1′，F2＝F2′，则F1＝2G，故选B。
针对练．杂技是一种技能、体能、娱乐性很强的表演活动。如图为杂技“顶竿”表演，一人A站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人B以加速度a(aA．(M＋m)g－ma B．(M＋m)g
C．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g
答案：A
解析：以B为研究对象，根据牛顿第二定律得mg－f＝ma，再以竹竿为研究对象，可知FN＝Mg＋f＝(M＋m)g－ma，根据牛顿第三定律可知竿对人A的压力大小为(M＋m)g－ma。故选A。
1．(粤教版P116T1改编)汽车拉着拖车前进，汽车对拖车的作用力大小为F，拖车对汽车的作用力大小为T。关于F与T的关系，下列说法正确的是( )
A．汽车加速前进时F大于T，汽车减速前进时F小于T
B．只有汽车匀速前进时F才等于T
C．无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于T
D．汽车对拖车的作用力F比拖车对汽车的作用力T较早产生
答案：C
解析：汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对作用与反作用力，总是等大反向、同时产生、同时消失，且与汽车的运动状态无关，即无论汽车加速、减速还是匀速前进，F始终等于T。故选C。
2．如图是一种有趣好玩的感应飞行器的示意图，主要是通过手控感应飞行，它的底部设置了感应器装置。只需要将手置于离飞行器底部一定距离处，就可以使飞行器静止悬浮在空中，操作十分方便。飞行器静止悬浮在空中时，下列说法正确的是( )
A．空气对飞行器的作用力方向竖直向上
B．手对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力
C．空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力是一对作用力和反作用力
D．因为空气会流动，所以螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小不相等
答案：A
解析：飞行器静止悬浮在空中，由平衡条件可知，空气对飞行器的作用力方向竖直向上，选项A正确；手与飞行器没有接触，手对飞行器没有作用力，空气对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力，选项B错误；空气对飞行器的作用力和飞行器对空气的作用力是一对作用力和反作用力，选项C错误；由牛顿第三定律可知，螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小相等，选项D错误。
3．如图所示，弹簧测力计下挂着铁块P，其正下方的水平地面上放着一块条形磁铁Q，P和Q均处于静止状态。已知P和Q的重力分别为G和3G，若弹簧测力计的示数为2G，则下列说法正确的是( )
A．P对弹簧测力计的拉力等于G
B．P对Q的吸引力和地面对Q的支持力大小分别为G和2G
C．P在两个力的作用下处于平衡状态
D．弹簧测力计对P的拉力和Q对P的吸引力是一对平衡力，大小均为2G
答案：B
解析：P对弹簧测力计的拉力等于弹簧测力计的示数即为2G，故A错误。对P受力分析可知，受到竖直向上的弹簧测力计的拉力F弹、Q对P的吸引力FQP和竖直向下的重力G，根据力的平衡条件可得FQP＝F弹－GP＝2G－G＝G；由于P对Q的吸引力和Q对P的吸引力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上，是一对相互作用力，所以FPQ＝FQP＝G；对Q受力分析可知，受到竖直向下的重力和地面对Q竖直向上的支持力、P对Q的吸引力，根据力的平衡条件可得F支持＝GQ－FPQ＝3G－G＝2G，故B正确，C错误。弹簧测力计对P的拉力和Q对P的吸引力，两个力的大小不相等，所以不是一对平衡力，故D错误。
4．如图所示，质量为M的大圆环，用轻绳悬挂于天花板上，两个质量均为m的小环同时从等高处由静止滑下，当两小圆环滑至与圆心等高时所受到的摩擦力均为f，则此时大环对绳的拉力大小是( )
A．Mg B．(M＋2m)g
C．Mg＋2f D．(M＋2m)g＋2f
答案：C
解析：小环受到大环的摩擦力大小为f，方向向上，根据力的作用是相互的，大环受到两个小环的摩擦力大小各为f，方向向下；以大环为研究对象，处于静止状态，受力满足平衡关系，向上的力是绳子对它的拉力F，向下的力有大环的重力G、两个小环的摩擦力2f；根据受力平衡有F＝G＋2f＝Mg＋2f，由牛顿第三定律可知大环对绳的拉力大小为Mg＋2f，故选C。
课时测评27 牛顿第三定律
(时间：30分钟 满分：60分)
(选择题1－12题，每题4分，共48分)
1．关于作用力和反作用力，下列说法中正确的是( )
A．作用力和反作用力可能不是同种性质的力
B．地球对人的作用力和人对地球的作用力是大小相等且方向相反的
C．一个力的作用力和它的反作用力的合力为零
D．一对作用力和反作用力的作用效果是相互抵消的
答案：B
解析：作用力和反作用力是同一种性质的力，故A错误；地球对人的作用力和人对地球的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等、方向相反，故B正确；作用力与反作用力作用在不同的物体上，不能求合力，作用效果也不能相互抵消，故CD错误。
2．下列说法中正确的是( )
A．地球附近的物体的重力没有反作用力
B．相互作用的两个力究竟哪一个力是作用力(或反作用力)是相对而言的
C．“鸡蛋碰石头”的过程中，鸡蛋对石头的力必为作用力，石头对鸡蛋的力必为反作用力
D．凡是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上且作用在同一个物体上的两个力必定是一对作用力与反作用力
答案：B
解析：物体受到的重力属于地球对物体的吸引力，它的反作用力是物体对地球的吸引力，选项A错误；一对相互作用力，究竟哪一个力是作用力，哪一个力是反作用力，是相对而言的，选项B正确，C错误；作用力和反作用力分别作用在两个相互作用的物体上，选项D错误。
3．(2024·江门市校考)如果两个力彼此平衡，则它们( )
A．必是作用力和反作用力
B．必不是作用力和反作用力
C．必是同种性质的力
D．可以是作用力和反作用力，也可以不是
答案：B
解析：两个力彼此平衡，是一对平衡力，不是作用力和反作用力，A、D错误，B正确；平衡力的性质可以相同也可以不同，C错误。故选B。
4．(多选)在“探究作用力与反作用力的关系”实验中，如图甲所示，某同学用两个力传感器进行实验，通过计算机得到图乙。下列实验结论中正确的是( )
A．两传感器间的作用力与反作用力大小相等
B．两传感器间的作用力与反作用力方向相反
C．两传感器间的作用力与反作用力同时变化
D．两传感器间的作用力与反作用力作用在同一物体上
答案：ABC
解析：根据题图乙可知，两传感器间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，同时变化，A、B、C正确；作用力与反作用力作用在不同的物体上，D错误。
5．2023年10月2日，杭州亚运会乒乓球男单决赛中，中国队选手王楚钦以4∶3战胜队友樊振东，获得冠军。这也是中国乒乓球队连续第6次夺得亚运会男单冠军。乒乓球运动员在回球时( )
A．球拍对乒乓球的作用力大于乒乓球对球拍的作用力
B．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球对球拍的作用力大小相等
C．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球的重力是一对平衡力
D．球拍对乒乓球的作用力与乒乓球对球拍的作用力是一对平衡力
答案：B
解析：球拍对乒乓球的作用力和乒乓球对球拍的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，故A、D错误，B正确；球拍击球时，乒乓球的运动方向和速度大小都发生了改变，即乒乓球有加速度，受力不平衡，所以球拍对乒乓球的作用力与乒乓球的重力不是一对平衡力，故C错误。故选B。
6．(2024·广东统考二模)操纵如图所示的无人机，使其沿竖直方向匀速上升。设无人机(含照相机)的重力大小为G，无人机对空气的作用力大小为F，空气对无人机的作用力大小为T。则( )
A．T＝F B．T答案：A
解析：无人机沿竖直方向匀速上升，则空气对无人机的作用力与无人机的重力二力平衡，有T＝G；无人机对空气的作用力和空气对无人机的作用力是相互作用力，所以有T＝F，故选A。
7．如图所示，体重计能显示人的体重，利用了“人静止时对体重计的压力等于人的重力”这一结论。对这一结论，以下推理证明哪个正确( )
A．人静止时，压力与重力是同一个力，所以压力等于重力
B．人静止时，压力与重力是平衡力，所以压力与重力大小相等
C．人静止时，支持力与重力是作用力与反作用力，故等大反向；又支持力与压力是平衡力，故等大反向；所以压力等于重力
D．人静止时，支持力与压力是作用力与反作用力，故等大反向；又支持力与重力是平衡力，故等大反向；所以压力等于重力
答案：D
解析：压力是人对体重计的力，重力是地球对人的力，不是同一个力，故A错误。一对平衡力是作用在同一物体上，大小相等、方向相反的一对力，人对体重计的压力和重力大小相等、方向相同，它们不是平衡力也不是相互作用力，故B错误。人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对相互作用力，故等大反向；体重计对人的支持力和重力是一对平衡力，故等大反向；故压力的大小等于重力，故D正确，C错误。
8．(2024·汕尾市高二统考期末)中国天眼(FAST)是目前世界上最大的单口径射电望远镜，其反射面板的巡检维护工作需采用“微重力蜘蛛人”系统，如图甲所示，所谓的“微重力”是通过氦气球的浮力“减轻人的重量”实现的。如图乙是某次作业过程中的示意图(工作人员处于静止状态)，其与氦气球连接的线保持竖直，下列说法正确的是( )
A．人对面板的压力和面板对人的支持力是一对平衡力
B．人对面板的作用力大小等于面板对人的作用力大小
C．氦气球对人的作用力大小等于人的重力大小
D．面板对人的作用力大小等于人的重力大小
答案：B
解析：人对面板的压力和面板对人的支持力是一对相互作用力，大小相等，故A错误，B正确；由于工作人员需要在面板上巡检，所以与面板间一定存在作用力，根据平衡条件可知氦气球和面板对人的作用力的合力与重力平衡，且易知氦气球和面板对人的作用力都为竖直向上，所以二者都小于人的重力大小，故C、D错误。故选B。
9．(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
答案：AD
解析：人受竖直向下的重力G2、木箱向下的作用力F′和向上的支持力FN，由平衡条件与牛顿第三定律可得FN＝G2＋F′＝G2＋F，根据牛顿第三定律可知，人对木箱底的压力大小为G2＋F，A正确，B错误；将人与木箱看成一个整体，由平衡条件可得，木箱受到地面的支持力大小为G1＋G2，由牛顿第三定律可知，木箱对地面的压力大小为G1＋G2，C错误，D正确。故选AD。
10．(2024·河南郑州高一期中)如图所示，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子之间的相互作用力，每个棋子和棋盘之间共有几对相互作用力( )
A．2对 B．3对 C．4对 D．5对
答案：B
解析：棋子共受到四个力的作用，重力、磁盘的磁吸引力、磁盘的支持力、磁盘的摩擦力，除重力外，其他三个力都是磁盘施加的，所以棋子和棋牌之间共有3对相互作用力，选项B正确。
11．(2024·山东济南莱芜一中高一上期末)跳绳运动是在一根环摆的绳中做各种跳跃动作的运动游戏。如图所示，小朋友在跳绳的过程中( )
A．小朋友向上运动的原因是小朋友受到地面的支持力大于小朋友给地面的压力
B．小朋友下蹲时，受到的重力变大
C．小朋友受到地面的支持力大小等于其对地面的压力大小
D．小朋友离开地面向上运动是因为其受到向上的冲力作用
答案：C
解析：小朋友受到地面的支持力与小朋友给地面的压力是一对相互作用力，等大反向，故A错误，C正确；小朋友在下蹲过程中，处在地球表面同一位置，则所受重力不变，故B错误；小朋友离开地面向上运动是因为具有向上的速度，并不是因为受到向上的冲力作用，故D错误。
12．如图所示，在托盘测力计上放一个重力为5 N的斜木块A，A的斜面倾角为37°。现将一个重力也为5 N的小铁块B无摩擦地从斜面上滑下，在小铁块B下滑的过程中，测力计的示数为(不计托盘重力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6)( )
A．7 N B．7.6 N C．8.2 N D．10 N
答案：C
解析：选小铁块为研究对象，受力分析如图所示，由小铁块在垂直斜面方向受力平衡，可知小铁块所受的支持力为FN＝G cos 37°；再选择斜木块为研究对象，由牛顿第三定律知，小铁块对斜木块的压力FN′＝FN，把FN′分解到水平和竖直方向上，竖直方向上有Fy＝FN′ cos 37°＝3.2 N，因此小铁块下滑的过程中，测力计的示数为5 N＋3.2 N＝8.2 N，故选C。
13．(12分)如图所示，借助于电动机提升重物，电动机质量M＝50 kg，放在水平地面上，重物质量m＝20 kg。提升时，重物以1.2 m/s2的加速度上升，则电动机对地面的压力是多少？(g＝10 m/s2)
答案：276 N
解析：设绳子张力为F，对重物，根据牛顿第二定律，有F－mg＝ma
设地面对电动机的支持力为FN，对电动机，根据平衡条件有Mg＝FN＋F
联立以上两式解得FN＝276 N
根据牛顿第三定律可知电动机对地面的压力
FN′＝FN＝276 N。
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