17 第三章 3．牛顿第三定律（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册（人教版）江苏专版

3．牛顿第三定律 [学习目标]　1．知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念。2．能区分一对平衡力和相互作用力。3．会对物体进行初步的受力分析，并解释物理现象或者解决实际问题。4．通过实验探究，了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系。5．能应用牛顿第三定律分析和解决实际问题。 知识点一　作用力和反作用力 1．力是物体对物体的作用。只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体。 2．两个物体之间的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个力叫作反作用力。 思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)先有作用力，然后有反作用力。 (×) (2)只有两物体接触时，才会产生作用力与反作用力。 (×) (3)物体间可能只有作用力，而没有反作用力。 (×) 知识点二　牛顿第三定律 1．实验探究：如图，两个弹簧测力计A和B连接在一起，用手拉A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随之改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反。 2．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。 3．表达式：F＝－F′(负号表示方向相反)。 　甲、乙两同学想通过两个弹簧测力计的示数来比较谁的力气大，这可能吗？ 甲　　　　　乙 提示：不可能。两弹簧测力计之间是作用力与反作用力关系，它们的示数相等。 知识点三　物体受力的初步分析 1．受力分析 分析研究对象受到的力。 2．力学中常见的三种性质力：重力、弹力、摩擦力。 3．受力分析要注意的几个问题 (1)明确要分析哪个物体所受的力。 (2)受力分析的一般顺序：先分析重力、再分析弹力、然后分析摩擦力，并且画出力的示意图。 (3)在受力分析时，不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆。 成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻自不量力，自取灭亡。那么是否蛋对石头的力小于石头对蛋的力？ 提示：不是，以卵击石时，卵与石之间的力是一对作用力与反作用力，大小相等，只是作用效果不同而已。 考点1　对牛顿第三定律的理解 1．牛顿第三定律表达式：F＝－F′，式中的“－”号表示作用力与反作用力方向相反。 2．作用力与反作用力的“四同”“三异” 作用力与反作用力关系 四同 等大 大小总是相等 共线 作用在一条直线上 同时 同时产生、同时变化、同时消失 同性质 同一性质的力 三异 异向 方向相反 异体 作用在不同的物体上 异效 效果不能相互抵消，不能认为合力为零 【典例1】　把两个力传感器的挂钩钩在一起，让一个大人与一个小孩向相反方向拉，大人很轻松地就能将小孩拉过来。如果两个力传感器与计算机相连，就能很容易地显示出两个拉力随时间变化的图像，如图所示。由图像可以得出的正确结论是(　　) A．作用力与反作用力的大小总是相等 B．作用力与反作用力的大小不相等 C．作用力与反作用力的作用时间不相等 D．作用力与反作用力的方向相同 思路点拨：根据题中图像得到作用力和反作用力的关系： (1)作用力和反作用力一正一负，表明它们的方向始终相反。 (2)图线关于t轴对称，表明作用力和反作用力的大小始终相等。 (3)作用力与反作用力同时产生、同时消失，表明它们具有同时性。 A　[观察F-t图像，图线关于t轴对称，表明作用力和反作用力的大小始终相等，方向始终相反，变化的情况完全相同，故A正确，B、D错误；从图像中可看出，作用力与反作用力同时产生、同时消失，作用时间相同，C错误。] [跟进训练] 1．关于马拉车的下列说法正确的是(　　) A．马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力 B．马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力 C．不论车如何运动，马拉车的力大小总等于车拉马的力 D．只有当马拉车不动或马拉车匀速前进时，马拉车的力大小才等于车拉马的力 C　[马拉车时，不论车如何运动，马拉车的力与车拉马的力都是一对相互作用力，二者总是大小相等的，故C正确，A、B、D错误。] 考点2　一对平衡力和一对作用力与反作用力的区别 1．一对相互作用力与一对平衡力的比较 比较项目 一对作用力和反作用力 一对平衡力 共同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 不同点 作用 对象 两个力分别作用在两个物体上 两个力作用在同一个物体上 依赖 关系 相互依存，不可单独存在，同时产生，同时变化，同时消失 无依赖关系，撤除一个力，另一个力可依然存在 力的 性质 一定是同一性质的两个力 不一定是同一性质的两个力 作用 效果 因一对作用力与反作用力作用在两个物体上，各自产生作用效果，不能相互抵消 一对平衡力对物体的作用效果使物体保持平衡状态 2．两对力的关注对象的差异 平衡力　　　作用力与反作用力 【典例2】　近年来中国航天事业发展迅猛，从神舟号到空间站都离不开火箭的发射，火箭是世界上先进的运载工具，它是利用喷射燃烧的气体获得动力的。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等于火箭的重力 A　[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，故A正确，B、C错误；当火箭沿竖直方向向上加速升空时，所受合力向上，则喷出的气体对火箭的推力大于火箭的重力，故D错误。故选A。] 　区分作用力、反作用力和平衡力的方法 区分作用力、反作用力和平衡力，最简单的方法是看涉及的物体的个数。 (1)作用力与反作用力只涉及两个相互作用的物体，是甲物体对乙物体、乙物体对甲物体的关系。 (2)平衡的一对力涉及三个物体，即两个施力物体同时作用在一个受力物体上。 [跟进训练] 2．如图所示，人静止站在测力计上，下列说法中正确的是(　　) A．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对平衡力 B．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力 C．人所受的重力和人对测力计的压力是一对平衡力 D．人所受的重力和人对测力计的压力是一对作用力与反作用力 B　[人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力，故A错误，B正确；人所受的重力和人对测力计的压力，既不是一对平衡力，也不是一对作用力与反作用力，故C、D错误。] 考点3　物体的受力分析 1．受力分析的一般顺序 一般先分析重力；其次分析弹力，环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用；然后分析摩擦力，对凡有弹力作用处逐一进行分析；最后是其他力。 2．受力分析常用的方法 (1)整体法与隔离法 项目 整体法 隔离法 概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开分析的方法 选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力 注意问题 受力分析时不需再考虑系统内物体间的相互作用力 一般隔离受力较少的物体 (2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其做出存在或不存在的情况假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在。 3．受力分析的步骤 名师点睛：(1)防止添加力的方法：每个力都应有施力物体，若不存在施力物体，则该力不存在。 (2)防止漏力的方法：分析完后复查各接触处，即“再到接触处去找力”。通过严谨的训练，形成良好的受力分析思维习惯。 【典例3】　如图所示，放在水平地面上的物体M上叠放着物体m，m与M之间有一处于压缩状态的弹簧，整个装置处于静止状态。下列关于m和M的受力情况分析正确的是(　　) A．m给M向右的摩擦力 B．M给m向左的摩擦力 C．地面对M的摩擦力向右 D．地面对M无摩擦力作用 思路点拨：①整个装置处于静止状态，说明m和M所受的合力均为零。②处于压缩状态的弹簧对m有向左的弹力。 D　[对m受力分析，m受到重力、支持力、水平向左的弹力和M对m向右的摩擦力，根据作用力与反作用力的关系，则m对M的摩擦力向左，A、B错误；对整体受力分析，整个装置处于静止状态，在竖直方向上，受到重力和支持力平衡，水平方向上，若地面对M有摩擦力，则整体不能平衡，故地面对M无摩擦力作用，C错误，D正确。] [母题变式]　 [典例3]中，若将压缩状态的弹簧改为伸长状态的弹簧，则m和M的受摩擦力情况如何？ [解析]　m给M向右的摩擦力，M给m向左的摩擦力，地面对M无摩擦力作用。 [答案]　见解析 　判断力是否存在的三种方法 (1)根据各种性质的力产生的条件进行判断。 (2)依据作用力和反作用力的关系：因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力，找不到施力物体或没有反作用力的力是不存在的。 (3)依据物体所处的运动状态：对有些力是否存在，或力的方向难以确定时，可依据物体所处的运动状态，运用物体的平衡条件或牛顿运动定律来判断。 [跟进训练] 3．下列“画阴影”的物体受力分析正确的是(　　) B　[图A中球静止在光滑平面上，合力为零，球不受斜向右上方的支持力，A错误；图B中小球静止在斜面上，要使其合力为零，球只受重力和绳的拉力，B正确；图C中物体沿粗糙斜面向上冲，摩擦力的方向沿斜面向下，C错误；图D中两物体一起向右匀速运动，所受合外力为零，上面的物体不受水平摩擦力作用，D错误。] 1．红军在长征时，遇到的环境十分恶劣。在过草地时，有的地方看上去是草，而下面可能就是淤泥，人一不小心就会陷入淤泥中。这是因为(　　) A．人给地面的压力大于地面给人的支持力 B．地面给人的支持力大于人给地面的压力 C．地面给人的支持力小于人受的重力 D．地面给人的支持力等于人受的重力 C　[人对地面的压力与地面对人的支持力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，选项A、B错误；人陷入淤泥中，是因为人受重力和支持力，重力大于支持力，选项C正确，D错误。] 2．如图所示，重力为G的扫地机器人在水平地板上行驶，地板对机器人的支持力为FN，机器人对地板的压力为F′N。下列说法正确的是(　　) A．当扫地机器人加速行驶时，FN大于F′N B．当扫地机器人减速行驶时，FN大于F′N C．当扫地机器人匀速行驶时，G与F′N是一对平衡力 D．无论扫地机器人如何运动，FN的大小和F′N的大小总相等 D　[机器人在水平地面上行驶，地面对机器人的支持力和机器人对地面的压力分别作用在两个不同的物体上，是地面与机器人的相互作用力，根据牛顿第三定律知，总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与机器人如何运动无关；当扫地机器人匀速行驶时，G与FN是一对平衡力，故选项A、B、C错误，D正确。] 3．如图所示是一种传统的民族体育项目“押加”，实际上相当于两个人拔河。如果绳质量不计，且保持水平，甲、乙两人在“押加”比赛中甲获胜。则下列说法中正确的是(　　) A．甲对乙的拉力始终大于乙对甲的拉力 B．甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小 C．甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力 D．只有当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小才等于乙对甲的拉力大小 B　[甲对绳的拉力和绳对甲的拉力为作用力和反作用力，乙对绳的拉力和绳对乙的拉力也是作用力和反作用力；而绳子上拉力是相同的，故甲拉乙的力与乙拉甲的力大小始终相等，与运动状态无关，B正确。] 4．情境：电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等。市场上主要有独轮和双轮两类。问题：如图所示，一电动平衡车突然在水平面上做加速直线运动，人对平衡车的压力大小发生变化吗？为什么？ [解析]　根据牛顿第三定律可知：人对平衡车的压力等于平衡车对人的支持力。因人在竖直面内处于平衡状态，即平衡车对人的支持力与人的重力二力平衡，故人对平衡车的压力不因为平衡车的加速而变化。 [答案]　见解析 1．力的作用是相互的，相互作用的力其大小有什么关系？ 提示：相互作用的力其大小总是相等。 2．作用力和反作用力之间有什么样的关系？ 提示：作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、并且作用在同一直线上。 3．对物体受力分析，一般的先后顺序是什么？ 提示：对物体受力分析，先后顺序一般为：重力、弹力和摩擦力、其他力。 课时分层作业(十)　牛顿第三定律 题组一　对牛顿第三定律的理解 1．对牛顿第三定律的理解，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作用力可以是摩擦力 D．作用力和反作用力，这两个力在任何情况下都不会平衡 D　[作用力和反作用力是等大、反向、同时产生、同时消失、同性质的力，作用效果不能被抵消，故D正确。] 2．一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了。对于这一现象，下列说法正确的是(　　) A．榔头对玻璃的作用力大于玻璃对榔头的作用力，所以玻璃才碎裂 B．榔头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于榔头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂 C．榔头和玻璃之间的作用力是等大的，只是由于榔头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂 D．因为不清楚榔头和玻璃的其他受力情况，所以无法比较它们之间的相互作用力的大小 C　[榔头对玻璃的作用力与玻璃对榔头的作用力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在不同物体上，因物体的承受能力不同，所以产生的作用效果不同，故C正确，A、B、D错误。] 3．下列说法不正确的是(　　) A．跳高运动员起跳时，地面对运动员的支持力大小等于运动员对地面的压力大小 B．汽车加速前进时，车对人向上的支持力与人对车向下的压力大小相等 C．鸡蛋撞击石头，蛋碎石全，是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力 D．乒乓球快速抽杀时，乒乓球对球拍的弹力与球拍对乒乓球的弹力是一对相互作用力 C　[跳高运动员起跳时，地面对运动员的支持力与运动员对地面的压力是一对相互作用力，等大、反向、共线，故A正确；汽车对人向上的支持力与人对汽车向下的压力是一对相互作用力，它们始终大小相等，方向相反，故B正确；鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力是一对相互作用力，总是等大、反向、共线，故C错误；乒乓球对球拍的弹力与球拍对乒乓球的弹力是一对相互作用力，故D正确。] 4．如图所示是运动员在赛道上滑行的简化情境。关于滑雪板与赛道之间的相互作用力，下列说法正确的是(　　) A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力 B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力 C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等 D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同 C　[滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，C正确。] 题组二　一对平衡力与一对作用力与反作用力的区别 5．如图所示，一本书用夹子夹住略微倾斜地挂在竖直墙上的钉子上(书与墙未接触)，处于静止状态，则(　　) A．夹子对书本的作用力垂直书本平面 B．钉子受到书对它竖直向下的作用力 C．夹子夹在书本不同的位置，书本受到的摩擦力相同 D．书本对夹子的力与夹子对书本的力是一对平衡力 C　[由于静止，夹子对书本的作用力是竖直向上的，故A错误；书本对钉子没有作用力，故B错误；书本受到的摩擦力大小始终等于书的重力，方向始终竖直向上，故C正确；书本对夹子的力与夹子对书本的力是一对作用力和反作用力，故D错误。] 6．如图所示，用质量不计的轻细绳L1和L2将A、B两重物悬挂起来。下列说法正确的是(　　) A．L1对A的拉力和L2对A的拉力是一对平衡力 B．L2对A的拉力和L2对B的拉力是一对作用力与反作用力 C．L2对B的拉力和B受到的重力是一对作用力与反作用力 D．L2对B的拉力和B对L2的拉力是一对作用力和反作用力 D　[A受到重力、L1的拉力和L2的拉力处于平衡状态，故L1对A的拉力和L2对A的拉力不是一对平衡力，A错误；L2对A的拉力和L2对B的拉力，施力物体相同，故不是一对相互作用力，B错误；L2对B的拉力和B受到的重力是一对平衡力，C错误；L2对B的拉力和B对L2的拉力是一对作用力与反作用力，D正确。] 题组三　物体受力的初步分析 7．如图所示，质量为m的AB杆靠在平台的拐角上处于静止状态，拐角处光滑，则地面对杆A端施加的作用力为(　　) A．支持力和摩擦力 B．支持力 C．摩擦力 D．无法确定受几个力作用 A　[AB杆靠在平台的拐角上处于静止状态，拐角处光滑，杆有向左滑动的趋势，则地面对杆A端施加的作用力为支持力和摩擦力，故A正确。] 8．如图所示，在粗糙水平桌面上放着笔记本电脑P和两个形状大小相同的长方体垫片M、N，假设电脑、两垫片及桌面间所有接触面均粗糙，但动摩擦因数不同，当垫片N受到一个水平外力F作用时，使电脑P和垫片M随垫片N保持相对静止一起向右做匀速运动，此时垫片M的受力个数为(　　) A．3　　　　B．4　　　　C．5　　　　D．6 C　[由受力分析可知，垫片M受重力、桌面的支持力、电脑的压力、桌面的摩擦力、电脑的摩擦力共5个力的作用，C正确。] 9．A、B、C三个物体如图所示放置，所有接触面均不光滑。有一个水平力F作用在物体C上，使A、B、C一起向右做匀速直线运动，则(　　) A．B对A的摩擦力方向水平向右 B．A对B的摩擦力方向水平向左 C．A对C的摩擦力方向水平向右 D．C对A的摩擦力方向水平向右 D　[对A、B、C整体而言，地面对B、C的摩擦力方向皆向左。隔离B，由B匀速运动的受力条件可知，A对B的摩擦力方向向右，则由牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向向左；由A受力平衡可判断C对A的摩擦力方向向右，故D正确。] 10．如图所示，物体A放在水平桌面上，通过定滑轮用细线悬挂一个重为10 N的物体B，已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为4 N。要使A静止，需加一水平向左的力F1，则力F1的取值不可能为(　　) A．14 N B．6 N C．10 N D．18 N D　[对物块A受力分析知，若A有向左运动趋势时，A受桌面对A的向右的最大静摩擦力f m＝4 N，则此时F1max＝14 N；若A有向右运动趋势时，A受桌面对A的向左的最大静摩擦力f m＝4 N，则此时F1 min＝6 N，故F1不可能为18 N，选项D正确。] 11．(10分)分析下列各图中处于静止状态的棒的受力情况(竖直面、圆弧面光滑，水平面粗糙)。 图1　　　　图2　　　　图3 图4　　　　　　　图5 [解析]　图1中，棒受到重力G、支持力N、绳子的拉力T及地面对棒向右的静摩擦力f 。 图2中，棒受到重力G、地面的支持力N与绳子的竖直拉力T。 图3中，棒受到重力G、支持力N、绳子的拉力T及地面对棒向左的静摩擦力f 。 图1　　　图2　　图3 图4中，棒受重力G、地面的支持力F1、半球体的支持力F2、物体A的弹力F3。 图4　　　　　　　　图5 图5中，棒受重力G，支持力F1、F2。 [答案]　见解析 12．如图所示，两块小磁铁质量均为0.5 kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10 cm，劲度系数k＝100 N/m。当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L＝11 cm。不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间的相互作用，求B对地面的压力大小。(g取10 m/s2) [解析]　设B对A的作用力为F，规定向上为正方向，对A，由平衡条件得 k(L－L0)－mg＋F＝0， 解得F＝4 N， 故B对A的作用力大小为4 N，方向竖直向上。由牛顿第三定律得A对B的作用力 F′＝－F＝－4 N。 对B，由平衡条件得 FN－mg＋F′＝0， 解得FN＝9 N。 由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N。 [答案]　9 N 15 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $