3.3 牛顿第三定律 讲义-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册
2026-09-15
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摘要:
本讲义聚焦高中物理牛顿第三定律核心知识点,从基础回顾切入,系统阐述定律内容及相互性、同性质、普遍性的深入理解,通过对比作用力与反作用力和一对平衡力的差异,结合马拉车、火箭发射等典型实例构建学习支架。
该资料以科学思维为核心,通过易错点辨析强化概念理解,精选高考真题及模拟题设计题型训练,助力学生在实例分析中形成运动与相互作用观念,课中辅助教师高效授课,课后帮助学生查漏补缺,提升科学探究能力。
内容正文:
3.3 牛顿第三定律
目录
【基础回顾】 2
一、定律内容 2
二、对定律的深入理解 2
1. 相互性——力的作用是相互的 2
2. 同性质——力的性质相同 2
3. 普遍性——适用范围广 3
三、作用力与反作用力和一对平衡力的比较 3
四、典型实例分析 3
1. 马拉车问题 3
2. 人走路 3
3. 火箭发射 3
4. 弹簧秤示数问题 4
五、常见易错点 4
六【重点题型精讲精练】 4
题型一 牛顿第三定律的理解与应用 4
考点一 牛顿第三定律的理解与应用 4
题型二 相互作用力和平衡力的区别 12
考点一 相互作用力和平衡力的区别 12
20
【基础回顾】
一、定律内容
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(Newton’s Third Law of Motion)。
数学表达式(矢量式):
其中 F12表示物体 2 对物体 1 的作用力, 表示物体 1 对物体 2 的反作用力。负号表示两个力的方向相反。
大小关系(标量式):
二、对定律的深入理解
1. 相互性——力的作用是相互的
力总是成对出现的,有作用力就一定有反作用力,二者相互依存,同时产生、同时变化、同时消失,没有先后、主次之分。
作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上,因此不能相互抵消。
2. 同性质——力的性质相同
作用力是弹力,反作用力也一定是弹力;作用力是摩擦力,反作用力也一定是摩擦力;作用力是万有引力,反作用力也一定是万有引力。
作用力与反作用力的性质一定相同,但作用效果不一定相同。
3. 普遍性——适用范围广
牛顿第三定律不仅适用于静止的物体,也适用于运动的物体;不仅适用于接触力,也适用于非接触力(如万有引力、库仑力等)。
牛顿第三定律与参考系的选择无关,在任何惯性参考系中都成立。
三、作用力与反作用力和一对平衡力的比较
比较项目
作用力与反作用力
一对平衡力
作用对象
两个不同的物体上
同一个物体上
力的性质
性质一定相同(同生同灭)
性质不一定相同
作用时间
同时产生、同时变化、同时消失
一个力消失,另一个力可以仍然存在
作用效果
各有各的效果,不能相互抵消
使物体处于平衡状态,合力为零
大小关系
大小相等
大小相等
方向关系
方向相反、作用在同一直线上
方向相反、作用在同一直线上
四、典型实例分析
1. 马拉车问题
问题:马拉车的力和车拉马的力大小相等,为什么马车会前进?
分析:马拉车的力与车拉马的力是一对作用力与反作用力,大小相等、方向相反,但它们分别作用在车和马上,不能相互抵消。
车能否前进,取决于车受到的合力。车受到马的拉力和地面的摩擦力,当拉力大于摩擦力时,车就会加速前进。
2. 人走路
人向后蹬地,给地面一个向后的力(作用力),根据牛顿第三定律,地面给人一个向前的力(反作用力),正是这个力使人前进。
3. 火箭发射
火箭向下喷出高温高压气体,给气体一个向下的推力(作用力),气体给火箭一个向上的反推力(反作用力),使火箭升空。
4. 弹簧秤示数问题
两人用大小相等的力向相反方向拉同一弹簧秤,弹簧秤的示数等于其中一个力的大小,而不是两个力之和。这是因为弹簧秤测量的是它所受到的拉力大小。
五、常见易错点
1.误认为"作用力先产生,反作用力后产生"——实际上二者同时产生、同时消失。
2.误认为"作用力与反作用力的合力为零"——它们作用在不同物体上,不能合成。
3.把平衡力与作用力反作用力混为一谈——关键看是否作用在同一物体上。
4.误认为"只有接触的物体之间才有作用力与反作用力"——万有引力、库仑力等非接触力同样满足牛顿第三定律。
5.误认为"鸡蛋碰石头,石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力"——实际上大小相等,只是鸡蛋承受能力弱。
六【重点题型精讲精练】
题型一 牛顿第三定律的理解与应用
考点一 牛顿第三定律的理解与应用
【例1】(2026•沈阳校级四模)中国象棋融合军事布阵与哲学思维,2006年被列入国家级非物质文化遗产。如图所示,4颗象棋竖直叠放在水平桌面上,在斜向右上力F的作用下,处于静止状态,每个象棋的重力为G,下列说法正确的是( )
A.象棋2对象棋3有水平向右的摩擦力
B.象棋2对象棋1有水平向右的摩擦力
C.象棋2对象棋3的支持力大于2G
D.象棋2对象棋1的压力大于3G
【答案】B
【详解】A.以象棋3和4整体为研究对象,水平方向不受外力,根据平衡条件可知象棋2对象棋3没有摩擦力,故A错误;
B.以象棋2、3、4整体为研究对象,力F有水平向右的分量,根据平衡条件,象棋1对象棋2有水平向左的摩擦力,由牛顿第三定律可知象棋2对象棋1有水平向右的摩擦力,故B正确;
C.以象棋3和4整体为研究对象,竖直方向受向下的重力2G和向上的支持力,根据平衡条件可知支持力等于2G,故C错误;
D.以象棋2、3、4整体为研究对象,竖直方向受向下重力3G、力F沿竖直方向向上的分量Fy和象棋1对2、3、4整体向上的支持力N,根据平衡条件3G=Fy+N,可知支持力小于3G,由牛顿第三定律可知压力小于3G,故D错误。
故选:B。
【例2】(多选)(2026春•江门期末)某款厨房夹单器采用重力自锁设计,其核心结构简化如图所示。铝合金框架背板固定于竖直墙面,内部放置一颗球形玻璃珠,可以沿箭头方向将纸质小票插入背板和玻璃珠间,玻璃珠在重力作用下压紧小票的顶端,使其静止。不计玻璃珠与框架背板和底板间的摩擦力。下列说法正确的是( )
A.插入小票前,玻璃珠对框架背板的作用力水平向左
B.插入小票前,底板对玻璃珠的支持力大于玻璃珠的重力
C.插入小票后,小票受到的摩擦力大于小票的重力
D.插入小票后,小票对玻璃珠的弹力等于框架背板对小票的弹力
【答案】ABD
【详解】A、插入小票前,玻璃珠受到重力、倾斜底板的支持力及框架背板对其向右的弹力,由牛顿第三定律可知,玻璃珠对框架背板的作用力水平向左,故A正确;
B、插入小票前,对玻璃珠,根据平衡条件有,故B正确;
C、插入小票后,竖直方向上小票受到的摩擦力与重力,根据平衡条件可知小票受到的摩擦力等于小票的重力,故C错误;
D、对小票分析可知,水平方向上玻璃珠对小票的弹力与框架背板对小票的弹力相等,而根据牛顿第三定律可知,小票对玻璃珠的弹力等于玻璃珠对小票的弹力,所以小票对玻璃珠的弹力等于框架背板对小票的弹力,故D正确。
故选:ABD。
【变式训练1】(2026春•包头期末)如图所示,质量均匀的钢管AB,A端支在水平地面上,B端被竖直轻绳悬挂着。钢管处于静止状态,则( )
A.钢管共受到4个力的作用
B.钢管A端所受弹力沿AB方向
C.钢管对地面的作用力方向竖直向下
D.轻绳对钢管的拉力大于钢管对轻绳的拉力
【答案】C
【详解】ABC、若地面不存在,则钢管不能保持图中状态,所以钢管一定受到地面竖直向上的支持力作用;钢管一定受到绳子竖直向上的拉力作用;因为绳子对钢管的拉力竖直向上,水平方向合力为零,由平衡条件可知钢管不受摩擦力作用,结合牛顿第三定律,所以钢管受到竖直向下的重力、绳子竖直向上的拉力和地面竖直向上的支持力共3个力的作用,故AB错误,C正确;
D、根据平衡条件可知,绳子对钢管的拉力与地面竖直向上的支持力的合力等于钢管的重力大小,故D错误。
故选:C。
【变式训练2】(2026春•温州期末)2026年央视春晚义乌分会场上,由宇树科技人形机器人扮演的“黑悟空”脚踏机器狗“筋斗云”惊艳亮相。表演中,“黑悟空”接棒后立即展示了一套行云流水的武术动作。下列说法正确的是( )
A.研究“黑悟空”在空中完成后空翻的动作时,可将其视为质点
B.“黑悟空”接住金箍棒时,金箍棒对“黑悟空”手掌的力与“黑悟空”手掌对金箍棒的力,是一对平衡力
C.“黑悟空”接住金箍棒时,金箍棒对“黑悟空”手掌的力是因为手掌发生了弹性形变
D.“黑悟空”用棒支撑身体向上跃起的一瞬间,金箍棒对地面的压力大于“黑悟空”与金箍棒的总重力
【答案】D
【详解】A.研究后空翻动作时,需关注肢体姿态与动作细节,不能忽略物体的形状和大小,因此不能视为质点,故A错误;
B.金箍棒对手掌的力与手掌对金箍棒的力,分别作用在两个不同物体上,是一对作用力与反作用力,而非平衡力,故B错误;
C.弹力由施力物体发生弹性形变产生,金箍棒对手掌的力的施力物体是金箍棒,因此是金箍棒发生弹性形变产生的,故C错误;
D.向上跃起瞬间具有向上的加速度,处于超重状态;对整体分析,地面对金箍棒的支持力大于总重力,由牛顿第三定律可知金箍棒对地面的压力也大于总重力,故D正确。
故选:D。
【变式训练3】(多选)(2025秋•鲤城区校级期末)下列关于四幅插图说法正确的是( )
A.图1中,速度变化量Δv的方向与加速度a的方向始终相同
B.图2中,A同学推动B同学时,A对B的作用力大于B对A的作用力
C.图3中,观察桌面微小形变的实验采用了微元法
D.图4中,伽利略根据理想斜面实验,提出了力不是维持物体运动的原因
【答案】AD
【详解】A.根据加速度的定义,加速度的方向与速度变化量Δv的方向始终相同,故A正确;
B.根据牛顿第三定律,两个物体之间的作用力与反作用力大小相等、方向相反。A对B的作用力与B对A的作用力是一对作用力与反作用力,大小必然相等,故B错误;
C.观察桌面微小形变的实验,是通过光的多次反射将微小形变放大,采用的是放大法,而非微元法,故C错误;
D.伽利略的理想斜面实验提出,物体在不受外力作用时会保持匀速直线运动状态,力不是维持物体运动的原因,故D正确。
故选:AD。
【题型强化练】
1.(2026•嫩江市校级开学)关于牛顿运动定律,下列说法正确的是( )
A.雨雪天气货车要慢速行驶,是为了减小货车的惯性
B.踢足球比赛中,足球在静止时有惯性,在空中运动时也有惯性
C.一个人推汽车,经过较长时间汽车速度仍为零,这个现象违背牛顿第一定律
D.手拍桌子,手会感觉到疼是因为桌子对手的力大于手对桌子的力
【答案】B
【详解】A、质量是惯性的唯一量度,惯性与速度大小无关,故A错误;
B、惯性是物体的固有属性,惯性与物体运动状态无关,故B正确;
C、一个人推汽车,经过较长时间汽车速度仍为零,人对汽车的推力与汽车所受静摩擦力平衡,故C错误;
D、手拍桌子,手会感受到疼是因为手受到了桌子对手的作用力,与手对桌子的作用力是相互作用力,故D错误。
故选:B。
2.(2026•公安县校级开学)关于牛顿运动定律和惯性,以下说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律可以在实验室中用实验验证
B.安全带的作用是防止汽车刹车时人由于惯性仍向前运动而发生危险
C.飞机投弹时,当飞机飞至轰炸目标正上方时投下炸弹,炸弹能击中目标
D.跳高时,运动员能跳离地面,是因为人对地面的压力大于地面对人的支持力
【答案】B
【详解】A.牛顿第一定律(惯性定律)描述物体在不受外力作用时保持静止或匀速直线运动状态,但现实中无法完全消除外力(如摩擦力),因此无法在实验室中通过实验严格验证,所以说牛顿第一定律是根据逻辑推理得到的,故A错误;
B.汽车刹车时,车减速,但人由于惯性会保持原有速度向前运动,安全带提供约束力防止人向前碰撞而发生危险,这符合牛顿第一定律对惯性的描述,故B正确;
C.投弹离开飞机后,炸弹在水平方向上具有与飞机相同的水平速度,当飞机在目标正上方投弹时,炸弹在重力作用下下落,炸弹会落在目标前方,不能击中目标(除非飞机静止),故C错误;
D.人对地面的压力与地面对人的支持力是一对作用力与反作用力,大小始终相等;运动员跳离地面是因支持力大于重力产生加速度,使运动员具有向上的速度离开地面,而非压力大于支持力,故D错误。
故选:B。
3.(2026•济宁模拟)如图所示,黑板竖直固定,小磁铁夹着一张纸吸附在黑板上,纸和磁铁都处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.纸的重力和黑板对纸的摩擦力是一对平衡力
B.纸对磁铁的作用力等于磁铁的重力
C.对纸施加竖直向上的力,纸未动,磁铁对纸的摩擦力不变
D.对纸施加平行于黑板的水平力,纸未动,黑板对纸的摩擦力可能不变
【答案】C
【详解】A、纸在竖直方向受重力、黑板对纸的摩擦力、磁铁对纸的摩擦力,纸处于静止状态,所以纸的重力和黑板对纸的摩擦力与磁铁对纸的摩擦力的合力相互平衡,故A错误;
B、纸对磁铁竖直向上的摩擦力大小等于磁铁的重力,故B错误;
C、对磁铁而言,纸对磁铁的摩擦力大小等于磁铁的重力,则对纸施加竖直向上的力,纸未动,磁铁对纸的摩擦力不变,大小等于磁铁的重力,故C正确;
D、平行于黑板方向,纸受向下的重力黑板对纸向上的摩擦力,以及磁铁对纸的向下的摩擦力,对纸施加平行于黑板的水平力,纸未动,纸的重力和磁铁对纸的摩擦力不变,则黑板对纸的摩擦力一定变化,故D错误。
故选:C。
4.(2026春•绍兴期末)2026年央视春晚《武BOT》节目中,人形机器人与少年武者进行了精彩的武术对练。如图为机器人与少年武者对练时的场景。下列说法正确的是( )
A.机器人受到的重力与地面对它的支持力是一对作用力与反作用力
B.少年武者对机器人的作用力与机器人对少年武者的作用力大小相等、方向相反
C.若机器人下蹲,则它的重心距离地面的高度不变
D.机器人受到少年武者的作用力是由于机器人发生形变产生的
【答案】B
【详解】A、机器人受到的重力与地面对它的支持力都作用在同一物体(机器人)上,是一对平衡力,而不是一对作用力与反作用力,故A错误;
B、少年武者对机器人的作用力与机器人对少年武者的作用力是一对相互作用力,根据牛顿第三定律得作用力与反作用力大小相等、方向相反,故B正确;
C、若机器人下蹲,其质量分布发生改变,则它的重心距离地面的高度会减小,故C错误;
D、弹力的产生是由于施力物体发生弹性形变产生的,所以机器人受到少年武者的作用力是由于少年武者发生形变而产生的,故D错误。
故选:B。
5.(多选)(2025秋•楚雄州期末)《天工开物》一书是关于农业和手工业生产的综合性著作。书中描述的利用耕牛整理田地的场景如图甲所示,简化的物理模型如图乙所示:人站在水平木板上,两根绳子相互平行且垂直于木板边缘,与水平地面所成的夹角为θ。牛拉着人与木板匀速直线前进时木板保持水平,下列说法正确的是( )
A.人对木板的压力小于其重力
B.人对木板的压力等于其重力
C.木板对地面的压力小于人和木板的总重力
D.木板对地面的压力等于人和木板的总重力
【答案】BC
【详解】AB.人与木板匀速前进时,根据平衡条件可知,木板对人的支持力等于人的重力,结合牛顿第三定律可知,人对木板的压力等于其重力,故B正确、A错误;
CD.对人和木板整体受力分析可知,地面对木板的支持力小于人和木板的总重力,结合牛顿第三定律可知,木板对地面的压力小于人和木板的总重力,故C正确、D错误。
故选:BC。
题型二 相互作用力和平衡力的区别
考点一 相互作用力和平衡力的区别
【例1】(2026春•澄迈县期末)2026年春晚,机器人的表演令外媒对中国机器人技术的快速发展惊叹不已。如图,一人形机器人沿水平地面向右加速奔跑,不计空气阻力,则机器人( )
A.受到的支持力与它对地面的压力是一对平衡力
B.对地面的压力是由于地面的形变产生的
C.受到的摩擦力可能是变力
D.受地面的作用力斜向左上方
【答案】C
【详解】A、机器人受到的支持力作用在机器人上,它对地面的压力作用在地面上,这两个力是一对相互作用力,故A错误;
B、弹力是由施力物体发生形变产生的,机器人对地面的压力,施力物体是机器人,所以机器人对地面的压力是由于机器人的形变产生的,故B错误;
