内容正文:
专题39 牛顿第三定律
必备知识
一、作用力与反作用力
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,叫作作用力和反作用力。
1. 作用力与反作用力总是互相依赖、同时存在;
2. 可以任选其中一个称为作用力,另一个就是反作用力。
公式表达:,负号代表方向相反。
二、牛顿第三定律
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。
三、相互作用力 VS 平衡力
对比维度
一对相互作用力(作用力 & 反作用力)
一对平衡力
相同点
两个力等大、反向、共线
两个力等大、反向、共线
作用对象
作用在两个不同物体上
作用在同一个物体上
合力
不能求合力
合力为 0
力的性质
一定是同种性质的力
不一定是同种性质的力
示例
水杯对桌面的压力、桌面对水杯的支持力(施力:书⟷ 桌面)
水杯的重力、桌面对水杯的支持力(施力:地球→书、桌面→书)
四、易错点辨析
易错点 1
判断:只有接触的两物体间才有作用力和反作用力。( )
答案:×
弹力、摩擦力必须接触才能产生;引力、磁力不需要接触即可产生。不接触的物体之间也存在作用力与反作用力。
易错点 2
判断:静止物体对地面的压力就是它的重力。( )
答案:×
压力属于弹力,由物体形变产生,施力物体是物体、受力物体是地面,需要接触;重力属于万有引力,施力物体是地球、受力物体是物体,不需要接触。二者施力物体、受力物体、力的性质均不同,压力大小可以等于重力,但压力不是重力。
【典例1】小明站在水平地面上,用右手水平推墙,但墙没有被推动。下列几对力,属于一对相互作用力的是( )
A. 小明手对墙的推力和墙对小明手的推力
B. 小明手对墙的推力和地面对小明脚的摩擦力
C. 小明受到的重力和地面对小明的支持力
D. 小明手对墙的推力和墙受到的重力
【答案】A
【解析】
A:手对墙的推力发生在"手"和"墙"之间,墙对手的推力发生在"墙"和"手"之间,两力涉及同一对物体、施力与受力物体互换,是一对相互作用力,A 正确。
B:手对墙的推力在"手—墙"之间,地面对脚的摩擦力在"地面—脚"之间,涉及物体不是同一对,B 错误。
C:重力受力物体是小明,地面对小明的支持力受力物体也是小明,两力作用在同一物体上,不是相互作用力,C 错误。
D:手对墙的推力在"手—墙"之间,墙受到的重力在"墙—地球"之间,涉及物体不是同一对,D 错误。
【反思】相互作用力一定发生在两个物体之间,施力物体、受力物体互换;平衡力是两个力作用在同一个物体上。
【典例2】如图所示,我国第三艘航母"福建舰"进行海试。下列说法正确的是( )
A. 航母推进器先对海水产生向后的推力,然后海水对航母推进器产生向前的推力
B. 航母加速航行时,甲板对舰载机的摩擦力大于舰载机对甲板的摩擦力
C. 航母减速航行时,甲板对舰载机的摩擦力等于舰载机对甲板的摩擦力
D. 舰载飞机加速起飞时,空气对飞机的作用力大于飞机对空气的作用力
【答案】C
【解析】
A:推进器对海水的力与海水对推进器的力是一对相互作用力,由牛顿第三定律,相互作用力同时产生、同时消失,没有先后,A 错误。
B、C:甲板对舰载机的摩擦力与舰载机对甲板的摩擦力也是一对相互作用力,大小永远相等,与加速、减速无关,B 错误、C 正确。
D:空气对飞机的作用力与飞机对空气的作用力是一对相互作用力,大小相等,D 错误。
【反思】相互作用力永远等大、同时产生同时消失,与物体加速、减速、匀速的运动状态无关。
【典例3】如图所示,当高铁车厢做匀速直线运动时,硬币能竖直立在高铁车厢的水平窗台上,相对高铁车厢静止。下列说法正确的是( )
A. 窗台对硬币的支持力是由硬币的形变产生的
B. 窗台对硬币的摩擦力指向高铁前进方向
C. 硬币对窗台的压力与窗台对硬币的支持力是一对相互作用力
D. 硬币的重力和窗台对硬币的支持力是一对相互作用力
【答案】C
【解析】
A:弹力由施力物体形变产生。窗台对硬币的支持力施力物体是窗台,由窗台形变产生,A 错误。
B:硬币与车厢一起匀速直线运动,水平方向无相对运动趋势,窗台对硬币无摩擦力,B 错误。
C:硬币对窗台的压力与窗台对硬币的支持力发生在窗台、硬币之间,施力与受力物体互换,是一对相互作用力,C 正确。
D:重力与支持力都作用在硬币上,是一对平衡力,不是相互作用力,D 错误。
【反思】相互作用力分别作用在两个不同物体上,平衡力作用在同一物体上。弹力由施力物体形变产生;匀速运动物体若无相对运动趋势,则不受摩擦力。
【典例4】关于平衡力,下列说法正确的是( )
A. 彼此平衡的两个力分别作用在两个物体上
B. 受到平衡力作用的弹簧,一定不会发生形变
C. 彼此平衡的两个力的三要素完全相同
D. 彼此平衡的两个力的合力一定为零
【答案】D
【解析】
A:平衡力作用在同一物体上,相互作用力才作用在两个物体上,A 错误。
B:受平衡力的物体运动状态不变,但可以发生形变,例如被拉伸后静止的弹簧,受平衡力却发生形变,B 错误。
C:平衡力大小相等、方向相反、同体共线,方向相反,三要素不相同,C 错误。
D:一对平衡力大小相等、方向相反,合力一定为零,D 正确。
【反思】平衡力核心特点:同体、等大、反向、共线;合力为零,物体运动状态不变,但可以发生形变。
【典例5】如图所示,A、B、C 三个石块叠在一起处于静止状态,下列说法正确的是( )
A. 石块 B 所受合力不为零
B. 石块 B 受到石块 A 的重力和压力的作用
C. 石块 B 受到的重力和石块 C 对石块 B 的支持力是一对平衡力
D. 石块 B 对石块 C 的压力和石块 C 对石块 B 的支持力是一对相互作用力
【答案】D
【解析】
A:石块 B 静止,处于平衡状态,合力为零,A 错误。
B:石块 A 的重力是 A 受地球的力,不作用在 B 上;B 只受 A 给的压力,B 错误。
C:C 对 B 的支持力要承担 B 的重力和 A 对 B 的压力,支持力大于 B 的重力,大小不等,不是平衡力,C 错误。
D:B 对 C 的压力与 C 对 B 的支持力发生在 B、C 之间,施力与受力物体互换,是一对相互作用力,D 正确。
【反思】谁的重力就作用在谁身上;判断平衡力必须满足等大、同体。叠放物体中,下方支持力要承载上方所有物体的压力。
【典例6】一本书放在桌面上静止不动,则下列说法中正确的是( )
A. 书对桌面的压力就是书受的重力
B. 书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对平衡力
C. 书受到的重力和桌面对书的支持力是一对作用力与反作用力
D. 桌面对书的支持力的大小等于书的重力,它们是一对平衡力
【答案】D
【解析】
A:压力属于弹力,施力物体是书;重力由万有引力产生,施力物体是地球。二者性质、施力物体不同,不能说压力就是重力,A 错误。
B:书对桌面的压力作用在桌面,桌面对书的支持力作用在书上,作用在两个物体上,是相互作用力,不是平衡力,B 错误。
C:重力与支持力都作用在书上,是一对平衡力,不是作用力与反作用力,C 错误。
D:书静止,竖直方向平衡,支持力与重力大小相等、同体反向共线,是一对平衡力,D 正确。
【反思】压力与重力只是数值可能相等,但力的性质、施力物体不同,不能等同。区分口诀:同体是平衡,异体是相互。
1.如图所示,一位同学正在擦黑板,若该同学正用力使黑板擦向左沿水平方向匀速擦去,则此过程中,下列说法正确的是( )
A.黑板受到黑板擦的作用力水平向左
