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第3节牛顿第三定律学习目标知识脉络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确切含义，会用它解决简单的问题．(重点)3．会区分平衡力与作用力和反作用力．(重点、难点)一、作用力与反作用力1．定义：物体间的一对相互作用力，叫作作用力和反作用力．可以把其中的任意一个力叫作作用力，则另一个力就叫作反作用力．2．特点：力的作用总是相互的．相互的作用力和反作用力既可以存在于相互接触的物体之间，也可以存在于不接触的物体之间．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，作用在一条直线上．2．表达式：F＝－F′，其中F、F′分别表示作用力和反作用力．负号表示两个力方向相反．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)力是物体对物体的作用，施力物体同时也是受力物体．(√)(2)作用力和反作用力的受力物体是同一物体．(×)(3)作用力和反作用力的合力为零．(×)(4)一个人在用力打拳，可见一个力可以只有施力物体没有受力物体．(×)(5)先有作用力后有反作用力．(×)(6)作用力与反作用力一定是同性质的力．(√)2．如图所示，一个大人甲跟一个小孩乙站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了．对这个过程中作用于双方的力的关系，正确的说法是()甲乙A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B．大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的合力一定为零D．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，有可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大B[大人拉小孩的力与小孩拉大人的力构成一对相互作用力，它们之间的关系满足牛顿第三定律，所以二者永远大小相等，方向相反，两力作用在不同的人身体上，不能求合力，小孩被拉动是因为他受的拉力大于他所受摩擦力．故选项B正确．]3．关于作用力和反作用力，下列说法中正确的有()A．凡是大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用在两个物体上的两个力，必定是一对作用力和反作用力B．弹力和摩擦力总有其反作用力，重力没有反作用力C．作用力和反作用力总是同时产生，但不一定同时消失D．相互作用的物体，无论接触与否，运动状态如何，牛顿第三定律都是适用的D[任何力都有反作用力，重力的反作用力作用于地球上；牛顿第三定律反映了物体间相互作用的普遍规律，与物体是否接触及运动状态无关．作用力、反作用力同时产生、同时消失．]作用力与反作用力1．作用力与反作用力作用力与反作用力的同与异四同同大：两力大小相同同线：作用在同一直线上同性：力的性质相同同时：同时产生、变化与消失三异异向：两力方向相反异体作用在不同物体上不能合成，不会平衡异效：作用效果不同2．作用力、反作用力与平衡力之间最直观的不同就是受力物体不同．作用力和反作用力平衡力相同点大小相等、方向相反、作用在同一直线上不同点受力物体作用在不同物体上作用在同一物体上性质相同不一定相同依存关系同时产生、同时变化、同时消失，相互依存，不可单独存在无依存关系，撤销其中一个，另一个仍可存在，只是不再平衡叠加性不可叠加求合力，两力作用效果不会抵消可以叠加求合力，合力为零，两力作用效果相互抵消【例1】(多选)如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动，下列说法中正确的是()A．作用力F跟墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力B．作用力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力C．物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力思路点拨：先对物体受力分析，找出相互平衡的力，然后找出每个力的施力物体，对施力物体的作用力是反作用力．CD[作用力F跟墙壁对物体的支持力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，在一条直线上，是一对平衡力，A错．作用力F作用在物体上而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不能成为平衡力，也不是作用力和反作用力，B错．物体在竖直方向上，受竖直向下的重力和墙壁对物体竖直向上的静摩擦力，因物体处于静止，故这两个力是一对平衡力，C对．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力，是两个物体之间的相互作用力，是一对作用力和反作用力，D对．]辨别作用力、反作用力与平衡力的方法1．下列关于作用力、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，一对平衡力的性质不一定相同C．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，一对平衡力也是如此D．先有作用力，接着才有反作用力，一对平衡力却是同时作用在同一个物体上的B[作用力与反作用力是分别作用在两个不同物体上的，作用效果不能抵消，选项A错误；作用力与反作用力具有同时性、同性质的特点，而一对平衡力不一定具有这些特点，选项B正确，C、D错误．]2.如图所示，物体处于静止状态，下列说法中正确的是()A．绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是一对作用力与反作用力B．物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力C．物体的重力和绳对物体的拉力是一对作用力与反作用力D．物体的重力的反作用力作用在绳上A[绳对物体的拉力和物体对绳的拉力作用在相互作用的两个物体上，且大小相等、方向相反，符合作用力与反作用力的条件，故选项A正确；物体的重力作用在物体上，物体对绳的拉力作用在绳上，作用对象不同，不是一对平衡力，故选项B错误；物体的重力与绳对物体的拉力是一对平衡力，故选项C错误；物体的重力的反作用力作用在地球上，而非作用在绳上，故选项D错误．]牛顿第三定律1．牛顿第三定律的公式表达：F＝－F′.负号表示两者方向相反，等号表示两者大小相等．2．牛顿第三定律的物理意义：揭示了物体之间相互作用的规律，反映了作用力和反作用力的大小、方向特点，揭示了相互作用的物体间的联系．3．应用牛顿第三定律应注意的问题(1)定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的．(2)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相互关系”．【例2】质量为M的人站在地面上，用轻绳通过光滑定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度a下降(a＜g)，则人对地面的压力为()A．(M＋m)g－maB．M(g－a)－maC．(M－m)g＋maD．Mg－ma思路点拨：①“轻绳、光滑定滑轮”说明绳对重物的拉力和对人的拉力大小相等．②求人对地面的压力可用转换对象法先求地面对人的支持力．C[以重物为研究对象，受力分析如图甲所示．甲乙由牛顿第二定律得mg－F＝ma，所以绳子上的拉力F＝mg－ma.以人为研究对象，受力分析如图乙所示．由平衡条件得F＋N＝Mg所以N＝Mg－F＝Mg＋ma－mg由牛顿第三定律知，人对地面的压力等于地面对人的支持力所以N′＝N＝(M－m)g＋ma.]牛顿第三定律的适用范围牛顿第三定律不仅适用于固体间的相互作用，也同样适用于气体和液体间的相互作用，而且与作用力的性质、作用方式(接触或不接触)、物体的质量大小、运动状态及参考系的选择均无关．3.如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重10N的金属块．现使金属块部分浸在台秤上的水杯中(水没有溢出)，若弹簧测力计的示数变为6N，则台秤的示数()A．保持不变B．增加10NC．增加6ND．增加4ND[金属块浸入水中后，水对金属块产生浮力F，由平衡条件可知，浮力的大小为F＝G－T＝10N－6N＝4N．根据牛顿第三定律，金属块对水也施加一个反作用力F′，其大小F′＝4N，故台秤的示数增加4N，选项D正确．]4.如图所示，底座A上装有0.5m长的直立杆，底座和杆的总质量为M＝0.2kg，杆上套有质量为0.05kg的小环B，它与杆之间有摩擦．当环从底座上以4m/s的初速度飞起时，刚好能到达杆顶而没有脱离直立杆，取g＝10m/s2.求在环升起的过程中底座对水平面的压力为多大？[解析]对小环上升的过程进行受力分析，小环受重力mg和直立杆对其产生的滑动摩擦力f的作用，设小环的加速度大小为a，由牛顿第二定律得f＋mg＝ma，又小环的初速度v＝4m/s，直立杆长度为s＝0.5m，小环向上做匀减速运动，由运动学公式得0－v2＝－2as，联立解得a＝16m/s2，f＝0.3N.根据牛顿第三定律可知，小环给直立杆一个竖直向上的滑动摩擦力f′.因为杆和底座整体受力平衡，受力分析得N＋f′＝Mg，所以N＝1.7N.根据牛顿第三定律知，底座对水平面的压力大小为1.7N.[答案]1.7N1．(多选)下面是生活、生产中常见的事例，应用牛顿第三定律的是()A．小船靠划桨前进B．帆船利用风力来航行C．螺旋桨飞机通过螺旋桨旋转飞行D．喷气式飞机向后喷出燃气推动飞机前进ACD[当坐在船上的人划桨时，桨对水有向后的作用力，同时水对桨有一个反作用力向前，使得小船向前行，A正确．同理C、D正确，B错误．]2．我国跳水运动在世界上处于领先地位．如图所示为运动员跳水前的起跳动作．下列说法正确的是()A．运动员蹬板的作用力大小大于板对她们的支持力大小B．运动员蹬板的作用力大小小于板对她们的支持力大小C．运动员所受的支持力和重力相平衡D．运动员所受的合外力一定向上D[运动员蹬板的作用力与板对她们的支持力是作用力和反作用力，大小相等、方向相反，A、B错误；运动员起跳过程，是由静止获得速度的过程，因而有竖直向上的加速度，合外力竖直向上，运动员所受的支持力大于重力，C错，D对．]3．下列各对力中，是相互作用力的是()A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力B．电灯拉悬绳的力与悬绳拉电灯的力C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力B[作用力与反作用力是两个物体之间的相互作用力，选项A、C、D都不是作用力与反作用力．]4．(多选)马拉车运动时，设马对车的作用力为F，车对马的作用力为F′.关于F和F′的说法正确的是()A．F和F′是一对作用力和反作用力B．当马与车做加速运动时，FF′C．当马与车做减速运动时，FF′D．无论马与车做什么运动，F和F′的大小总是相等的AD[马与车之间的两个力作用在两个物体上，是一对相互作用力，这两个力大小一定相等，故A、D项正确；车做加速(减速)运动的原因是马拉车的力大于(小于)车所受的阻力，故B、C项错误．]