第四章 第四节 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（粤教版）

本讲义聚焦牛顿第三定律这一核心知识点，从作用力与反作用力的相互性入手，通过实验探究得出大小相等、方向相反、作用在同一直线的规律，再对比平衡力的作用对象、性质等区别，结合实例应用形成完整知识支架。 该资料以实验探究（弹簧测力计对拉、力传感器实验）培养科学探究能力，通过“以卵击石”辨析、马拉车例题提升科学思维，生活实例引入助建相互作用的物理观念。课中辅助实验教学与概念讲解，课后分层练习帮助学生查漏补缺。

第四节　牛顿第三定律 [学习目标]　1.知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念。2.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(重点)。3.能正确表述牛顿第三定律，并应用牛顿第三定律分析解决实际问题(重点)。4.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(重难点)。 一、作用力与反作用力 说一说下列情景中包含的物理规律。 1.当你用手拍桌子时，你对桌子施加了力，同时，你会感觉手痛。 答案　桌子也对你的手施加了作用力。 2.穿上轮滑鞋与同伴做如图所示实验，你会发现：当你推动同伴时，你自己也被同伴推动了。 答案　因为你与同伴之间的作用是相互的。 作用力与反作用力 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。 3.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。 (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)物体间先有作用力，然后才有反作用力。(　×　) 二、牛顿第三定律 1.实验探究： (1)实验1：如图所示，无论是单独拉弹簧测力计甲，还是相互对拉弹簧测力计甲和乙，都能发现二者的指针同时移动，稳定后指针示数相同，这说明甲、乙弹簧测力计间的作用力与反作用力的大小相等。 (2)实验2：如图，磁针A和磁针B所受磁力在同一直线上且方向相反，这说明它们之间的作用与反作用力方向相反，作用在同一直线上。 (3)实验3：用力传感器替代实验1中的弹簧测力计，记录两个传感器的力随时间变化的图线如图所示，两条图线关于横轴对称，说明两力传感器之间作用力总是大小相等，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。 说明：(1)作用力和反作用力分别作用在发生相互作用的两个物体上。 (2)作用力和反作用力总是同一种类的力(即同一性质的力)。 成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头，比喻不自量力，自取灭亡。 (1)如图所示，以卵击石时，是蛋对石头的作用力大，还是石头对蛋的作用力大？ (2)为什么会出现“卵碎石全”的不同效果？ 答案　(1)以卵击石时，蛋对石头的作用力与石头对蛋的作用力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知，两个力等大、反向； (2)虽然蛋对石头的作用力与石头对蛋的作用力等大，但由于二者能承受的最大外力不同，所以会有不同的作用效果。 例1　如图所示，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(　　) 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，故A、C、D错误，B正确。 牛顿第三定律中“总是”的含义 “总是”是强调对于任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。 三、作用力和反作用力与平衡力的比较 如图所示，小球静止在轻绳下端。 (1)画出小球的受力示意图，分析这两个力有什么关系？它们的施力物体各是什么？力的性质是否相同？ (2)这两个力的反作用力是什么力？它们的施力物体各是什么？这两个力和各自的反作用力性质是否相同？ 答案　(1)受力示意图如图所示，重力与拉力是一对平衡力，重力的施力物体为地球，拉力的施力物体为绳，力的性质不同。 (2)重力的反作用力为小球对地球的引力，施力物体为小球，拉力的反作用力是小球对绳子的拉力，施力物体为小球，作用力和它的反作用力性质相同，一种为引力，一种为弹力。 比较对象 作用力与 反作用力 平衡力 相同点 大小 相等 相等 方向 相反 相反 是否共线 是 是 不同点 作用对象 相互作用 的两个物体 同一物体 作用效果能否抵消 不可以 可以 作用时间 同时产生、 同时消失 不一定同时 产生和消失 力的性质 相同 可以不同 (1)物体静止放在水平桌面上，物体所受重力和桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力。(　√　) (2)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力。(　×　) 例2　(多选)(2024·广州市高一期末)如图为体检过程中测量体重情景。人静止站在测力计上，下列说法中正确的是(　　) A.人对测力计的压力与测力计对人的支持力是一对平衡力 B.人对测力计的压力与测力计对人的支持力是一对作用力和反作用力 C.人所受的重力与测力计对人的支持力是一对平衡力 D.人对测力计的压力是由于测力计发生形变而产生的 答案　BC 解析　人对测力计的压力与测力计对人的支持力是一对相互作用力，故A错误，B正确；人所受的重力与测力计对人的支持力是一对平衡力，故C正确；人对测力计的压力是由于人的脚发生形变而产生的，故D错误。 