3.3 牛顿第三定律 讲义-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第3章 相互作用——力 3.3牛顿第三定律 知识导航 知识分解 知识内容 重点程度 知识点1 作用力和反作用力 知识点2 探究作用力和反作用力的关系 知识点3 牛顿第三定律 知识点4 物体受力的初步分析 知识点分析 知识点1 【作用力和反作用力】 一、 力的作用是相互的 1、引力的作用是相互的：熟透了的苹果落向地面，地球对苹果有吸引力，同时，苹果对地球也有吸引力 2、弹力的作用是相互的：右手拍打左手，两只手都会有痛感，说明两手都受到力的作用 3、 摩擦力的作用是相互的：人在跑步时，脚用力蹬地，脚给地面一个向后的摩擦力，同时，地面给脚一个向前的摩擦力 2、 作用力和反作用力 两个物体之间的作用总是相互的。甲物体对乙物体施加了力，乙物体一定同时对甲物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。 3、 一对作用力与反作用力的性质一定相同 通过对作用力和反作用力的产生原因分析可知，作用力和反作用力的性质一定相同。 注意： 1 一对作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，作用力和反作用力是同时存在的。 ② 如果作用力是弹力，反作用力一定也是弹力；如果作用力是静摩擦力，反作用力一定也是静摩擦力。 知识点2 【探究作用力和反作用力的关系】 一、粗略探究 (用弹簧测力计) 把 A、B 两个弹簧测力计连接在一起，B 的一端固定，用手拉 A，可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动。这时，A 受到 B 的拉力F′，B 则受到 A 的拉力F。F与F′大小始终相等。 注意：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。 二、精细探究 (用传感器) 如果把力传感器连在计算机上，传感器受力的大小随时间变化的情况可由计算机屏幕显示出来。力传感器的原理力传感器可以把受力大小转换成电信号，数据采集器把电信号转换成数字信号，计算机对数据进行处理，显示出力随时间变化的曲线。将两只力传感器的挂钩相连接，实验时把两只力传感器同时连在计算机上，用力拉一只力传感器，两只力传感器同时受到力的作用，而且在任何时刻两个力的大小都相等、方向都相反。 三、实验结论 两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，同时产生、同时变化、同时消失。 知识点3 【牛顿第三定律】 一、 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。这就是牛顿第三定律。 注意：定律中 “总是” 二字阐明了牛顿第三定律的普适性，作用力与反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，与物体质量的大小 (宏观和微观)、作用方式 (接触还是不接触)、运动状态及参考系的选取均无关。 二、牛顿第三定律的表达式 作用力⟺ F=−F′⟺ 反作用力 注意1：①式中的 “=” 号表示作用力F与反作用力F′的大小相等。 ②式中的 “-” 号表示作用力F与反作用力F′的方向相反。 注意2：相互作用力的 “三同、三异、三无关” 三同：大小、性质、变化情况均相同 三异：方向、受力物体、产生效果不同 三无关：与物体的种类、运动状态、是否和其他物体存在相互作用无关 三、对牛顿第三定律的理解 (1) 三个特征 等值：作用力与反作用力是大小相等 反向：作用力与反作用力总是方向相反 共线：作用力与反作用力总是在同一条直线上 (2) 四个性质 异体性：分别作用在两个不同的物体上，两个力不能抵消，其作用效果可能不同 同时性：作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，没有先后之分 同性质：作用力与反作用力的性质总是相同的，没有例外 普遍性：作用力与反作用力的关系与物体大小、形状及运动状态无关 四、作用力、反作用力和一对平衡力的比较 项目 一对作用力与反作用力 一对平衡力 作用对象 分别作用在两个物体上 作用在同一物体上 适用状态 适用于各种运动状态 静止或匀速直线运动状态；某方向处于平衡状态 力的性质 两个力的性质一定相同 两个力的性质不一定相同 作用效果 各自独立产生作用效果，不能抵消 两个力共同作用的效果是使物体处于平衡状态或某一方向上处于平衡状态 依赖关系 同时产生、同时变化、同时消失，不可单独存在 不存在依赖关系，撤去一个力时另一个力可依然存在，只是受力不再平衡 相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 知识点4 【物体受力的初步分析】 受力分析是将研究对象看作一个孤立的物体 (隔离物体)，分析它所受到的所有作用力，并作出受力示意图，这个过程就是受力分析。 一、受力分析的步骤和技巧 1、明确研究对象：即明确受力分析的物体，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体的组合 2、隔离物体分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用 3、画出受力示意图：按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序画出受力示意图，准确标出各力的方向 4、检查受力分析：检查画出的每一个力能否找出它的施力物体，检查分析结果是否有误，能否使研究对象处于题目所给的状态 注意 ：① 受力分析图画好后，再检查一下，避免出现 “多力”（出现无施力物体的力）“漏力” 的情况； ② 按正确的顺序进行受力分析是保证不 “漏力” 的有效措施； ③ 注意每个力的施力物体和产生条件是不 “多力” 的关键。 二、受力分析的常用方法 项目 整体法 隔离法 假设法 方法简介 将几个物体作为一个整体分析的方法 (加速度相同) 将研究对象与周围物体分离后分析的方法 假设某力存在 (或不存在)，然后根据物体运动状态是否改变，判断该力是否存在的方法 选用原则 研究外力对系统整体的作用 研究单个物体所受的作用力 不能确定某力是否存在时 注意问题 受力分析时不考虑系统内物体间的相互作用 (内力) 一般隔离受力较少的物体 要结合物体运动状态的变化分析 注意： ① 整体法、隔离法、假设法在受力分析时要灵活选用； ② 当某个力难以直接分析时，可以转换研究对象，分析该力的反作用力，根据其反作用力的大小和方向来确定该力的大小和方向。 难点突破 一、区别作用力、反作用力和平衡力，关键在 “三看”： （1）看力的作用点：一对平衡力的作用点一定在同一个物体上，而一对作用力和反作用力的作用点一定在两个物体上。 （2）看效果：一对作用力和反作用力作用效果不能抵消。 （3） 看力的性质：一对作用力和反作用力性质一定相同，一对平衡力的性质可相同、可不同。 二、受力分析 (1)“三步法”：选取研究对象；按力的性质顺序分析；检验。 (2)“三法”：整体法、隔离法、假设法。 (3)“注意”：只分析受力不分析施力。 典型例题 例题1（25-26高一上·山东济南·月考）如图所示，质量为m的物体P静置于水平地面的斜面Q上，现用平行于斜面的力F拉物体P。在力F由零逐渐增加而物体P和斜面Q仍静止的过程中，下列说法正确的是（    ） A．物体P受到的静摩擦力一定逐渐减小 B．物体P所受的合外力一定逐渐增大 C．地面对斜面Q的支持力一定逐渐减小 D．斜面Q对物体P的摩擦力小于物体P对斜面Q的摩擦力 【答案】C 【详解】A．设斜面倾角为，物体P静止在斜面Q上，则物体受到的静摩擦力大小为 现用平行于斜面的力F拉物体P，则对物体P受力分析有 则力F由零逐渐增加的过程中，物体P受到的静摩擦力先沿斜面向上减小，再沿斜面向下增大，故A错误； B．物体P保持静止，所受合外力为零，即所受的合外力一定不变，故B错误； C．把PQ看成一个整体，地面对斜面Q的支持力为 随着外力F的增大，地面对斜面Q的支持力逐渐减小，故C正确； D．由牛顿第三定律可知，斜面对物体P的摩擦力等于物体P对斜面的摩擦力，故D错误。 故选C。 例题2（25-26高一上·江西上饶·月考）促进教师交流，增强教师体质，“”篮球联盟举行了篮球比赛。若在某次篮球训练中，两人进行击地传球，如图所示，一人将球传给另一人的过程中，在球碰到水平地面反弹瞬间，下列说法正确的是（    ） A．水平地面对篮球的弹力方向斜向右上方 B．水平地面对篮球的弹力大于篮球对地面的压力 C．篮球的重心一定位于篮球上最重的一点 D．篮球在手中时所受重力方向竖直向下 【答案】D 【详解】A．水平地面对篮球的弹力方向竖直向上，A错误； B．水平地面对篮球的弹力与篮球对地面的压力是一对相互作用力，总是等大反向，B错误； C．篮球的重心是重力的等效作用点，不一定位于篮球上最重的一点，C错误； D．篮球在手中时所受重力方向竖直向下，D正确。 故选D。 例题3（25-26高一上·新疆和田·期末）如图所示，重为G的书本置于水平桌面上，桌面对书本的支持力为，书本对桌面的压力为，下列说法正确的是（　　） A．大于 B．G与是一对平衡力 C．G与是一对作用力与反作用力 D．与是一对作用力与反作用力 【答案】D 【详解】AD．物体对桌面的作用力和桌面对物体的支持力是一对作用力与反作用力，所以与是一对相互作用力，所以二者大小相等，故A错误，D正确； B．是物体的重力，而是桌面的受力，不是平衡力，故B错误； C．与都作用在物体上，大小相等，方向相反，是一对平衡力，故C错误。 故选D。 例题4（25-26高一上·天津河东·期末）如图所示，当高铁车厢匀速直线运动时，硬币能竖直立在高铁车厢的水平窗台上相对高铁车厢静止。下列说法正确的是（　　） A．窗台对硬币的支持力是由硬币的形变产生的 B．窗台对硬币的摩擦力指向高铁前进方向 C．硬币对窗台的压力与窗台对硬币的支持力是一对相互作用力 D．硬币的重力和窗台对硬币的支持力是一对相互作用力 【答案】C 【详解】A．窗台对硬币的支持力是由窗台的形变产生的，故A错误； B．由于硬币随高铁做匀速直线运动，根据平衡条件可知，窗台对硬币的摩擦力为0，故B错误； C．硬币对窗台的压力与窗台对硬币的支持力大小相等，方向相反，作用于两个物体上，是一对相互作用力，故C正确； D．由于硬币随高铁做匀速直线运动，根据平衡条件可知，硬币的重力和窗台对硬币的支持力是一对平衡力，故D错误。 故选C。 例题5（25-26高一上·江西吉安·期末）元末明初刘基在诗句《赋得猴》中有“狡捷难藏拙，贪痴易丧真。”描写了猴子敏捷机灵的生活习性。下图为小猴子从树干斜向上跃起腾空的情景，所蕴含物理知识正确的是（　　） A．猴子蹬树干时对树干的弹力是由于树干发生形变产生的 B．猴子在树枝上静止时对树枝的作用力向下 C．猴子跃起腾空离开树干后，受到重力和弹力 D．猴子跃起腾空离开树干后，受到的合力斜向上 【答案】B 【详解】A．蹬树干时对树干的弹力施力物体是猴子，是由猴子的脚部发生形变而产生的， A错误； B．猴子在树枝上静止时受到重力和树枝的作用力合力为零，则树枝对脚的作用力向上，而脚对树枝的作用力与树枝对脚的作用力是相互作用力，大小相等方向相反，故脚对树枝的作用力向下，B正确； C．猴子离开树干后，受到重力和空气阻力，不受树干的弹力，C错误； D．斜向上跃起后，受到的重力和空气阻力的合力斜向下，D错误。 故选B。 例题6（25-26高一上·陕西西安·期末）如图，一个质量为m的均匀光滑球放在倾角为的固定斜面上，并被斜面上一竖直方向的挡板挡住，处于静止状态。已知重力加速度为g，设球对挡板的压力大小为，球对斜面的压力大小为，则（　　） A． B． C．当挡板顺时针缓慢转动到水平位置的过程中，先减小后增大 D．当挡板顺时针缓慢转动到水平位置的过程中，减小 【答案】C 【详解】AB．以球为研究对象，球受重力、斜面对球体的支持力和挡板对球体的支持力，如图所示 根据平衡条件可得， 解得， 根据牛顿第三定律可得球对挡板的压力大小为 球对斜面的压力大小为，故AB错误； CD．当挡板顺时针缓慢转动到水平位置的过程中，由平衡条件得知，和的合力与mg大小相等、方向相反，力的合成图如图所示 由图可知，当挡板顺时针缓慢转动到水平位置的过程中，逐渐减小，先减小后增大，故根据牛顿第三定律可知，逐渐减小，先减小后增大，故C正确，D错误。 故选C。 例题7（25-26高一上·江苏苏州·期末）如图，“独竹漂”是一种传统的交通工具，人拿着竹竿站在单竹筏上，人和单竹筏在水面滑行，人与竹筏、竹竿相对静止，若竹筏减速直线滑行，则（　　） A．竹筏与人之间没有摩擦力 B．人对竹筏的摩擦力大于竹筏对人的摩擦力 C．竹筏对人的摩擦力方向与运动方向相反 D．人对竹筏的摩擦力方向与运动方向相反 【答案】C 【详解】竹筏减速直线滑行，可知人的加速度与运动反向，竹筏对人有沿运动方向相反的摩擦力；由牛顿第三定律，人对竹筏的摩擦力与竹筏对人的摩擦力是相互作用力，总是等大反向，则人对竹筏的摩擦力方向与运动方向相同。 故选C。 例题8（25-26高一上·河北衡水·月考）人在划船时，船桨对水的作用力为F1，水对船桨的作用力为F2，下列说法正确的是（　　） A．F1与F2的方向相同 B．船向前运动时F1大于F2 C．F1与F2是一对平衡力 D．F1与F2是一对作用力和反作用力 【答案】D 【详解】F1与F2是一对作用力和反作用力，F1与F2总是大小相等，方向相反。 故选D。 例题9（22-23高一上·北京密云·期末）设某人站在电梯内的水平地板上静止不动。启动电梯后，他随电梯一起匀加速上升。已知人的质量为，电梯上升时的加速度大小，重力加速度取。求： （1）静止时人对电梯的压力。 （2）加速上升时人对电梯的压力。 【答案】（1），方向竖直向下；（2），方向竖直向下 【详解】（1）静止时，以人为对象，根据受力平衡可得 根据牛顿第三定律可知，静止时人对电梯的压力大小为，方向竖直向下。 （2）加速上升时，以人为对象，根据牛顿第二定律可得 解得 根据牛顿第三定律可知，加速上升时人对电梯的压力大小为，方向竖直向下。 例题10（19-20高一上·福建·期末）如图所示，载有小孩的雪橇总质量m=40kg，在大小为100N的拉力F作用下，沿水平雪地向右做匀速直线运动，该拉力与水平面的夹角为，重力加速度g取10m/s2，cos=0.8，sin=0.6。求 (1)地面对雪橇的摩擦力大小； (2)雪橇对地面的压力大小。 【答案】(1)80N；(2)340N 【详解】(1)对雪橇受力分析如图所示 在水平方向有 代入数据得 f=80N (2)在竖直方向有 代入数据得 N=340N 由牛顿第三定律得 N′=340N 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $