3.3 牛顿第三定律
本节学习目标
学完本节，需要能做到：
- 理解力的作用是相互的。
- 知道什么是作用力和反作用力。
- 掌握牛顿第三定律的内容。
- 会判断一对力是否为作用力和反作用力。
- 会区分作用力与反作用力和平衡力。
- 能从相互作用角度进行初步受力分析。
- 会按重力、弹力、摩擦力的顺序分析简单物体受力。
核心知识点讲解
1. 力总是成对出现
力是物体对物体的作用。只要一个物体对另一个物体施加力，后一个物体也一定同时对前一个物体施加力。
例如：
- 手拉弹簧，手给弹簧拉力，弹簧也给手拉力。
- 人推桌子，桌子也推人。
- 地球吸引物体，物体也吸引地球。
- 脚向后蹬地，地面向前推脚。
这说明力的作用是相互的。
2. 作用力和反作用力
两个物体之间相互作用的一对力，叫作作用力和反作用力。
其中哪一个叫作用力、哪一个叫反作用力，并没有绝对规定。把其中一个叫作用力，另一个就叫反作用力。
例如，人推墙：
- 人对墙的推力。
- 墙对人的推力。
这两个力就是一对作用力和反作用力。
3. 牛顿第三定律
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。可以概括为：
等大、反向、共线、异物、同性质、同时存在。其中：
- 等大：大小相等。
- 反向：方向相反。
- 共线：作用在同一直线上。
- 异物：分别作用在两个不同物体上。
- 同性质：例如都是弹力、都是摩擦力、都是引力。
- 同时存在：一个消失，另一个也同时消失。
4. 大人和小孩掰手腕时谁的力大
大人容易把小孩手压下去，不是因为大人对小孩的力大于小孩对大人的力。
根据牛顿第三定律：
大人对小孩的力 = 小孩对大人的力它们大小相等、方向相反。
小孩手被压下去，是因为小孩手自身还受到其他力的作用，且小孩肌肉等不能提供足够支撑来保持平衡。
不要把“谁赢了”和“相互作用力是否相等”混在一起。
5. 作用力和反作用力不能相互抵消
作用力和反作用力分别作用在两个不同物体上，因此不能在同一个物体的受力分析中相互抵消。
例如，书压桌面，桌面支持书：
- 书对桌面的压力作用在桌子上。
- 桌面对书的支持力作用在书上。
它们作用在不同物体上，不能说互相平衡。
6. 平衡力
如果一个物体同时受到两个力作用，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，并且作用在同一物体上，那么这两个力是一对平衡力。
例如，书静止在桌面上：
- 书受到重力。
- 书受到桌面的支持力。
这两个力都作用在书上，大小相等、方向相反，是一对平衡力。
7. 作用力反作用力和平衡力的区别
| 比较项目 | 作用力和反作用力 | 平衡力 |
|---|---|---|
| 作用对象 | 两个不同物体 | 同一个物体 |
| 是否同性质 | 一定同性质 | 不一定同性质 |
| 是否同时产生消失 | 一定同时 | 不一定 |
| 能否相互抵消 | 不能 | 可以使合力为 0 |
| 例子 | 书压桌面和桌面受压力 | 书受重力和支持力 |
判断时最重要的一句话：
同物平衡，异物相互。8. 初步受力分析方法
分析物体受力时，必须先明确研究对象。
常用顺序：
- 重力：地球对物体的吸引，方向竖直向下。
- 弹力：看物体与谁接触、哪里被挤压或拉伸。
- 摩擦力：看接触面是否粗糙，是否有相对运动或趋势。
只画研究对象受到的力，不画研究对象对别的物体施加的力。
例如木块静止在粗糙斜面上：
- 木块受重力
G，竖直向下。 - 木块受斜面支持力
FN，垂直斜面向上。 - 木块有沿斜面下滑趋势，受静摩擦力
Ff，沿斜面向上。
重点梳理
牛顿第三定律
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。六个关键词
等大、反向、共线、异物、同性质、同时判断口诀
同物平衡，异物相互。受力分析顺序
先重力，再弹力，后摩擦力。难点突破
难点 1：作用力和反作用力大小相等，为什么物体还会动
因为这两个力作用在不同物体上。
物体是否运动改变，要看它自己所受各力的合力，而不是看它对别的物体施加了什么力。
例如人推箱子，箱子是否运动取决于箱子受到的人推力、摩擦力等的合力。
难点 2：马拉车，车也拉马，为什么车会前进
马拉车的力和车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小相等，作用在不同物体上。
马和车组成的系统能前进，关键还要看地面对马的静摩擦力。马向后蹬地，地面对马产生向前的静摩擦力，推动马和车前进。
难点 3：重力和支持力是不是作用力反作用力
不是。
书静止在桌面上时：
- 书受重力，施力物体是地球。
- 书受支持力，施力物体是桌面。
这两个力都作用在书上，是平衡力，不是作用力和反作用力。
书所受支持力的反作用力是书对桌面的压力。
难点 4：一对作用力和反作用力一定是同种力吗
是。
例如桌面对书的支持力和书对桌面的压力都是弹力；地球对人的重力和人对地球的引力都是引力。
平衡力不一定同种，例如静止书本受到的重力和支持力就是不同性质的力。
难点 5：受力分析为什么不能画“物体对外的力”
受力分析只分析研究对象受到的力。
如果研究对象是木块，就只画别的物体对木块的力，不画木块对桌面、地球、绳子的力。
画错对象，是受力分析最常见错误。
例题讲解
例题 1：判断作用力和反作用力
题目：
书放在水平桌面上。指出“桌面对书的支持力”的反作用力。
分析：
作用力和反作用力发生在同两个物体之间，性质相同，方向相反。
答案：
桌面对书的支持力的反作用力是书对桌面的压力。
反思：
不是书受到的重力。重力的施力物体是地球，支持力的施力物体是桌面。
例题 2：区分平衡力和相互作用力
题目：
吊灯静止悬挂。吊灯受到重力和绳子的拉力，这两个力是什么关系？绳子对吊灯的拉力的反作用力是什么？
答案：
吊灯受到的重力和绳子的拉力作用在同一物体吊灯上，是一对平衡力。
绳子对吊灯拉力的反作用力是吊灯对绳子的拉力。
例题 3：斜面上木块受力分析
题目：
木块静止在粗糙斜面上，画出木块受力并说明方向。
分析：
研究对象是木块。按重力、弹力、摩擦力顺序分析。
答案：
木块受到三个力：
- 重力
G：竖直向下。 - 支持力
FN：垂直斜面向外。 - 静摩擦力
Ff：沿斜面向上，因为木块有沿斜面下滑趋势。
例题 4：人走路中的相互作用
题目：
人向前走路时，脚受到地面的摩擦力方向如何？这对相互作用力是哪一对？
分析：
脚向后蹬地，脚相对地面有向后滑的趋势，所以地面对脚的静摩擦力向前。
答案：
地面对脚的静摩擦力向前。它的反作用力是脚对地面的静摩擦力，方向向后。
易错点整理
易错点 1：认为作用力和反作用力能抵消
它们作用在不同物体上，不能抵消。
易错点 2：把重力和支持力当成作用力反作用力
它们作用在同一物体上，是平衡力。
易错点 3：只看大小方向，不看作用对象
判断力的关系必须看作用对象。
易错点 4：受力分析时画上反作用力
研究对象只画受到的力，不画它施加给别人的力。
易错点 5：认为力有先后
作用力和反作用力同时产生、同时消失，没有先后。
考点考证点整理
考点 1：牛顿第三定律表述
常考填空和判断，关键词是等大、反向、共线、异物。
考点 2：寻找反作用力
先找原力的施力物体和受力物体，再把二者互换。
考点 3：平衡力与相互作用力辨析
核心看是否作用在同一个物体上。
考点 4：简单受力分析
常考斜面木块、叠放物体、悬挂物、桌面物体。
考点 5：生活应用
走路、划船、汽车驱动、火箭喷气都体现相互作用。
练习题
基础题
- 牛顿第三定律的内容是什么？
- 作用力和反作用力作用在同一个物体上吗？
- 桌面对书的支持力的反作用力是什么？
- 静止书本受到的重力和支持力是什么关系？
- 平衡力和作用力反作用力最关键区别是什么？
巩固题
- 人推墙时，人对墙的力和墙对人的力哪个大？
- 地球吸引苹果，苹果是否也吸引地球？二者大小关系如何？
- 猴子静止吊在树枝上，猴子受哪几个力？树枝对猴子的拉力的反作用力是什么？
- 木块静止在粗糙斜面上，木块受几个力？
- 汽车前进时，地面对驱动轮的摩擦力方向如何？
提升题
- 有人说：“作用力和反作用力大小相等、方向相反，所以一定平衡。”这个说法为什么错？
- 油桶放在汽车上，汽车停在水平地面上。以油桶为研究对象，油桶受到哪些力？这些力的反作用力分别是什么？
- 粗糙水平桌面上，B 木块受水平拉力但仍静止，A 木块叠放在 B 上且也静止。分析 B 木块受到的主要力。
练习题答案
基础题答案
-
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，作用在同一直线上。
-
不，它们分别作用在两个不同物体上。
-
书对桌面的压力。
-
是一对平衡力。
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平衡力作用在同一物体上；作用力和反作用力作用在两个不同物体上。
巩固题答案
-
一样大，方向相反。
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苹果也吸引地球，二者是作用力和反作用力，大小相等、方向相反。
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猴子受重力和树枝对它的拉力。反作用力是猴子对树枝的拉力。
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通常受三个力：重力、斜面支持力、沿斜面向上的静摩擦力。
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对汽车驱动轮，地面的静摩擦力方向向前。
提升题答案
-
错在忽略作用对象。作用力和反作用力分别作用在两个不同物体上，不能在同一物体上合成，也不能相互平衡。
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油桶受重力和汽车对它的支持力。重力的反作用力是油桶对地球的引力；支持力的反作用力是油桶对汽车的压力。
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B 受到重力、桌面对 B 的支持力、A 对 B 的压力、水平拉力、桌面对 B 的静摩擦力；若 A 与 B 之间没有相对运动趋势，A 对 B 可不产生水平摩擦力，具体要看题目条件。