資源簡介

3.3牛頓第三定律
【學習目標】
1、知道兩個物體間的作用總是相互的，理解作用力和反作用力的概念；
2、能正確表達牛頓第三定律，并能運用牛頓第三定律解決簡單的問題；
3、正確區分“一對平衡力”和“一對作用力、反作用力”；
4、了解物體受力的初步分析。
【學習重難點】
1、知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。（重點）
2、理解牛頓第三定律的含義，并能用它解釋生活中的現象。（重點）
3、知道作用力、反作用力與平衡力的區別。（難點）
4、會正確進行受力分析。（難點）
【預習新知】
作用力與反作用力
力是物體對_____的作用，只要談到力，就一定存在著____物體和_____物體。
力的作用是相互的，物體間相互作用的這一對力稱為______和______。
作用力與反作用力總是相互依存、同時依存的。把它們中的一個力叫做作用力，另一個力叫做反作用力。
作用力和反作用力的理解
（1）三個性質：
異體性：作用力和反作用力分別作用在相互作用的兩個不同的物體上。
同時性：作用力和反作用力同時產生，同時變化，同時消失。
相互性：作用力和反作用力總是相互的、成對出現的，且性質相同。
（2）四個特征：
等值：作用力和反作用力大小總是想等的。
反向：作用力和反作用力方向總是相反的。
共線：作用力和反作用力總是作用在同一條直線上。
同性質：作用力和反作用力性質總是相同的。
【典例一】1、1、如圖所示,人站立在體重計上,下列說法正確的是( )
A.人對體重計的壓力和體重計對人的支持力是一對平衡力
B.人對體重計的壓力和體重計對人的支持力是一對作用力和反作用力
C.人所受的重力和人對體重計的壓力是一對平衡力
D.人所受的重力和人對體重計的壓力是一對作用力和反作用力
解題思路：解：人對體重計的壓力和體重計對人的支持力大小相等、方向相反、作用在一條直線上、作用在兩個物體上，是一對作用力和反作用力，選項A錯誤，B正確；人所受的重力和體重計對人的支持力是一對平衡力，選項CD錯誤，故選B。
答案：B
（一）牛頓第三定律
1．力是物體對物體的作用，一個力一定存在著受力物體和施力物體．
2．力的作用總是相互的，物體間相互作用的這一對力互稱作用力和反作用力．
3．實驗探究
如圖所示，把兩個彈簧測力計A和B連接在一起，用手拉A.結果發現兩個彈簧測力計的示數是相等的．改變拉力，彈簧測力計的示數也都隨之改變，但兩個示數總相等，這說明作用力和反作用力大小相等，方向相反．
4．牛頓第三定律
(1)內容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上．
(2)表達式：F＝－F′.(負號表示方向相反)
1．牛頓第三定律表達式：F＝－F′，式中的“－”號表示作用力與反作用力方向相反．
2．作用力與反作用力的“四同”“三異”
作用力與反作用力關系
四同 等大 大小總是相等
共線 作用在一條直線上
同時 同時產生、同時變化、同時消失
同性質 同一性質的力
三異 異向 方向相反
異體 作用在不同的物體上
異效 效果不能相互抵消，不能認為合力為零
3.作用力、反作用力與平衡力的比較
內容 作用力和反作用力 平衡力
不同點 作用對象 作用在兩個相互作用的物體上 作用在同一物體上
依賴關系 相互依存，不可單獨存在，同時產生，同時變化，同時消失 無依賴關系，撤除一個，另一個依然可存在
疊加性 兩力作用效果不可疊加，不可求合力 兩力作用效果可相互抵消，可疊加，可求合力，且合力為零
力的性質 一定是同種性質的力 可以是同種性質的力，也可以是不同種性質的力
相同點 大小相等、方向相反、作用在一條直線上
【例1】　引體向上是同學們經常做的一項健身運動．該運動的規范動作是：兩手正握單杠，由懸垂開始，上拉時，下顎須超過單杠面．下放時，兩臂放直，不能曲臂，如圖所示，這樣上拉下放，重復動作，達到健身的目的．關于做引體向上動作時人的受力，以下判斷正確的是(　　)
A．在加速上拉過程中，單杠對人的作用力大于人對單杠的作用力
B．在加速下放過程中，單杠對人的作用力等于人對單杠的作用力
C．懸垂靜止時，單杠對人的作用力與人對單杠的作用力是一對平衡力
D．在加速下放過程中，在某瞬間人可能不受力的作用
思路點撥：①作用力與反作用力分別作用在兩個物體上，并且總是大小相等、方向相反、作用在同一直線上．
②一對平衡力作用在同一個物體上．
B　[無論是上拉過程，還是下放過程，還是懸垂靜止中，單杠對人的作用力總等于人對單杠的作用力，是一對相互作用力，與人的運動狀態無關，選項A、C錯誤，B正確；在下放過程中，若在某瞬間人向下的加速度為重力加速度g，則人只受到一個重力的作用，故D錯誤．]
區分作用力、反作用力和平衡力的方法
區分作用力、反作用力和平衡力，最簡單的方法是看涉及的物體的個數．
(1)作用力與反作用力只涉及兩個相互作用的物體，是甲物體對乙物體，乙物體對甲物體的關系．
(2)平衡的一對力涉及三個物體，即兩個施力物體同時作用在一個受力物體上．
（二）物體受力的初步分析
1．受力分析的物理意義：一個物體如何運動，它的加速度的大小是由物體所受各個力的合力決定的．因此，要了解物體的運動，就必須對它的受力情況進行分析．
2．力學中三種常見作用力
(1)重力：任何物體都受重力，方向豎直向下．
(2)彈力：兩個相互接觸的物體相互擠壓，就會產生彈力，其方向與接觸面垂直．
(3)摩擦力：當接觸面粗糙且發生相對運動或具有相對運動趨勢時，接觸面處就會產生滑動摩擦力或靜摩擦力，其方向與接觸面相切．
1.受力分析的一般順序
一般先分析重力；再分析彈力，環繞物體一周，找出跟研究對象接觸的物體，并逐個分析這些物體對研究對象是否有彈力作用；然后分析摩擦力，對凡有彈力作用處逐一進行分析；最后是其他力．
2．受力分析常用的方法
(1)整體法與隔離法
整體法 隔離法
概念 將加速度相同的幾個物體作為一個整體來分析的方法 將研究對象與周圍物體分隔開分析的方法
選用原則 研究系統外的物體對系統整體的作用力或系統整體的加速度 研究系統內物體之間的相互作用力
注意問題 受力分析時不要再考慮系統內物體間的相互作用力 一般隔離受力較少的物體
(2)假設法：在受力分析時，若不能確定某力是否存在，可先對其作出存在或不存在的情況假設，然后再就該力存在與否對物體運動狀態影響的不同來判斷該力是否存在．
3．受力分析的步驟
【例2】　(多選)如圖所示，放在水平地面上的物體M上疊放著物體m，m與M之間有一處于壓縮狀態的彈簧，整個裝置處于靜止狀態，則下列關于m和M的受力情況分析正確的是(　　)
A．m給M向左的摩擦力　　 B．M給m向左的摩擦力
C．地面對M的摩擦力向右 D．地面對M無摩擦力作用
思路點撥：①整個裝置處于靜止狀態，說明m和M所受的合力均為零．②處于壓縮狀態的彈簧對m有向左的彈力．
AD　[對m受力分析，m受到重力、支持力、水平向左的彈力和M對m向右的摩擦力，根據作用力與反作用力的關系，則m對M的摩擦力向左，A正確，B錯誤；對整體受力分析，整個裝置處于靜止狀態，在豎直方向上，受到重力和支持力平衡，水平方向上，若地面對M有摩擦力，則整體不能平衡，故地面對M無摩擦力作用，C錯誤，D正確．故選A、D.]
【重難探究】
考點1　對牛頓第三定律的理解
成語“以卵擊石”是指拿蛋去碰石頭。比喻不自量力，自取滅亡。那么是否蛋對石頭的力小于石頭對蛋的力？
提示：不是，以卵擊石時，卵與石之間的力是一對作用力與反作用力，大小相等，只是作用效果不同而已。
1．牛頓第三定律表達式：F＝－F′，式中的“－”號表示作用力與反作用力方向相反。
2．作用力與反作用力的“四同”“三異”
作用力與反作用力關系
四同 等大 大小總是相等
共線 作用在一條直線上
同時 同時產生、同時變化、同時消失
同性質 同一性質的力
三異 異向 方向相反
異體 作用在不同的物體上
異效 效果不能相互抵消，不能認為合力為零
名師點睛：牛頓第三定律中“總是”表現在以下三個方面：
(1)與物體的大小和形狀無關。
(2)與物體的運動狀態無關。
(3)與物體受不受其他力無關。
【典例1】　如圖甲所示，把兩個力傳感器的掛鉤鉤在一起，讓一個大人與一個小孩向相反方向拉，大人很輕松地就能將小孩拉過來。如果兩個力傳感器與計算機相連，就能很容易地顯示出兩個拉力隨時間變化的圖像，如圖乙所示。由圖像可以得出的正確結論是(　　)
甲　　　　　　　　乙
A．作用力與反作用力的大小總是相等
B．作用力與反作用力的大小不相等
C．作用力與反作用力的作用時間不相等
D．作用力與反作用力的方向相同
思路點撥：根據題中圖像得到作用力和反作用力的關系：
(1)作用力和反作用力一正一負，表明它們的方向始終相反。
(2)圖線關于t軸對稱，表明作用力和反作用力的大小始終相等。
(3)作用力與反作用力同時產生、同時消失，表明它們具有同時性。
A　[觀察Ft圖像，圖線關于t軸對稱，表明作用力和反作用力的大小始終相等，方向始終相反，變化的情況完全相同，故A正確，B、D錯誤；從圖像中可看出，作用力與反作用力同時產生、同時消失，作用時間相同，C錯誤。]
1．關于馬拉車的下列說法正確的是(　　)
A．馬拉車不動，是因為馬拉車的力小于車拉馬的力
B．馬拉車前進，是因為馬拉車的力大于車拉馬的力
C．不論車如何運動，馬拉車的力大小總等于車拉馬的力
D．只有當馬拉車不動或馬拉車勻速前進時，馬拉車的力大小才等于車拉馬的力
C　[馬拉車時，不論車如何運動，馬拉車的力與車拉馬的力都是一對相互作用力，二者總是大小相等的，故C正確，A、B、D錯誤。]
考點2　一對平衡力和一對作用力與反作用力的區別
如圖甲、乙為球的重力G、木板對球的力F1和球壓木板的力F2，它們之間存在什么關系？
甲　　　　　乙
提示：G與F1是一對平衡力；F1與F2是一對作用力與反作用力。
1．一對相互作用力與一對平衡力之間的比較
比較項目 一對作用力和反作用力 一對平衡力
共同點 大小相等、方向相反、作用在同一條直線上
不同點 作用對象 兩個力分別作用在兩個物體上 兩個力作用在同一個物體上
依賴關系 相互依存，不可單獨存在，同時產生，同時變化，同時消失 無依賴關系，撤除一個力，另一個力可依然存在
力的性質 一定是同一性質的兩個力 不一定是同一性質的兩個力
作用效果 因一對作用力與反作用力作用在兩個物體上，各自產生作用效果，不能相互抵消 一對平衡力對物體的作用效果使物體保持平衡狀態
2．兩對力的關注對象的差異
力的平衡　　　　作力與反作用力
【典例2】　(多選)如圖所示，用水平力F把一個物體緊壓在豎直墻壁上，使其保持靜止，下列說法中正確的是(　　)
A．水平力F與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力
B．物體的重力與墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力
C．水平力F與物體對墻壁的壓力是一對作用力與反作用力
D．物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力
BD　[水平力F與墻壁對物體的彈力是一對平衡力，A錯誤；物體在豎直方向上受豎直向下的重力以及墻壁對物體豎直向上的靜摩擦力，因物體處于靜止狀態，故這兩個力是一對平衡力，B正確；水平力F作用在物體上，而物體對墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個力既不是平衡力，也不是相互作用力，C錯誤；物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的彈力是一對作用力與反作用力，D正確。
區分作用力、反作用力和平衡力的方法
區分作用力、反作用力和平衡力，最簡單的方法是看涉及的物體的個數。
(1)作用力與反作用力只涉及兩個相互作用的物體，是甲物體對乙物體，乙物體對甲物體的關系。
(2)平衡的一對力涉及三個物體，即兩個施力物體同時作用在一個受力物體上。
2．如圖所示，人靜止站在測力計上，下列說法中正確的是(　　)
A．人對測力計的壓力和測力計對人的支持力是一對平衡力
B．人對測力計的壓力和測力計對人的支持力是一對作用力與反作用力
C．人所受的重力和人對測力計的壓力是一對平衡力
D．人所受的重力和人對測力計的壓力是一對作用力與反作用力
B　[人對測力計的壓力和測力計對人的支持力是一對作用力與反作用力，故A錯誤，B正確；人所受的重力和人對測力計的壓力，既不是一對平衡力，也不是一對作用力與反作用力，故C、D錯誤。]
考點3　物體的受力分析
如圖所示，滑雪運動員沿斜坡下滑。有人說運動員受到了下滑力的作用，你認為這種說法對嗎？
提示：這種說法不對。運動員沿斜坡下滑時受到豎直向下的重力、垂直于斜坡向上的支持力和沿斜坡向上的摩擦力的作用。重力有使運動員沿斜坡向下運動的作用效果，并不存在下滑力。
1．受力分析的一般順序
一般先分析重力；其次分析彈力，環繞物體一周，找出跟研究對象接觸的物體，并逐個分析這些物體對研究對象是否有彈力作用；然后分析摩擦力，對凡有彈力作用處逐一進行分析；最后是其他力。
2．受力分析常用的方法
(1)整體法與隔離法
整體法 隔離法
概念 將加速度相同的幾個物體作為一個整體來分析的方法 將研究對象與周圍物體分隔開分析的方法
選用原則 研究系統外的物體對系統整體的作用力或系統整體的加速度 研究系統內物體之間的相互作用力
注意問題 受力分析時不要再考慮系統內物體間的相互作用力 一般隔離受力較少的物體
(2)假設法：在受力分析時，若不能確定某力是否存在，可先對其做出存在或不存在的情況假設，然后再就該力存在與否對物體運動狀態影響的不同來判斷該力是否存在。
3．受力分析的步驟
名師點睛：(1)防止添加力的方法：每個力都應有施力物體，若不存在施力物體，則該力不存在。
(2)防止漏力的方法：分析完后復查各接觸處，即“再到接觸處去找力”。通過嚴謹的訓練，形成良好的受力分析思維習慣。
【典例3】　(多選)如圖所示，放在水平地面上的物體M上疊放著物體m，m與M之間有一處于壓縮狀態的彈簧，整個裝置處于靜止狀態，則下列關于m和M的受力情況分析正確的是(　　)
A．m給M向左的摩擦力
B．M給m向左的摩擦力
C．地面對M的摩擦力向右
D．地面對M無摩擦力作用
思路點撥：①整個裝置處于靜止狀態，說明m和M所受的合力均為零。②處于壓縮狀態的彈簧對m有向左的彈力。
AD　[對m受力分析，m受到重力、支持力、水平向左的彈力和M對m向右的摩擦力，根據作用力與反作用力的關系，則m對M的摩擦力向左，A正確，B錯誤；對整體受力分析，整個裝置處于靜止狀態，在豎直方向上，受到重力和支持力平衡，水平方向上，若地面對M有摩擦力，則整體不能平衡，故地面對M無摩擦力作用，C錯誤，D正確。]
[母題變式]　
上例中，若將壓縮狀態的彈簧改為伸長狀態的彈簧，則m和M的受摩擦力情況如何？
[提示]　m給M向右的摩擦力，M給m向左的摩擦力，地面對M無摩擦力作用。
判斷力是否存在的三種方法
(1)根據各種性質的力產生的條件進行判斷。
(2)依據作用力和反作用力的關系：因為研究對象所受的每個力都有施力物體或反作用力，找不到施力物體或沒有反作用力的力是不存在的。
(3)依據物體所處的運動狀態：對有些力是否存在，或力的方向難以確定時，可依據物體所處的運動狀態，運用物體的平衡條件或牛頓運動定律來判斷。
3．下列“畫陰影”的物體受力分析正確的是(　　)
B　[圖A中球靜止在光滑平面上，合力為零，球不受斜向右上方的支持力，A錯誤；圖B中小球靜止在斜面上，要使其合力為零，球只受重力和繩的拉力，B正確；圖C中物體沿粗糙斜面向上沖，摩擦力的方向沿斜面向下，C錯誤；圖D中兩物體一起勻速向右，所受合外力為零，上面的物體不受水平摩擦力作用，D錯誤。]
【鞏固訓練】
（一）鞏固訓練
1.如圖，小飛和爸爸用輕繩拔河，被爸爸輕易地拉了過去。小飛拉爸爸的力和爸爸拉小飛的力( )
A.大小相等，方向相同 B.大小相等，方向相反
C.大小不等，方向相反 D.大小不等，方向相同
2.下列說法正確的是( )
A.作用力和反作用力可以是性質不同的力
B.千克、秒、牛頓是國際單位制中的三個基本單位
C.加速度，采用了比值定義法
D.物體抵抗運動狀態改變的“本領”越大，慣性越大
參考答案
1.答案：B
解析：小飛拉爸爸的力和爸爸拉小飛的力是一對作用力與反作用力，根據牛頓第三定律可知，一對作用力與反作用力大小相等、方向相反，B正確，ACD錯誤。
故選B。
2.答案：D
解析：A.作用力和反作用力必然是性質相同的力，故A錯誤；
B.牛頓是導出單位，不是基本單位，故B錯誤；
C.加速度
是加速度的決定式，沒有采用比值定義法，故C錯誤；
D.根據慣性的定義可知，物體抵抗運動狀態改變的“本領”越大，慣性越大，故D正確。
故選D。

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