B.黑板擦形变,给黑板垂直黑板向里的弹力
C.手对黑板擦的作用力与黑板对黑板擦的作用力是一对平衡力
D.手对黑板擦的作用力大于黑板擦对手的作用力
【答案】B
【详解】A.对黑板受力分析,可知黑板同时受到黑板擦给的弹力和摩擦力,故黑板受到黑板擦的作用力不是水平向左,故A错误;
B.黑板擦形变,给黑板垂直黑板向里的弹力,故B正确;
C.黑板擦除了受手的作用力、黑板的作用力,还有自身重力,故C错误;
D.手对黑板擦的作用力与黑板擦对手的作用力是一对相互作用力,等大,故D错误。
故选B。
2.如今无人机被广泛应用于各行各业。如图所示是正在高空进行拍摄的无人机,若无人机在空中处于悬停状态,下列说法正确的是( )
A.无人机所受的重力就是无人机对空气向下的推力
B.无人机所受的重力和空气对其向上的推力是一对作用力和反作用力
C.无人机对空气向下的推力和空气对无人机向上的推力是一对平衡力
D.无人机下降时,空气对无人机向上的推力大小等于无人机对空气向下的推力
【答案】D
【详解】A.无人机所受重力受力物体是无人机,无人机对空气向下的推力受力物体是空气,不是一个力,故A错误;
B.无人机所受重力和空气对其向上的推力为一对平衡力,故B错误;
C.无人机对空气向下的推力和空气对无人机向上的推力是一对作用力与反作用力,故C错误;
D.无人机下降时,空气对无人机向上的推力始终等于无人机对空气向下的推力,是一对相互作用力,故D正确。
故选D。
3.如图所示,汽车的发动机驱动车轮转动,车轮向后推动地面,对地面产生向后的作用力,地面给车轮一个向前的力,则( )
A.和是一对平衡力,大小相等
B.和是一对平衡力,小于
C.和是一对作用力和反作用力,大小相等
D.和是一对作用力和反作用力,小于
【答案】C
【详解】作用在地面上,作用在车轮上,两个力大小相等,方向相反,作用在相互作用的两个物体上,和是一对作用力和反作用力,大小相等。
故选C。
4.如图所示,当高铁匀速直线运动时,硬币能竖直立在高铁的水平窗台上。下列说法正确的是( )
A.窗台对硬币的支持力是由硬币的形变产生的
B.窗台对硬币的摩擦力指向高铁前进方向
C.硬币的重力和窗台对硬币的支持力是一对相互作用力
D.硬币的重力和窗台对硬币的支持力是一对平衡力
【答案】D
【详解】A.窗台对硬币的支持力是由窗台的形变产生的,故A错误;
B.由于硬币随高铁做匀速直线运动,根据平衡条件可知,窗台对硬币的摩擦力为0,故B错误;
CD.硬币的重力和窗台对硬币的支持力是一对平衡力,故C错误,D正确。
故选D。
5.有一种游戏,叫“拔老根儿”。两个小孩每人手里拿着树叶根,同时使劲往自己怀里拽,谁手里的叶根断了谁输,如图所示。假如两叶根所能承受的最大拉力相等,则( )
A.叶根夹角较大一方的叶根对另一方叶根的作用力更大些
B.叶根夹角较大一方的叶根对另一方叶根的作用力更小些
C.力气较大的小孩获胜
D.叶根夹角较小的一方获胜
【答案】D
【详解】根据牛顿第三定律可知,叶根夹角较大的一方的叶根与另一方的叶根的作用力大小相等;以两个叶根十字交错点为对象,可知每个叶根对交错点的作用力的合力大小相等,根据
可知一定时,当叶根夹角较小的一方,叶根产生的拉力较小,则叶根夹角较大的一方先达到树叶根所承受的最大拉力,故叶根夹角较小的一方获胜。
故选D。
6.同学们课余在水平桌面上利用苹果、桔子、橡皮玩叠高高比赛。三样物品叠好后处于静止状态,如图所示。下列说法正确的是( )
A.苹果对桔子的作用力方向竖直向上
B.橡皮对桔子的作用力是由于桔子发生形变引起的
C.将橡皮往左缓慢移动小段距离,苹果对桔子的作用力变小
D.苹果对桔子的作用力与桔子对苹果的作用力是一对平衡力
【答案】A
【详解】A.对桔子和橡皮的整体分析可知,苹果对桔子的作用力与整体的重力等大反向,可知苹果对桔子的作用力方向竖直向上,选项A正确;
B.橡皮对桔子的作用力是由于橡皮发生形变引起的,选项B错误;
C.将橡皮往左缓慢移动小段距离,对桔子和橡皮的整体分析可知,苹果对桔子的作用力不变,仍等于整体的重力,选项C错误;
D.苹果对桔子的作用力与桔子对苹果的作用力是一对相互作用力,选项D错误。
故选A。
7.擦窗机器人利用真空负压吸盘吸附在竖直玻璃窗上,移动并擦拭清洁玻璃。擦窗机器人在竖直玻璃上静止时,不考虑安全钢绳的作用力,下列说法正确的是( )
A.受到三个力的作用
B.受到的重力和玻璃对它的摩擦力是一对平衡力
C.受到的大气压力和玻璃对擦窗机器人的弹力是一对相互作用力
D.玻璃对擦窗机器人的作用力方向竖直向上
【答案】B
【详解】A.机器人受重力、摩擦力、吸盘的吸力以及玻璃的支持力,即受到四个力的作用,选项A错误;
B.受到的重力和玻璃对它的摩擦力是一对平衡力,选项B正确;
C.擦窗机器人对玻璃的压力和玻璃对擦窗机器人的弹力是一对相互作用力,选项C错误;
D.玻璃对擦窗机器人的作用力实际上包括支持力和静摩擦力,静摩擦力方向竖直向上,玻璃对擦窗机器人的作用力并不是竖直向上方向,故D错误。
故选B。
8.2024年8月3日,在巴黎奥运会网球女子单打金牌赛中,中国选手郑钦文以的大比分战胜对手夺冠,这是中国运动员史上首次赢得奥运网球单打项目的金牌。如图所示为网球触地反弹的示意图(箭头指示网球运动方向),不考虑网球的旋转,下列说法中正确的是( )
A.网球受到地面的支持力斜向右上
B.网球对地面的压力小于地面对网球的支持力
C.地面受到网球的压力是由于网球发生了弹性形变而产生的
D.网球受到地面的支持力是由于网球发生了弹性形变而产生的
【答案】C
【详解】A.支持力与接触面垂直,所以网球受到地面的支持力竖直向上,故A错误;
B.网球对地面的压力与地面对网球的支持力为一对相互作用力,大小相等,方向相反,故B错误;
C.根据弹力产生的条件可知地面受到网球的压力是由于网球发生了弹性形变而产生的,故C正确;
D.根据弹力产生的条件可知网球受到地面的支持力是由于地面发生了弹性形变而产生的,故D错误。
故选C。
9.跳水是一项优美的水上运动。如图所示为一位女运动员在3米跳板项目中的起跳动作。设她对跳板的压力为,跳板对她的支持力为,则( )
A.跳板受到压力,是因为跳板发生了形变 B.运动员受到支持力,是因为跳板发生了形变
C.和是一对平衡力 D.运动员能跳得高的原因之一,是大于
【答案】B
【详解】A.跳板受到压力,施力物体是运动员,是因为运动员发生了形变,故A错误;
B.运动员受到支持力,施力物体是跳板,是因为跳板发生了形变,故B正确;
CD.和是一对作用力与反作用力,任何情况下大小都相等,故CD错误。
故选B。
10.高竿船技是嘉兴乌镇至今仍保留并演出的传统民间杂技艺术。如图所示为表演者在竹竿上保持静止的情境,则( )
A.表演者与竹竿间的摩擦力一定为零
B.竹竿对表演者的作用力方向竖直向上
C.表演者对竹竿的弹力是由竹竿形变产生的
D.竹竿对表演者的作用力大于表演者对竹竿的作用力
【答案】B
【详解】A. 因杆弯曲倾斜,所以人应受到摩擦力的作用,否则受力不平衡,故A错误;
B. 表演者处于平衡状态,故其受竹竿的力与重力大小相等,方向相反,为竖直向上,故B正确;
C 表演者对竹竿的弹力是由人的形变产生的,故C错误;
D. 表演者对竹竿的力和竹竿对表演者的力为作用力和反作用力,二者一定大小相等,方向相反,故D错误。
故选B。
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专题39 牛顿第三定律
必备知识
一、作用力与反作用力
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,叫作作用力和反作用力。
1. 作用力与反作用力总是互相依赖、同时存在;
2. 可以任选其中一个称为作用力,另一个就是反作用力。
公式表达:,负号代表方向相反。
二、牛顿第三定律
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。
三、相互作用力 VS 平衡力
对比维度
一对相互作用力(作用力 & 反作用力)
一对平衡力
相同点
两个力等大、反向、共线
两个力等大、反向、共线
作用对象
作用在两个不同物体上
作用在同一个物体上
合力
不能求合力
合力为 0
力的性质
一定是同种性质的力
不一定是同种性质的力
示例
水杯对桌面的压力、桌面对水杯的支持力(施力:书⟷ 桌面)
水杯的重力、桌面对水杯的支持力(施力:地球→书、桌面→书)
四、易错点辨析
易错点 1
判断:只有接触的两物体间才有作用力和反作用力。( )
答案:×
弹力、摩擦力必须接触才能产生;引力、磁力不需要接触即可产生。不接触的物体之间也存在作用力与反作用力。
易错点 2
判断:静止物体对地面的压力就是它的重力。( )
答案:×
压力属于弹力,由物体形变产生,施力物体是物体、受力物体是地面,需要接触;重力属于万有引力,施力物体是地球、受力物体是物体,不需要接触。二者施力物体、受力物体、力的性质均不同,压力大小可以等于重力,但压力不是重力。
【典例1】小明站在水平地面上,用右手水平推墙,但墙没有被推动。下列几对力,属于一对相互作用力的是( )
A. 小明手对墙的推力和墙对小明手的推力
B. 小明手对墙的推力和地面对小明脚的摩擦力
C. 小明受到的重力和地面对小明的支持力
D. 小明手对墙的推力和墙受到的重力
【典例2】如图所示,我国第三艘航母"福建舰"进行海试。下列说法正确的是( )
A. 航母推进器先对海水产生向后的推力,然后海水对航母推进器产生向前的推力
B. 航母加速航行时,甲板对舰载机的摩擦力大于舰载机对甲板的摩擦力
C. 航母减速航行时,甲板对舰载机的摩擦力等于舰载机对甲板的摩擦力
D. 舰载飞机加速起飞时,空气对飞机的作用力大于飞机对空气的作用力
【典例3】如图所示,当高铁车厢做匀速直线运动时,硬币能竖直立在高铁车厢的水平窗台上,相对高铁车厢静止。下列说法正确的是( )
A. 窗台对硬币的支持力是由硬币的形变产生的
B. 窗台对硬币的摩擦力指向高铁前进方向
C. 硬币对窗台的压力与窗台对硬币的支持力是一对相互作用力
D. 硬币的重力和窗台对硬币的支持力是一对相互作用力
【典例4】关于平衡力,下列说法正确的是( )
A. 彼此平衡的两个力分别作用在两个物体上
B. 受到平衡力作用的弹簧,一定不会发生形变
C. 彼此平衡的两个力的三要素完全相同
D. 彼此平衡的两个力的合力一定为零
【典例5】如图所示,A、B、C 三个石块叠在一起处于静止状态,下列说法正确的是( )
A. 石块 B 所受合力不为零
B. 石块 B 受到石块 A 的重力和压力的作用
C. 石块 B 受到的重力和石块 C 对石块 B 的支持力是一对平衡力
D. 石块 B 对石块 C 的压力和石块 C 对石块 B 的支持力是一对相互作用力
【典例6】一本书放在桌面上静止不动,则下列说法中正确的是( )
A. 书对桌面的压力就是书受的重力
B. 书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对平衡力
C. 书受到的重力和桌面对书的支持力是一对作用力与反作用力
D. 桌面对书的支持力的大小等于书的重力,它们是一对平衡力
1.如图所示,一位同学正在擦黑板,若该同学正用力使黑板擦向左沿水平方向匀速擦去,则此过程中,下列说法正确的是( )
A.黑板受到黑板擦的作用力水平向左
B.黑板擦形变,给黑板垂直黑板向里的弹力
C.手对黑板擦的作用力与黑板对黑板擦的作用力是一对平衡力
D.手对黑板擦的作用力大于黑板擦对手的作用力
2.如今无人机被广泛应用于各行各业。如图所示是正在高空进行拍摄的无人机,若无人机在空中处于悬停状态,下列说法正确的是( )
A.无人机所受的重力就是无人机对空气向下的推力
B.无人机所受的重力和空气对其向上的推力是一对作用力和反作用力
C.无人机对空气向下的推力和空气对无人机向上的推力是一对平衡力
D.无人机下降时,空气对无人机向上的推力大小等于无人机对空气向下的推力
3.如图所示,汽车的发动机驱动车轮转动,车轮向后推动地面,对地面产生向后的作用力,地面给车轮一个向前的力,则( )
A.和是一对平衡力,大小相等
B.和是一对平衡力,小于
C.和是一对作用力和反作用力,大小相等
D.和是一对作用力和反作用力,小于
4.如图所示,当高铁匀速直线运动时,硬币能竖直立在高铁的水平窗台上。下列说法正确的是( )
A.窗台对硬币的支持力是由硬币的形变产生的
B.窗台对硬币的摩擦力指向高铁前进方向
C.硬币的重力和窗台对硬币的支持力是一对相互作用力
D.硬币的重力和窗台对硬币的支持力是一对平衡力
5.有一种游戏,叫“拔老根儿”。两个小孩每人手里拿着树叶根,同时使劲往自己怀里拽,谁手里的叶根断了谁输,如图所示。假如两叶根所能承受的最大拉力相等,则( )
A.叶根夹角较大一方的叶根对另一方叶根的作用力更大些
B.叶根夹角较大一方的叶根对另一方叶根的作用力更小些
C.力气较大的小孩获胜
D.叶根夹角较小的一方获胜
6.同学们课余在水平桌面上利用苹果、桔子、橡皮玩叠高高比赛。三样物品叠好后处于静止状态,如图所示。下列说法正确的是( )
A.苹果对桔子的作用力方向竖直向上
B.橡皮对桔子的作用力是由于桔子发生形变引起的
C.将橡皮往左缓慢移动小段距离,苹果对桔子的作用力变小
D.苹果对桔子的作用力与桔子对苹果的作用力是一对平衡力
7.擦窗机器人利用真空负压吸盘吸附在竖直玻璃窗上,移动并擦拭清洁玻璃。擦窗机器人在竖直玻璃上静止时,不考虑安全钢绳的作用力,下列说法正确的是( )
A.受到三个力的作用
B.受到的重力和玻璃对它的摩擦力是一对平衡力
C.受到的大气压力和玻璃对擦窗机器人的弹力是一对相互作用力
D.玻璃对擦窗机器人的作用力方向竖直向上
8.2024年8月3日,在巴黎奥运会网球女子单打金牌赛中,中国选手郑钦文以的大比分战胜对手夺冠,这是中国运动员史上首次赢得奥运网球单打项目的金牌。如图所示为网球触地反弹的示意图(箭头指示网球运动方向),不考虑网球的旋转,下列说法中正确的是( )
A.网球受到地面的支持力斜向右上
B.网球对地面的压力小于地面对网球的支持力
C.地面受到网球的压力是由于网球发生了弹性形变而产生的
D.网球受到地面的支持力是由于网球发生了弹性形变而产生的
9.跳水是一项优美的水上运动。如图所示为一位女运动员在3米跳板项目中的起跳动作。设她对跳板的压力为,跳板对她的支持力为,则( )
A.跳板受到压力,是因为跳板发生了形变 B.运动员受到支持力,是因为跳板发生了形变
C.和是一对平衡力 D.运动员能跳得高的原因之一,是大于
10.高竿船技是嘉兴乌镇至今仍保留并演出的传统民间杂技艺术。如图所示为表演者在竹竿上保持静止的情境,则( )
A.表演者与竹竿间的摩擦力一定为零
B.竹竿对表演者的作用力方向竖直向上
C.表演者对竹竿的弹力是由竹竿形变产生的
D.竹竿对表演者的作用力大于表演者对竹竿的作用力
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