内容正文:
3 牛顿第三定律
学习任务一 实验:用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系
[科学探究]
例1 (1)如图甲所示是“探究作用力和反作用力的关系”的实验装置,在测量之前弹簧测力计应该先进行 .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,两个弹簧测力计读数大小 ,它们受力的方向 .
(2)如图乙所示,将两个弹簧测力计连接在一起,B连接一块木块,A用手拉着,匀速拉动木块时,观察到两弹簧测力计读数 (选填“相等”或“不相等”).在弹簧测力计的槽沟间放置泡沫塑料,它可以随指针移动,并作为指针到达最大位置的标记,手拉弹簧测力计A使木块加速运动一段时间后,泡沫塑料就停在前一过程中拉力最大的示数上.实验中观察到这两个示数 (选填“相等”或“不相等”).
(3)前面的实验中观察到作用力和反作用力的方向 (选填“相同”或“相反”),同一时刻的作用力和反作用力 .
学习任务二 牛顿第三定律的理解
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空.
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 ,方向 ,作用在 .
[物理观念] 鸡蛋碰石头,鸡蛋破了,而石头丝毫无损,说明石头对鸡蛋的作用力大,而鸡蛋对石头的作用力小,这一判断对吗?
【辨别明理】
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. ( )
例2 [2025·河北衡水中学高一期中] 随着社会节奏加快,就业形势日益紧张,学生们也都想通过努力学习取得更好的成绩来提高自己,所以学生们也面临着很大的压力.为了缓解学生学习压力,班主任往往会组织拔河比赛,帮助学生释放压力,如图所示.为了分析问题的方便,我们把拔河比赛简化为两个人拔河,绳质量不计,且绳保持水平.甲、乙两人在“拔河”比赛中甲获胜,则甲获胜过程中,下列说法中正确的是 ( )
A.甲对绳子的拉力是由于绳子发生弹性形变产生的
B.因为甲赢了,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
C.甲对乙的拉力大小等于乙受到地面的摩擦力
D.地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力
【要点总结】
1.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,同时产生,同时变化,同时消失,性质相同,作用在不同物体上.
2.作用力和反作用力的关系不受运动状态(速度、位移等)的影响.
学习任务三 一对相互作用力与一对平衡力的比较
[物理观念] 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FN的示
意图.重力G和支持力FN属于一对什么力?作用在几个物体上?性质相同吗?
(2)在图中画出水平面对木块的支持力FN和木块对水平面的压力FN'.支持力FN和压力FN'属于一对什么力?
分别作用在什么物体上?性质相同吗?
例3 (多选)[2026·陕西榆林高一期中] 公园里的猴子活泼好动,尤其喜欢挂在树上表演各种节目,深得游客喜爱.如图所示,一只猴子抓住树枝吊在空中不动,下列说法正确的是 ( )
A.树枝对猴子的拉力一定竖直向下
B.猴子受到的重力与树枝对猴子的拉力是一对平衡力
C.猴子对树枝的拉力与树枝对猴子的拉力是一对相互作用力
D.当猴子用力向下拉动树枝时,猴子对树枝的力大于树枝对猴子的力
【要点总结】
一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较
相互作用力
平衡力
方向
方向相反、作用在同一条直线上
方向相反、作用在同一条直线上
大小
大小相等
大小相等
受力物体
两个相互作用的物体
同一物体
力的性质
一定是同性质的力
性质不一定相同
同时性
一定同时产生、同时消失
不一定同时产生、同时消失
叠加性
两力作用效果不可抵消
两力作用效果可以抵消
学习任务四 物体受力的初步分析
[科学思维] 受力分析的一般步骤:
(1)明确研究对象,即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况,研究对象可以是单个物体(质点、结点),也可以是两个(或多个)物体组成的整体.
(2)隔离分析,即将研究对象从周围物体中隔离出来,分析周围有哪些物体对它施加了力的作用.
例4 (多选)如图所示,A物体沿竖直墙自由下滑,B、C、D物体均静止,各接触面均粗糙,则 ( )
A.A物体受到三个力作用
B.B物体受到三个力作用
C.C物体受到三个力作用
D.D物体受到三个力作用
例5 [2026·山东青岛二中高一月考] 为了方便顾客上下,商场都会安装智能化的电动扶梯.如图所示,甲(无台阶)、乙(有台阶)分别是某商场里的两种类型的扶梯,若两扶梯的倾角相同,质量相等的两位顾客分别站在甲、乙两扶梯上随扶梯一起匀速上行(手不接触扶梯),在此过程中 ( )
A.扶梯甲、乙上的顾客都受到三个力的作用
B.扶梯甲上顾客对扶梯作用力等于扶梯对顾客的作用力
C.扶梯甲对顾客的作用力大于扶梯乙对顾客的作用力
D.扶梯乙上的顾客相对扶梯有沿扶梯向下运动的趋势
[反思感悟]
【要点总结】
受力分析注意事项
(1)不要把研究对象的受力与其他物体的受力混淆.
(2)在分析受力时,一定要找到它的施力物体,没有施力物体的力是不存在的,这样可以防止“多力”.
(3)在转换研究对象的时候,要注意反作用力.
1.(对作用力与反作用力的理解)鸟儿飞过绿水青山,中华秋沙鸭重返吉林长白山“安家落户”,这证实了一句古语——“良禽择佳木而栖”,自古以来,飞鸟就是显示生态好坏的标志.如图所示,一只秋沙鸭落在树枝上休息,树枝被压弯,秋沙鸭处于静止状态.下列说法正确的是 ( )
A.秋沙鸭对树枝的弹力是由树枝发生形变产生的
B.秋沙鸭对树枝的压力与树枝对秋沙鸭的支持力是一对作用力与反作用力
C.秋沙鸭对树枝的压力与树枝对秋沙鸭的支持力是一对平衡力
D.树枝发生了弯曲,是因为秋沙鸭对树枝的压力大于树枝对秋沙鸭的支持力
2.(一对相互作用力与一对平衡力的比较)[2026·湖南湘潭高一期中] 如图所示,一队消防员在进行高压水枪训练,用高压水流冲击静止在水平地面上的小汽车尾部,发现小汽车被推着加速向前运动.下列说法正确的是 ( )
A.水对车的力大于车对水的力
B.水对车的力大于地面对车的摩擦力
C.水对水枪的作用力小于水枪对水的作用力
D.水对水枪的作用力与消防队员们对水枪的作用力是一对平衡力
3.(物体受力分析)[2026·重庆西南大学附中高一月考] 如图所示某棋类节目中,铁质的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上,不计棋子间的相互作用.下列说法正确的是 ( )
A.棋子受到三个力作用
B.只有磁力大于弹力,棋子才能被吸住
C.棋子受到的静摩擦力的大小与磁力大小成正比
D.棋子所受的磁力和棋盘对它的弹力是一对平衡力
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3 牛顿第三定律
例1 (1)调零 相等 相反 (2)相等 相等 (3)相反 总是大小相等
[教材链接] 相等 相反 同一条直线上
[物理观念] 这一判断不对.鸡蛋碰石头,鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力是一对作用力和反作用力,大小必然相等.鸡蛋破了,是因为鸡蛋壳强度不大,易碎.
【辨别明理】
1.× 2.× 3.×
例2 D [解析] 甲对绳子的拉力是由于甲发生弹性形变产生的,故A错误;甲对乙的拉力与乙对甲的拉力是一对相互作用力,大小总是相等,故B错误;因为甲获胜,所以甲对乙的拉力大于乙受到的地面给的摩擦力,地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,故C错误,D正确.
[物理观念] (1)如图甲所示.重力和支持力属于一对平衡力,作用在同一个物体上,性质不同.
(2)如图乙所示.支持力FN和压力FN'属于一对作用力和反作用力,支持力FN作用在木块上,压力FN'作用在水平面上,性质相同.
例3 BC [解析] 树枝对猴子的拉力方向垂直于接触面向上,故A错误;猴子受到的重力与树枝对猴子的拉力是一对平衡力,故B正确;猴子对树枝的拉力与树枝对猴子的拉力是一对相互作用力,其大小相等,方向相反,故C正确,D错误.
例4 BC [解析] A物体只受到重力,虽然A物体与竖直面接触,但没有挤压,所以没有弹力,也就不可能有摩擦力;B物体受到重力、垂直于斜面向上的支持力和沿斜面向上的摩擦力共3个力作用;C物体受到重力和两根绳子的拉力共3个力作用;D物体受到重力、绳子斜向上的拉力、地面的支持力和摩擦力共4个力作用,选项A、D错误,B、C正确.
例5 B [解析] 对扶梯上的甲顾客受力分析,可知该顾客受重力、支持力和静摩擦力共3个力作用;对扶梯乙上的顾客受力分析,可知该顾客受重力和支持力共2个力作用,故A错误;扶梯甲上顾客对扶梯的作用力和扶梯对顾客的作用力是相互作用力,大小相等,故B正确;由相互作用力特点可知,扶梯甲、乙对顾客的作用力大小都等于顾客的重力,方向竖直向上,故C错误;扶梯乙上的顾客受重力和竖直向上的支持力而平衡,所以顾客相对于扶梯没有运动趋势,故D错误.
随堂巩固
1.B [解析] 秋沙鸭对树枝的弹力是由秋沙鸭发生形变产生的,故A错误;秋沙鸭对树枝的压力大小等于树枝对秋沙鸭的支持力,这两个力是一对作用力与反作用力,故B正确,C、D错误.
2.B [解析] 根据牛顿第三定律可知水对车的力大小等于车对水的力,A错误;用高压水流冲击静止在水平地面上的小汽车尾部,发现小汽车被推着加速向前运动,说明水对车的力大于地面对车的摩擦力,故B正确;根据牛顿第三定律可知水对水枪的作用力大小等于水枪对水的作用力,故C错误;对水枪受力分析可知,水枪受到水对水枪的作用力、消防队员们对水枪的作用力和水枪的重力,受三力而平衡,故水对水枪的作用力与消防队员们对水枪的作用力不是一对平衡力,故D错误.
3.D [解析] 棋子受到四个力作用,重力、棋盘的磁力、支持力和摩擦力,选项A错误;磁力和弹力是等大的,只有当最大静摩擦力大于或等于棋子的重力时棋子才能被吸住,选项B错误;棋子受到的静摩擦力与重力等大反向,与磁力大小无关,选项C错误;棋子所受的磁力和棋盘对棋子的弹力是一对平衡力,选项D正确.
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