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第4節　牛頓第三運動定律
選擇題1～11題，每小題8分，共88分。
基礎對點練
題組一　牛頓第三運動定律的理解
1.用牛頓第三運動定律判斷下列說法正確的是(　　)
輪船的螺旋槳旋轉時，向后推水，水同時給螺旋槳一個反作用力，推動輪船前進
甲、乙兩人拔河時，甲對繩子的拉力與乙對繩子的拉力是一對作用力與反作用力
馬拉車前進，只有馬對車的拉力大于車對馬的拉力時，車才能前進
一個作用力和它的反作用力的合力為零
2.(多選)如圖所示，我國有一種傳統的民族體育項目叫作“押加”，實際上相當于兩個人拔河，如果甲、乙兩人在“押加”比賽中，甲獲勝，則下列說法中正確的是(　　)
甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力，所以甲獲勝
當甲把乙勻速拉過去時，甲對乙的拉力大小等于乙對甲的拉力大小
當甲把乙加速拉過去時，甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力
甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大小，只是地面對甲的摩擦力大于地面對乙的摩擦力，所以甲獲勝
3.(多選)如圖所示，某同學把A、B兩個彈簧測力計連接在一起，B的一端固定，用10 N的拉力拉測力計A。兩彈簧測力計讀數準確，且均未超出量程，下列說法正確的是(　　)
若A、B兩測力計完全相同，則A、B的示數均為5 N
若A、B兩測力計的彈簧勁數系數不同，則可能A的示數為6 N，B的示數為4 N
無論A、B兩測力計是否相同，A、B的示數都為10 N
A、B之間的拉力一直大小相等，方向相反，是一對作用力與反作用力
題組二　一對相互作用力與一對平衡力的比較
4.教室里的磁性白板上通常粘有一些小磁鐵，可用于“粘”掛紙張。關于小磁鐵，下列說法中正確的是(　　)
磁鐵受到五個力的作用
磁鐵受到的吸引力大于受到的彈力才能被吸住
磁鐵受到的支持力與白板受到的壓力是一對平衡力
磁鐵受到的支持力與白板受到的壓力是一對作用力與反作用力
5.小華和弟弟在元旦期間玩了一個小游戲，比賽誰在水平桌面上疊起的蘋果最多、最快。在第一輪比賽中小華取得了勝利。如圖所示，她在5 s內便穩穩地疊放了三個蘋果，則下列說法正確的是(　　)
蘋果1受到的支持力是由蘋果2的形變產生的
蘋果1對蘋果2的壓力和蘋果3對蘋果2的支持力是一對平衡力
蘋果1對蘋果2的壓力與蘋果3對蘋果2的支持力是一對作用力與反作用力
桌面對蘋果3的作用力不一定豎直向上
6.(多選) “竹蜻蜓”是中國一種流傳甚廣的民間兒童玩具。如圖所示，“竹蜻蜒”由竹柄和“翅膀”兩部分組成。先雙手夾住竹柄一搓，然后松開雙手，“竹蜻蜓”就會靠旋轉“翅膀”的作用飛上天空，過一會兒再落下來。松手后“竹蜻蜓”開始向上飛時，關于“竹蜻蜓”和空氣間的相互作用力，下列說法中正確的是(　　)
“竹蜻蜓”對空氣的作用力大于“竹蜻蜓”的重力
“竹蜻蜓”對空氣的作用力與空氣對“竹蜻蜓”的作用力大小相等
“竹蜻蜓”對空氣的作用力與“竹蜻蜓”的重力是一對作用力與反作用力
“竹蜻蜓”對空氣的作用力與空氣對“竹蜻蜓”的作用力是一對平衡力
題組三　轉換對象法的應用
7.一個箱子放在水平地面上，箱內有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環，箱與桿的質量為M，環的質量為m，如圖所示。已知重力加速度為g，環沿桿以加速度a勻加速下滑，則此時箱子對地面的壓力大小為(　　)
Mg＋mg－ma Mg－mg＋ma
Mg＋mg Mg－mg
8.如圖所示，用彈簧測力計懸掛一個重G＝10 N的金屬塊，使金屬塊一部分浸在臺秤上的水杯中(水不會溢出)。若彈簧測力計的示數變為T＝6 N，則臺秤的示數比金屬塊沒有浸入水前(　　)
增加4 N 增加10 N
增加6 N 保持不變
綜合提升練
9.(多選)在水鄉，渡船是最早的交通方式之一。渡船時，船工站在船上用篙撐岸使船開始離岸的過程中(　　)
岸對蒿的彈力值大于篙對岸的彈力值
人對船的摩擦力與船對人的摩擦力大小相等
船受到的合力為0
手對篙的彈力和篙對手的彈力是一對作用力與反作用力
10.(多選)(2024·廣東汕頭市高一期末)原地縱跳摸高是籃球運動員訓練彈跳力的必備項目。如圖所示，運動員小王從直立狀態開始屈腿下蹲，使重心下移，調整好姿勢后，由靜止開始發力，蹬地起跳后離開地面，豎直向上運動直到最高點，空氣阻力忽略不計，對以上運動過程分析正確的是(　　)
蹬地起跳時，地面受到的壓力和小王受到的支持力大小相等
蹬地起跳時，小王對地面的壓力大于他的重力
屈腿下蹲過程，小王受到的重力和支持力是一對平衡力
到達最高點時，小王受力平衡
11.(多選)如圖所示，質量分別為m1、m2的甲、乙兩木塊之間壓縮一輕彈簧，用細線拉緊，豎直放置在水平地面上。當整個裝置處于靜止狀態時，彈簧豎直，細線的拉力大小為F。將細線剪斷的瞬間，下列說法中正確的是(　　)
甲的加速度大小為a＝
甲的加速度大小為a＝
乙對地面的壓力大小為(m1＋m2)g＋F
地面對乙的支持力大小為(m1＋m2)g
12.(12分)消防安全關系到每一個人的生命安全和個人利益，每年的11月9日是消防安全日，向永遠沖在第一線，用生命保衛國家和人民安全的消防官兵致敬！假設有一名消防隊員從高h＝10 m的豎直桿的頂端無初速度滑下，經時間t＝2 s落地，若該名消防隊員的質量為m＝50 kg，桿對人的摩擦力大小恒定，g＝10 m/s2，請你計算消防隊員下滑時的加速度大小和他對桿的摩擦力。
第4節　牛頓第三運動定律
1.A　[輪船之所以前進是因為螺旋槳旋轉時給水一個向后的推力，水同時給螺旋槳一個向前的推力，從而推動輪船前進，故A正確；甲、乙兩人拔河時，甲對繩子的拉力與繩子對甲的拉力是一對作用力與反作用力，乙對繩子的拉力與繩子對乙的拉力是一對作用力與反作用力，故B錯誤；馬拉車的力和車拉馬的力是一對作用力與反作用力，大小總是相等的，只有當馬對車的拉力大于車受到的阻力時，車才能啟動，故C錯誤；作用力與反作用力作用在兩個物體上，不能求合力，故D錯誤。]
2.BD　[甲獲勝的原因是甲受到的地面的摩擦力大于繩子對甲的拉力；乙后退的原因是繩子對乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根據牛頓第三定律，甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大小，與運動狀態無關，B、D正確。]
3.CD　[A、B之間的力是一對作用力與反作用力，根據牛頓第三定律，知大小相等，方向相反，無論A、B兩測力計是否相同，A、B的示數都為10 N，故C、D正確。]
4.D　[磁鐵受重力、靜摩擦力、吸引力和彈力共4個力，故A錯誤；磁鐵受到白板的吸引力和磁鐵受到白板的彈力是一對平衡力，大小相等，故B錯誤；磁鐵受到的支持力與白板受到的壓力是一對作用力與反作用力，故C錯誤，D正確。]
5.A　[蘋果1受到的支持力是由蘋果2的形變產生的，選項A正確；蘋果1對蘋果2的壓力小于蘋果3對蘋果2的支持力，它們不是一對平衡力，選項B錯誤；蘋果1對蘋果2的壓力與蘋果3對蘋果2的支持力大小不相等，不是一對作用力與反作用力，選項C錯誤；對3個蘋果組成的整體而言，桌面對蘋果3的作用力與整體的重力平衡，整體的重力豎直向下，則桌面對蘋果3的作用力一定豎直向上，選項D錯誤。]
6.AB　[松手后“竹蜻蜓”開始向上飛時“竹蜻蜓”對空氣的作用力大于“竹蜻蜓”的重力，它們不是作用力與反作用力，故A正確，C錯誤；“竹蜻蜓”對空氣的作用力與空氣對“竹蜻蜓”的作用力是一對作用力與反作用力，大小相等、方向相反，故B正確，D錯誤。]
7.A　[環在豎直方向上受重力及箱子內的桿對它的豎直向上的摩擦力f，受力情況如圖甲所示，以環為研究對象，根據牛頓第二定律有mg－f＝ma，根據牛頓第三定律可知，環給桿豎直向下的摩擦力f′大小等于f，箱子豎直方向上受重力Mg、地面對它的支持力N及環給它的摩擦力f′，受力情況如圖乙所示
　
以箱子為研究對象根據平衡條件有N＝f′＋Mg＝f＋Mg＝Mg＋mg－ma，根據牛頓第三定律可知，箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力大小，即N′＝Mg＋mg－ma，故A正確。]
8.A　[金屬塊部分浸入水中后，水對金屬塊產生浮力F，由彈簧測力計的示數知，浮力的大小為F＝G－T＝(10－6) N＝4 N，根據牛頓第三運動定律可知，金屬塊對水施加一個反作用力F′，其大小F′＝F＝4 N，所以臺秤的示數增加4 N，故A正確，B、C、D錯誤。]
9.BD　[岸對篙的彈力與篙對岸的彈力是一對作用力與反作用力，大小相等，故A錯誤；人對船的摩擦力與船對人的摩擦力是一對作用力與反作用力，大小相等，故B正確；船在離岸過程中做加速運動，合力不為0，故C錯誤；手對篙的彈力和篙對手的彈力是一對作用力與反作用力，故D正確。]
10.AB　[蹬地起跳時，地面受到的壓力和小王受到的支持力是一對作用力與反作用力，一定大小相等，故A正確；蹬地起跳時，小王加速上升故小王所受的支持力大于自身的重力，根據小王對地面的壓力大小等于小王受到的支持力大小，小王對地面的壓力大于他的重力，故B正確；屈腿下蹲過程，小王先加速后減速，不是平衡狀態，即小王受到的重力和支持力不是一對平衡力，故C錯誤；到達最高點時，小王只受重力，受力不平衡，故D錯誤。]
11.AC　[開始系統處于靜止狀態，對甲受力分析，有F＋m1g＝F彈，剪斷細線的瞬間，彈簧彈力不變，由牛頓第二運動定律得F彈－m1g＝m1a，聯立解得a＝，故A正確，B錯誤；對乙受力分析可知，剪斷細線瞬間處于靜止狀態，則N＝m2g＋F彈，聯立F＋m1g＝F彈，可知N＝m2g＋m1g＋F，由牛頓第三運動定律可知乙對地面的壓力大小N′＝N＝m2g＋m1g＋F，故C正確，D錯誤。]
12.5 m/s2　250 N，方向豎直向下
解析　設消防隊員下滑時的加速度大小為a，桿對消防員的摩擦力為f，有h＝at2
解得a＝5 m/s2
對消防員，由牛頓第二定律得mg－f＝ma
解得f＝250 N，方向豎直向上
根據牛頓第三定律可知，消防員對桿的摩擦力
f′＝f＝250 N，方向豎直向下。第4節　牛頓第三運動定律
學習目標　1.能區分一對平衡力與一對作用力與反作用力。2.理解牛頓第三運動定律的內容，能用牛頓第三運動定律解釋生產生活中的相關現象，解決一些實際問題。3.能根據作用力與反作用力的定義設計實驗，探究作用力與反作用力的大小、方向的關系。
知識點一　牛頓第三運動定律的理解及應用
成語 “以卵擊石”是指拿蛋去碰石頭，比喻不自量力，自取滅亡。
(1)如圖，以卵擊石時，卵對石頭的作用力大，還是石頭對卵的作用力大？
(2)為什么會出現卵碎石全的不同效果？
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1.作用力與反作用力：力的作用是相互的，物理學中，把物體間的這一對____________稱為作用力與反作用力。我們可把其中任意一個力稱為作用力，則另一個力則稱為反作用力。
2.牛頓第三運動定律及其意義
(1)內容：兩個物體之間的作用力與反作用力大小________，方向________，作用在________直線上。
(2)表達式：F＝－F′。
(3)意義：揭示了物體之間相互作用的規律，使人們不僅可研究單個物體的運動，還可以把存在相互作用的____________的運動聯系起來進行研究。
【思考】
根據如圖所示的情景，思考后回答問題：
(1)圖(a)中甲、乙兩同學想通過對方所拿的彈簧測力計的示數來比出誰的力氣大，這可能嗎？
(2)圖(b)中“馬拉車的力始終等于車拉馬的力。”你認為這種說法正確嗎？如果是正確的，那么車為什么還能向前運動呢？
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例1 (魯科版教材P141“DIS實驗室”改編)如圖甲，用兩個力傳感器的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動，顯示器屏幕上出示的結果如圖乙所示。觀察相互作用力隨時間變化的真實實驗曲線，可以得到以下實驗結論(　　)
A.作用力與反作用力一定同時變化
B.作用力與反作用力的合力為0
C.作用力與反作用力總是相同
D.作用力與反作用力產生在同一掛鉤上
1.作用力與反作用力的三個性質
2.作用力與反作用力的四個特征
等值 作用力與反作用力大小總是相等的
反向 作用力與反作用力方向總是相反的
共線 作用力與反作用力總是在同一條直線上
同性質 作用力與反作用力性質總是相同的
例2 如圖所示，一匹馬拉著車前行，關于馬拉車的力和車拉馬的力的大小關系，下列說法中正確的是(　　)
A.馬拉車的力總是大于車拉馬的力
B.馬拉車的力總是等于車拉馬的力
C.加速運動時，馬拉車的力大于車拉馬的力
D.減速運動時，馬拉車的力小于車拉馬的力
牛頓第三運動定律中“總是”的含義
“總是”是強調對于任何物體，在任何情況下，作用力和反作用力的關系都成立，表現在以下三個方面：
(1)與物體的種類、大小和形狀無關。
(2)與物體的運動狀態無關。
(3)與另一個物體受不受其他力無關。
知識點二　一對相互作用力與一對平衡力的比較
如圖所示，牧童沿水平方向拉牛，但沒有拉動。
(1)牛受到幾個力的作用？畫出牛受力的示意圖。
(2)牛受到的幾個力中，哪些是一對平衡力？
(3)指出牛受到的幾個力的反作用力。
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一對作用力和反作用力與一對平衡力的比較
　　內容 比較　　 一對作用力與反作用力 一對平衡力
不 同 點 作用 對象 兩個相互作用的物體 同一物體
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、作用在同一條直線上
例3 (2024·福建泉州高一期末)如圖所示，某學生水平用力推箱子，使箱子在水平地面上向前做加速直線運動，則(　　)
A.學生對箱子的作用力與箱子對學生的作用力大小相等
B.學生對箱子的推力與地面對箱子的摩擦力大小相等
C.地面對箱子的摩擦力和箱子對地面的摩擦力是一對平衡力
D.箱子對地面的壓力和箱子的重力是一對作用力和反作用力
作用力和反作用力與一對平衡力的判斷方法主要看兩個力是作用在同一物體上還是作用在相互作用的兩個物體上。　　
訓練1 如圖所示，水平放置的寫字臺上靜止放著臺燈等物品，用水平推力向右推寫字臺，寫字臺始終靜止。下列說法正確的是(　　)
A.臺燈所受桌面對它的支持力是由于臺燈發生形變而產生的
B.臺燈受到的重力與它對桌面的壓力是一對平衡力
C.桌面對臺燈的摩擦力方向向左
D.臺燈對桌面的壓力與桌面對臺燈的支持力是一對作用力與反作用力
知識點三　轉換對象法的應用
轉換對象法是指根據所給的物理情境進行轉換研究對象，使問題得到快速解決。
1.適用條件
當物體的某個力不容易求時，可根據作用力與反作用力的關系，先求它的反作用力，如求壓力時，可先求支持力。在許多問題中，牛頓第三定律都起到了轉換研究對象的重要作用。
2.求解策略
(1)分析所求力的受力物體的受力情況和已知信息，判斷該力是否可以直接求出。
(2)若不能直接求出，則轉換研究對象，分析待求力的反作用力。
(3)求出其反作用力后，由牛頓第三定律確定待求力的大小、方向。
例4 如圖所示，底座A上裝有一根豎直桿，其總質量為M，桿上套有質量為m的圓環B，它與桿之間存在摩擦。當圓環從底端以某一速度v向上運動時，圓環的加速度大小為a，底座A不動，已知重力加速度為g，求圓環在上升和下落過程中，水平面對底座的支持力的大小。
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訓練2 如圖所示，在傾角為θ的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的足夠長的木板，木板上站著一只貓，已知木板的質量是貓的質量的2倍，當繩子突然斷開時，貓立即沿著木板向上跑，以保持其相對斜面的位置不變。則此時木板沿斜面下滑的加速度為多少？(取重力加速度為g)
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隨堂對點自測
1.(作用力與反作用力的理解)如圖所示，田徑50 m短跑起跑時，運動員的腳對助跑器施加一個向后的力F1，助跑器給運動員一個向前的力F2，助其加速。則下列說法正確的是(　　)
A.F2>F1 B.F1和F2大小相等
C.F1先于F2產生 D.F1后于F2產生
2.(牛頓第三運動定律的應用)跳繩運動是眾人在一根環擺的繩中做各種跳躍動作的運動游戲。如圖所示，小朋友在跳繩的過程中(　　)
A.小朋友向上運動的原因是小朋友受到地面的支持力大于她給地面的壓力
B.小朋友下蹲時，她受到的重力變大
C.小朋友受到地面的支持力等于她對地面的壓力
D.小朋友離開地面向上運動是因為她受到向上的沖力作用
3.(牛頓運動定律的應用)如圖所示的裝置中，不考慮繩與滑輪的質量，不計軸承、繩與滑輪間的摩擦。初始時兩人均站在水平地面上，當位于左側的甲用力向上攀爬時，位于右側的乙始終用力抓住繩子，最終至少一人能到達滑輪。下列說法正確的是(　　)
A.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是一對作用力與反作用力
B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是一對平衡力
C.若甲的質量較大，則甲、乙同時到達滑輪
D.若甲的質量較大，則乙先到達滑輪
第4節　牛頓第三運動定律
知識點一
導學　提示　(1)一樣大。
(2)雖然卵對石頭的作用力與石頭對卵的作用力等大，但由于兩者能承受的最大外力不同，所以會出現不同的作用效果。
知識梳理
1.相互作用力　2.(1)相等　相反　同一條　(3)各個物體
[思考] 提示　(1)題圖(a)中甲、乙兩同學間的相互作用力總是大小相等，方向相反，因此，兩彈簧測力計的示數一定相等，不可能由此比出誰的力氣大。
(2)題圖(b)中說法正確，車之所以向前運動，是由馬拉車的力與車所受的摩擦力的大小關系決定的。
例1 A　[根據圖像可知作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，同時變化，故A正確，C錯誤；作用力與反作用力分別作用在兩個不同物體上，不能合成，故B、D錯誤。]
例2 B　[馬向前拉車的力和車向后拉馬的力是一對作用力和反作用力，它們總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，與運動狀態無關。加速運動或者減速運動時，馬向前拉車的力都等于車向后拉馬的力，故A、C、D錯誤，B正確。]
知識點二
導學　提示　(1)牛受到重力G、地面對牛的支持力N、繩對牛的拉力F和地面對牛的摩擦力f，共四個力作用，受力示意圖如圖所示。
(2)牛受到的重力G和地面對牛的支持力N是一對平衡力；繩對牛的拉力F和地面對牛的摩擦力f是一對平衡力。
(3)牛受到重力G的反作用力是牛對地球的吸引力；地面對牛的支持力N的反作用力是牛對地面的壓力；繩對牛的拉力F的反作用力是牛對繩的拉力；地面對牛的摩擦力f的反作用力是牛對地面的摩擦力。
例3 A　[學生對箱子的作用力與箱子對學生的作用力是一對作用力與反作用力，總是大小相等，選項A正確；箱子做加速直線運動，則學生對箱子的推力大于地面對箱子的摩擦力，選項B錯誤；地面對箱子的摩擦力和箱子對地面的摩擦力是一對作用力與反作用力，選項C錯誤；箱子對地面的壓力和地面對箱子的支持力是一對作用力與反作用力，選項D錯誤。]
訓練1 D　[臺燈所受桌面對它的支持力是由于桌面發生形變而產生的，A錯誤；臺燈受到的重力與桌面對它的支持力是一對平衡力，B錯誤；桌面與臺燈之間沒有相對運動或相對運動的趨勢，因此桌面與臺燈之間沒有摩擦力，C錯誤；臺燈與桌面是一對相互作用的物體，因此臺燈對桌面的壓力與桌面對臺燈的支持力是一對作用力與反作用力，D正確。]
知識點三
例4 (M＋m)g－ma　(M－m)g＋ma
解析　圓環上升時，兩物體受力情況如圖甲所示，其中f1為桿對環的摩擦力，f2為環對桿的摩擦力
對圓環，有mg＋f1＝ma
對底座及豎直桿，有N1＋f2－Mg＝0
由牛頓第三運動定律得f1＝f2
聯立解得N1＝(M＋m)g－ma
圓環下落時，兩物體受力情況如乙所示。
對底座及豎直桿，有
Mg＋f2′－N2＝0
由牛頓第三運動定律得f1′＝f2′
又有f1＝f1′
聯立解得N2＝(M－m)g＋ma。
訓練2 gsin θ
解析　貓保持其相對斜面的位置不變，所以可以理解為貓相對斜面靜止。設貓的質量為m，則木板的質量為2m。對貓進行受力分析，貓受重力mg、木板對它的支持力N、木板對它的沿斜面向上的摩擦力f1，則有mgsin θ＝f1。木板受重力、斜面對木板的支持力、貓對木板的壓力、貓對木板沿斜面向下的摩擦力f2，且f1與f2是一對作用力與反作用力，所以f1＝f2，在沿斜面方向上有2mgsin θ＋f2＝2ma，解得a＝gsin θ。
隨堂對點自測
