4.4 牛顿第三定律（高效培优·讲义）物理沪科版必修第一册

4.4 牛顿第三定律 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 牛顿第三定律 03 避坑指南·解题通法 角度01 相互作用力和平衡力的区别 角度02 牛顿第三定律在受力分析中的应用 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 ①理解力的作用总是相互的； ②能在具体情景中分析作用力和反作用力； ③理解作用力和反作用力的性质总是相同的； ④理解牛顿第三定律的内容。 1. 对比理解平衡力和相互作用力的区别； 2. 利用相互作用力间接进行物理受力分析。 考点01 牛顿第三定律 1. 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． 2. 作用力与反作用力的区别： 四同：①大小相同；②方向在同一直线上；③性质相同；④同时出现、变化、消失。 三不同：①方向不同；②作用对象不同；③作用效果不同。 3. 相互作用力与平衡力的区别： 相同点：大小相等，方向相反，作用在一条直线上。 不同点： ①相互作用力是分别作用在两个物体上，而平衡力是作用在同一物体上； ②相互作用力的性质一定相同，但平衡力的性质不一定相同； ③相互作用力一定是同时产生，同时消失，但平衡力各自独立，不一定同时变化。 比较作用力和反作用力与平衡力的异同点： 一对作用力与反作用力 一对平衡力 相 同 点 大小 相等 相等 方向 相反 相反 是否共线 共线 共线 不 同 点 性质 一定相同 不一定相同 作用时间 同时产生、同时消失 不一定同时产生、同时消失 作用对象 不同（异体） 相同（同体 作用效果 两个力在不同物体产生不同效果， 不能抵消 两个力在同一物体上 使物体达到平衡的效果 例1. （25-26高一上·上海徐汇·阶段检测）在运动员进行蹦床比赛过程中（　　） A．评委给运动员评分时可以把运动员看作质点 B．蹦床对运动员的弹力是由于蹦床的形变引起 C．运动员静止在蹦床上时，运动员对蹦床的压力就是运动员受到的重力 D．从蹦床上弹起过程中蹦床对运动员的弹力大于运动员对蹦床的弹力 角度01 相互作用力和平衡力的区别 1. 汽车能拉着拖车在平直公路上做加速运动，是因为（　　） A．汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力 B．汽车对拖车的拉力等于拖车对汽车的拉力 C．汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力 D．汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力 2. 在日常生活中，一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直外表面上静止不动时，它受到的磁力（　　） A．小于受到的弹力 B．和受到的弹力是一对平衡力 C．和受到的弹力是一对作用力与反作用力 D．冰箱贴与冰箱的滑动摩擦系数为0 角度02 牛顿第三定律在受力分析中的应用 3. 如图所示，表面光滑的球A半径为10cm，用长L=50cm的悬线挂在竖直墙上，球与墙之间夹着物体B，其厚20cm、重12N，物体B与墙面之间的动摩擦因数μ=0.2。物体B在未脱离球A时沿墙面匀速下滑，重力加速度g=10m/s2。求球A受到的重力及球A对物体B的压力。    4. 倾角为的光滑斜面固定在水平面上，质量分别为的木板和物块如图放置，木板由轻绳系于竖直墙壁上，且轻绳平行于斜面，物块B刚好能够匀速下滑，且木板始终静止。求： （1）木板与物块B间的滑动摩擦因数； （2）物块匀速下滑过程中，木板对轻绳的拉力大小。 1．（24-25高一上·上海浦东新·期末）甲乙两队拔河，甲队获胜。甲队对乙队的拉力_________乙队对甲队的拉力，甲队受到的摩擦力_________乙队受到的摩擦力。（两空均选涂A．大于B．等于C．小于） 2．（25-26高一上·上海宝山·期中）下列说法正确的是（     ） A．在研究球运动轨迹时，不可以把排球看成质点 B．运动员在发球时，手对排球的力大于排球对手的力 C．运动员扣球后，不计空气阻力，球受到手击打的力和自身重力两个力的作用 D．运动员用力击球时，手对球的作用力是由于手发生形变而产生的 ⚡基础速刷 1．下列说法中正确的是（　　） A．物体所受弹力的反作用力可以是摩擦力 B．放在桌面上的物体受到的支持力是由于桌面发生形变而产生的 C．滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反，但一定与运动方向共线 D．形状规则的物体的重心必在其几何中心 2．在亚运会体操女子平衡木单项决赛中，体操运动员站在水平的平衡木上处于静止平衡状态，如图所示。 则下列说法正确的是（　　） A．平衡木对人的支持力与人对平衡木的压力是一对平衡力 B．平衡木对人的支持力和人的重力是性质相同的力 C．人受到支持力是因为脚底发生了形变 D．平衡木对人没有摩擦力 3．《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领，智能机器制造是一个重要方向，其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示，一机械臂铁夹夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状态，铁夹与球接触面保持竖直，则（　　）    A．铁夹对小球的两个弹力为一对相互作用力 B．若进一步加大铁夹对小球挤压，小球受到的摩擦力变大 C．小球受到5个力的作用 D．若铁夹水平匀速移动，铁夹对小球作用力的方向斜向上 4．在验证牛顿第三定律的实验中，该实验所用的传感器为 ；得到图2的二条曲线，横坐标表示的物理量是　 　，纵坐标表示的物理量是　 　，该实验得到的结论是：　 　。 （A）作用力与反作用力总是大小相等； （B）作用力与反作用力总是同时变化的； （C）作用力与反作用力总是性质相同的； （D）作用力与反作用力总是方向相反的。 5．甲、乙两队举行拔河比赛，甲队获胜，如果甲队对绳的拉力为F甲，地面对甲队的最大静摩擦力为f甲；乙队对绳的拉力为F乙，地面对乙队的最大静摩擦力为f乙，绳的质量不计，则有F甲 F乙，f甲 f乙(此两空选填“>”、“＝”或“<”)． 🚀能力跃升 6．（多选）“电动平衡车”是青少年非常喜欢的一种代步工具。如图所示，人站在“电动平衡车”上在某水平地面上沿直线前进，不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　）    A．“电动平衡车”加速行驶时，车对人的作用力等于人的重力 B．“电动平衡车”匀速行驶时，车对人的作用力大小等于人对车的压力大小 C．“电动平衡车”加速行驶时，车对人的作用力方向斜向上与加速度的大小有关 D．“电动平衡车”匀速行驶时，平衡车受到的重力和地面对平衡车的支持力是一对平衡力 7．如图所示，用力F拉着叠放的A、B两木块一起沿粗糙斜面匀速上行，对木块B，存在　 　对作用力与反作用力；对木块A，存在　 　对作用力与反作用力． 8．如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆以加速度a加速下滑（a＜g）则此时箱对地面的压力N的大小是（　　） A．Mg B．(M+m)g C．(M+m)g﹣ma D．(M﹣m)g+ma 🌟思维挑战 9．有人设计了一种交通工具，在平板车上装了一个电风扇，风扇运转时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上，靠风帆受力而向前运动，如图所示．对于这种设计，下列说法正确的是（　　） A．根据牛顿第二定律，这种设计能使小车运行 B．根据牛顿第三定律，这种设计不能使小车运行 C．根据牛顿第三定律，这种设计能使小车运行 D．以上说法均不正确 10．图是某科技小组设计并制作的一只喷气船。船浮在水面上，打开漏斗的活塞，流下的稀盐酸与碳酸钠反应产生大量二氧化碳气体，塑料罐内气压迅速增大，气体从左边罐底小孔喷出使船前进，这利用了“力的作用是 的”原理。一段时间后，小船受到水的浮力将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。    2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4 牛顿第三定律 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 牛顿第三定律 03 避坑指南·解题通法 角度01 相互作用力和平衡力的区别 角度02 牛顿第三定律在受力分析中的应用 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 ①理解力的作用总是相互的； ②能在具体情景中分析作用力和反作用力； ③理解作用力和反作用力的性质总是相同的； ④理解牛顿第三定律的内容。 1. 对比理解平衡力和相互作用力的区别； 2. 利用相互作用力间接进行物理受力分析。 考点01 牛顿第三定律 1. 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． 2. 作用力与反作用力的区别： 四同：①大小相同；②方向在同一直线上；③性质相同；④同时出现、变化、消失。 三不同：①方向不同；②作用对象不同；③作用效果不同。 3. 相互作用力与平衡力的区别： 相同点：大小相等，方向相反，作用在一条直线上。 不同点： ①相互作用力是分别作用在两个物体上，而平衡力是作用在同一物体上； ②相互作用力的性质一定相同，但平衡力的性质不一定相同； ③相互作用力一定是同时产生，同时消失，但平衡力各自独立，不一定同时变化。 比较作用力和反作用力与平衡力的异同点： 一对作用力与反作用力 一对平衡力 相 同 点 大小 相等 相等 方向 相反 相反 是否共线 共线 共线 不 同 点 性质 一定相同 不一定相同 作用时间 同时产生、同时消失 不一定同时产生、同时消失 作用对象 不同（异体） 相同（同体 作用效果 两个力在不同物体产生不同效果， 不能抵消 两个力在同一物体上 使物体达到平衡的效果 例1. （25-26高一上·上海徐汇·阶段检测）在运动员进行蹦床比赛过程中（　　） A．评委给运动员评分时可以把运动员看作质点 B．蹦床对运动员的弹力是由于蹦床的形变引起 C．运动员静止在蹦床上时，运动员对蹦床的压力就是运动员受到的重力 D．从蹦床上弹起过程中蹦床对运动员的弹力大于运动员对蹦床的弹力 【答案】B 【详解】A．评委给运动员评分时，需要观察运动员的姿态、动作等，不能忽略运动员的形状和大小，因此 不能将运动员看作质点，故A错误； B．弹力是物体发生形变时，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。蹦床对运动员的弹力正是由于蹦床的形变引起的，故B正确； C．运动员静止在蹦床上时，运动员对蹦床的压力大小等于运动员自身的重力大小，但运动员对蹦床的压力和运动员的重力是两种性质力，不能说压力就是重力，故C错误； D．蹦床对运动员的弹力与运动员对蹦床的弹力属于作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知作用力与反作用力大小相等，故D错误。 故选B。 角度01 相互作用力和平衡力的区别 1. 汽车能拉着拖车在平直公路上做加速运动，是因为（　　） A．汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力 B．汽车对拖车的拉力等于拖车对汽车的拉力 C．汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力 D．汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力 【答案】D 【解析】A、汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力为作用力与反作用力，它们的大小相等，但不是拖车产生加速度的原因。拖车做加速度运动，是由于汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力。故D正确。 2. 在日常生活中，一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直外表面上静止不动时，它受到的磁力（　　） A．小于受到的弹力 B．和受到的弹力是一对平衡力 C．和受到的弹力是一对作用力与反作用力 D．冰箱贴与冰箱的滑动摩擦系数为0 【答案】B 【详解】ABC．对冰箱贴受力分析，水平方向的磁力和弹力是一对平衡力，等大反向。故AC错误；B正确； D．竖直方向的重力和静摩擦力也是一对平衡力，等大反向，所以冰箱贴与冰箱的滑动摩擦系数不为0。故D错误。故选B。 角度02 牛顿第三定律在受力分析中的应用 3. 如图所示，表面光滑的球A半径为10cm，用长L=50cm的悬线挂在竖直墙上，球与墙之间夹着物体B，其厚20cm、重12N，物体B与墙面之间的动摩擦因数μ=0.2。物体B在未脱离球A时沿墙面匀速下滑，重力加速度g=10m/s2。求球A受到的重力及球A对物体B的压力。    【答案】80N，方向竖直向下，60N，方向向右 【详解】由几何关系可得 ，解得 对B受力分析，如图所示     由于B匀速下滑，由平衡条件可得， 竖直方向：， 水平方向： 联立解得球A对物体B的压力大小为 ，方向向右。 对A球受力分析，如图所示，由平衡条件可得 由牛顿第三定律可知 联立解得球A受到的重力为 ，方向竖直向下。 4. 倾角为的光滑斜面固定在水平面上，质量分别为的木板和物块如图放置，木板由轻绳系于竖直墙壁上，且轻绳平行于斜面，物块B刚好能够匀速下滑，且木板始终静止。求： （1）木板与物块B间的滑动摩擦因数； （2）物块匀速下滑过程中，木板对轻绳的拉力大小。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）对木块B受力分析得 ，解得 （2）对木板受力分析得 ，解得 由牛顿第三定律得：木板对轻绳的拉力大小 1．（24-25高一上·上海浦东新·期末）甲乙两队拔河，甲队获胜。甲队对乙队的拉力_________乙队对甲队的拉力，甲队受到的摩擦力_________乙队受到的摩擦力。（两空均选涂A．大于B．等于C．小于） 【答案】 B A 【详解】[1]甲队对乙队的拉力和乙队对甲队的拉力是相互作用力，总是大小相等，故选B； [2]甲队获胜是因为甲队受到的地面摩擦力大于乙队受到的摩擦力，故选A。 2．（25-26高一上·上海宝山·期中）下列说法正确的是（     ） A．在研究球运动轨迹时，不可以把排球看成质点 B．运动员在发球时，手对排球的力大于排球对手的力 C．运动员扣球后，不计空气阻力，球受到手击打的力和自身重力两个力的作用 D．运动员用力击球时，手对球的作用力是由于手发生形变而产生的 【答案】D 【详解】A．研究排球运动时，有时可忽略其形状大小，故A错误； B．手对球的力与球对手的力是相互作用力，等大，故B错误； C．扣球后球离开手，只受重力，故C错误； D．手对球的作用力是弹力，由手形变产生，故D正确。 故选D。 ⚡基础速刷 1．下列说法中正确的是（　　） A．物体所受弹力的反作用力可以是摩擦力 B．放在桌面上的物体受到的支持力是由于桌面发生形变而产生的 C．滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反，但一定与运动方向共线 D．形状规则的物体的重心必在其几何中心 【答案】B 【详解】A．作用力与反作用力一定是同种性质的力，所以物体所受弹力的反作用力不可以是摩擦力，A错误； B．放在桌面上的物体受到的支持力是桌面对物体的弹力，是桌面发生形变产生的，B正确； C．滑动摩擦力的方向物体的实际运动方向无关，只与物体相对运动方向相反，可能与物体运动方向相同，也可能相反，不一定与运动方向共线，C错误； D．物体的重心位置与物体的质量分布和形状有关，形状规则的物体的重心不一定在其几何中心，D错误。 2．在亚运会体操女子平衡木单项决赛中，体操运动员站在水平的平衡木上处于静止平衡状态，如图所示。 则下列说法正确的是（　　） A．平衡木对人的支持力与人对平衡木的压力是一对平衡力 B．平衡木对人的支持力和人的重力是性质相同的力 C．人受到支持力是因为脚底发生了形变 D．平衡木对人没有摩擦力 【答案】D 【详解】A．平衡木对人的支持力与人对平衡木的压力是一对相互作用力，故A 错误； B．平衡木对人的支持力属于弹力，和人的重力不是性质相同的力，故B错误； C．人受到支持力是因为平衡木发生了形变，故C错误； D．平衡木对人没有摩擦力，若有，则人不能平衡，故D正确。 3．《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领，智能机器制造是一个重要方向，其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示，一机械臂铁夹夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状态，铁夹与球接触面保持竖直，则（　　）    A．铁夹对小球的两个弹力为一对相互作用力 B．若进一步加大铁夹对小球挤压，小球受到的摩擦力变大 C．小球受到5个力的作用 D．若铁夹水平匀速移动，铁夹对小球作用力的方向斜向上 【答案】C 【详解】A．铁夹对小球的两个弹力作用在同一个物体上，不是一对作用力与反作用力，故A错误； B． 若进一步加大铁夹对小球挤压，小球受到的摩擦力不会变大，只要小球处于静止它所受的静摩擦力就等于重力，故B错误； C．小球受到5个力的作用，分别为：重力、左右两侧分别受到铁夹的两个弹力、左右两侧分别受到铁夹的两个摩擦力，故C正确； D．若铁夹水平匀速移动，铁夹对小球作用力的方向应该竖直向上，与重力等大反向，故D错误。 4．在验证牛顿第三定律的实验中，该实验所用的传感器为 ；得到图2的二条曲线，横坐标表示的物理量是　 　，纵坐标表示的物理量是　 　，该实验得到的结论是：　 　。 （A）作用力与反作用力总是大小相等； （B）作用力与反作用力总是同时变化的； （C）作用力与反作用力总是性质相同的； （D）作用力与反作用力总是方向相反的。 【答案】力传感器 时间 力 ABD 【解答】利用DIS做验证牛顿第三定律实验的操作示意图，该实验所用的传感器为力传感器； 图乙横坐标表示的物理量是时间，纵坐标表示的物理量是力；观察图乙我们可以得出：作用力与反作用力总是：大小相等、方向相反，但不能从图中得出作用力与反作用力性质相同的结论，故ABD正确，C错误。 5．甲、乙两队举行拔河比赛，甲队获胜，如果甲队对绳的拉力为F甲，地面对甲队的最大静摩擦力为f甲；乙队对绳的拉力为F乙，地面对乙队的最大静摩擦力为f乙，绳的质量不计，则有F甲 F乙，f甲 f乙(此两空选填“>”、“＝”或“<”)． 【答案】 = ＞ 【详解】[1][2]因为绳子的质量不计，所以绳子可以看做处于平衡状态，绳子受到甲队对绳子的拉力和乙队对绳子的拉力，所以F甲=F乙，甲队在拉力的方向上发生了位移，所以F甲> f甲，而乙队对绳子的拉力等于绳子对乙的拉力，乙队在绳子对其的拉力的方向上发生了位移，所以F乙> f乙，故f甲>f乙 🚀能力跃升 6．（多选）“电动平衡车”是青少年非常喜欢的一种代步工具。如图所示，人站在“电动平衡车”上在某水平地面上沿直线前进，不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　）    A．“电动平衡车”加速行驶时，车对人的作用力等于人的重力 B．“电动平衡车”匀速行驶时，车对人的作用力大小等于人对车的压力大小 C．“电动平衡车”加速行驶时，车对人的作用力方向斜向上与加速度的大小有关 D．“电动平衡车”匀速行驶时，平衡车受到的重力和地面对平衡车的支持力是一对平衡力 【答案】BC 【详解】AC．“电动平衡车”加速行驶时，车对人的作用力有水平方向的分力，则车对人的作用力斜向上，对人受力分析，如图所示    竖直方向上，由平衡条件有 水平方向上，由牛顿第二定律有 解得 ， 可知，“电动平衡车”加速行驶时，车对人的作用力大于人的重力，车对人的作用力方向斜向上与加速度的大小有关，故A错误，C正确； B．“电动平衡车”匀速行驶时，车对人的作用力竖直向上与人对车的压力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故B正确； D．“电动平衡车”匀速行驶时，对平衡车受力分析，竖直方向上，由平衡条件可知，地面对平衡车的支持力大小等于平衡车受到的重力大小和人对平衡车压力大小之和，故D错误。 故选BC。 7．如图所示，用力F拉着叠放的A、B两木块一起沿粗糙斜面匀速上行，对木块B，存在　 　对作用力与反作用力；对木块A，存在　 　对作用力与反作用力． 【答案】3，6． 【解析】物体B做匀速直线运动，合力为零，受重力、支持力和静摩擦力，每个力均有反作用力，故有3对作用力与反作用力； 物体A受拉力、重力、支持力、压力、B的摩擦力、斜面的摩擦力，每个力均有反作用力，故有6对作用力与反作用力。 8．如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆以加速度a加速下滑（a＜g）则此时箱对地面的压力N的大小是（　　） A．Mg B．(M+m)g C．(M+m)g﹣ma D．(M﹣m)g+ma 【答案】C 【解析】以环为研究对象，根据牛顿第二定律得：mg﹣Ff＝ma，则得：Ff＝mg﹣ma； 再以箱子为研究对象，分析受力情况：箱子受到重力Mg、地面的支持力N和环对箱子向下的滑动摩擦力Ff′，由牛顿第三定律知，Ff′＝Ff＝mg﹣ma； 根据平衡条件得：地面对箱子的支持力 N＝Mg+Ff′＝Mg+mg﹣ma＝（M+m）g﹣ma； 根据牛顿第三定律得箱对地面的压力大小：N′＝N＝（M+m）g﹣ma 故选：C。 🌟思维挑战 9．有人设计了一种交通工具，在平板车上装了一个电风扇，风扇运转时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上，靠风帆受力而向前运动，如图所示．对于这种设计，下列说法正确的是（　　） A．根据牛顿第二定律，这种设计能使小车运行 B．根据牛顿第三定律，这种设计不能使小车运行 C．根据牛顿第三定律，这种设计能使小车运行 D．以上说法均不正确 【答案】B 【解析】风扇向前吹出风时，风扇也受到风给的反作用力，方向向后。同时风给风帆一个向前的力。也就是说小车受到风帆给的一个向前的力，还有一个风扇给的一个向后的力，大小相等方向相反。这两个力是方向相反的，风帆和风扇现在都是小车的一部分，所以小车受到的合力为0，小车车不能运动。所以可以通过牛顿第三定律来说明。故选：B。 10．图是某科技小组设计并制作的一只喷气船。船浮在水面上，打开漏斗的活塞，流下的稀盐酸与碳酸钠反应产生大量二氧化碳气体，塑料罐内气压迅速增大，气体从左边罐底小孔喷出使船前进，这利用了“力的作用是 的”原理。一段时间后，小船受到水的浮力将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。    【答案】 相互 减小 【详解】[1]气体从罐底小孔向左喷出，罐体给气体一个向左的推力，由于物体间力的作用是相互的，则气体给罐体一个向右的推力使喷气船向右运动。 [2]一段时间后，小船本身的质量变小，根据G＝mg可知，自身的重力偏小，小船处于漂浮状态，受到的浮力等于自身的重力，所以浮力会减小。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $