1、5 5 牛顿第三定律牛顿第三定律 学习目标 1.理解作用力和反作用力的概念， 知道一对作用力与反作用力与一对平衡力的区 别.2.理解牛顿第三定律，并会用其解决简单问题 一、作用力与反作用力 1两个物体之间力的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作 用力 2作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，它们总是性质相同的两个力，且同时存 在，同时变化，同时消失 二、牛顿第三定律 牛顿第三定律：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 直线上用公式表示为 FF，式中负号表示作用力与反作用力方向相反 判断下列说法的正误 (1)物体间可能只有作用力，而没
2、有反作用力( ) (2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力( ) (3)物体间先有作用力，然后才有反作用力( ) (4)物体间的作用力和反作用力等大、反向，可以抵消( ) (5)物块静止放在水平桌面上，物块所受重力和桌面对物块的支持力是一对平衡力( ) (6)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力( ) 一、对牛顿第三定律的理解 导学探究 1鸡蛋去碰石头，鸡蛋会“粉身碎骨”，而石头却“安然无恙”，是不是就可以认为鸡蛋对 石头的力小，而石头对鸡蛋的力大呢？ 答案 不是鸡蛋去碰石头，鸡蛋会“粉身碎骨”，是因为鸡蛋比较脆弱，在作用力大小相 同的情况下，鸡蛋更容易破 2.如图 1 所示，
3、一个物体在粗糙水平地面上以初速度 v0向右做匀减速运动，请找出物体受到 的支持力与摩擦力的反作用力，一对作用力和反作用力作用在几个物体上？这两对作用力和 反作用力各是什么性质的力？ 图 1 答案 物体受到的支持力的反作用力是物体对地面的压力，地面对物体的摩擦力的反作用力 是物体对地面的摩擦力，一对作用力与反作用力作用在两个物体上，支持力与压力是弹力； 后一对则都是摩擦力 知识深化 作用力和反作用力的四个特征 等值 作用力和反作用力大小总是相等的 反向 作用力和反作用力方向总是相反的 共线 作用力和反作用力总是作用在同一条直线上 同性质 作用力和反作用力总是同一种类的力(即同一性质的力) (20
4、19 沈阳市高一教学质量检测)关于作用力与反作用力，下列说法中正确的是( ) A物体相互作用时，先产生作用力，然后才产生反作用力 B作用力和反作用力的合力为零 C作用力和反作用力总是同时产生，同时消失，分别作用在两个物体上 D放在水平桌面上的书，所受重力和桌面对书的支持力为一对作用力与反作用力 答案 C 解析 由牛顿第三定律可知， 作用力和反作用力大小相等， 方向相反， 作用在同一条直线上， 作用在两个物体上，力的性质相同，它们同时产生，同时变化，同时消失，故 A 错误，C 正 确；作用力和反作用力大小相等，方向相反，在同一条直线上，但作用在不同的物体上，故 不能合成，故 B 错误；放在水平桌
5、面上的书所受重力和桌面对书的支持力为一对平衡力，故 D 错误 如图 2 所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说 法中正确的是( ) 图 2 A马拉车的力总是大于车拉马的力 B马拉车的力总是等于车拉马的力 C加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力 D减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力 答案 B 解析 马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力和反作用力，它们总是大小相等、方 向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关加速运动或者减速运动时，马向前拉车的 力都等于车向后拉马的力，故 A、C、D 错误，B 正确 正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义 “总是”是强调对于任
6、何物体，在任何情况下，作用力和反作用力的关系都成立 (1)不管物体的大小、形状如何，任意两物体间作用力和反作用力总是大小相等、方向相反 (2)不管物体的运动状态如何，例如，静止的物体之间，运动的物体之间，静止与运动的物体 之间，其作用力和反作用力总是大小相等、方向相反 (3)作用力和反作用力的产生和消失总是同时的 二、一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较 导学探究 如图 3 所示，木块静止在水平面上 图 3 (1)在图中画出木块受到的重力 G 和支持力 N 的示意图 重力 G 和支持力 N 属于一对什么力？作用在几个物体上？是同一性质的力吗？ (2)在图 4 中，画出水平面对木块的支持力 N
7、 和木块对水平面的压力 N. 支持力 N 和压力 N属于一对什么力？分别作用在什么物体上？是同一性质的力吗？ 图 4 答案 (1)如图所示 重力和支持力属于一对平衡力；作用在一个物体上；一个是重力，一个是弹力，不是同一性 质的力 (2)如图所示 支持力 N 和压力 N属于一对作用力和反作用力；支持力 N 作用在木块上，压力 N作用在 水平面上；两者都是弹力，是同一性质的力 知识深化 一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较 内容 比较 一对作用力和反作用力 一对平衡力 不 同 点 作用对象 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 依赖关系 相互依存，不可单独存在，同时 产生，同时变化，同时
8、消失 无依赖关系，撤除一个，另一个依然 可存在 叠加性 两力作用效果不可叠加， 不可求 合力 两力作用效果可相互抵消，可叠加， 可求合力，且合力为零 力的性质 一定是同种性质的力 可以是同种性质的力，也可以是不同 性质的力 相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 (2019 甘肃镇原二中高一期末)如图 5 所示，物体静止于水平桌面上，则( ) 图 5 A桌面对物体的支持力的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 答案 A
9、解析 物体的重力是作用在物体上的力，支持力也是作用在这个物体上的力，这两个力大小 相等、方向相反，且作用在同一直线上，所以这两个力是一对平衡力，故 A 正确，B 错误； 压力不是重力，它们的施力物体、受力物体、作用点都不相同，故 C 错误；物体对桌面的压 力和桌面对物体的支持力为作用力与反作用力，不是平衡力，故 D 错误 针对训练 如图 6 所示，人沿水平方向拉牛(可视为质点)，但没有拉动下列说法正确的是 ( ) 图 6 A绳拉牛的力小于牛拉绳的力 B绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力 C绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力 D绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是作用力与反作用力 答案 C 解析
10、 绳拉牛的力和牛拉绳的力是作用力与反作用力， 大小相等、 方向相反， 故 A、 B 错误； 绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力，故 C 正确，D 错误 三、牛顿第三定律的应用 牛顿第三定律是转换研究对象的桥梁牛顿第三定律在受力分析、处理连接体问题中都有广 泛的应用当某个力不方便直接分析或求解时，可利用牛顿第三定律转换研究对象，通过分 析或求解其反作用力，从而快捷地解决问题 如图 7 为马戏团中猴子爬杆的装置，已知底座连同竖直杆总质量为 20 kg，猴子质量 为 5 kg，现让猴子沿杆以 1 m/s2的加速度从杆底加速向上爬，设猴子与杆之间的作用力为恒 力，则底座对水平面的压力为多大？(g
11、 取 10 m/s2) 图 7 答案 255 N 解析 设猴子质量为 m，杆及底座总质量为 M，猴子向上加速爬时受到沿杆向上的力为 F， 对猴子由牛顿第二定律得 Fmgma，得 Fm(ga)55 N，根据牛顿第三定律知，猴子 对杆向下的力 FF55 N，所以水平面对底座的支持力为 NFMg255 N，由牛顿 第三定律知底座对水平面的压力 NN255 N. 1(作用力和反作用力)对于作用力和反作用力的理解，下列说法中正确的是( ) A当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失 B弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力 C甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反
12、作用力可以是摩擦力 D作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡 答案 D 解析 作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，它们之间没有先后顺序，A 错误；任何力都有反作用力，B 错误；作用力和反作用力一定是同种性质的力，C 错误；由 于作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，因而它们在任何情况下都不会平衡，D 正确 2(对牛顿第三定律的理解)(2019 太原市高一上期末)火箭是世界上最先进的运载工具之一， 它是利用喷射燃烧的气体获得动力的若不计空气阻力，在火箭竖直加速升空时，下列叙述 正确的是( ) A喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力是一对作用力和反作用力 B喷出的气体对
13、火箭的推力与火箭的重力是一对作用力与反作用力 C喷出的气体对火箭的推力大于火箭对喷出气体的推力 D喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力都作用在火箭上 答案 A 解析 由牛顿第三定律可知，喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力是一对作用 力和反作用力， 所以喷出的气体对火箭的推力与火箭对喷出气体的推力大小相等， 方向相反， 作用在不同物体上，故 A 正确，B、C、D 错误 3.(一对平衡力与作用力和反作用力)电动滑板车是继传统滑板之后的又一滑板运动的新型产 品形式，深受年轻人的喜爱如图 8 所示，电动滑板车置于水平地面上，下列说法正确的是 ( ) 图 8 A人站在滑板车上保持静止时
14、，人所受的重力和地面对滑板车的支持力是一对平衡力 B人站在滑板车上保持静止时，滑板车对人的支持力与滑板车对地的压力是一对作用力和 反作用力 C人向上起跳时，滑板车对人的支持力等于人对滑板车的压力 D人向上起跳时，人所受的重力等于人对滑板车的压力 答案 C 解析 人站在滑板车上保持静止时，人所受的重力与滑板车对人的支持力是一对平衡力，滑 板车对人的支持力与人对滑板车的压力是一对作用力和反作用力，A、B 错误；人向上起跳 时，滑板车对人的支持力与人对滑板车的压力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相 反，C 正确；人向上起跳时具有向上的加速度，所以滑板车对人的支持力大于人的重力，根 据牛顿第三定
15、律，人对滑板车的压力也大于人的重力，D 错误 4(利用牛顿第三定律转换研究对象)如图 9 所示为杂技“顶杆”表演，一人站在地上，肩上 为一质量为 M 的竖直杆，当杆上一质量为 m 的人以加速度 a 加速下滑时，杆对“底人”的 压力大小为(重力加速度为 g)( ) 图 9 A(Mm)g B(Mm)gma C(Mm)gma D(Mm)g 答案 B 解析 对杆上的人受力分析，根据牛顿第二定律得：mgfma，解得：fmgma，则人对 杆的摩擦力为：ffmgma，对杆受力分析，根据共点力平衡得：NMgf(M m)gma， 由牛顿第三定律得， 杆对“底人”的压力 NN(Mm)gma， 故 B 正确， A、 C、D 错误