1.B　[腳對助跑器施加一個向后的力F1和助跑器給運動員一個向前的力F2，這兩個力是一對作用力與反作用力，根據牛頓第三定律可知，這兩個力等大反向，同時產生同時消失，故B正確。]
2.C　[小朋友受到地面的支持力與小朋友給地面的壓力是一對作用力與反作用力，總是等大反向，選項A錯誤，C正確；小朋友在跳繩過程中，所受重力不變，選項B錯誤；小朋友離開地面向上運動是因為具有慣性，并不是受到向上的沖力作用，選項D錯誤。]
3.D　[甲對繩的拉力與乙對繩的拉力方向相同，不是一對作用力與反作用力，也不是平衡力，選項A、B錯誤；由于滑輪光滑，甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力，則甲受到的繩子的拉力等于乙受到的繩子的拉力，若甲的質量大，則甲攀爬時，乙的加速度大于甲的加速度，所以乙會先到達滑輪，選項C錯誤，D正確。](共49張PPT)
第4節　牛頓第三運動定律
第5章　牛頓運動定律
1.能區分一對平衡力與一對作用力與反作用力。
2.理解牛頓第三運動定律的內容，能用牛頓第三運動定律解釋生產生活中的相關現象，解決一些實際問題。
3.能根據作用力與反作用力的定義設計實驗，探究作用力與反作用力的大小、方向的關系。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　一對相互作用力與一對平衡力的比較
知識點一　牛頓第三運動定律的理解及應用
知識點三　轉換對象法的應用
知識點一　牛頓第三運動定律的理解及應用
成語“以卵擊石”是指拿蛋去碰石頭，比喻不自量力，自取滅亡。
(1)如圖，以卵擊石時，卵對石頭的作用力大，還是石頭對
卵的作用力大？
(2)為什么會出現卵碎石全的不同效果？
提示　(1)一樣大。
(2)雖然卵對石頭的作用力與石頭對卵的作用力等大，但由于兩者能承受的最大外力不同，所以會出現不同的作用效果。
1.作用力與反作用力：力的作用是相互的，物理學中，把物體間的這一對____________稱為作用力與反作用力。我們可把其中任意一個力稱為作用力，則另一個力則稱為反作用力。
2.牛頓第三運動定律及其意義
(1)內容：兩個物體之間的作用力與反作用力大小______，方向______，作用在________直線上。
(2)表達式：F＝－F′。
(3)意義：揭示了物體之間相互作用的規律，使人們不僅可研究單個物體的運動，還可以把存在相互作用的__________的運動聯系起來進行研究。
相互作用力
相等
相反
同一條
各個物體
【思考】
根據如圖所示的情景，思考后回答問題：
(1)圖(a)中甲、乙兩同學想通過對方所拿的彈簧測力計的示數來比出誰的力氣大，這可能嗎？
(2)圖(b)中“馬拉車的力始終等于車拉馬的力。”你認為這種說法正確嗎？如果是正確的，那么車為什么還能向前運動呢？
提示　(1)題圖(a)中甲、乙兩同學間的相互作用力總是大小相等，方向相反，因此，兩彈簧測力計的示數一定相等，不可能由此比出誰的力氣大。
(2)題圖(b)中說法正確，車之所以向前運動，是由馬拉車的力與車所受的摩擦力的大小關系決定的。
A
例1 (魯科版教材P141“DIS實驗室”改編)如圖甲，用兩個力傳感器的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動，顯示器屏幕上出示的結果如圖乙所示。觀察相互作用力隨時間變化的真實實驗曲線，可以得到以下實驗結論(　　)
A.作用力與反作用力一定同時變化
B.作用力與反作用力的合力為0
C.作用力與反作用力總是相同
D.作用力與反作用力產生在同一掛鉤上
解析　根據圖像可知作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，同時變化，故A正確，C錯誤；作用力與反作用力分別作用在兩個不同物體上，不能合成，故B、D錯誤。
1.作用力與反作用力的三個性質
2.作用力與反作用力的四個特征
等值 作用力與反作用力大小總是相等的
反向 作用力與反作用力方向總是相反的
共線 作用力與反作用力總是在同一條直線上
同性質 作用力與反作用力性質總是相同的
例2 如圖所示，一匹馬拉著車前行，關于馬拉車的力和車拉馬的力的大小關系，下列說法中正確的是(　　)
A.馬拉車的力總是大于車拉馬的力
B.馬拉車的力總是等于車拉馬的力
C.加速運動時，馬拉車的力大于車拉馬的力
D.減速運動時，馬拉車的力小于車拉馬的力
B
解析　馬向前拉車的力和車向后拉馬的力是一對作用力和反作用力，它們總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，與運動狀態無關。加速運動或者減速運動時，馬向前拉車的力都等于車向后拉馬的力，故A、C、D錯誤，B正確。
牛頓第三運動定律中“總是”的含義
“總是”是強調對于任何物體，在任何情況下，作用力和反作用力的關系都成立，表現在以下三個方面：
(1)與物體的種類、大小和形狀無關。
(2)與物體的運動狀態無關。
(3)與另一個物體受不受其他力無關。
知識點二　一對相互作用力與一對平衡力的比較
如圖所示，牧童沿水平方向拉牛，但沒有拉動。
(1)牛受到幾個力的作用？畫出牛受力的示意圖。
(2)牛受到的幾個力中，哪些是一對平衡力？
(3)指出牛受到的幾個力的反作用力。
提示　(1)牛受到重力G、地面對牛的支持力N、繩對牛的拉力F和地面對牛的摩擦力f，共四個力作用，受力示意圖如圖所示。
(2)牛受到的重力G和地面對牛的支持力N是一對平衡力；
繩對牛的拉力F和地面對牛的摩擦力f是一對平衡力。
(3)牛受到重力G的反作用力是牛對地球的吸引力；地面對牛的支持力N的反作用力是牛對地面的壓力；繩對牛的拉力F的反作用力是牛對繩的拉力；地面對牛的摩擦力f的反作用力是牛對地面的摩擦力。
一對作用力和反作用力與一對平衡力的比較
　　內容 比較　　 一對作用力與反作用力 一對平衡力
不 同 點 作用對象 兩個相互作用的物體 同一物體
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、作用在同一條直線上
A
例3 (2024·福建泉州高一期末)如圖所示，某學生水平用力推箱子，使箱子在水平地面上向前做加速直線運動，則(　　)
A.學生對箱子的作用力與箱子對學生的作用力大小相等
B.學生對箱子的推力與地面對箱子的摩擦力大小相等
C.地面對箱子的摩擦力和箱子對地面的摩擦力是一對平衡力
D.箱子對地面的壓力和箱子的重力是一對作用力和反作用力
解析　學生對箱子的作用力與箱子對學生的作用力是一對作用力與反作用力，總是大小相等，選項A正確；箱子做加速直線運動，則學生對箱子的推力大于地面對箱子的摩擦力，選項B錯誤；地面對箱子的摩擦力和箱子對地面的摩擦力是一對作用力與反作用力，選項C錯誤；箱子對地面的壓力和地面對箱子的支持力是一對作用力與反作用力，選項D錯誤。
作用力和反作用力與一對平衡力的判斷方法主要看兩個力是作用在同一物體上還是作用在相互作用的兩個物體上。　　
D
訓練1 如圖所示，水平放置的寫字臺上靜止放著臺燈等物品，用水平推力向右推寫字臺，寫字臺始終靜止。下列說法正確的是(　　)
A.臺燈所受桌面對它的支持力是由于臺燈發生形變而產生的
B.臺燈受到的重力與它對桌面的壓力是一對平衡力
C.桌面對臺燈的摩擦力方向向左
D.臺燈對桌面的壓力與桌面對臺燈的支持力是一對作用力與反作用力
解析　臺燈所受桌面對它的支持力是由于桌面發生形變而產生的，A錯誤；臺燈受到的重力與桌面對它的支持力是一對平衡力，B錯誤；桌面與臺燈之間沒有相對運動或相對運動的趨勢，因此桌面與臺燈之間沒有摩擦力，C錯誤；臺燈與桌面是一對相互作用的物體，因此臺燈對桌面的壓力與桌面對臺燈的支持力是一對作用力與反作用力，D正確。
知識點三　轉換對象法的應用
轉換對象法是指根據所給的物理情境進行轉換研究對象，使問題得到快速解決。
1.適用條件
當物體的某個力不容易求時，可根據作用力與反作用力的關系，先求它的反作用力，如求壓力時，可先求支持力。在許多問題中，牛頓第三定律都起到了轉換研究對象的重要作用。
2.求解策略
(1)分析所求力的受力物體的受力情況和已知信息，判斷該力是否可以直接求出。
(2)若不能直接求出，則轉換研究對象，分析待求力的反作用力。
(3)求出其反作用力后，由牛頓第三定律確定待求力的大小、方向。
C
例4 如圖所示，底座A上裝有一根豎直桿，其總質量為M，桿上套有質量為m的圓環B，它與桿之間存在摩擦。當圓環從底端以某一速度v向上運動時，圓環的加速度大小為a，底座A不動，已知重力加速度為g，求圓環在上升和下落過程中，水平面對底座的支持力的大小。
解析　圓環上升時，兩物體受力情況如圖甲所示，其中f1為桿對環的摩擦力，f2為環對桿的摩擦力
對圓環，有mg＋f1＝ma
對底座及豎直桿，有N1＋f2－Mg＝0
由牛頓第三運動定律得f1＝f2
聯立解得N1＝(M＋m)g－ma
圓環下落時，兩物體受力情況如乙所示。
對底座及豎直桿，有
Mg＋f2′－N2＝0
由牛頓第三運動定律得f1′＝f2′
又有f1＝f1′
聯立解得N2＝(M－m)g＋ma。
答案　(M＋m)g－ma　(M－m)g＋ma
訓練2 如圖所示，在傾角為θ的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的足夠長的木板，木板上站著一只貓，已知木板的質量是貓的質量的2倍，當繩子突然斷開時，貓立即沿著木板向上跑，以保持其相對斜面的位置不變。則此時木板沿斜面下滑的加速度為多少？(取重力加速度為g)
隨堂對點自測
2
B
1.(作用力與反作用力的理解)如圖所示，田徑50 m短跑起跑時，運動員的腳對助跑器施加一個向后的力F1，助跑器給運動員一個向前的力F2，助其加速。則下列說法正確的是(　　)
A.F2>F1
B.F1和F2大小相等
C.F1先于F2產生
D.F1后于F2產生
解析　腳對助跑器施加一個向后的力F1和助跑器給運動員一個向前的力F2，這兩個力是一對作用力與反作用力，根據牛頓第三定律可知，這兩個力等大反向，同時產生同時消失，故B正確。
C
2.(牛頓第三運動定律的應用)跳繩運動是眾人在一根環擺的繩中做各種跳躍動作的運動游戲。如圖所示，小朋友在跳繩的過程中(　　)
A.小朋友向上運動的原因是小朋友受到地面的支持力大于
她給地面的壓力
B.小朋友下蹲時，她受到的重力變大
C.小朋友受到地面的支持力等于她對地面的壓力
D.小朋友離開地面向上運動是因為她受到向上的沖力作用
解析　小朋友受到地面的支持力與小朋友給地面的壓力是一對作用力與反作用力，總是等大反向，選項A錯誤，C正確；小朋友在跳繩過程中，所受重力不變，選項B錯誤；小朋友離開地面向上運動是因為具有慣性，并不是受到向上的沖力作用，選項D錯誤。
D
3.(牛頓運動定律的應用)如圖所示的裝置中，不考慮繩與滑輪的質量，不計軸承、繩與滑輪間的摩擦。初始時兩人均站在水平地面上，當位于左側的甲用力向上攀爬時，位于右側的乙始終用力抓住繩子，最終至少一人能到達滑輪。下列說法正確的是(　　)
A.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是一對作用力與反作用力
B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是一對平衡力
C.若甲的質量較大，則甲、乙同時到達滑輪
D.若甲的質量較大，則乙先到達滑輪
解析　甲對繩的拉力與乙對繩的拉力方向相同，不是一對作用力與反作用力，也不是平衡力，選項A、B錯誤；由于滑輪光滑，甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力，則甲受到的繩子的拉力等于乙受到的繩子的拉力，若甲的質量大，則甲攀爬時，乙的加速度大于甲的加速度，所以乙會先到達滑輪，選項C錯誤，D正確。
課后鞏固訓練
3
A
題組一　牛頓第三運動定律的理解
1.用牛頓第三運動定律判斷下列說法正確的是(　　)
A.輪船的螺旋槳旋轉時，向后推水，水同時給螺旋槳一個反作用力，推動輪船前進
B.甲、乙兩人拔河時，甲對繩子的拉力與乙對繩子的拉力是一對作用力與反作用力
C.馬拉車前進，只有馬對車的拉力大于車對馬的拉力時，車才能前進
D.一個作用力和它的反作用力的合力為零
基礎對點練
解析　輪船之所以前進是因為螺旋槳旋轉時給水一個向后的推力，水同時給螺旋槳一個向前的推力，從而推動輪船前進，故A正確；甲、乙兩人拔河時，甲對繩子的拉力與繩子對甲的拉力是一對作用力與反作用力，乙對繩子的拉力與繩子對乙的拉力是一對作用力與反作用力，故B錯誤；馬拉車的力和車拉馬的力是一對作用力與反作用力，大小總是相等的，只有當馬對車的拉力大于車受到的阻力時，車才能啟動，故C錯誤；作用力與反作用力作用在兩個物體上，不能求合力，故D錯誤。
BD
2.(多選)如圖所示，我國有一種傳統的民族體育項目叫作“押加”，實際上相當于兩個人拔河，如果甲、乙兩人在“押加”比賽中，甲獲勝，則下列說法中正確的是(　　)
A.甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力，所以甲獲勝
B.當甲把乙勻速拉過去時，甲對乙的拉力大小等于乙對甲的拉力大小
C.當甲把乙加速拉過去時，甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力
D.甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大小，只是地面對甲的摩擦力大于地面對乙的摩擦力，所以甲獲勝
解析　甲獲勝的原因是甲受到的地面的摩擦力大于繩子對甲的拉力；乙后退的原因是繩子對乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力；但是，根據牛頓第三定律，甲對乙的拉力大小始終等于乙對甲的拉力大小，與運動狀態無關，B、D正確。
CD
3.(多選)如圖所示，某同學把A、B兩個彈簧測力計連接在一起，B的一端固定，用10 N的拉力拉測力計A。兩彈簧測力計讀數準確，且均未超出量程，下列說法正確的是(　　)
A.若A、B兩測力計完全相同，則A、B的示數均為5 N
B.若A、B兩測力計的彈簧勁數系數不同，則可能A的示數為6 N，B的示數為4 N
C.無論A、B兩測力計是否相同，A、B的示數都為10 N
D.A、B之間的拉力一直大小相等，方向相反，是一對作用力與反作用力
解析　A、B之間的力是一對作用力與反作用力，根據牛頓第三定律，知大小相等，方向相反，無論A、B兩測力計是否相同，A、B的示數都為10 N，故C、D正確。
D
題組二　一對相互作用力與一對平衡力的比較
4.教室里的磁性白板上通常粘有一些小磁鐵，可用于“粘”掛紙張。關于小磁鐵，下列說法中正確的是(　　)
A.磁鐵受到五個力的作用
B.磁鐵受到的吸引力大于受到的彈力才能被吸住
C.磁鐵受到的支持力與白板受到的壓力是一對平衡力
D.磁鐵受到的支持力與白板受到的壓力是一對作用力與反作用力
解析　磁鐵受重力、靜摩擦力、吸引力和彈力共4個力，故A錯誤；磁鐵受到白板的吸引力和磁鐵受到白板的彈力是一對平衡力，大小相等，故B錯誤；磁鐵受到的支持力與白板受到的壓力是一對作用力與反作用力，故C錯誤，D正確。
A
5.小華和弟弟在元旦期間玩了一個小游戲，比賽誰在水平桌面上疊起的蘋果最多、最快。在第一輪比賽中小華取得了勝利。如圖所示，她在5 s內便穩穩地疊放了三個蘋果，則下列說法正確的是(　　)
A.蘋果1受到的支持力是由蘋果2的形變產生的
B.蘋果1對蘋果2的壓力和蘋果3對蘋果2的支持力是一對平衡力
C.蘋果1對蘋果2的壓力與蘋果3對蘋果2的支持力是一對作用力與反作用力
D.桌面對蘋果3的作用力不一定豎直向上
解析　蘋果1受到的支持力是由蘋果2的形變產生的，選項A正確；蘋果1對蘋果2的壓力小于蘋果3對蘋果2的支持力，它們不是一對平衡力，選項B錯誤；蘋果1對蘋果2的壓力與蘋果3對蘋果2的支持力大小不相等，不是一對作用力與反作用力，選項C錯誤；對3個蘋果組成的整體而言，桌面對蘋果3的作用力與整體的重力平衡，整體的重力豎直向下，則桌面對蘋果3的作用力一定豎直向上，選項D錯誤。
AB
6.(多選)“竹蜻蜓”是中國一種流傳甚廣的民間兒童玩具。如圖所示，“竹蜻蜒”由竹柄和“翅膀”兩部分組成。先雙手夾住竹柄一搓，然后松開雙手，“竹蜻蜓”就會靠旋轉“翅膀”的作用飛上天空，過一會兒再落下來。松手后“竹蜻蜓”開始向上飛時，關于“竹蜻蜓”和空氣間的相互作用力，下列說法中正確的是(　　)
A.“竹蜻蜓”對空氣的作用力大于“竹蜻蜓”的重力
B.“竹蜻蜓”對空氣的作用力與空氣對“竹蜻蜓”的作用力大小相等
C.“竹蜻蜓”對空氣的作用力與“竹蜻蜓”的重力是一對作用力與反作用力
D.“竹蜻蜓”對空氣的作用力與空氣對“竹蜻蜓”的作用力是一對平衡力
解析　松手后“竹蜻蜓”開始向上飛時“竹蜻蜓”對空氣的作用力大于“竹蜻蜓”的重力，它們不是作用力與反作用力，故A正確，C錯誤；“竹蜻蜓”對空氣的作用力與空氣對“竹蜻蜓”的作用力是一對作用力與反作用力，大小相等、方向相反，故B正確，D錯誤。
A
題組三　轉換對象法的應用
7.一個箱子放在水平地面上，箱內有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環，箱與桿的質量為M，環的質量為m，如圖所示。已知重力加速度為g，環沿桿以加速度a勻加速下滑，則此時箱子對地面的壓力大小為(　　)
A.Mg＋mg－ma B.Mg－mg＋ma
C.Mg＋mg D.Mg－mg
解析　環在豎直方向上受重力及箱子內的桿對它的豎直向上的摩擦力f，受力情況如圖甲所示，以環為研究對象，根據牛頓第二定律有mg－f＝ma，根據牛頓第三定律可知，環給桿豎直向下的摩擦力f′大小等于f，箱子豎直方向上受重力Mg、地面對它的支持力N及環給它的摩擦力f′，受力情況如圖乙所示
以箱子為研究對象根據平衡條件有N＝f′＋Mg＝f＋Mg＝Mg＋mg－ma，根據牛頓第三定律可知，箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力大小，即N′＝Mg＋mg－ma，故A正確。
A
8.如圖所示，用彈簧測力計懸掛一個重G＝10 N的金屬塊，使金屬塊一部分浸在臺秤上的水杯中(水不會溢出)。若彈簧測力計的示數變為T＝6 N，則臺秤的示數比金屬塊沒有浸入水前(　　)
A.增加4 N B.增加10 N
C.增加6 N D.保持不變
解析　金屬塊部分浸入水中后，水對金屬塊產生浮力F，由彈簧測力計的示數知，浮力的大小為F＝G－T＝(10－6) N＝4 N，根據牛頓第三運動定律可知，金屬塊對水施加一個反作用力F′，其大小F′＝F＝4 N，所以臺秤的示數增加4 N，故A正確，B、C、D錯誤。
BD
9.(多選)在水鄉，渡船是最早的交通方式之一。渡船時，船工站在船上用篙撐岸使船開始離岸的過程中(　　)
綜合提升練
A.岸對蒿的彈力值大于篙對岸的彈力值
B.人對船的摩擦力與船對人的摩擦力大小相等
C.船受到的合力為0
D.手對篙的彈力和篙對手的彈力是一對作用力與反作用力
解析　岸對篙的彈力與篙對岸的彈力是一對作用力與反作用力，大小相等，故A錯誤；人對船的摩擦力與船對人的摩擦力是一對作用力與反作用力，大小相等，故B正確；船在離岸過程中做加速運動，合力不為0，故C錯誤；手對篙的彈力和篙對手的彈力是一對作用力與反作用力，故D正確。
AB
10.(多選)(2024·廣東汕頭市高一期末)原地縱跳摸高是籃球運動員訓練彈跳力的必備項目。如圖所示，運動員小王從直立狀態開始屈腿下蹲，使重心下移，調整好姿勢后，由靜止開始發力，蹬地起跳后離開地面，豎直向上運動直到最高點，空氣阻力忽略不計，對以上運動過程分析正確的是(　　)
A.蹬地起跳時，地面受到的壓力和小王
受到的支持力大小相等
B.蹬地起跳時，小王對地面的壓力大于
他的重力
C.屈腿下蹲過程，小王受到的重力和支持力是一對平衡力
D.到達最高點時，小王受力平衡
解析　蹬地起跳時，地面受到的壓力和小王受到的支持力是一對作用力與反作用力，一定大小相等，故A正確；蹬地起跳時，小王加速上升故小王所受的支持力大于自身的重力，根據小王對地面的壓力大小等于小王受到的支持力大小，小王對地面的壓力大于他的重力，故B正確；屈腿下蹲過程，小王先加速后減速，不是平衡狀態，即小王受到的重力和支持力不是一對平衡力，故C錯誤；到達最高點時，小王只受重力，受力不平衡，故D錯誤。
AC
11.(多選)如圖所示，質量分別為m1、m2的甲、乙兩木塊之間壓縮一輕彈簧，用細線拉緊，豎直放置在水平地面上。當整個裝置處于靜止狀態時，彈簧豎直，細線的拉力大小為F。將細線剪斷的瞬間，下列說法中正確的是(　　)
12.消防安全關系到每一個人的生命安全和個人利益，每年的11月9日是消防安全日，向永遠沖在第一線，用生命保衛國家和人民安全的消防官兵致敬！假設有一名消防隊員從高h＝10 m的豎直桿的頂端無初速度滑下，經時間t＝2 s落地，若該名消防隊員的質量為m＝50 kg，桿對人的摩擦力大小恒定，g＝10 m/s2，請你計算消防隊員下滑時的加速度大小和他對桿的摩擦力。
答案　5 m/s2　250 N，方向豎直向下
解得a＝5 m/s2
對消防員，由牛頓第二定律得mg－f＝ma
解得f＝250 N，方向豎直向上
根據牛頓第三定律可知，消防員對桿的摩擦力
f′＝f＝250 N，方向豎直向下。

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