3.3牛顿第三定律 讲义-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册word版含答案

第三章相互作用——力
第3节牛顿第三定律
【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、反作用力与平衡力的区别
4．会正确进行受力分析
【必备知识】
知识点一、作用力与反作用力
1.定义：力的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力互称作用力和反作用力．
2.对作用力和反作用力的理解
(1)三个特征：
①等值，即大小总是相等的．
②反向，即方向总是相反的．
③共线，即二者总是在同一直线上．
(2)四种性质：
①异体性，即作用力和反作用力是分别作用在彼此相互作用的两个物体上．
②同时性，即作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失．
③相互性，即作用力和反作用力总是相互的、成对出现的．
④同性性，即二者性质总是相同的．
知识点二、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，作用在同一条直线上．
(2)表达式：F＝－F′.(负号表示方向相反)
牛顿第三定律的适用范围：牛顿第三定律是个普遍定律．所阐明的作用力与反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，这种关系与作用力性质、物体质量大小、作用方式(接触还是不接触)、物体运动状态及参考系的选择均无关．
（3）一对作用力和一对平衡力的比较
作用力与反作用力
二力平衡
共同点
大小相等、方向相反、且作用在同一条直线上
不
同
点
作用对象
两个力分别作用在两个物体上
两个力作用在同一个物体上
作用时间
同时产生，同时变化，同时消失，不可单独存在
不一定同时产生或消失
力的性质
一定是同性质的力
不一定是同性质的力
作用效果
因为一对作用力与反作用力作用在两个物体上，各自产生作用效果，故不能求合力
一对平衡力的作用效果是使物体处于平衡状态，合力为零
知识点三、物体受力的初步分析
1．定义
把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有力找出来，并画出受力示意图，这就是受力分析．受力分析时只分析物体受到的力，而不分析它对其他物体施加的力，但可以通过分析施力情况而确定受力情况．
2．受力分析的一般顺序
一般先分析重力；再分析弹力，环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用；然后分析摩擦力，对凡有弹力作用处逐一进行分析；最后是其他力．
3．受力分析的步骤
受力分析的注意事项
①受力分析时，只分析研究对象实际受到的性质力，不要把分解或合成的力算进去。
②不能把作用在其他物体上的力错误地认为会“传递到”研究对象上。
③不要错误地认为物体运动就必须受到沿运动方向的动力，力不是维持运动的原因。
④找不出施力物体的力是不存在的。
【点睛】受力分析常用的方法
(1)整体法与隔离法
整体法
隔离法
概念
将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开分析的方法
选用原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度
研究系统内物体之间的相互作用力
注意问题
受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用力
一般隔离受力较少的物体
(2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的情况假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在．
【课堂检测】
1.一物体受绳的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改做匀速运动，再改做减速运动，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，绳拉物体的力大于物体拉绳的力
C.?只有匀速前进时，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
【答案】
D
【解析】不管物体做减速运动、匀速运动还是加速运动，绳拉物体的力和物体拉绳的力是一对作用力和反作用力，作用力和反作用力总是大小相等，与物体运动状态无关．
A.
加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力，与结论不符，选项A不符合题意；
B.
减速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力，与结论不符，选项B不符合题意；
C.
只有匀速前进时，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小才相等，与结论不符，选项C不符合题意；
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，与结论相符，选项D符合题意；
故答案为：D
【分析】利用相互作用力大小相等可以判别绳子和物体间的拉力大小相等，与运动状态无关。
2.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，平衡力的性质却不一定相同
C.?作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且一对平衡力也是如此
D.?先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力都是同时作用在同一个物体上
【答案】
B
【解析】作用力与反作用力和一对平衡力都是等值反向的一对力，区别在于作用力和反作用力作用在不同的物体上，不能抵消，平衡力作用在同一物体上，能抵消。A不符合题意；作用力和反作用力同时产生，同时消失，且性质相同，平衡力可以不同时产生，同时消失，可以是不同性质的力，B符合题意、CD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】相互作用作用在不同对象上所以不能进行合成；平衡力不是同时产生和同时消失；作用力和反作用力是同时产生的。
【素养作业】
1.2020年5月5日长征五号B遥一运载火箭顺利发射，开启了中国空间站时代。火箭在运送空间站入空的发射过程中，在向上加速的阶段，关于火箭与空间站之间的力分析正确的是（??
）
A.?火箭给空间站的力等于空间站给火箭的力???????????B.?火箭给空间站的力大于空间站给火箭的力
C.?火箭给空间站的力等于空间站的重力??????????????????D.?空间站给火箭的力等于空间站的重力
【答案】
A
【解析】AB．火箭给空间站的作用力和空间站给火箭的作用力是作用力与反作用力，大小相等，A符合题意，
B不符合题意；
CD．空间站能加速的原因是火箭给空间站的力大于空间站的重力，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】火箭与空间站的作用力属于相互作用，其作用力和反作用力大小相等，方向相反。
2.根据牛顿第三定律分析，游泳时为了更快向前进，应当（??
）
A.?双手向前划水，双脚向前蹬水
B.?双手向后划水，双脚向后蹬水
C.?双手向前划水，双脚向后蹬水
D.?双手向后划水，双脚向前蹬水
【答案】
B
【解析】根据牛顿第三定律知，力的作用是相互的，双手向后划水，水给人向前的力，双手向前划水，水给人向前的力；双脚向后蹬水，水给人向前的力，双脚向前划水，水给人向后的力，所以游泳时为了更快向前进，应当双手向后划水，双脚向后蹬水，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用水对人的相互作用可以判别人对水的作用力要向后。
3.在高速公路有一小汽车因追尾撞上一辆货车，以下判断正确的是（??
）
A.?由牛顿第三定律可知，两车受到的撞击力一样大?????B.?小汽车追尾，小车受到的撞击力大
C.?货车的质量大，货车受到的撞击力大???????????????????????D.?情况不详，难于断定
【答案】
A
【解析】因两车之间的撞击力互为作用力和反作用力，由牛顿第三定律可知，两车受到的撞击力大小相等，方向相反，与两车的质量关系无关，与运动情况无关。
故答案为：A。
【分析】由于两车碰撞属于相互作用，则两车受到撞击的力大小相等。
4.火箭点火发射的某一瞬间，下列说法一定正确的是（??
）
A.?火箭受重力、空气的推力、空气阻力作用
B.?火箭加速升空过程中处于失重状态
C.?发动机喷出气体对火箭的作用力等于火箭所受的重力
D.?发动机喷出气体对火箭的作用力等于火箭对喷出气体的作用力
【答案】
D
【解析】A．火箭发射瞬间，火箭受到的力是重力、火箭喷出气体的推力、空气阻力，A不符合题意；
B．火箭加速升空具有向上的加速度，处于超重状态，B不符合题意；
C．发动机喷出气体对火箭的作用力大于火箭所受的重力，火箭才能加速上升，C不符合题意；
D．发动机喷出气体对火箭的作用力等于火箭对喷出气体的作用力，属于相互作用力，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】平衡力和相互作用力的区别在于是否作用在同一物体上，两个等大反向的力作用在同一物体上，即位平衡力，作用在不同物体上即为相互作用力；物体具有向上的加速度，为超重状态；物体具有向下的加速度，为失重状态。
5.关于相互作用，下列说法中正确的是（??
）
A.?静止在水平地面上的物体所受重力的反作用力是物体对地面的压力
B.?轻杆产生的弹力方向一定沿着杆的方向
C.?弹簧的劲度系数由弹簧自身的性质决定
D.?物体处于平衡状态时，其所受的作用力一定是共点力
【答案】
C
【解析】A．静止在水平地面上的物体所受重力是地球对物体的吸引力，其反作用力是物体对地球的吸引力，A不符合题意；
B．弹力的方向与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反，因此轻杆产生的弹力方向不一定沿着杆的方向，B不符合题意；
C．弹簧的劲度系数由弹簧自身的性质决定，C符合题意；
D．物体处于平衡状态时，其所受的作用力不一定是共点力，例如：杠杆平衡时所受的力就不是共点力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】重力与压力不属于作用力与反作用力；轻杆产生的弹力方向可以不沿杆的方向；物体处于平衡状态其受到的力不一定是共点力。
6.起重机通过一绳子将货物向上吊起的过程中(忽略绳子的重力和空气阻力)，以下说法正确的是(
??)
A.?当货物匀速上升时，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是一对平衡力
B.?无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小都等于货物对绳子的拉力大小
C.?无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小总大于货物的重力大小
D.?若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力大小一定大于货物的重力
【答案】
B
【解析】绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是作用力和反作用力，A不符合题意；无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力总是作用力和反作用力，故它们大小相等，B符合题意；当货物减速上升时，加速度向下，绳子对货物的拉力大小一定小于货物的重力大小，此时货物处于失重状态，C不符合题意；若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力大小一定等于货物的重力，D不符合题意．
故答案为：B
【分析】绳子与货物之间的拉力属于相互作用力，其大小相等；利用加速度的方向可以判别拉力和重力的大小；平衡时其拉力等于重力的大小。
7.如图所示，手用力向下压住架在两本书之间的尺子，尺子发生了弹性形变。手对尺子的压力为F1
，
尺子对手的弹力为F2
，
下列说法中正确的是（??
）
A.?F1大于F2??????????B.?F1小于F2??????????C.?F1和F2是一对平衡力??????????D.?F1和F2是一对作用力和反作用力
【答案】
D
【解析】手对尺子的压力为F1
，
尺子对手的弹力为F2
，
这两个力作用在两个物体上，力的性质相同，是一对作用力与反作用力。因此这两个力大小相等、方向相反，作用在一条直线上。
故答案为：D。.
【分析】人对尺子和尺子对人的弹力属于相互作用力，大小相等。
8.在滑冰场上，甲、乙两个小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动，假定两板与冰面间的动摩擦因数相同，已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于（
??）
A.?在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力
B.?在推的过程中，甲推的乙的时间小于乙推甲的时间
C.?在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度
D.?在分开后，甲的加速度大小小于乙的加速度大小
【答案】
C
【解析】由牛顿第三定律可知A不符合题意；B不符合题意；由
可知C对；加速度均为μg，是相同的，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】物体做匀减速运动，结合物体的运动距离和加速度，利用匀变速直线运动公式求解初速度大小。