第3节 牛顿第三定律
学 习 目 标
知 识 脉 络
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确切含义，会用它解决简单的问题．(重点)
3．会区分平衡力与作用力和反作用力．(重点、难点)
一、作用力与反作用力
1．定义：物体间的一对相互作用力，叫作作用力和反作用力．可以把其中的任意一个力叫作作用力，则另一个力就叫作反作用力．
2．特点：力的作用总是相互的．相互的作用力和反作用力既可以存在于相互接触的物体之间，也可以存在于不接触的物体之间．
二、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相等，方向相反，作用在一条直线上．
2．表达式：F＝－F′，其中F、F′分别表示作用力和反作用力．负号表示两个力方向相反．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)力是物体对物体的作用，施力物体同时也是受力物体． (√)
(2)作用力和反作用力的受力物体是同一物体． (×)
(3)作用力和反作用力的合力为零． (×)
(4)一个人在用力打拳，可见一个力可以只有施力物体没有受力物体． (×)
(5)先有作用力后有反作用力． (×)
(6)作用力与反作用力一定是同性质的力． (√)
2．如图所示，一个大人甲跟一个小孩乙站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，正确的说法是( )
甲 乙
A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大
B．大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力
C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的合力一定为零
D．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，有可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
B [大人拉小孩的力与小孩拉大人的力构成一对相互作用力，它们之间的关系满足牛顿第三定律，所以二者永远大小相等，方向相反，两力作用在不同的人身体上，不能求合力，小孩被拉动是因为他受的拉力大于他所受摩擦力．故选项B正确．]
3．关于作用力和反作用力，下列说法中正确的有( )
A．凡是大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力，必定是一对作用力和反作用力
B．弹力和摩擦力总有其反作用力，重力没有反作用力
C．作用力和反作用力总是同时产生，但不一定同时消失
D．相互作用的物体，无论接触与否，运动状态如何，牛顿第三定律都是适用的
D [任何力都有反作用力，重力的反作用力作用于地球上；牛顿第三定律反映了物体间相互作用的普遍规律，与物体是否接触及运动状态无关．作用力、反作用力同时产生、同时消失．]
作用力与反作用力
1．作用力与反作用力
2．作用力、反作用力与平衡力之间最直观的不同就是受力物体不同．
作用力和反作用力
平衡力
相同点
大小相等、方向相反、作用在同一直线上
不同点
受力物体
作用在不同物体上
作用在同一物体上
性质
相同
不一定相同
依存关系
同时产生、同时变化、同时消失，相互依存，不可单独存在
无依存关系，撤销其中一个，另一个仍可存在，只是不再平衡
叠加性
不可叠加求合力，两力作用效果不会抵消
可以叠加求合力，合力为零，两力作用效果相互抵消
【例1】 (多选)如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动，下列说法中正确的是( )
A．作用力F跟墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
B．作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力
C．物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
思路点拨：先对物体受力分析，找出相互平衡的力，然后找出每个力的施力物体，对施力物体的作用力是反作用力．
CD [作用力F跟墙壁对物体的支持力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，在一条直线上，是一对平衡力，A错．作用力F作用在物体上而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不能成为平衡力，也不是作用力和反作用力，B错．物体在竖直方向上，受竖直向下的重力和墙壁对物体竖直向上的静摩擦力，因物体处于静止，故这两个力是一对平衡力，C对．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力，是两个物体之间的相互作用力，是一对作用力和反作用力，D对．]
辨别作用力、反作用力与平衡力的方法
1．下列关于作用力、反作用力和一对平衡力的认识，正确的是( )
A．一对平衡力的合力为零，作用效果相互抵消，一对作用力与反作用力的合力也为零，作用效果也相互抵消
B．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且性质相同，一对平衡力的性质不一定相同
C．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，一对平衡力也是如此
D．先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力却是同时作用在同一个物体上的
B [作用力与反作用力是分别作用在两个不同物体上的，作用效果不能抵消，选项A错误；作用力与反作用力具有同时性、同性质的特点，而一对平衡力不一定具有这些特点，选项B正确，C、D错误．]
2.如图所示，物体处于静止状态，下列说法中正确的是( )
A．绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是一对作用力与反作用力
B．物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力
C．物体的重力和绳对物体的拉力是一对作用力与反作用力
D．物体的重力的反作用力作用在绳上
A [绳对物体的拉力和物体对绳的拉力作用在相互作用的两个物体上，且大小相等、方向相反，符合作用力与反作用力的条件，故选项A正确；物体的重力作用在物体上，物体对绳的拉力作用在绳上，作用对象不同，不是一对平衡力，故选项B错误；物体的重力与绳对物体的拉力是一对平衡力，故选项C错误；物体的重力的反作用力作用在地球上，而非作用在绳上，故选项D错误．]
牛顿第三定律
1．牛顿第三定律的公式表达：F＝－F′.负号表示两者方向相反，等号表示两者大小相等．
2．牛顿第三定律的物理意义：揭示了物体之间相互作用的规律，反映了作用力和反作用力的大小、方向特点，揭示了相互作用的物体间的联系．
3．应用牛顿第三定律应注意的问题
(1)定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的．
(2)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相互关系”．
【例2】 质量为M的人站在地面上，用轻绳通过光滑定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度a下降(a＜g)，则人对地面的压力为( )
A．(M＋m)g－ma
B．M(g－a)－ma
C．(M－m)g＋ma
D．Mg－ma
思路点拨：①“轻绳、光滑定滑轮”说明绳对重物的拉力和对人的拉力大小相等．
②求人对地面的压力可用转换对象法先求地面对人的支持力．
C [以重物为研究对象，受力分析如图甲所示．
甲 乙
由牛顿第二定律得mg－F＝ma，
所以绳子上的拉力F＝mg－ma.
以人为研究对象，受力分析如图乙所示．
由平衡条件得F＋N＝Mg
所以N＝Mg－F＝Mg＋ma－mg
由牛顿第三定律知，人对地面的压力等于地面对人的支持力
所以N′＝N＝(M－m)g＋ma.]
牛顿第三定律的适用范围
牛顿第三定律不仅适用于固体间的相互作用，也同样适用于气体和液体间的相互作用，而且与作用力的性质、作用方式(接触或不接触)、物体的质量大小、运动状态及参考系的选择均无关．
3.如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重10 N的金属块．现使金属块部分浸在台秤上的水杯中(水没有溢出)，若弹簧测力计的示数变为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
D [金属块浸入水中后，水对金属块产生浮力F，由平衡条件可知，浮力的大小为F＝G－T＝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′＝4 N，故台秤的示数增加4 N，选项D正确．]
4.如图所示，底座A上装有0.5 m长的直立杆，底座和杆的总质量为M＝0.2 kg，杆上套有质量为0.05 kg的小环B，它与杆之间有摩擦．当环从底座上以4 m/s的初速度飞起时，刚好能到达杆顶而没有脱离直立杆，取g＝10 m/s2.求在环升起的过程中底座对水平面的压力为多大？
[解析] 对小环上升的过程进行受力分析，小环受重力mg和直立杆对其产生的滑动摩擦力f的作用，设小环的加速度大小为a，由牛顿第二定律得f＋mg＝ma，
又小环的初速度v＝4 m/s，直立杆长度为s＝0.5 m，
小环向上做匀减速运动，由运动学公式得0－v2＝－2as，
联立解得a＝16 m/s2，f＝0.3 N.
根据牛顿第三定律可知，小环给直立杆一个竖直向上的滑动摩擦力f′.
因为杆和底座整体受力平衡，受力分析得N＋f′＝Mg，所以N＝1.7 N.
根据牛顿第三定律知，底座对水平面的压力大小为1.7 N.
[答案] 1.7 N
1．(多选)下面是生活、生产中常见的事例，应用牛顿第三定律的是( )
A．小船靠划桨前进
B．帆船利用风力来航行
C．螺旋桨飞机通过螺旋桨旋转飞行
D．喷气式飞机向后喷出燃气推动飞机前进
ACD [当坐在船上的人划桨时，桨对水有向后的作用力，同时水对桨有一个反作用力向前，使得小船向前行，A正确．同理C、D正确，B错误．]
2．我国跳水运动在世界上处于领先地位．如图所示为运动员跳水前的起跳动作．下列说法正确的是( )
A．运动员蹬板的作用力大小大于板对她们的支持力大小
B．运动员蹬板的作用力大小小于板对她们的支持力大小
C．运动员所受的支持力和重力相平衡
D．运动员所受的合外力一定向上
D [运动员蹬板的作用力与板对她们的支持力是作用力和反作用力，大小相等、方向相反，A、B错误；运动员起跳过程，是由静止获得速度的过程，因而有竖直向上的加速度，合外力竖直向上，运动员所受的支持力大于重力，C错，D对．]
3．下列各对力中，是相互作用力的是( )
A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力
B．电灯拉悬绳的力与悬绳拉电灯的力
C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力
D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力
B [作用力与反作用力是两个物体之间的相互作用力，选项A、C、D都不是作用力与反作用力．]
4．(多选)马拉车运动时，设马对车的作用力为F，车对马的作用力为F′.关于F和F′的说法正确的是( )
A．F和F′是一对作用力和反作用力
B．当马与车做加速运动时，F>F′
C．当马与车做减速运动时，FD．无论马与车做什么运动，F和F′的大小总是相等的
AD [马与车之间的两个力作用在两个物体上，是一对相互作用力，这两个力大小一定相等，故A、D项正确；车做加速(减速)运动的原因是马拉车的力大于(小于)车所受的阻力，故B、C项错误．]
课件48张PPT。第6章 力与运动第3节 牛顿第三定律作用力 反作用力 相互 接触 不接触 相等 相反 －F′ 方向相反 √
×
××
×
√作用力与反作用力 牛顿第三定律 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十四)
(时间：40分钟 分值：100分)
[合格基础练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．春天，河边上的湿地很松软，人在湿地上行走时容易下陷，在人下陷时( )
A．人对湿地地面的压力就是他受的重力
B．人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力
C．人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力
D．人对湿地地面的压力小于湿地地面对他的支持力
C [人对湿地地面的压力，是弹力且受力物体是地面，人受到的重力与弹力性质不同，且受力物体是人，所以不能说人对湿地地面的压力就是他受的重力，A错；人对湿地地面的压力和湿地地面对他的支持力是一对作用力和反作用力，故大小相等，B、D错，C对．]
2．一物体受水平绳的拉力作用在水平地面上由静止开始前进，先做加速运动，然后做匀速运动，最后又做减速运动，则下列说法中正确的是( )
A．加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B．减速前进时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C．只有在匀速前进时，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等
D．不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
D [绳与物体是一对相互作用的物体，绳与物体之间的作用力与反作用力遵守牛顿第三定律，与相互作用的性质、物体的运动状态均无关系，总是等大、反向、作用在不同物体上且在一条直线上，D正确．]
3．用一根轻质弹簧竖直悬挂一小球，小球和弹簧的受力如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．F1的施力物体是弹簧
B．F2的反作用力是F3
C．F3的施力物体是地球
D．F4的反作用力是F1
B [F1的施力物体是地球，F2的反作用力是F3，F3的施力物体是小球，F4的反作用力是弹簧对天花板向下的拉力，B正确．]
4.(多选)如图所示，物体A静止于水平地面上，下列说法中正确的是( )
A．物体对地面的压力和受到的重力是一对平衡力
B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力和反作用力
C．物体受到的重力和地面对它的支持力是一对平衡力
D．物体受到的重力和地面对它的支持力是一对作用力和反作用力
BC [物体对地面的压力和受到的重力等大同向，不是一对平衡力；物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力和反作用力；物体受到的重力和地面对物体的支持力是一对平衡力．]
5.如图所示，电灯吊在天花板上，设悬线对电灯的拉力为F1，电灯对悬线的拉力为F2，电灯的重力为F3.下列说法正确的是( )
A．F1、F2是一对平衡力
B．F1、F3是一对平衡力
C．F1、F3是一对作用力和反作用力
D．F2、F3是一对作用力和反作用力
B [悬线对电灯的拉力为F1，电灯对悬线的拉力为F2，符合一对相互作用力的特点，是一对作用力和反作用力，故A错误；悬线对电灯的拉力F1和电灯的重力F3，作用在一个物体上，大小相等，方向相反，是一对平衡力，故B正确，C错误；电灯对悬线的拉力F2和电灯的重力F3，不是两个物体间的相互作用，不是一对作用力和反作用力，故D错误．]
6．某同学用传感器探究作用力与反作用力的关系，实验时他把两只力传感器同时连接在计算机上．如图是他记录的两个物体间作用力和反作用力的变化图线．根据图线可以得出的结论是( )
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．作用力变化在先，反作用力变化在后
D．两个物体一定都处于平衡状态
B [从与传感器连接在一起的计算机所描绘出的作用力与反作用力随时间的变化规律图线不难看出：在任意时刻，作用力都与反作用力大小相等、方向相反．二者的大小变化规律完全相同，只是方向相反．因此，选项A错误，选项B正确；图线显示作用力与反作用力的变化具有同时性，不分先后，选项C错误；图线只反映了相互作用的两个物体之间的作用力等大、反向关系，并不能反映每个物体受到的合外力情况，选项D错误．]
二、非选择题(14分)
7．如图所示，质量M＝60 kg的人通过光滑的定滑轮用绳拉着m＝20 kg的物体．当物体以加速度a＝5 m/s2上升时，人对地面的压力为多少？(g取10 m/s2)
[解析] 对物体由牛顿第二定律得：F－mg＝ma，解得F＝m(g＋a)＝20×(10＋5) N＝300 N，
由于人静止，则：Mg＝N＋F，
解得地面对人的支持力为N＝Mg－F＝60×10 N－300 N＝300 N，
由牛顿第三定律得人对地面的压力为N′＝N＝300 N.
[答案] 300 N
[等级过关练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．当人站立在体重计上称重时，下列说法正确的是( )
A．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力
B．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力
C．人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力
D．人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力
B [人对体重计的压力与体重计对人的支持力是一对相互作用力，A错误，B正确；人所受的重力与人对体重计的压力方向相同，既不是相互作用力，也不是平衡力，C、D错误．]
2．物体静放于水平桌面上，如图所示，则( )
A．桌面对物体的支持力大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力
B．物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C．物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力
D．物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力
A [物体和桌面的受力情况如图所示．因物体处于平衡状态，且N与G作用于同一物体，因此N和G是一对平衡力，故A项对．因作用力和反作用力应分别作用在两个物体上，故B项错．因压力是弹力，而弹力与重力是性质不同的两种力，故C项错．支持力和压力是物体与桌面相互作用(挤压)而产生的，因此N与N′是一对作用力和反作用力，故D项错．]
3．(多选)如图所示，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．箱和杆质量是M，环的质量为m，已知环沿着杆以加速度a下滑，环受杆的摩擦阻力大小为F，则此时箱对地面的压力为( )
A．Mg＋F B．(M＋m)g－F
C．(M＋m)g D．(M＋m)g－ma
AD [由牛顿第三定律可知，环对杆的摩擦力大小为F，方向向下，箱对地面的压力为Mg＋F，故A正确；对环由牛顿第二定律得：mg－F＝ma，解得F＝m(g－a)，代入A项中得压力为(M＋m)g－ma，故D正确．]
4．将重均为G的两个磁环A、B，先后套在光滑的木支架上，并使两磁环N极相对，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正确的是( )
A．F1＞2G，F2＝G
B．F1＝2G，F2＞G
C．F1＝2G，F2＝G
D．F1＞2G，F2＞G
C [对于磁环A，受到重力G和磁环B对磁环A的排斥力F2，根据平衡条件可知，F2＝G；对于磁环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，根据作用力与反作用力的关系知F1＝F2＋G，则有F1＝2G，选项C正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(13分)一质量为50 kg的人，站在电梯底板上随同电梯一起由静止开始匀加速竖直上升，经时间3 s速度达到6 m/s.取g＝10 m/s2，求运动过程中：
(1)电梯加速度的大小；
(2)人对电梯底板压力的大小．
[解析] (1)根据运动学公式v＝at
电梯的加速度a＝＝ m/s2＝2 m/s2.
(2)设电梯对人的支持力为F，由牛顿第二定律得F－mg＝ma
解得F＝m(g＋a)＝600 N
由牛顿第三定律可知：在电梯上升过程中人对电梯底板压力的大小为600 N.
[答案] (1)2 m/s2 (2)600 N
6．(13分)如图所示，质量为M的木板放在倾角为θ的光滑斜面上，一个质量为m的人站在木板上，若人相对于木板静止，木板的加速度为多大？人对木板的摩擦力多大？
[解析] 先以M、m为一整体，受力分析如图甲所示，取沿斜面向下为正方向，由牛顿第二定律得：
(M＋m)gsin θ＝(M＋m)a，解得a＝gsin θ
甲 乙
再以人为研究对象，设木板对人的摩擦力为F人，方向沿斜面向下，受力分析如图乙所示．
由牛顿第二定律得：mgsin θ＋F人＝ma
且a＝gsin θ
可得F人＝0，由牛顿第三定律得：人对木板的摩擦力也为零．
[答案] gsin θ 0