C、忽略空气阻力,机器人水平方向只受地面的摩擦力。在正常奔跑过程中,脚掌与地面接触时是静摩擦力,静摩擦力的大小可以随加速需求、身体姿态的变化而变化,并非恒力,故C正确;
D、地面对机器人的作用力包括竖直向上的支持力N和水平方向的摩擦力f,机器人向右加速,水平方向合力向右,故摩擦力f方向向右。因此,地面对机器人的总作用力(支持力与摩擦力的合力)方向应为斜向右上,故D错误。
故选:C。
【例2】(多选)(2026春•广东期末)如图所示,用手握住圆柱形的杯子使其竖直静止于空中,下列说法正确的是( )
A.杯子受到手的作用力竖直向上
B.手受到的弹力是由于杯子的形变造成的
C.往杯子加水,手和杯子受到的摩擦力都变大
D.杯子对手的摩擦力和手对杯子的摩擦力是一对平衡力
【答案】ABC
【详解】A、杯子静止于空中,受力平衡,杯子受到重力、手的弹力与摩擦力,手对杯子的作用力指弹力与摩擦力的合力,根据平衡条件可知,杯子受到手的作用力与重力大小相等,方向相反,所以杯子受到手的作用力竖直向上,故A正确;
B、弹力是施力物体形变产生的,手受到的弹力的施力物体是杯子,所以手受到的弹力是由于杯子的形变造成的,故B正确;
CD、杯子在竖直方向上受到重力与手对杯子的静摩擦力,根据平衡条件可知,杯子受到的静摩擦力大小与重力大小相等,方向相反,往杯子加水,杯子受到的摩擦力大小等于杯子和水的总重力,所以杯子受到的摩擦力增大。杯子对手的摩擦力和手对杯子的摩擦力是一对作用力与反作用力,总是大小相等,方向相反,则手受到的摩擦力也变大。故C正确,D错误。
故选:ABC。
【变式训练1】(2026春•秦皇岛校级期末)比赛中,体操运动员单手立在水平的杠上处于静态平衡状态(如图),若手臂与水平的杠垂直,则下列说法正确的是( )
A.杠对人的支持力大小等于人对杠的压力大小
B.杠对人的支持力、人对杠的压力是一对平衡力
C.杠对人有摩擦力
D.人受到支持力是因为手发生了形变
【答案】A
【详解】AB、杠对人的支持力与人对杠的压力是作用力和反作用力,总是大小相等,方向相反,故A正确,B错误;
C、比赛中,体操运动员单手立在水平的杠上处于静态平衡状态,人只受重力与单杠对人的支持力,因手臂与水平的杠垂直,可知杠对人没有摩擦力,故C错误;
D.人受到支持力是因为杠发生了形变,故D错误。
故选:A。
【变式训练2】(2026春•兴隆县校级期末)如图所示,用手指顶在玩具摆件平衡鹰嘴的下面,鹰可以稳稳地停在指尖上而不掉落。下列说法正确的是( )
A.鹰的重心在其腹部
B.鹰对手指的压力是由于鹰发生弹性形变
C.鹰对手指的压力和鹰受到的重力是一对平衡力
D.鹰受到的重力和手指对鹰的支持力是一对作用力与反作用力
【答案】B
【详解】A、鹰可以稳稳地停在指尖上而不掉落,处于平衡状态,受竖直向下的重力和手指对鹰竖直向上的支持力,根据二力平衡条件得鹰的重力与指尖对鹰的支持力等大反向且共线,所以鹰的重心应在鹰嘴正下方,不在其腹部,故A错误;
B、弹力是由施力物体发生弹性形变恢复原状时对接触物体产生的作用力,鹰对手指的压力,施力物体是鹰,所以鹰对手指的压力是由于鹰发生弹性形变,故B正确;
C、鹰对手指的压力受力物体是手指,方向竖直向下,鹰受到的重力受力物体是鹰,方向竖直向下,两个力作用在两个物体上,且方向相同,不是一对平衡力,故C错误;
D、鹰受到的重力和手指对鹰的支持力共同作用在鹰上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对平衡力,故D错误。
故选:B。
【变式训练3】(多选)(2026春•玉溪期末)华宁柑橘享誉海内外,如图所示,质量不等的甲、乙两箱柑橘经硬纸箱包装后,叠放在水平地面上等待发货。一小孩对乙箱施加水平拉力F,但箱子始终未被拉动。下列说法正确的是( )
A.小孩对乙箱的拉力和乙箱对小孩的作用力是一对相互作用力
B.地面对乙箱的支持力和乙箱的重力是一对平衡力
C.若水平拉力F大于地面对乙箱的最大静摩擦力,箱子会被拉动
D.乙箱受到6个力的作用
【答案】AC
【详解】A.根据牛顿第三定律,小孩对乙箱的拉力和乙箱对小孩的作用力是一对相互作用力,故A正确;
B.将甲、乙看成一整体,根据平衡条件可知,地面对乙箱的支持力等于甲、乙的总重力,则地面的支持力和乙箱的重力不是一对平衡力,故B错误;
C.将甲、乙看成一整体,若水平拉力F大于地面对乙箱的最大静摩擦力时,合外力才不为0,才能产生加速度,乙才会被拉动,故C正确;
D.以甲为对象,根据平衡条件可知,甲、乙之间没有摩擦力作用;以乙为对象进行受力分析,受到重力、甲的压力、地面的支持力、水平拉力F和地面的摩擦力作用,则乙箱受到5个力的作用,故D错误。
故选:AC。
【题型强化练】
1.(2026•内乡县校级模拟)吸盘式挂钩通过按压排出吸盘与墙壁间的部分空气,便能牢牢吸附在墙上。现缓慢向盒内添加砝码,肥皂盒仍保持静止,则在此过程中( )
A.吸盘对墙面的摩擦力不变
B.吸盘对墙面的压力不变
C.墙面对吸盘作用力的方向不变
D.吸盘对墙面的弹力和墙面对吸盘的弹力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.对吸盘、挂钩和肥皂盒整体进行受力分析,整体在竖直方向上受到竖直向下的总重力G和墙面对吸盘竖直向上的静摩擦力f。根据平衡条件可知f=G
向盒内添加砝码时,总重力G增大,因此墙面对吸盘的静摩擦力f增大。根据牛顿第三定律,吸盘对墙面的摩擦力也随之增大,故A错误;
B.在水平方向上,吸盘受到大气和盘内气体的压力差ΔF和墙面对吸盘的弹力N作用。根据水平方向平衡条件可知N=ΔF
其中吸盘受到的压力差为ΔF=(p0﹣p内)S
外界大气压p0、吸盘内气体压强p内、吸盘面积S均不变,因此压力差和墙面对吸盘的弹力N不变,根据牛顿第三定律,吸盘对墙面的压力不变,故B正确;
C.墙面对吸盘的总作用力是水平方向弹力N和竖直方向静摩擦力f的合力,设合力与水平方向夹角为θ,则
总重力G增大,弹力N不变,因此θ增大,合力方向发生改变,故C错误;
D.吸盘对墙面的弹力和墙面对吸盘的弹力分别作用在两个不同物体上,是一对相互作用力,不是平衡力,故D错误。
故选:B。
2.(2026春•开福区校级期末)秧马是古代插秧时用的一种农具,苏轼用“日行千畦”形容其高效。如图,人抬脚跨坐在秧马上,与其一起向前减速滑行的过程中( )
A.秧马的加速度方向向后
B.秧马受到秧田的摩擦力方向向前
C.秧马对人的支持力和人对秧马的压力是一对平衡力
D.秧马对人的支持力和人受到的重力是一对作用力与反作用力
【答案】A
【详解】A.秧马向前减速滑行,加速度方向与速度方向相反,因此加速度方向向后,故A正确。
B.秧田对秧马的摩擦力阻碍相对运动,因此摩擦力方向向后,故B错误。
C.秧马对人的支持力作用在人身上,人对秧马的压力作用在秧马身上,二者是作用力与反作用力,故C错误。
D.作用力与反作用力是两个物体之间的相互作用,秧马对人的支持力是人跟秧马之间的相互作用,人受到的重力是地球对人的引力,二者不是作用力与反作用力,故D错误。
故选:A。
3.(2026•岷县模拟)下列对自行车描述正确的是( )
A.骑自行车下坡时,可以将人和自行车受到的重力分解为沿坡面向下的分力G1和竖直向下的分力G2
B.轮胎的花纹是为了减小接触面积,从而减少摩擦力
C.在水平地面匀速骑行时,车受到的重力就是车对地面的压力
D.骑行过程中,若一切外力消失,自行车将做匀速直线运动
【答案】D
【详解】A、将重力沿斜面分解,两分力方向为沿斜面向下、垂直斜面向下,选项中分力方向描述错误,故A错误;
B、轮胎花纹增大接触面粗糙程度,以此增大摩擦力,摩擦力大小与接触面积无关,故B错误;
C、重力属于万有引力,压力属于弹力,两类力性质不同,受力物体也不相同,重力不等同于压力,故C错误;
D、自行车处于运动状态,根据牛顿第一定律,所有外力消失后,自行车将保持原有速度做匀速直线运动,故D正确。
故选:D。
4.(2026春•南岗区校级期末)冰箱贴是一种采用磁性材料制成的生活用品,主要用于装饰冰箱表面。现有一小巧美观的冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上,如图所示,当冰箱贴静止不动时,下列说法正确的是( )
A.冰箱贴共受到三个力的作用
B.冰箱贴对冰箱的摩擦力方向向上
C.冰箱对冰箱贴的作用力大小等于冰箱贴所受重力的大小
D.冰箱对冰箱贴的支持力与冰箱贴对冰箱的压力是一对平衡力
【答案】C
【详解】冰箱贴静止在竖直表面上,处于平衡状态,进行受力分析,竖直方向:受到竖直向下的重力G与冰箱对其竖直向上的静摩擦力f,二者大小相等,即f=G;
水平方向:受到冰箱磁吸作用的水平向内的磁力F与冰箱对冰箱贴水平向外的支持力N,二者大小相等,即N=F。
A、根据上述分析,冰箱贴共受到重力、静摩擦力、磁力与支持力四个力的作用,故A错误;
B、冰箱对冰箱贴的摩擦力方向向上,作用力与反作用力方向相反,所以冰箱贴对冰箱的摩擦力方向向下,故B错误;
C、冰箱对冰箱贴的作用力是指冰箱对其所有作用力的合力,包括磁力、支持力与静摩擦力。由于冰箱贴静止,合外力为零,因此重力与冰箱对它的作用力构成一对平衡力,故冰箱对冰箱贴的作用力大小等于重力G,方向竖直向上,故C正确;
D、冰箱对冰箱贴的支持力与冰箱贴对冰箱的压力是一对作用力与反作用力,故D错误。
故选:C。
5.(多选)(2026•广东学业考试)如图所示,某游客拉着带杆的行李箱在水平地面前行时( )
A.行李箱受到地面的支持力是因为地面发生了形变
B.游客对杆的拉力与行李箱所受的摩擦力是一对平衡力
C.地面对行李箱的作用力小于行李箱对地面的作用力
D.游客对地面的压力大于其所受的重力
【答案】AD
【详解】A、结合弹力的产生原因,行李箱受到地面的支持力是地面发生了形变,故A正确;
B、游客对杆的拉力与行李箱所受的摩擦力不共线,故B错误;
C、地面对行李箱的作用力与行李箱对地面的作用力是一对作用力和反作用力,大小相等,故C错误;
D、设拉力与水平方向的夹角为θ,则游客受力分析,竖直方向有Fsinθ+mg=N,结合牛顿第三定律,游客对地面的压力大于其所受的重力,故D正确。
故选:AD。
1.(2024•黑龙江)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图,在研磨过程中,砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时( )
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
【答案】C
【详解】AB.墨条速度方向水平向左,墨条受到砚台的滑动摩擦力水平向右,根据牛顿第三定律砚台受到墨条的摩擦力方向向左,砚台有向左运动的趋势,桌面对砚台的摩擦力方向水平向右,故AB错误;
C.砚台处于静止状态,水平方向的合力为零,桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力,故C正确;
D.根据平衡条件,桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力和砚台的重力的合力互相平衡,故D错误。
故选:C。
2.(2021•广东)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图所示。忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是( )
A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
【答案】B
【详解】A、耕索对曲辕犁拉力的水平分力大小为F1=Fsinα,耕索对直辕犁拉力的水平分力大小为F2=Fsinβ,由于α<β,则耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁拉力的水平分力小,故A错误;
B、耕索对曲辕犁拉力的在竖直方向的分力大小为F1′=Fcosα,耕索对直辕犁拉力的竖直方向分力大小为F2′=Fcosβ,由于α<β,则耕索对曲辕犁拉力的竖直方向的分力比对直辕犁拉力在竖直方向的分力大,故B正确;
CD、无论曲辕犁匀速前进或直辕犁加速前进,耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力属于物体间的相互作用力,总是大小相等、方向相反,故CD错误。
故选:B。
3.(2020•浙江)如图所示,一对父子掰手腕,父亲让儿子获胜。若父亲对儿子的力记为F1,儿子对父亲的力记为F2,则( )
A.F2>F1 B.F1和F2大小相等
C.F1先于F2产生 D.F1后于F2产生
【答案】B
【详解】父亲与儿子掰手腕,他们之间的相互作用是一对作用力与反作用力,总是大小相等,方向相反,同时产生,同时消失。故B正确,ACD错误。
故选:B。
4.(2019•浙江)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
【详解】A、船离开河岸,必定在水平方向受到有关力的作用,该作用力是小明对船的摩擦力。故A正确;
B、依据弹力产生的原理,撑杆给人的力是因为撑杆发生了弹性形变,根据牛顿第三定律,杆发生弹性形变是由于杆受到小明对杆的作用力,故B错误;
C、杆对岸的力与岸对杆的力是一对作用力与反作用力,根据牛顿第三定律,一对相互作用的力大小总是相等的,故C错误;
D、小明对杆的力和岸对杆的力都作用在杆上,不是一对相互作用力。故D错误
故选:A。
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3.3 牛顿第三定律
目录
【基础回顾】 2
一、定律内容 2
二、对定律的深入理解 2
1. 相互性——力的作用是相互的 2
2. 同性质——力的性质相同 2
3. 普遍性——适用范围广 3
三、作用力与反作用力和一对平衡力的比较 3
四、典型实例分析 3
1. 马拉车问题 3
2. 人走路 3
3. 火箭发射 3
4. 弹簧秤示数问题 4
五、常见易错点 4
六【重点题型精讲精练】 4
题型一 牛顿第三定律的理解与应用 4
考点一 牛顿第三定律的理解与应用 4
题型二 相互作用力和平衡力的区别 12
考点一 相互作用力和平衡力的区别 12
20
【基础回顾】
一、定律内容
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(Newton’s Third Law of Motion)。
数学表达式(矢量式):
其中 F12表示物体 2 对物体 1 的作用力, 表示物体 1 对物体 2 的反作用力。负号表示两个力的方向相反。
大小关系(标量式):
二、对定律的深入理解
1. 相互性——力的作用是相互的
力总是成对出现的,有作用力就一定有反作用力,二者相互依存,同时产生、同时变化、同时消失,没有先后、主次之分。
作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上,因此不能相互抵消。
2. 同性质——力的性质相同
作用力是弹力,反作用力也一定是弹力;作用力是摩擦力,反作用力也一定是摩擦力;作用力是万有引力,反作用力也一定是万有引力。
作用力与反作用力的性质一定相同,但作用效果不一定相同。
3. 普遍性——适用范围广
牛顿第三定律不仅适用于静止的物体,也适用于运动的物体;不仅适用于接触力,也适用于非接触力(如万有引力、库仑力等)。
牛顿第三定律与参考系的选择无关,在任何惯性参考系中都成立。
三、作用力与反作用力和一对平衡力的比较
比较项目
作用力与反作用力
一对平衡力
作用对象
两个不同的物体上
同一个物体上
力的性质
性质一定相同(同生同灭)
性质不一定相同
作用时间
同时产生、同时变化、同时消失
一个力消失,另一个力可以仍然存在
作用效果
各有各的效果,不能相互抵消
使物体处于平衡状态,合力为零
大小关系
大小相等
大小相等
方向关系
方向相反、作用在同一直线上
方向相反、作用在同一直线上
四、典型实例分析
1. 马拉车问题
问题:马拉车的力和车拉马的力大小相等,为什么马车会前进?
分析:马拉车的力与车拉马的力是一对作用力与反作用力,大小相等、方向相反,但它们分别作用在车和马上,不能相互抵消。
车能否前进,取决于车受到的合力。车受到马的拉力和地面的摩擦力,当拉力大于摩擦力时,车就会加速前进。
2. 人走路
人向后蹬地,给地面一个向后的力(作用力),根据牛顿第三定律,地面给人一个向前的力(反作用力),正是这个力使人前进。
3. 火箭发射
火箭向下喷出高温高压气体,给气体一个向下的推力(作用力),气体给火箭一个向上的反推力(反作用力),使火箭升空。
4. 弹簧秤示数问题
两人用大小相等的力向相反方向拉同一弹簧秤,弹簧秤的示数等于其中一个力的大小,而不是两个力之和。这是因为弹簧秤测量的是它所受到的拉力大小。
五、常见易错点
1.误认为"作用力先产生,反作用力后产生"——实际上二者同时产生、同时消失。
2.误认为"作用力与反作用力的合力为零"——它们作用在不同物体上,不能合成。
3.把平衡力与作用力反作用力混为一谈——关键看是否作用在同一物体上。
4.误认为"只有接触的物体之间才有作用力与反作用力"——万有引力、库仑力等非接触力同样满足牛顿第三定律。
5.误认为"鸡蛋碰石头,石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力"——实际上大小相等,只是鸡蛋承受能力弱。
六、【重点题型精讲精练】
题型一 牛顿第三定律的理解与应用
考点一 牛顿第三定律的理解与应用
【例1】(2026•沈阳校级四模)中国象棋融合军事布阵与哲学思维,2006年被列入国家级非物质文化遗产。如图所示,4颗象棋竖直叠放在水平桌面上,在斜向右上力F的作用下,处于静止状态,每个象棋的重力为G,下列说法正确的是( )
A.象棋2对象棋3有水平向右的摩擦力
B.象棋2对象棋1有水平向右的摩擦力
C.象棋2对象棋3的支持力大于2G
D.象棋2对象棋1的压力大于3G
【例2】(多选)(2026春•江门期末)某款厨房夹单器采用重力自锁设计,其核心结构简化如图所示。铝合金框架背板固定于竖直墙面,内部放置一颗球形玻璃珠,可以沿箭头方向将纸质小票插入背板和玻璃珠间,玻璃珠在重力作用下压紧小票的顶端,使其静止。不计玻璃珠与框架背板和底板间的摩擦力。下列说法正确的是( )
A.插入小票前,玻璃珠对框架背板的作用力水平向左
B.插入小票前,底板对玻璃珠的支持力大于玻璃珠的重力
C.插入小票后,小票受到的摩擦力大于小票的重力
D.插入小票后,小票对玻璃珠的弹力等于框架背板对小票的弹力
【变式训练1】(2026春•包头期末)如图所示,质量均匀的钢管AB,A端支在水平地面上,B端被竖直轻绳悬挂着。钢管处于静止状态,则( )
A.钢管共受到4个力的作用
B.钢管A端所受弹力沿AB方向
C.钢管对地面的作用力方向竖直向下
D.轻绳对钢管的拉力大于钢管对轻绳的拉力
【变式训练2】(2026春•温州期末)2026年央视春晚义乌分会场上,由宇树科技人形机器人扮演的“黑悟空”脚踏机器狗“筋斗云”惊艳亮相。表演中,“黑悟空”接棒后立即展示了一套行云流水的武术动作。下列说法正确的是( )
A.研究“黑悟空”在空中完成后空翻的动作时,可将其视为质点
B.“黑悟空”接住金箍棒时,金箍棒对“黑悟空”手掌的力与“黑悟空”手掌对金箍棒的力,是一对平衡力
C.“黑悟空”接住金箍棒时,金箍棒对“黑悟空”手掌的力是因为手掌发生了弹性形变
D.“黑悟空”用棒支撑身体向上跃起的一瞬间,金箍棒对地面的压力大于“黑悟空”与金箍棒的总重力
【变式训练3】(多选)(2025秋•鲤城区校级期末)下列关于四幅插图说法正确的是( )
A.图1中,速度变化量Δv的方向与加速度a的方向始终相同
B.图2中,A同学推动B同学时,A对B的作用力大于B对A的作用力
C.图3中,观察桌面微小形变的实验采用了微元法
D.图4中,伽利略根据理想斜面实验,提出了力不是维持物体运动的原因
【题型强化练】
1.(2026•嫩江市校级开学)关于牛顿运动定律,下列说法正确的是( )
A.雨雪天气货车要慢速行驶,是为了减小货车的惯性
B.踢足球比赛中,足球在静止时有惯性,在空中运动时也有惯性
C.一个人推汽车,经过较长时间汽车速度仍为零,这个现象违背牛顿第一定律
D.手拍桌子,手会感觉到疼是因为桌子对手的力大于手对桌子的力
2.(2026•公安县校级开学)关于牛顿运动定律和惯性,以下说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律可以在实验室中用实验验证
B.安全带的作用是防止汽车刹车时人由于惯性仍向前运动而发生危险
C.飞机投弹时,当飞机飞至轰炸目标正上方时投下炸弹,炸弹能击中目标
D.跳高时,运动员能跳离地面,是因为人对地面的压力大于地面对人的支持力
3.(2026•济宁模拟)如图所示,黑板竖直固定,小磁铁夹着一张纸吸附在黑板上,纸和磁铁都处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.纸的重力和黑板对纸的摩擦力是一对平衡力
B.纸对磁铁的作用力等于磁铁的重力
C.对纸施加竖直向上的力,纸未动,磁铁对纸的摩擦力不变
D.对纸施加平行于黑板的水平力,纸未动,黑板对纸的摩擦力可能不变
4.(2026春•绍兴期末)2026年央视春晚《武BOT》节目中,人形机器人与少年武者进行了精彩的武术对练。如图为机器人与少年武者对练时的场景。下列说法正确的是( )
A.机器人受到的重力与地面对它的支持力是一对作用力与反作用力
B.少年武者对机器人的作用力与机器人对少年武者的作用力大小相等、方向相反
C.若机器人下蹲,则它的重心距离地面的高度不变
D.机器人受到少年武者的作用力是由于机器人发生形变产生的
5.(多选)(2025秋•楚雄州期末)《天工开物》一书是关于农业和手工业生产的综合性著作。书中描述的利用耕牛整理田地的场景如图甲所示,简化的物理模型如图乙所示:人站在水平木板上,两根绳子相互平行且垂直于木板边缘,与水平地面所成的夹角为θ。牛拉着人与木板匀速直线前进时木板保持水平,下列说法正确的是( )
A.人对木板的压力小于其重力
B.人对木板的压力等于其重力
C.木板对地面的压力小于人和木板的总重力
D.木板对地面的压力等于人和木板的总重力
题型二 相互作用力和平衡力的区别
考点一 相互作用力和平衡力的区别
【例1】(2026春•澄迈县期末)2026年春晚,机器人的表演令外媒对中国机器人技术的快速发展惊叹不已。如图,一人形机器人沿水平地面向右加速奔跑,不计空气阻力,则机器人( )
A.受到的支持力与它对地面的压力是一对平衡力
B.对地面的压力是由于地面的形变产生的
C.受到的摩擦力可能是变力
D.受地面的作用力斜向左上方
【例2】(多选)(2026春•广东期末)如图所示,用手握住圆柱形的杯子使其竖直静止于空中,下列说法正确的是( )
A.杯子受到手的作用力竖直向上
B.手受到的弹力是由于杯子的形变造成的
C.往杯子加水,手和杯子受到的摩擦力都变大
D.杯子对手的摩擦力和手对杯子的摩擦力是一对平衡力
【变式训练1】(2026春•秦皇岛校级期末)比赛中,体操运动员单手立在水平的杠上处于静态平衡状态(如图),若手臂与水平的杠垂直,则下列说法正确的是( )
A.杠对人的支持力大小等于人对杠的压力大小
B.杠对人的支持力、人对杠的压力是一对平衡力
C.杠对人有摩擦力
D.人受到支持力是因为手发生了形变
【变式训练2】(2026春•兴隆县校级期末)如图所示,用手指顶在玩具摆件平衡鹰嘴的下面,鹰可以稳稳地停在指尖上而不掉落。下列说法正确的是( )
A.鹰的重心在其腹部
B.鹰对手指的压力是由于鹰发生弹性形变
C.鹰对手指的压力和鹰受到的重力是一对平衡力
D.鹰受到的重力和手指对鹰的支持力是一对作用力与反作用力
【变式训练3】(多选)(2026春•玉溪期末)华宁柑橘享誉海内外,如图所示,质量不等的甲、乙两箱柑橘经硬纸箱包装后,叠放在水平地面上等待发货。一小孩对乙箱施加水平拉力F,但箱子始终未被拉动。下列说法正确的是( )
A.小孩对乙箱的拉力和乙箱对小孩的作用力是一对相互作用力
B.地面对乙箱的支持力和乙箱的重力是一对平衡力
C.若水平拉力F大于地面对乙箱的最大静摩擦力,箱子会被拉动
D.乙箱受到6个力的作用
【题型强化练】
1.(2026•内乡县校级模拟)吸盘式挂钩通过按压排出吸盘与墙壁间的部分空气,便能牢牢吸附在墙上。现缓慢向盒内添加砝码,肥皂盒仍保持静止,则在此过程中( )
A.吸盘对墙面的摩擦力不变
B.吸盘对墙面的压力不变
C.墙面对吸盘作用力的方向不变
D.吸盘对墙面的弹力和墙面对吸盘的弹力是一对平衡力
2.(2026春•开福区校级期末)秧马是古代插秧时用的一种农具,苏轼用“日行千畦”形容其高效。如图,人抬脚跨坐在秧马上,与其一起向前减速滑行的过程中( )
A.秧马的加速度方向向后
B.秧马受到秧田的摩擦力方向向前
C.秧马对人的支持力和人对秧马的压力是一对平衡力
D.秧马对人的支持力和人受到的重力是一对作用力与反作用力
3.(2026•岷县模拟)下列对自行车描述正确的是( )
A.骑自行车下坡时,可以将人和自行车受到的重力分解为沿坡面向下的分力G1和竖直向下的分力G2
B.轮胎的花纹是为了减小接触面积,从而减少摩擦力
C.在水平地面匀速骑行时,车受到的重力就是车对地面的压力
D.骑行过程中,若一切外力消失,自行车将做匀速直线运动
4.(2026春•南岗区校级期末)冰箱贴是一种采用磁性材料制成的生活用品,主要用于装饰冰箱表面。现有一小巧美观的冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上,如图所示,当冰箱贴静止不动时,下列说法正确的是( )
A.冰箱贴共受到三个力的作用
B.冰箱贴对冰箱的摩擦力方向向上
C.冰箱对冰箱贴的作用力大小等于冰箱贴所受重力的大小
D.冰箱对冰箱贴的支持力与冰箱贴对冰箱的压力是一对平衡力
5.(多选)(2026•广东学业考试)如图所示,某游客拉着带杆的行李箱在水平地面前行时( )
A.行李箱受到地面的支持力是因为地面发生了形变
B.游客对杆的拉力与行李箱所受的摩擦力是一对平衡力
C.地面对行李箱的作用力小于行李箱对地面的作用力
D.游客对地面的压力大于其所受的重力
七、真题回顾
1.(2024•黑龙江)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图,在研磨过程中,砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时( )
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
2.(2021•广东)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图所示。忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是( )
A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
3.(2020•浙江)如图所示,一对父子掰手腕,父亲让儿子获胜。若父亲对儿子的力记为F1,儿子对父亲的力记为F2,则( )
A.F2>F1 B.F1和F2大小相等
C.F1先于F2产生 D.F1后于F2产生
4.(2019•浙江)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
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