第四章 5 牛顿第三定律（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦牛顿第三定律这一核心知识点，从生活实例（推墙壁、拔河、磁铁小车）入手理解作用力与反作用力特点，通过弹簧测力计实验探究定量关系，进而区分其与平衡力的差异，构建从概念到规律再到应用的学习支架。 该资料以科学探究为核心，通过生活实例激发兴趣，实验验证深化认知，对比表格（作用力反作用力与平衡力）培养科学思维中的模型建构能力。例题与课时练习结合，课中辅助教师突破重点难点，课后助力学生巩固物理观念，查漏补缺提升应用能力。

5　牛顿第三定律 [学习目标]　1.根据生活实例理解作用力与反作用力的特点。2.观察实验中作用力与反作用力的定量关系，理解牛顿第三定律并会用其解决简单问题(重点)。3.能区分作用力与反作用力和平衡力，在受力分析中运用牛顿第三定律(难点)。 一、作用力与反作用力 如图甲所示，某人用力去推墙壁，如图乙所示，某次校运动会上，A、B两队进行拔河比赛；如图丙所示，手拿一磁铁靠近水平桌面上一安装有磁铁的小车，小车在磁铁的作用下发生运动。 (1)分析三种情况下无论物体是否接触、运动，当一个物体给另一个物体施加作用力时，另一个物体是否给这个物体施加作用力？ (2)通过分析，我们可以得出作用力和反作用力有怎样的关系？ 答案　(1)当一个物体给另一个物体施加作用力时，另一个物体也给这个物体施加作用力。 (2)通过分析可知，作用力和反作用力总是同时产生，同时变化，同时消失。 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。 (1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力。(　×　) (2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力。(　×　) (3)某次事件中，肇事方甲首先挥舞拳头击打了受害者乙，说明甲对乙作用力在先。(　×　) 例1　(来自教材)作用力和反作用力总是成对出现的。如图所示，一只足球放在地球表面的桌子上，有哪几对作用力和反作用力？足球所受的力是这几对中的哪几个？地球所受的力是其中哪几个(忽略桌子与足球间的引力)？ 答案　见解析 解析　作用力与反作用力有：足球对桌子的压力和桌子对足球的支持力、桌子对地球的压力和地球对桌子的支持力、足球的重力和足球对地球的引力、桌子的重力和桌子对地球的引力 足球所受的力有：足球的重力、桌子对足球的支持力。 地球所受其中的力有：桌子对地球的压力、桌子对地球的引力、足球对地球的引力。 二、牛顿第三定律 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(要缓慢拉动，不要超过弹性限度)，结果发现两个弹簧测力计的示数是相同的。改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是相同的，这个实验说明了什么。 答案　实验说明了作用力与反作用力总是大小相等，方向相反。 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F＝－F'，式中的负号表示作用力与反作用力方向相反。 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. 如图所示，“马拉车的力始终等于车拉马的力。”你认为这话正确吗？如果是对的，车为什么还能向前运动呢？ 答案　正确。车能够向前运动是因为马拉车的力大于车子与地面间的最大静摩擦力。 例2　(多选)如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是(　　) A.甲对绳的拉力大于乙对绳的拉力，所以甲获胜 B.当甲把乙匀速拉过去时，甲对绳的拉力等于乙对绳的拉力 C.当甲把乙加速拉过去时，甲对绳的拉力大于乙对绳的拉力 D.甲对绳的拉力始终等于乙对绳的拉力，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜 答案　BD 解析　甲获胜的原因是甲受到地面的摩擦力大于绳对甲的拉力；乙失败的原因是绳对乙的拉力大于乙受到地面的摩擦力。根据牛顿第三定律，甲对绳的拉力大小等于绳对甲的拉力大小，同理，绳对乙的拉力大小等于乙对绳的拉力大小，而同一根绳上拉力大小处处相等，所以甲、乙对绳的拉力大小相等，故选项B、D正确。 三、作用力和反作用力与平衡力的区别 如图所示，木块静止在水平面上。 (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)在图中，画出水平面对木块的支持力N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？ 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。 一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较 内容 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 例3　(2024·绵阳市高一开学考试)如图所示，一黑板擦因磁力作用被吸附在竖直黑板上处于静止状态，则黑板擦(　　) A.受到的摩擦力等于自身重力 B.受到的摩擦力与自身重力是一对相互作用力 C.对黑板的压力大于黑板对黑板擦的支持力 D.对黑板的压力与黑板对黑板擦的弹力是一对平衡力 答案　A 解析　黑板擦受到的摩擦力与自身重力是一对平衡力，所以受到的摩擦力等于自身重力，故A正确，B错误；黑板擦对黑板的压力与黑板对黑板擦的支持力是一对相互作用力，大小相等，故C、D错误。 四、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。 例4　如图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取10 m/s2) 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F－mg＝ma，得F＝m(g＋a)＝55 N，根据牛顿第三定律知，猴子对杆向下的力F'＝F＝55 N，所以水平面对底座的支持力为N＝F'＋Mg＝255 N，由牛顿第三定律知底座对水平面的压力N'＝N＝255 N。 课时对点练 [分值：50分] 　[1~5题，每题4分] 考点一　对牛顿第三定律的理解 1.(2023·雅安市高一期末)关于两个物体间的作用力与反作用力，下列说法中正确的是(　　) A.有作用力才有反作用力，因此先产生作用力后产生反作用力 B.只有在两个物体处于平衡状态时，作用力与反作用力才大小相等 C.作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间 D.若作用力是摩擦力，则反作用力也一定是摩擦力 答案　D 解析　作用力与反作用力总是同时产生、同时消失，没有先后，故A错误；作用力和反作用力大小相等是无条件的，与运动状态无关，故B错误；两个物体不接触，也会存在作用力和反作用力，比如在天空飞行的飞机受到的重力和飞机对地球的吸引力是一对作用力和反作用力，故C错误；作用力与反作用力一定是同性质的力，故D正确。 2.在水平光滑的滑冰场上，有甲、乙两小孩分别坐在两块滑冰板上。甲连同其滑冰板的质量大于乙连同其滑冰板的质量，原来都处于静止状态。在甲猛推一下乙后，两人分别向相反方向滑动，则(　　) A.甲和乙受到的推力大小相等 B.甲受到的推力更大些 C.乙受到的推力更大些 D.乙受到的推力的作用时间更长 答案　A 解析　根据题意可知，甲和乙受到的推力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，同是存在，同时改变，同时消失，则甲和乙受到的推力的作用时间相等。故选A。 3. (2024·巴中市高一期中)如图所示，小明撑杆使船离岸，则下列说法正确的是(　　) A.小明与船之间存在摩擦力 B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力 C.杆对岸的力大于岸对杆的力 D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力 答案　A 解析　小明与船之间存在相对运动的趋势，则它们之间存在摩擦力，选项A正确；杆的弯曲是由于杆受到小明对杆的力，选项B错误；杆对岸的力与岸对杆的力是作用力与反作用力，大小相等，选项C错误；小明对杆的力和杆对小明的力是一对相互作用力，选项D错误。 考点二　一对平衡力与一对作用力和反作用力的比较 4. 如图为举重运动员举起杠铃稳定时的示意图，下列说法中正确的是(　　) A.杠铃所受的重力与杠铃对手的压力是一对平衡力 B.杠铃对手的压力与手对杠铃的支持力是一对平衡力 C.杠铃所受的重力与手对杠铃的支持力是一对作用力与反作用力 D.杠铃对手的压力与手对杠铃的支持力是一对作用力与反作用力 答案　D 解析　杠铃受的重力和杠铃对手的压力方向相同且作用在两个物体上，不是一对平衡力，A错误；杠铃对手的压力与手对杠铃的支持力是一对作用力与反作用力，B错误，D正确；杠铃所受的重力与手对杠铃的支持力是一对平衡力，C错误。 5. (2024·资阳市高一期中)一木箱在水平拉力作用下，在水平地面上做匀加速直线运动。下列说法正确的是(　　) A.木箱受到的重力和地面对木箱的支持力是一对作用力和反作用力 B.木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对作用力和反作用力 C.地面对木箱的摩擦力和木箱对地面的摩擦力是一对平衡力 D.水平拉力和地面对木箱的摩擦力是一对作用力和反作用力 答案　B 解析　木箱受到的重力和地面对木箱的支持力是一对平衡力，故A错误；木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力是一对作用力和反作用力，故B正确；地面对木箱的摩擦力和木箱对地面的摩擦力是一对作用力和反作用力，故C错误；水平拉力和地面对木箱的摩擦力都作用在木箱上，不是一对作用力和反作用力，故D错误。 　[6、7题，每题6分] 6. 一铁块被竖直悬挂着的磁性黑板紧紧吸住不动，如图所示，下列说法正确的是(　　) A.铁块受到三个力作用 B.铁块与黑板间有三对作用力和反作用力 C.铁块受到的磁力与铁块对黑板的弹力，是一对作用力和反作用力 D.磁力大于弹力，黑板才能吸住铁块不动 答案　B 解析　铁块受到四个力：重力G，施力物体是地球；支持力N、摩擦力f、磁力T，这三个力的施力物体都是磁性黑板，故A错误；黑板对铁块有支持力，则铁块对黑板有压力，这两个力是一对作用力和反作用力；黑板对铁块有磁力，则铁块对黑板有大小相等的磁力，这两个力是一对作用力和反作用力；黑板对铁块有摩擦力，则铁块对黑板也有摩擦力，这两个力是一对作用力和反作用力，故B正确，C错误；只有铁块与黑板间的最大静摩擦力大于等于重力，黑板才能吸住铁块不动，故D错误。 7. (2024·阿坝州高一期中)一箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个质量为m的环，箱与杆的质量为M，如图所示，已知环沿杆向下匀加速下滑时，环与杆之间的滑动摩擦力为f，重力加速度为g，则此时箱子对地面的压力大小为(　　) A.Mg B.Mg＋f C.mg＋Mg D.Mg－f 答案　B 解析　环沿杆下滑时，受到的滑动摩擦力向上，故杆受到的滑动摩擦力方向向下，对箱子与杆整体，由平衡条件可得，箱子受到地面的支持力大小为F＝Mg＋f，由牛顿第三定律可知，箱子对地面的压力大小为Mg＋f，故选B。 8. (10分)如图所示，物体A、B质量分别是5 kg和12 kg，不计滑轮与绳间摩擦及绳的重力，整个系统静止。则B对地面的摩擦力和对地面的压力大小分别为多少？(g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6) 答案　30 N　80 N 解析　由于A处于平衡状态，受力分析可知绳子上的拉力T＝mAg ① 对物体B受力分析，如图所示， 由于B静止，则有水平方向：Tcos 53°＝f ② 由①②两式得地面对B的摩擦力f＝30 N 对物体B，在竖直方向，有mBg＝Tsin 53°＋N 代入数据解得N＝80 N 由牛顿第三定律可知f'＝30 N，N'＝80 N，即物体B对地面的摩擦力和压力大小分别为30 N和80 N。 　[8分] 9. (2024·甘孜州高一期中)如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G为10 N的金属块，使金属块部分浸在台秤上的烧杯中(烧杯中的水不会溢出)，若弹簧测力计的示数变为T'＝4 N，则台秤的示数(　　) A.保持不变 B.增加10 N C.增加6 N D.增加4 N 答案　C 解析　由题意可知，金属块所受的浮力为6 N，由牛顿第三定律知金属块对水的作用力也为6 N，则台秤的示数增加6 N，故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $