3.牛顿第三定律
学习目标
1.知道力的作用是相互的,知道作用力、反作用力的概念。 2.通过实验探究,了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系 3.理解牛顿第三定律的含义,并会用牛顿第三定律解决简单问题。 4.会对物体进行初步的受力分析,会区分平衡力与作用力和反作用力。
知识点一 作用力和反作用力
情境:观察下列情境。
问题:这些情境中哪些力的作用是相互的?
提示:人划船时,桨给水一个推力,水也给桨一个反向的推力;火箭升空时,火箭给气体向下的力,气体也给火箭一个向上的推力;直升机飞行时,桨叶给空气向下的作用力,空气也给桨叶向上的作用力。
1.力是物体对物体的作用:每个力一定存在着受力物体和 施力 物体。
2.作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是 相互 的,物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。
3.作用力和反作用力的关系:总是互相依赖、 同时 存在的。
【易错辨析】
1.物体间可能只有作用力,而没有反作用力。( × )
2.两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。( × )
3.物体间先有作用力,然后才有反作用力。( × )
【例1】 (作用力与反作用力的理解)2024年8月3日,在巴黎奥运会网球女子单打金牌赛中,我国运动员夺得金牌,这也是我国获得的首枚奥运会网球女子单打金牌。如图所示,比赛中运动员挥拍击球时,下列说法正确的是( )
A.球拍对网球的作用力与网球对球拍的作用力是一对作用力与反作用力
B.球拍对网球的作用力与球拍对运动员的作用力是一对作用力与反作用力
C.运动员对球拍的作用力与球拍对网球的作用力是一对作用力与反作用力
D.运动员对球拍的作用力与网球对球拍的作用力是一对作用力与反作用力
答案:A
解析:球拍对网球的作用力与网球对球拍的作用力是一对作用力与反作用力,故A正确;球拍对网球的作用力与球拍对运动员的作用力施力物体相同,不是一对作用力与反作用力,故B错误;运动员对球拍的作用力与球拍对网球的作用力涉及三个物体,不是一对作用力与反作用力,故C错误;运动员对球拍的作用力与网球对球拍的作用力涉及三个物体,不是一对作用力与反作用力,故D错误。
知识点二 牛顿第三定律
情境:如图所示,鸡蛋碰石头时,鸡蛋破了。
问题:(1)石头对鸡蛋的力比鸡蛋对石头的力大吗?
提示:石头对鸡蛋的作用力与鸡蛋对石头的作用力大小相等。
(2)鸡蛋为什么破了,而石头却安然无恙?
提示:鸡蛋蛋壳能承受的力较小,石头能承受的力较大,故鸡蛋会破碎。
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,用手拉弹簧测力计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随着改变,但两个弹簧测力计的示数总是 相等 的,弹力方向相反。
2.牛顿第三定律
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 。
【易错辨析】
1.物体间的作用力和反作用力等大、反向,可以抵消。( × )
2.不管两个物体是否静止,它们之间的作用力与反作用力的大小总是相等。( √ )
1.牛顿第三定律的理解
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
2.表达式:F=-F',式中的“-”号表示作用力与反作用力方向相反。
【例2】 (牛顿第三定律的理解)某实验中学秋季趣味运动会中,高一两个班同学分成甲、乙两队参加了拔河比赛,如果绳质量不计,且保持水平,在甲、乙两队的拔河比赛中,甲队获胜,则下列说法中正确的是( )
A.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,甲获胜是因为地面对甲的最大静摩擦力大于地面对乙的最大静摩擦力
B.甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
C.只有当甲把乙匀速拉过去时,甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小
D.甲对乙的拉力始终小于乙对甲的拉力
答案:A
解析:无论是何种方式运动,甲对乙的拉力与乙对甲的拉力为一对相互作用力,始终大小相等,方向相反,甲获胜是因为地面对甲的最大静摩擦力大于地面对乙的最大静摩擦力。故选A。
【例3】 (牛顿第三定律的应用)〔多选〕下列情形中,工作原理涉及牛顿第三定律的是( )
答案:ACD
解析:船在水中航行时螺旋桨给水一个向后的作用力,反过来水给船一个向前的反作用力,应用了牛顿第三定律,故A正确;战斗机飞行过程中,扔掉副油箱,减小质量,不涉及牛顿第三定律,故B错误;喷水龙头自动旋转使喷水均匀,喷水龙头对水有个向前的作用力,使水喷出,水对喷水龙头有个向后的反作用力,使喷水龙头旋转,应用了牛顿第三定律,故C正确;玩具火箭发射时,火箭对气体有向下的作用力,气体对火箭有向上的反作用力,使火箭发射出去,应用了牛顿第三定律,故D正确。
知识点三 物体受力的初步分析
1.从相互作用的角度分析物体的受力
(1)在高中物理的力学部分,我们遇到的力主要是重力、 弹力 和摩擦力。
(2)必须明确我们是在分析哪个物体所受的力。
2.平衡力与相互作用力
(1)一对平衡力作用在 同一个物体 上,一对作用力与反作用力分别作用在 两个物体 上。
(2)一对平衡力不一定是 同种性质 的力,而一对作用力和反作用力一定是 同种性质 的力。
【易错辨析】
1.对物体受力分析时,若不受弹力也可受摩擦力。( × )
2.物体静止放在水平桌面上,物体所受重力和桌面对物体的支持力是一对相互作用力。( × )
3.物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对相互作用力。( √ )
1.受力分析的基本步骤
2.一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较
项目 一对作用力和反作用力 一对平衡力
不 同 点 作用对象 两个力分别作用在相互作用的两个物体上 两个力作用在同一个物体上
力的性质 两个力的性质一定相同 两个力的性质不一定相同
作用效果 两个力分别作用在两个独立物体上,各自独立产生作用效果 两个力共同作用的效果是使物体处于平衡状态
依赖关系 两个力一定同时产生、同时变化、同时消失,不可能单独存在 不存在依赖关系,撤除一个力时,另一个力可依然存在,只是受力不再平衡
共同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
【例4】 (物体受力分析)已知下列各图中接触面均光滑,A均处于静止状态,请对各图中的物体A进行受力分析(要求用直尺作图、画出物体A受到的所有力的示意图)。
答案:见解析
解析:图1中A受重力和两个接触面的弹力;图2中受重力和绳的拉力及球对A的弹力;图3因为绳竖直,A只受自身重力和绳的拉力,作图如下。
(2025·山西晋城高一月考)雪橇比赛中,一只狗拉着雪橇在水平面上做匀速直线运动,细绳与水平面的夹角为θ,雪橇(上、下表面水平)上的参赛者相对于雪橇静止,如图所示,参赛者和雪橇的受力个数分别是( )
A.2个;4个 B.2个;5个
C.3个;4个 D.3个;5个
解析:B 参赛者做匀速直线运动,处于平衡状态,只受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,对于雪橇,受到竖直向下的重力、竖直向下的压力、竖直向上的支持力、沿绳方向的拉力和水平方向的摩擦力。故选B。
【例5】 (一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较)〔多选〕如图所示,电灯吊在天花板上,下列关于力的说法中,正确的是( )
A.灯对悬线的拉力与灯受到的重力是一对平衡力
B.灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力是一对作用力与反作用力
C.灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力
D.灯受到的重力与悬线对天花板的拉力是一对作用力与反作用力
答案:BC
解析:灯对悬线的拉力与灯受到的重力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故选项A错误;灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力是一对相互作用力,故选项B正确;灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力,故选项C正确;灯受到的重力与悬线对天花板的拉力方向相同,不是一对相互作用力,故选项D错误。
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,但有些情况不适合直接求解该力,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确定该力的大小和方向。
【典例】 如图所示,用弹簧测力计悬挂一个重力为G=10 N的金属块,使金属块的一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,则台秤的示数与未挂金属块时相比( )
A.保持不变 B.增加10 N
C.增加6 N D.增加4 N
答案:D
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可知,浮力的大小为F=G-FT'=10 N-6 N=4 N。根据牛顿第三定律,金属块对水也施加一个反作用力F',其大小F'=F=4 N,所以台秤的示数增加4 N。故D正确。
1.(作用力与反作用力)〔多选〕关于作用力和反作用力,下列说法正确的是( )
A.作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,但不能求合力
B.作用力和反作用力是同一性质的力
C.因为地球质量大于物体质量,所以地球对物体的作用力大于物体对地球的反作用力
D.作用力和反作用力不一定同时产生,同时消失
解析:AB 由牛顿第三定律可知,作用力与反作用力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,但不在同一物体上,作用效果不能抵消,不能合成,故A正确;作用力与反作用力是物体间的相互作用,力产生的本质原因是一样的,故B正确;作用力与反作用力大小相等,所以地球对物体的作用力等于物体对地球的反作用力,故C错误;作用力和反作用力总是同时产生,同时消失的,故D错误。
2.(牛顿第三定律)如图,猴子吊在倾斜树干上处于静止状态,则( )
A.猴子只受两个力作用
B.猴子对树干的作用力大于树干对猴子的作用力
C.猴子对树干的作用力方向竖直向下
D.树干对猴子的作用力小于猴子的重力
解析:C 由于树干倾斜,且猴子静止,因此猴子除了受竖直向下的重力外,还受到沿树干斜面向上的静摩擦力和垂直于树干向上的支持力,二者的合力即为树干对猴子的作用力,所以猴子受三个力作用,故A错误;猴子处于平衡状态,因此猴子受到的重力与树干对猴子的作用力为一对平衡力,等大反向,即树干对猴子的作用力方向为竖直向上、大小等于猴子的重力,根据牛顿第三定律可知,猴子对树干的作用力与树干对猴子的作用力为相互作用力,等大反向,故猴子对树干的作用力方向为竖直向下,故B、D错误,C正确。
3.(物体受力的初步分析)〔多选〕下列物体受力分析完全正确的是(不计空气阻力)( )
A.图①静止在水平桌面上的盒子
B.图②正在空中飞行的球
C.图③静止在斜坡上的箱子
D.图④在拖动的桌子上相对地面静止的书
解析:AB 图①静止在水平桌面上的盒子,受重力和支持力,处于平衡状态,故A正确;图②正在空中飞行的球,只受重力作用,故B正确;图③静止在斜坡上的箱子,斜面对箱子的支持力应垂直于接触面,故C错误;书处于拖动的桌子上,相对地面静止,则相对桌子向左运动,受到桌子向右的摩擦力作用,故D错误。
4.(一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较)一种有趣好玩的感应飞行器的示意图如图所示,主要通过手控感应飞行,它的底部设置了感应装置,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。下列说法正确的是( )
A.手对飞行器的作用力等于飞行器的重力
B.飞行器对空气的作用力竖直向下
C.空气对飞行器的作用力和飞行器对空气作用力是一对平衡力
D.当飞行器向上运动时,空气对飞行器的作用力大于飞行器对空气的作用力
解析:B 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,飞行器对空气的作用力竖直向下,故B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,故A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,故C错误;当飞行器向上运动时,空气对飞行器的作用力等于飞行器对空气的作用力,它们互为作用力与反作用力,故D错误。
知识点一 作用力与反作用力
1.(2025·江苏徐州高一期中)如图所示,大人跟小孩扳手腕;大人把小孩的手压倒在桌面上的过程中,大人对小孩的作用力与小孩对大人的作用力( )
A.大小不同 B.方向相同
C.是一对平衡力 D.是一对相互作用力
解析:D 大人对小孩的作用力与小孩对大人的作用力是一对作用力与反作用力,二者大小相等,方向相反。故选D。
2.如图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,则每个棋子和棋盘之间相互作用力的对数为( )
A.2对 B.3对
C.4对 D.5对
解析:B 棋子受到重力G、棋盘面的吸引力F、弹力FN和静摩擦力Ff,共四个力作用,除了重力,其余3个力的施力物体都是棋盘,所以每个棋子和棋盘之间共有3对相互作用力,故B正确。
知识点二 牛顿第三定律
3.我们知道物体间力的作用是相互的,被称为作用力和反作用力。在研究作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么样的关系时,做如下实验,图甲是利用力传感器研究两个物体间的作用力和反作用力的示意图,图乙是记录两个物体间的作用力和反作用力的变化图线。根据实验操作事实和图线可以得出结论正确的是( )
A.作用力大时,反作用力小
B.作用力和反作用力的方向总是相反的
C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
D.此图线一定是在两个物体都处于静止状态下显示出来的
解析:B 从题图上可以看出作用力和反作用力关于时间轴对称即大小相等,一正一负即方向相反,故A错误,B正确;作用力与反作用力一定作用在两个物体上,且其大小和方向的关系与物体所处的状态无关,所以C、D均错误。
4.根据牛顿第三定律,下列说法正确的是( )
A.一匹马拉着车在同一地段前行,当匀速运动时马拉车的力总是等于车拉马的力
B.一匹马拉着车在同一地段前行,当加速运动时马拉车的力总是大于车拉马的力
C.篮球场上一个小个子运动员撞在大个子运动员身上,小个子运动员跌倒了,而大个子运动员只歪了一下,是因为大个子运动员对小个子运动员作用力大于小个子运动员对大个子运动员作用力
D.跳高运动员起跳时地对人的支持力大于人对地的压力
解析:A 马拉车的力与车拉马的力是一对相互作用力,总是等大反向,故A正确,B错误;大个子运动员对小个子运动员作用力与小个子运动员对大个子运动员作用力是一对相互作用力,总是等大反向,故C错误;地对人的支持力与人对地的压力是一对相互作用力,总是等大反向,故D错误。
5.〔多选〕(2024·山东烟台高一期中)如图为学校航天兴趣小组同学发射自制“水火箭”升空的示意图。在极短的时间内,水火箭中的水以一定的速度竖直向下喷出,对火箭产生一个和喷出方向相反的反冲力,下列说法中正确的是( )
A.“水火箭”向上的推力来源于空气的反作用力
B.“水火箭”向上的推力来源于喷出的水对它的反作用力
C.水对空气的作用力大于空气对水的作用力
D.“水火箭”和喷出的水之间的作用力满足牛顿第三定律
解析:BD “水火箭”的推力来源于向下喷出的水对“水火箭”的反作用力,故A错误,B正确;水对空气的作用力和空气对水的作用力是一对相互作用力,大小相等,故C错误;“水火箭”和喷出的水之间的作用力满足牛顿第三定律,故D正确。
知识点三 物体受力的初步分析
6.如图所示,足球运动员已将足球踢向空中,下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中,正确的是(G为重力,F为脚对球的作用力,F阻为空气阻力)( )
解析:B 足球在向上飞行的某一时刻,球已经离开脚,不再受到脚对球的弹力F,空气阻力F阻与球运动方向相反,即斜向下,另外球还受重力G。故选B。
7.如图所示,A物体沿竖直墙自由下滑,B、C、D物体均静止,各接触面均粗糙。下列说法正确的是( )
A.A物体受到三个力作用
B.B物体受到四个力作用
C.C物体受到三个力作用
D.D物体受到三个力作用
解析:C A物体沿竖直墙自由下滑,“自由”说明物体A与竖直墙之间没有弹力和摩擦力,因此A只受重力作用,故A错误;B物体处于静止状态,受到重力、弹力、摩擦力三个力的作用,故B错误;C物体受到重力和两个绳子的拉力三个力作用,故C正确;D物体处于静止状态,受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用,故D错误。
8.(2025·湖南邵阳高一期中)如图所示为某高山滑雪运动员在倾斜赛道上高速下滑时的情景,以下说法正确的是( )
A.赛道对运动员的弹力竖直向上
B.赛道对运动员的弹力与运动员受到的重力是一对作用力和反作用力
C.运动员对赛道的摩擦力方向沿赛道斜向下
D.运动员受到的摩擦力与赛道受到的摩擦力是一对平衡力
解析:C 赛道对运动员的弹力垂直赛道斜向上,选项A错误;赛道对运动员的弹力与运动员对赛道的压力是一对作用力和反作用力,选项B错误;赛道对运动员的摩擦力沿赛道斜向上,由牛顿第三定律知运动员对赛道的摩擦力方向沿赛道斜向下,选项C正确;运动员受到的摩擦力与赛道受到的摩擦力是一对相互作用力,选项D错误。
9.〔多选〕如图所示,用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止,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和反作用力
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和反作用力
D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力和反作用力
解析:BD 水平力F与墙壁对物体的弹力作用在同一物体上,大小相等,方向相反,且作用在同一条直线上,是一对平衡力,选项A错误;物体在竖直方向上受到竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用,因物体处于静止状态,这两个力是一对平衡力,选项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,这两个力不是平衡力,也不是相互作用力,选项C错误;物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力,是一对作用力和反作用力,选项D正确。
10.(2025·广西河池高一月考)如图所示,物体a在竖直向上的恒力F作用下,静止在粗糙的竖直墙壁右侧,则对物体a受力情况的分析正确的是( )
A.物体a可能受四个力作用
B.物体a可能受三个力作用
C.物体a与墙壁间可能存在弹力
D.物体a与墙壁间一定不存在摩擦力
解析:D 物体a在恒力F作用下静止,受力平衡,根据二力平衡可知,水平方向由于物体a没有受到向左的外力,则墙壁对a没有弹力,也就没有摩擦力;竖直方向有F=G,所以物体a共受到2个力作用。故选D。
11.(2025·浙江嘉兴高一期中)如图所示,传送带将物体由低处匀速送往高处,关于物体的受力情况,下列说法正确的是( )
A.两个力:竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力
B.三个力:竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力,沿皮带向下的静摩擦力
C.三个力:竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力,沿皮带向下的滑动摩擦力
D.三个力:竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力,沿皮带向上的静摩擦力
解析:D 物体受到竖直向下的重力和垂直于皮带向上的支持力的作用,有相对皮带向下滑动的趋势,因此受到沿皮带向上的静摩擦力作用,所以受三个力。故选D。
12.(2025·黑龙江哈尔滨高一期中)如图是筷子夹鹅卵石时的三个动作示意图,筷子均在同一竖直平面内:图甲中的筷子处于竖直方向,图乙中的筷子处于水平方向,图丙中的筷子处于与水平面成一定夹角的倾斜方向。三个图中的鹅卵石均处于静止状态,下列说法正确的是( )
A.图甲中的鹅卵石受到两个力的作用
B.图乙中上方筷子对鹅卵石的弹力大于鹅卵石对其的弹力
C.图丙中上方筷子对鹅卵石的弹力和下方筷子对鹅卵石的弹力是一对平衡力
D.若图甲中筷子夹着鹅卵石一起向上匀速运动,鹅卵石受到摩擦力方向为竖直向上
解析:D 图甲中的鹅卵石受到重力、左右两边筷子的压力和摩擦力,共五个力的作用,选项A错误;图乙中上方筷子对鹅卵石的弹力与鹅卵石对其的弹力是相互作用力,等大反向,选项B错误;图丙中上方筷子对鹅卵石的弹力和鹅卵石重力沿垂直筷子方向的分力的合力等于下方筷子对鹅卵石的弹力,可知上方筷子对鹅卵石的弹力和下方筷子对鹅卵石的弹力不是一对平衡力,选项C错误;若图甲中筷子夹着鹅卵石一起向上匀速运动,鹅卵石竖直方向受力平衡,鹅卵石受到的摩擦力与重力等大反向,即鹅卵石受到摩擦力方向为竖直向上,选项D正确。
13.如图所示,物体A、B放在物体C上,水平力F作用于A,使A、B、C一起匀速运动,各接触面间的摩擦力的情况是( )
A.A对C有向右的摩擦力
B.C对B有向左的摩擦力
C.物体C受到两个摩擦力的作用
D.C对地面有向右的摩擦力
解析:C 以物体A为研究对象,其做匀速运动,由二力平衡可知,C对A有向右的摩擦力,则A对C有向左的摩擦力,选项A错误;对物体B,因其所受合外力为零,故B、C间没有摩擦力,选项B错误;选A、B、C整体为研究对象,其在F作用下向左匀速运动,整体所受合外力为零,故知地面对C有向右的摩擦力,C对地面有向左的摩擦力,C受到A、地面给它的两个摩擦力的作用,C正确,D错误。
14.电动平衡车,又叫体感车、思维车等。市场上主要有独轮和双轮两类。
(1)如图所示的电动平衡车突然在水平面上做加速直线运动,人对平衡车的压力大小是否发生变化?
(2)人站在电动平衡车上与平衡车一起做匀速直线运动,人和平衡车的总质量为75 kg,求电动平衡车对地面的压力大小(g取9.8 N/kg)。
答案:(1)不发生变化 (2)735 N
解析:(1)根据牛顿第三定律可知人对平衡车的压力等于平衡车对人的支持力。因人在竖直面内处于平衡状态,即平衡车对人的支持力与人所受的重力大小相等、方向相反,则人对平衡车的压力不因为平衡车在水平面上的加速运动而发生变化。
(2)在竖直方向上,人和平衡车所受的重力和支持力是一对平衡力,则人和平衡车所受支持力大小为FN=Mg=75 kg×9.8 N/kg=735 N,
根据牛顿第三定律,可知电动平衡车对地面的压力大小为735 N。
1 / 23.牛顿第三定律
1.知道力的作用是相互的,知道作用力、反作用力的概念。 2.通过实验探究,了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系 3.理解牛顿第三定律的含义,并会用牛顿第三定律解决简单问题。 4.会对物体进行初步的受力分析,会区分平衡力与作用力和反作用力。
知识点一 作用力和反作用力
情境:观察下列情境。
问题:这些情境中哪些力的作用是相互的?
1.力是物体对物体的作用:每个力一定存在着受力物体和 物体。
2.作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是 的,物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。
3.作用力和反作用力的关系:总是互相依赖、 存在的。
【易错辨析】
1.物体间可能只有作用力,而没有反作用力。( )
2.两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。( )
3.物体间先有作用力,然后才有反作用力。( )
【例1】 (作用力与反作用力的理解)2024年8月3日,在巴黎奥运会网球女子单打金牌赛中,我国运动员夺得金牌,这也是我国获得的首枚奥运会网球女子单打金牌。如图所示,比赛中运动员挥拍击球时,下列说法正确的是( )
A.球拍对网球的作用力与网球对球拍的作用力是一对作用力与反作用力
B.球拍对网球的作用力与球拍对运动员的作用力是一对作用力与反作用力
C.运动员对球拍的作用力与球拍对网球的作用力是一对作用力与反作用力
D.运动员对球拍的作用力与网球对球拍的作用力是一对作用力与反作用力
尝试解答
知识点二 牛顿第三定律
情境:如图所示,鸡蛋碰石头时,鸡蛋破了。
问题:(1)石头对鸡蛋的力比鸡蛋对石头的力大吗?
(2)鸡蛋为什么破了,而石头却安然无恙?
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,用手拉弹簧测力计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,弹力方向相反。
2.牛顿第三定律
内容:两个物体之间的作用力和反作用力 大小 ,方向 ,作用在 。
【易错辨析】
1.物体间的作用力和反作用力等大、反向,可以抵消。( )
2.不管两个物体是否静止,它们之间的作用力与反作用力的大小总是相等。( )
1.牛顿第三定律的理解
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
2.表达式:F=-F',式中的“-”号表示作用力与反作用力方向相反。
【例2】 (牛顿第三定律的理解)某实验中学秋季趣味运动会中,高一两个班同学分成甲、乙两队参加了拔河比赛,如果绳质量不计,且保持水平,在甲、乙两队的拔河比赛中,甲队获胜,则下列说法中正确的是( )
A.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,甲获胜是因为地面对甲的最大静摩擦力大于地面对乙的最大静摩擦力
B.甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
C.只有当甲把乙匀速拉过去时,甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小
D.甲对乙的拉力始终小于乙对甲的拉力
尝试解答
【例3】 (牛顿第三定律的应用)〔多选〕下列情形中,工作原理涉及牛顿第三定律的是( )
尝试解答
知识点三 物体受力的初步分析
1.从相互作用的角度分析物体的受力
(1)在高中物理的力学部分,我们遇到的力主要是重力、 和摩擦力。
(2)必须明确我们是在分析哪个物体所受的力。
2.平衡力与相互作用力
(1)一对平衡力作用在 上,一对作用力与反作用力分别作用在 上。
(2)一对平衡力不一定是 的力,而一对作用力和反作用力一定是 的力。
【易错辨析】
1.对物体受力分析时,若不受弹力也可受摩擦力。( )
2.物体静止放在水平桌面上,物体所受重力和桌面对物体的支持力是一对相互作用力。( )
3.物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对相互作用力。( )
1.受力分析的基本步骤
2.一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较
项目 一对作用力和反作用力 一对平衡力
不 同 点 作用对象 两个力分别作用在相互作用的两个物体上 两个力作用在同一个物体上
力的性质 两个力的性质一定相同 两个力的性质不一定相同
作用效果 两个力分别作用在两个独立物体上,各自独立产生作用效果 两个力共同作用的效果是使物体处于平衡状态
依赖关系 两个力一定同时产生、同时变化、同时消失,不可能单独存在 不存在依赖关系,撤除一个力时,另一个力可依然存在,只是受力不再平衡
共同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
【例4】 (物体受力分析)已知下列各图中接触面均光滑,A均处于静止状态,请对各图中的物体A进行受力分析(要求用直尺作图、画出物体A受到的所有力的示意图)。
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(2025·山西晋城高一月考)雪橇比赛中,一只狗拉着雪橇在水平面上做匀速直线运动,细绳与水平面的夹角为θ,雪橇(上、下表面水平)上的参赛者相对于雪橇静止,如图所示,参赛者和雪橇的受力个数分别是( )
A.2个;4个 B.2个;5个
C.3个;4个 D.3个;5个
【例5】 (一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较)〔多选〕如图所示,电灯吊在天花板上,下列关于力的说法中,正确的是( )
A.灯对悬线的拉力与灯受到的重力是一对平衡力
B.灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力是一对作用力与反作用力
C.灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力
D.灯受到的重力与悬线对天花板的拉力是一对作用力与反作用力
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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,但有些情况不适合直接求解该力,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确定该力的大小和方向。
【典例】 如图所示,用弹簧测力计悬挂一个重力为G=10 N的金属块,使金属块的一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,则台秤的示数与未挂金属块时相比( )
A.保持不变 B.增加10 N
C.增加6 N D.增加4 N
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提示:完成课后作业 第三章 3.
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