四、牛顿第三定律的综合应用 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，通过分析或求解反作用力，从而快捷地解决问题。 例3　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的加速度从杆底部加速向上爬，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FN=F'+Mg=255 N，如图所示，由牛顿第三定律知底座对水平面的压力大小为FN'=FN=255 N。 针对训练　(2023·惠州市高一期末)如图所示为杂技“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)(　　) A.(M+m)g B.(M+m)g-ma C.(M+m)g+ma D.(M-m)g 答案　B 解析　对杆上的人受力分析，根据牛顿第二定律得mg-f=ma，解得f=mg-ma，则人对杆的摩擦力大小f'=f=mg-ma，对杆受力分析，根据共点力平衡得FN=Mg+f'=(M+m)g-ma，由牛顿第三定律知，杆对“底人”的压力大小FN'=FN=(M+m)g-ma，故B正确，A、C、D错误。 课时对点练 [分值：60分] 　[1~8题，每题4分] 考点一　对牛顿第三定律的理解 1.关于作用力和反作用力，以下说法正确的是(　　) A.手用力拉弹簧，使弹簧拉长之后，弹簧才能对手有反作用力 B.物体的重力和地面对物体的支持力是一对作用力和反作用力 C.作用力和反作用力是总是同时产生、同时变化、同时消失的同种性质的力 D.作用力和反作用力是作用在同一物体上的两个等大反向的力 答案　C 解析　作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，是同一种性质的力，手只要对弹簧施力，弹簧就会对手有反作用力，故A错误，C正确；物体的重力和地面对物体的支持力作用在同一物体上，不是作用力和反作用力，故B错误；作用力和反作用力是作用在不同的物体上的两个等大反向的力，故D错误。 2.如图所示为用力传感器做验证牛顿第三定律的实验时，把两个传感器测力探头的挂钩勾在一起，在传感器运动的情况下对拉，计算机显示器屏幕上显示出力随时间变化的图像，由图像可以得出的结论是(　　) A.一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力迫使它改变运动状态为止 B.物体的加速度与物体所受到的作用力成正比 C.物体加速度的方向与合力方向相同 D.两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反 答案　D 3.(2024·揭阳市高一期中)人在沼泽地行走时容易下陷，下陷时(　　) A.人对沼泽地地面的压力大于沼泽地地面对人的支持力 B.人对沼泽地地面的压力等于沼泽地地面对人的支持力 C.人对沼泽地地面的压力小于沼泽地地面对人的支持力 D.以上说法都不正确 答案　B 解析　人对沼泽地地面的压力和沼泽地地面对人的支持力是一对相互作用力，大小总是相等，故选B。 4.(多选)如图所示，某同学把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用10 N的拉力拉弹簧测力计A。两弹簧测力计读数准确，且均未超出量程，下列说法正确的是(　　) A.若A、B两弹簧测力计完全相同，则A、B的示数均为5 N B.若A、B两弹簧测力计的弹簧劲度系数不同，则可能A的示数为6 N，B的示数为4 N C.无论A、B两弹簧测力计是否相同，A、B的示数都为10 N D.A、B之间的拉力一直大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力 答案　CD 解析　A、B挂钩之间的力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，一定大小相等，方向相反，无论A、B两弹簧测力计是否相同，A、B的示数都为10 N，C、D正确。 5.下列情景中，关于力的大小关系，说法正确的是(　　) A.跳高运动员起跳，地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力 B.磁体吸引铁钉的力和铁钉吸引磁体的力大小相等 C.鸡蛋撞击石头，鸡蛋破碎，石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力 D.用锤钉钉子，锤对钉的打击力与钉对锤的作用力大小不一定相等 答案　B 解析　人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作用力与反作用力，故二者大小相等，A错误；磁体吸引铁钉和铁钉吸引磁体的力是一对作用力与反作用力，大小相等，B正确；鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，C错误；用锤钉钉子，锤对钉的打击力与钉对锤的作用力是一对作用力与反作用力，等大反向，D错误。 考点二　一对平衡力和一对作用力与反作用力的比较 6.(多选)在水平桌面上放置一个杯子，下列说法正确的是(　　) A.杯子所受重力与杯子对桌面的压力是一对平衡力 B.杯子所受重力与桌面对杯子的支持力是一对平衡力 C.杯子对桌面的压力与桌面对杯子的支持力是一对作用力与反作用力 D.杯子所受重力与桌面对杯子的支持力是一对作用力与反作用力 答案　BC 解析　杯子所受重力与杯子对桌面的压力分别作用在两个物体上，不可能是一对平衡力，故A错误；杯子所受重力与桌面对杯子的支持力作用在同一个物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，是一对平衡力，故B正确，D错误；杯子对桌面的压力与桌面对杯子的支持力是杯子与桌面之间的相互作用，是一对作用力与反作用力，故C正确。 7.如图所示，小车放在水平地面上，甲、乙两人用力向相反方向拉小车，不计小车与地面之间的摩擦，下列说法正确的是(　　) A.若小车向右运动，表明车拉甲的力大于甲拉车的力 B.若小车静止不动，表明甲拉车的力与车拉甲的力是一对平衡力 C.若小车匀速向右运动，车拉甲的力和车拉乙的力是一对平衡力 D.无论小车运动状态如何，甲拉车的力总是与车拉甲的力大小相等，方向相反 答案　D 解析　无论小车运动状态如何，车拉甲的力与甲拉车的力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，选项D正确，A、B错误；车拉甲的力和车拉乙的力作用对象分别是甲和乙，不是同一个受力对象，不是一对平衡力，选项C错误。 8.(2025·东莞市五校高一联考)图甲为某校秋季运动会开幕式时采用某无人机拍摄的照片，图乙为正在高空进行拍摄的无人机。若图乙中无人机在空中处于悬停状态进行拍摄，在无风无雨的理想情况下，下列说法正确的是(　　) A.无人机所受重力和无人机对空气向下的推力为一对平衡力 B.无人机在重力和空气对其向上的推力共同作用下处于平衡状态 C.无人机所受重力和空气对无人机向上的推力为相互作用力 D.无人机对空气向下的推力小于空气对无人机向上的推力 答案　B 解析　平衡力是作用在同一物体上，大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上的两个力，即无人机所受重力和空气对其向上的推力是一对平衡力，故A、C错误，B正确；无人机对空气向下的推力与空气对无人机向上的推力为一对相互作用力，它们大小相等，故D错误。 　[9~11题，每题7分] 9.(2024·中山市高一期末)如图所示，大人用绳子拉动雪橇，拉力与水平方向的夹角θ保持不变，则下列说法正确的是(　　) A.绳子拉大人的力和绳子拉雪橇的力是一对平衡力 B.大人拉雪橇匀速前进时，绳子拉力等于雪橇受到的摩擦力 C.绳子拉大人的力和绳子拉雪橇的力是一对作用力和反作用力 D.大人拉雪橇加速前进时，地面对大人的摩擦力大于地面对雪橇的摩擦力 答案　D 解析　平衡力要作用于同一物体，而绳子拉大人的力和绳子拉雪橇的力分别作用于大人和雪橇，则绳子拉大人的力和绳子拉雪橇的力不是一对平衡力，故A错误；大人拉雪橇匀速前进时，根据平衡条件可知，绳子拉力沿水平方向的分力等于雪橇受到的摩擦力，故B错误；作用力和反作用力的施力物体是不同的物体，而绳子拉大人的力和绳子拉雪橇的力的施力物体都是绳子，则绳子拉大人的力和绳子拉雪橇的力不是一对作用力和反作用力，故C错误；大人拉雪橇加速前进时，对大人和雪橇整体分析，在水平方向上，整体受地面对大人水平向右的摩擦力和地面对雪橇水平向左的摩擦力，由于整体要加速前进，则地面对大人的摩擦力要大于地面对雪橇的摩擦力，故D正确。 10.(多选)如图所示，三个木块A、B、C，质量均为m，在水平推力F作用下静止靠在竖直的墙面上。已知A的左侧是光滑的，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A.A对B的摩擦力竖直向下，大小是mg B.B对C的摩擦力竖直向下，大小是2mg C.C对B的摩擦力竖直向上，大小是mg D.墙对C的摩擦力竖直向上，大小是3mg 答案　ABD 解析　对A受力分析，B对A的摩擦力与A的重力平衡，所以B对A的摩擦力竖直向上，大小是mg，由牛顿第三定律知，A正确；对A、B、C组成的整体受力分析，墙对C的摩擦力与整体的重力平衡，所以墙对C的摩擦力竖直向上，大小是3mg，D正确；对A、B组成的整体受力分析，C对B的摩擦力与整体的重力平衡，所以C对B的摩擦力竖直向上，大小是2mg，根据牛顿第三定律知，B对C的摩擦力竖直向下，大小是2mg，B正确，C错误。 11.(2025·汕头市高一段考)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对地面的摩擦力及对地面的压力大小分别为(g取10 m/s2，sin 53°=0.8，cos 53°=0.6)(　　) A.30 N　70 N B.30 N　80 N C.70 N　30 N D.80 N　30 N 答案　B 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 对物体B受力分析，如图所示，由于B静止，则 在水平方向上，有Tcos 53°=f 联立得地面对B的摩擦力f=30 N 对物体B，在竖直方向，有mBg=Tsin 53°+FN 代入数据解得FN=80 N 由牛顿第三定律可知物体B对地面的摩擦力大小为f'=f=30 N，对地面的压力大小为FN'=FN=80 N，故选项B正确。 　[7分] 12.质量为M的人站在水平地面上，用绳通过光滑轻质定滑轮将质量为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，g为重力加速度)，则人对地面的压力大小为(　　) A.(M+m)g-ma B.M(g-a)-ma C.(M-m)g+ma D.Mg-ma 答案　C 解析　设绳的拉力为T，对重物由牛顿第二定律知，mg-T=ma，所以绳的拉力为T=mg-ma。对人受力分析，人受重力Mg、绳的拉力T'及地面的支持力FN而平衡，因T'=T，又Mg=FN+T'，所以FN=Mg-T'=(M-m)g+ma，根据牛顿第三定律知，人对地面的压力大小也为(M-m)g+ma，故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $