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牛頓運動定律
第五節 牛頓第三定律
【課標解讀】：1.知道兩個物體間的作用總是相互的，而作用力和反作用力的說法也是相對的。2.體會一對作用力與反作用力間的大小和方向等關系，能區分一對平衡力與一對相互作用力。3.能正確表述牛頓第三定律，并能運動定律分析解決有關問題。
【考點聚焦】：
對牛頓第三運動定律的理解與應用。
作用力和反作用力與平衡力的區別。
【知識要點】：
牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上。
理解要點：
作用力和反作用力相互依賴性，它們是相互依存，互以對方作為自已存在的前提；
作用力和反作用力的同時性，它們是同時產生、同時消失，同時變化，不是先有作用力后有反作用力；
作用力和反作用力是同一性質的力；
作用力和反作用力是不可疊加的，作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，各產生其效果，不可求它們的合力，兩個力的作用效果不能相互抵消，這應注意同二力平衡加以區別。
區分一對作用力反作用力和一對平衡力：一對作用力反作用力和一對平衡力的共同點有：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點有：作用力反作用力作用在兩個不同物體上，而平衡力作用在同一個物體上；作用力反作用力一定是同種性質的力，而平衡力可能是不同性質的力；作用力反作用力一定是同時產生同時消失的，而平衡力中的一個消失后，另一個可能仍然存在。
對牛頓第三定律的理解應注意以下幾點：
（1）作用與反作用是相對而言的，總是成對出現的，具有四同：即同時發生、存在、消失、同性質。（如果作用力是摩擦力反作用力也是摩擦力，絕不會是彈力或重力。）
（2）一對作用力和反作用力，分別作用于兩個相互作用的物體上，不能抵消各自產生各自的效果，（F = m1a1, F = m2a2）不存在相互平衡問題。而平衡力可以抵消也可以是不同性質的力。
（3）作用力與反作用力與相互作用的物體的運動狀態無關，無論物體處于靜止、作勻速運動，或變速運動，此定律總是成立的。
（4）必須弄清：拔河、跳高或馬拉車。
如果拔河：甲隊能占勝乙隊是由于甲隊對乙隊的拉力大于乙隊受到的摩擦力，而甲隊對乙隊的拉力和乙隊對甲隊的拉力是一對作用反作用力。同理跳高是人對地面的壓力和地面對人的支持力是一對作用力和反作用力，人只所以能跳起來，是地對人的支持力大于人受到的重力。
（5）應指出的是應用牛頓第三定律解釋問題最易出錯。
【例題精講】：
題型一：概念理解與分析
【例1】關于作用力和反作用力的說法正確的是 （ ）?
Ａ.先有作用力，后有反作用力?
Ｂ.只有物體處于靜止狀態時，物體間才存在作用力和反作用力?
Ｃ.只有物體接觸時，物體間才存在作用力和反作用力?
Ｄ.兩物體間的作用力和反作用力一定是同性質的力??
變式訓練：對于牛頓第三定律的理解，下列說法正確的是（ ）
A.當作用力產生后，再產生反作用力；當作用力消失后，反作用力才慢慢消失
B.彈力和摩擦力都有反作用力，而重力無反作用力
C.甲物體對乙物體的作用力是彈力，乙物體對甲物體的作用力可以是摩擦力
D.作用力和反作用力，這兩個力在任何情況下都不會平衡
【例2】下列的各對力中，是相互作用力的有（ ）
A.懸繩對電燈的拉力和電燈的重力
B.電燈拉懸繩的力和懸繩拉電燈的力
C.懸繩拉天花板的力和電燈拉懸繩的力
D.懸繩拉天花板的力和電燈的重力
變式訓練：關于一對平衡力，以下說法中正確的是（ ）
A.它們一定大小相等、方向相反且作用在同一條直線上
B.它們一定作用在同一個物體上
C.它們一定是同種性質的力
D.它們可以是同種性質的力，也可以是不同性質的力
題型二：實際應用
【例1】如圖所示，有人做過這樣的實驗，把雞蛋A向另一個完全相同的雞蛋B撞去（用相同部分撞擊），結果每次都是被撞擊的雞蛋B被撞破。下列說法正確的是（ ）
A.A對B的作用力大小等于B對A的作用力大小
B.A對B的作用力大小大于B對A的作用力大小
C.碰撞瞬間A的蛋黃和蛋白由于慣性會對A的蛋殼產生向前的作用力
D.A碰撞部分除受到B的作用力外，還受到A的蛋黃和蛋白對它的作用力，所以所受合力較小
變式訓練：甲、乙兩人質量相等，分別站在相同的船上，初速度均為零，甲的“力氣”大于乙的“力氣”。它們各自握住繩子的一端，用力拉對方，兩人相對船均靜止，則（ ）
A.甲船先到中點 B.乙船先到中點
C.兩船同時到達中點 D.無法判斷
【例2】如圖所示，長木板平放在地面上，用F=10 N的力拉動木板上的小木塊使其勻速前進時，木板靜止，則木板的受力個數為（ ）
A.3個 B.4個 C. 5個 D.6個
變式訓練：如圖6所示，物體處于靜止狀態，下列說法中正確的是（ ）
A.繩對物體的拉力和物體對繩的拉力是作用力與反作用力
B.物體的重力和物體對繩的拉力是一對平衡力
C.物體的重力與繩對物體的拉力是作用力與反作用力
D.物體的重力的反作用力作用在繩上
【例3】甲、乙兩隊舉行拔河比賽，甲隊獲勝，如果甲隊對繩的拉力為F甲，地面對甲隊的摩擦力為f甲；乙隊對繩的拉力為F乙，地面對乙隊的摩擦力為f乙，繩的質量不計，則有F甲____________F乙，f甲____________f乙。（選填“＞”“=”或“＜”）
變式訓練：乒乓球落在地面上會被彈起，可乒乓球掉進水里卻沒有被水彈離水面，這是否說明牛頓第三定律不正確？
【高考鏈接】
1．如圖甲所示，物體沿斜面由靜止滑下，在水平面上滑行一段距離后停止，物體與斜面和水平面間的動摩擦因數相同，斜面與水平面平滑連接．圖乙中v、a、f和s分別表示物體速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程．圖乙中正確的是(　　)
2．質量為2 kg的物體靜止在足夠大的水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數為0.2，最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等．從t＝0時刻開始，物體受到方向不變、大小呈周期性變化的水平拉力F的作用，F隨時間t的變化規律如圖所示．重力加速度g取10 m/s2，則物體在t＝0至t＝12 s這段時間的位移大小為(　　)
A．18 m　　　B．54 m　　　C．72 m　　　D．198 m
3．某人在地面上用彈簧秤稱得體重為490N.他將彈簧秤移至電梯內稱其體重，t0至t3時間段內，彈簧秤的示數如圖所示，電梯運行的v－t圖可能是(取電梯向上運動的方向為正)(　　)
4．為了探究受到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規律，某同學采用了“加速度與物體質量、物體受力關系”的實驗裝置(如圖所示)．實驗時，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運動的阻力．
(1)往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車________(選填“之前”或“之后”)接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點．
(2)從紙帶上選取若干計數點進行測量，得出各計數點的時間t與速度v的數據如下表：
時間t/s 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
速度v/(m·s－1) 0.12 0.19 0.23 0.26 0.28 0.29
請根據實驗數據作出小車的v－t圖象．
(3)通過對實驗結果的分析，該同學認為：隨著運動速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大，你是否同意他的觀點？請根據v－t圖象簡要闡述理由．
5．如圖(a)，質量m＝1kg的物體沿傾角θ＝37°的固定粗糙斜面由靜止開始向下運動，風對物體的作用力沿水平方向向右，其大小與風速v成正比，比例系數用k表示，物體加速度a與風速v的關系如圖(b)所示．求：
(1)物體與斜面間的動摩擦因數μ；
(2)比例系數k.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)
6．質量為M的拖拉機拉著耙來耙地，由靜止開始做勻加速直線運動，在時間t內前進的距離為s.耙地時，拖拉機受到的牽引力恒為F，受到地面的阻力為自重的k倍，耙所受阻力恒定，連接桿質量不計且與水平面的夾角θ保持不變．求：
(1) 拖拉機的加速度大小；
(2)拖拉機對連接桿的拉力大小．
【課堂練習】
　一、選擇題
　　1．下列的各對力中，是相互作用力的是 [ ]
　　　　A．懸繩對電燈的拉力和電燈的重力
　　　　B．電燈拉懸繩的力和懸繩拉電燈的力
　　　　C．懸繩拉天花板的力和電燈拉懸繩的力
　　　　D．懸繩拉天花板的力和電燈的重力
　　2．在撥河比賽中，下列各因素對獲勝有利的是 [ ]
　　　　A．對繩的拉力大于對方
　　　　B．對地面的最大靜摩擦力大于對方
　　　　C．手對繩的握力大于對方
　　　　D．質量大于對方
　　3．關于兩個物體間作用力與反作用力的下列說法中，正確的是
　　 [ ]
　　　　A．有作用力才有反作用力，因此先有作用力后產生反作用力
　　　　B．只有兩個物體處于平衡狀態中，作用力與反作用才大小相等
　　　　C．作用力與反作用力只存在于相互接觸的兩個物體之間
　　　　D．作用力與反作用力的性質一定相同
　　4．重物A用一根輕彈簧懸于天花板下，畫出重物和彈簧的受力圖如圖1所示．關于這四個力的以下說法正確的是 [ ]
　　　　A．F1的反作用力是F4
　　　　B．F2的反作用力是F3
　　　　C．F1的施力者是彈簧
　　　　D．F3的施力者是物體A
　　　　E．F1與F2是一對作用力與反作用力
　　5．粗糙的水平地面上有一只木箱，現用一水平力拉木箱勻速前進，則 [ ]
　　　　A．拉力與地面對木箱的摩擦力是一對作用力與反作用力
　　　　B．木箱對地面的壓力與地面對木箱的支持力是一對平衡力
　　　　C．木箱對地面的壓力與地面對木箱的支持力是一對作用力與反作用力
　　　　D．木箱對地面的壓力與木箱受到的重力是一對平衡力
　　6．關于作用力和反作用力，下列說法中錯誤的是 [ ]
　　　　A．我們可以把物體間相互作用的任何一個力叫做作用力，另一個力叫做反作用力
　　　　B．若作用力是摩擦力，則反作用力也一定是摩擦力
　　　　C．作用力與反作用力一定是同時產生、同時消失的
　　　　D．作用力與反作用力大小相等，方向相反，作用在一條直線上，因此它們可能成為一對平衡力
　　7．關于反作用力在日常生活和生產技術中應用的例子，下列說法中錯誤的是 [ ]
　　　　A．運動員在跳高時總是要用力蹬地面，他才能向上彈起
　　　　B．大炮發射炮彈時，炮身會向后倒退
　　　　C．農田灌溉用的自動噴水器，當水從彎管的噴嘴里噴射出來時，彎管會自動旋轉
　　　　D．軟體動物烏賊在水中經過體側的孔將水吸入鰓腔，然后用力把水擠出體外，烏賊就會向相反方向游去
　　8．如圖2所示，A、B兩物體在水平力F的作用下共同以加速度a向右移動，則在A、B兩物體間的作用力
A．1對　　　　B．2對
　　　　C．3對　　　　D．4對
　　二、填空題
　　9．甲、乙兩隊舉行拔河比賽，甲隊獲勝，如果甲隊對繩的拉力為F甲，地面對甲隊的摩擦力為f甲；乙隊對繩的拉力為F乙，地面對乙隊的摩擦力為f乙，繩的質量不計，則有F甲____F乙，f甲___f乙（選填“＞”、“=”或“＜”）。
　　10．一對作用力和反作用力必定是作用在___物體上，而一對平衡力必定是作用在______物體上的。
　　11．用繩懸掛一重物，當重物處于平衡狀態時，重物所受重力的平衡力是_____，重力的反作用力是_______。
【方法點撥】：
1.作用力和反作用力分別作用在兩個物體上，其作用效果分別體現在各自的受力物體上，所以作用力和反作用力產生的效果不能抵消．
2.牛頓第一定律和第二定律是對單個物體而言的，只解決了一個物體的運動規律．牛頓第三定律揭示了力作用的相互性，反映了物體的相互作用規律，是整個力學的基礎．
3. 一對作用力和反作用力與一對平衡力的最直觀的區別是：看作用點，一對平衡力的作用點一定在同一個物體上，作用力和反作用力的作用點一定分別作用在兩個物體上，還可以看它們是不是相互作用產生的．
【基礎訓練】：
1．關于作用力與反作用力以及相互平衡的兩個力的下列說法中，正確的是 (　　)
A．作用力與反作用力一定是同一性質的力
B．作用力與反作用力大小相等，方向相反，因而可以互相抵消
C．相互平衡的兩個力的性質，可以相同，也可以不同
D．相互平衡的兩個力大小相等，方向相反，同時出現，同時消失
2．如圖1是中國運動員黃珊汕在2013年倫敦奧運會女子蹦床比賽中的精彩
鏡頭，黃珊汕在與蹦床接觸的時候受到幾對作用力與反作用力(忽略空氣
阻力) (　　)
A．一對 B．兩對
C．三對 D．四對 圖1
3．下列判斷正確的是 (　　)
A．人行走時向后蹬地，給地面向后的摩擦力，地面給人的摩擦力是人向前的動力
B．人勻速游泳時，人在水中的運動是對水向前用力，水給人的力是阻力，方向向后
C．放在桌面上的物體，因有重力，才有對桌面的壓力，才有桌面的支持力出現，即壓力先產生，支持力后出現
D．作用力與反作用力，應是先有作用力，再有反作用力，作用力先變化，反作用力隨后跟著做相應變化
4．跳高運動員從地面上起跳的瞬間，下列說法中正確的是 (　　)
A．運動員對地面的壓力大于運動員受到的重力
B．地面對運動員的支持力大于運動員受到的重力
C．地面對運動員的支持力大于運動員對地面的壓力
D．運動員對地面的壓力大小等于運動員受到的重力
5．2012年6月16日，“神舟九號”載著我國三名宇航員順利飛入太空．下面關于飛船與火箭上天的情形，其中敘述正確的是 (　　)
A．火箭尾部向外噴氣，噴出的氣體反過來對火箭產生一個反作用力，從而讓火箭獲得了向上的推力
B．火箭尾部噴出的氣體對空氣產生一個作用力，空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動力
C．火箭飛出大氣層后，由于沒有了空氣，火箭雖然向后噴氣，但也無法獲得前進的動力
D．飛船進入運行軌道之后，與地球之間仍然存在一對作用力與反作用力
6．一物體受繩拉力的作用，由靜止開始運動，先做加速運動，然后做勻速運動，最后做減速運動，下列說法正確的是 (　　)
A．加速運動時，繩拉物體的力大于物體拉繩的力
B．減速運動時，繩拉物體的力小于物體拉繩的力
C．只有勻速運動時，繩拉物體的力才與物體拉繩的力大小相等
D．不管物體如何運動，繩拉物體的力與物體拉繩的力大小總相等
【提優訓練】：
1．如圖2所示，兩個彈簧測力計鉤在一起，兩邊通過定滑輪各掛一個
質量均為m的重物，則彈簧測力計的讀數大小為 (　　)
A．2mg B．mg 圖2
C．0 D．無法判斷
2．運動員在長跑時與地球間的作用力和反作用力的對數為 (　　)
A．一對 B．二對
C．三對 D．四對
3．如圖3所示，位于斜面上的物體M在沿斜面向上的力F作用下而處于
靜止狀態，對M的受力情況，下列說法正確的是 (　　)
A．可能受三個力作用 圖3
B．可能受四個力作用
C．一定受三個力作用
D．一定受四個力作用
4．用手托著一塊磚，開始時靜止不動，當手突然向上加速運動時，磚對手的壓力(　　)
A．一定小于手對磚的支持力
B．一定等于手對磚的支持力
C．一定大于手對磚的支持力
D．一定大于磚的重力
5．質量為M的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質量為m的重物從
高處放下，如圖4所示，若重物以加速度a下降(a面的壓力為 (　　)
A．(M＋m)g－ma
B．M(g－a)－ma 圖4
C．(M－m)g＋ma
D．Mg－ma
6．為探究作用力與反作用力的關系，某同學把兩只力傳感器同時連在計算機上，其中一只系在墻上，另一只握在手中，將兩只力傳感器的掛鉤鉤在一起，用力拉另一只傳感器，如圖5甲所示，在計算機顯示屏上觀察到了這對拉力隨時間變化的曲線，如圖乙所示．將一個力傳感器固定在滑塊上，另一個力傳感器鉤住它向右變速拉動滑塊，如圖丙所示，觀察到這對拉力隨時間變化的曲線，如圖丁所示．
圖5
分析兩圖線可以看出：
(1)作用力和反作用力有怎樣的關系？
(2)此規律適用于怎樣運動的物體之間？
7．1920年，國外一份著名的報紙就T.H.歌達德所做的第一個火箭實驗發表評論，否定了歌達德關于火箭能在真空中飛行的見解，該評論說：“他不知道作用與反作用的關系，不了解需要有一種比真空更好的東西作為反作用對象”——這就是說該評論認為歌達德的實驗是荒謬的．試用牛頓第三定律重新分析一下，并指出這個評論錯在哪里．
答案
【例題精講】：
題型一：概念理解與分析
【例1】 答案 D
變式訓練：解析:根據牛頓第三定律知，兩個物體之間的相互作用力大小相等、方向相反，性質相同，同時產生，同時消失，故可判定選項A、B、C錯誤，選項D正確。
答案:D
【例2】解析:相互作用力的特點是大小相等、方向相反、作用在一條直線上，而且是作用在兩個物體上，能體現甲對乙、乙對甲作用特點的只有B項。
答案:B
變式訓練：解析:平衡力的特點是大小相等、方向相反、作用在同一物體上，作用效果可以相互抵消，性質可以不同，可獨立存在互不影響。
答案:ABD
題型二：實際應用
【例1】解析:作用力和反作用力總是大小相等、方向相反的。
答案:ACD
變式訓練：解析:兩人拉對方的力是作用力與反作用力，大小相等。另據牛頓第二定律：F=ma,a=，知兩人連同船的加速度大小相等，故同時間內兩船位移大小相等，同時到達中點，故C為正確選項。
答案:C
【例2】解析:本題考查借助牛頓第三定律分析物體受力的知識。選小木塊作為研究對象，因為小木塊受水平向左的摩擦力，根據牛頓第三定律，長木板未動，故長木板在水平方向上還受地面的摩擦力作用。另外，長木板在豎直方向上還受到重力、小木塊的壓力和地面彈力，故共受五個力的作用。
答案:C
變式訓練：解析:本題考查對作用力、反作用力和平衡力的判斷。選項A中，繩對物體的拉力和物體對繩的拉力是作用在兩個不同物體上大小相等、方向相反的一對力，符合作用力與反作用力條件，故選項A對。選項B中，物體的重力作用在物體上，物體對繩的拉力作用在繩上，作用對象不同，不是一對平衡力，故選項B錯。選項C中，物體的重力與繩對物體的拉力是一對平衡力，故選項C錯。選項D中，物體的重力的反作用力作用在地球上而非繩，故選項D錯。
答案:A
【例3】解析:拔河比賽，甲隊對繩子的拉力與乙隊對繩子的拉力總是相等的，獲勝的原因是地面的摩擦力大些，這也是取勝的訣竅所在。
答案:= ＞
變式訓練：解析:乒乓球落于桌面，給桌面一個壓力，同時受到桌面反作用于它的向上的彈力，當彈力大于球的重力時，球向上彈起。但乒乓球落于水面時，因為水面容易發生形變對乒乓球起緩沖作用，于是雙方的相互作用減小，同時球在彈起過程中水還會對球產生一個類似于拉力的作用，且這個力較大，所以球不能被彈起。
【高考鏈接】
1. 答案：C
解析：由題意知，物體在斜面上做勻加速運動，在平面上做勻減速運動，所以只有C選項正確．
2. 答案：B
解析：物體受到的最大靜摩擦力fm＝μmg＝4N.
所以0～3s內物體靜止．
3s～6s內以a＝2m/s2做勻加速直線運動．
x1＝at＝9m.
6s～9s內以v＝6m/s做勻速直線運動．
x2＝vt2＝18m.
9s～12s內做勻加速直線運動．
x3＝vt3＋at＝27m.
總位移x＝x1＋x2＋x3＝54m，故B選項正確．
3. 答案：A
解析：本題考查超重與失重現象，由圖可知t0～t1時間物體處于失重狀態，t2～t3時間物體處于超重狀態，所以A圖正確．
4. 答案：(1)之前　(2)(見下圖)
(3)同意．在v－t圖象中，速度越大時，加速度越小，小車受到的合力越小，則小車受空氣阻力越大．
5.答案：(1)0.25　(2)0.84 kg/s
解析：本題考查了牛頓定律及其應用
(1)對初始時刻：v＝0，a0＝4 m/s2，
mgsin θ－μmgcos θ＝ma0，μ＝＝0.25，
(2)對末時刻：v＝5 m/s，a＝0，
mgsin θ－μN－kvcos θ＝0，N＝mgcos θ＋kvsin θ，k＝＝0.84 kg/s.
6. 答案：(1)　(2)[F－M(kg＋)]
解析：(1)由勻變速運動的公式：x＝at2①
得：a＝②
(2)設連接桿對拖拉機的拉力為f，由牛頓第二定律得：
F－kMg－fcosθ＝Ma③
根據牛頓第三定律，聯立②③式，解得拖拉機對連接桿的拉力大小為：
f ′＝f＝[F－M(kg＋)]
【課堂練習】
一、選擇題
　　1．B 2．B 3．D 4．CD 5．C 6．D
　　7．B 8．B
　　二、填空題
　　9．=，＞ 10．兩個不同，同一
　　11．繩對重物的拉力，重物對地球的吸引力
【基礎訓練】：
1．AC　2．B　3．A　4．AB　5．AD　6．D　
【提優訓練】：
1．B　2．C　3．AB　4．BD 5．C　
6．解析　分析題圖可得：(1)作用力與反作用力等大反向．(2)此規律在任何運動情況下都適用，作用力與反作用力的關系與物體運動情況無關．
7．解析　評論認為需要借助于火箭以外的東西作為施力物體，火箭才能飛行，實則不然，火箭本身向后高速噴出燃燒氣體，燃燒的氣體可以給火箭施加飛行的動力．

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