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1、2022年高中物理魯科版必修1教學(xué)案：第6章 第3節(jié) 牛頓第三定律(含解析) 1.兩物體間的任何性質(zhì)的作用力總是相互的，物體間的這一對(duì)力叫作用力和反作用力，其中任意一個(gè)叫作用力，另一個(gè)叫反作用力。 2．作用力與反作用力有“三同”和“三不同”，“三同”是大小相同，性質(zhì)相同，產(chǎn)生、存在、消失的時(shí)間相同；“三不同”是指方向不同，作用對(duì)象不同，作用效果不同。 3．作用力和反作用力與平衡力不同，最明顯的區(qū)別是作用對(duì)象不同，作用力、反作用力作用在兩個(gè)不同的物體上，效果不能抵消，平衡力作用在同一物體上，效果可以抵消。 一、作用力與反作用力 1．定義 物體間的一對(duì)相互作

2、用力，叫做作用力和反作用力。可以把其中的任意一個(gè)力叫做作用力，則另一個(gè)力就叫做反作用力。 2．特點(diǎn) 力的作用總是相互的。相互的作用力和反作用力既可以存在于相互接觸的物體之間，也可以存在于不接觸的物體之間。 二、牛頓第三定律 1．內(nèi)容 兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。 2．表達(dá)式 F＝－F′，其中F、F′分別表示作用力和反作用力。負(fù)號(hào)表示兩個(gè)力方向相反。 1．自主思考——判一判 (1)力是物體對(duì)物體的作用，施力物體同時(shí)也是受力物體。(√) (2)作用力和反作用力的受力物體是同一物體。(×) (3)作用力和反作用力的合力為零。(×)

3、 (4)一個(gè)人在用力打拳，可見一個(gè)力可以只有施力物體沒有受力物體。(×) (5)先有作用力后有反作用力。(×) (6)作用力與反作用力一定是同性質(zhì)的力。(√) 2．合作探究——議一議 (1)“葉落歸根”這一自然現(xiàn)象說明了樹葉受到了地球的吸引力作用，樹葉對(duì)地球有沒有反作用力？ 提示：有，樹葉對(duì)地球的吸引力。 (2)如圖6-3-1所示，甲、乙兩同學(xué)想通過測(cè)力計(jì)A、B的讀數(shù)來比較出誰的力氣大，這有可能嗎？ 圖6-3-1 提示：不可能。因?yàn)閮蓚€(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)始終相同。 (3)“掰腕子”是比較臂力大小的一種常見比賽。在一次“掰腕子”比賽中，甲輕松地勝了乙，是否是因?yàn)榧讓?duì)乙的作用力大

4、于乙對(duì)甲的作用力？ 提示：不是。甲、乙兩手間的力為作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知，這兩個(gè)力大小相等，甲之所以勝了乙，那是因?yàn)榧资滞竽艹惺艿牧Υ笥谝沂滞竽艹惺艿牧Α? 作用力與反作用力的理解 1．如圖6-3-2所示，一個(gè)大人甲跟一個(gè)小孩乙站在水平地面上手拉手比力氣，結(jié)果大人把小孩拉過來了。對(duì)這個(gè)過程中作用于雙方的力的關(guān)系，正確的說法是(　　) 圖6-3-2 A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大 B．大人與小孩間的拉力是一對(duì)作用力與反作用力 C．大人拉小孩的力與小孩拉大人的力的合力一定為零 D．只有在大人把小孩拉動(dòng)的過程中，大人的力才比小孩的力

5、大，有可能出現(xiàn)的短暫相持過程中，兩人的拉力一樣大 解析：選B　大人拉小孩與小孩拉大人構(gòu)成一對(duì)相互作用力，它們之間的關(guān)系滿足牛頓第三定律，所以二者永遠(yuǎn)大小相等，方向相反，兩力作用在不同的人身體上，不能求合力，小孩被拉動(dòng)是因?yàn)樗艿睦Υ笥谒苣Σ亮Φ木壒省９蔬x項(xiàng)B正確。 2．下列各對(duì)力中，是相互作用力的是(　　) A．懸繩對(duì)電燈的拉力和電燈的重力 B．電燈拉懸繩的力與懸繩拉電燈的力 C．懸繩拉天花板的力和電燈拉懸繩的力 D．懸繩拉天花板的力和電燈的重力 解析：選B　作用力與反作用力是兩個(gè)物體之間的相互作用力，選項(xiàng)A、C、D都不是作用力與反作用力。 3．(多選)馬拉車運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)馬

6、對(duì)車的作用力為F，車對(duì)馬的作用力為F′。關(guān)于F和F′的說法正確的是(　　) A．F和F′是一對(duì)作用力和反作用力 B．當(dāng)馬與車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)>F′ C．當(dāng)馬與車做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)

7、、方向相反、作用在同一直線上 　不同　點(diǎn) 受力 物體 作用在不同物體上 作用在同一物體上 性質(zhì) 相同 不一定相同 依存 關(guān)系 同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，相互依存，不可單獨(dú)存在 無依存關(guān)系，撤銷其中一個(gè)，另一個(gè)仍可存在，只是不再平衡 疊加 性 不可疊加求合力，兩力作用效果不會(huì)抵消 可以疊加求合力，合力為零，兩力作用效果相互抵消 [典例]　 (多選)如圖6-3-3所示，水平力F把一個(gè)物體緊壓在豎直的墻壁上靜止不動(dòng)，下列說法中正確的是(　　) 圖6-3-3 A．作用力F跟墻壁對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力與反作用力 B．作用力F與物體對(duì)墻壁的壓力是

8、一對(duì)平衡力 C．物體的重力跟墻壁對(duì)物體的靜摩擦力是一對(duì)平衡力 D．物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力與反作用力 [思路點(diǎn)撥]　先對(duì)物體受力分析，找出相互平衡的力，然后找出每個(gè)力的施力物體，對(duì)施力物體的作用力是反作用力。 [解析]　作用力F跟墻壁對(duì)物體的支持力作用在同一物體上，大小相等、方向相反，在一條直線上，是一對(duì)平衡力，A錯(cuò)。作用力F作用在物體上而物體對(duì)墻壁的壓力作用在墻壁上，這兩個(gè)力不能成為平衡力，也不是作用力和反作用力，B錯(cuò)。物體在豎直方向上，受豎直向下的重力和墻壁對(duì)物體豎直向上的靜摩擦力，因物體處于靜止，故這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，C對(duì)。物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的

9、支持力，是兩個(gè)物體之間的相互作用力，是一對(duì)作用力和反作用力，D對(duì)。 [答案]　CD 辨別作用力、反作用力與平衡力的方法 　　　　 1．下列關(guān)于作用力、反作用力和一對(duì)平衡力的認(rèn)識(shí)，正確的是(　　) A．一對(duì)平衡力的合力為零，作用效果相互抵消，一對(duì)作用力與反作用力的合力也為零，作用效果也相互抵消 B．作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，且性質(zhì)相同，一對(duì)平衡力的性質(zhì)不一定相同 C．作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，一對(duì)平衡力也是如此 D．先有作用力，接著才有反作用力，一對(duì)平衡力卻是同時(shí)作用在同一個(gè)物體上的 解析：選B　作用力與反作用力是分別作用在兩

10、個(gè)不同物體上的，作用效果不能抵消，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；作用力與反作用力具有同時(shí)性、同性質(zhì)的特點(diǎn)，而一對(duì)平衡力不一定具有這些特點(diǎn)，選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤。 2.如圖6-3-4所示，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法中正確的是(　　) 圖6-3-4 A．繩對(duì)物體的拉力和物體對(duì)繩的拉力是一對(duì)作用力與反作用力 B．物體的重力和物體對(duì)繩的拉力是一對(duì)平衡力 C．物體的重力和繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)作用力與反作用力 D．物體的重力的反作用力作用在繩上 解析：選A　繩對(duì)物體的拉力和物體對(duì)繩的拉力作用在相互作用的兩個(gè)物體上，且大小相等、方向相反，符合作用力與反作用力的條件，故選項(xiàng)A正確；物體的重力作用在物體上，物

11、體對(duì)繩的拉力作用在繩上，作用對(duì)象不同，不是一對(duì)平衡力，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體的重力與繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)平衡力，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體的重力的反作用力作用在地球上，而非作用在繩上，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 牛頓第三定律與牛頓第二定律的綜合 [典例]　質(zhì)量為M的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質(zhì)量為m的重物從高處放下，如圖6-3-5所示，若重物以加速度a下降(a＜g)，則人對(duì)地面的壓力為(　　) 圖6-3-5 A．(M＋m)g－ma B．M(g－a)－ma C．(M－m)g＋ma D．Mg－ma [思路點(diǎn)撥]　解答本題可按以下流程分析： ―→―→―→ ―→ [解析]　以m為研

12、究對(duì)象，受力分析如圖甲所示。 由牛頓第二定律得 mg－F＝ma， 所以繩子上的拉力F＝mg－ma。 甲 以人為研究對(duì)象，受力分析如圖乙所示： 乙 由平衡條件得F′＋N＝Mg 所以N＝Mg－F′＝Mg＋ma－mg 由牛頓第三定律知，人對(duì)地面的壓力等于地面對(duì)人的支持力 所以N′＝N＝(M－m)g＋ma。 [答案]　C 在有些問題中，若直接求解某一個(gè)力很困難，可以轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，先求該力的反作用力，然后根據(jù)牛頓第三定律得到要求的力的大小和方向。　　　　 1.如圖6-3-6所示，用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛一個(gè)重10 N的金屬塊。現(xiàn)使金屬塊部分浸在臺(tái)秤上的水杯中(水沒有

13、溢出)，若彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)? N，則臺(tái)秤的示數(shù)(　　) 圖6-3-6 A．保持不變　　　　　　 B．增加10 N C．增加6 N D．增加4 N 解析：選D　金屬塊浸入水中后，水對(duì)金屬塊產(chǎn)生浮力F，由平衡條件可知，浮力的大小為F＝G－T＝10 N－6 N＝4 N。根據(jù)牛頓第三定律，金屬塊對(duì)水也施加一個(gè)反作用力F′，其大小F′＝4 N，故臺(tái)秤的示數(shù)增加4 N，選項(xiàng)D正確。 2．如圖6-3-7所示，底座A上裝有0.5 m長的直立桿，底座和桿的總質(zhì)量為M＝0.2 kg，桿上套有質(zhì)量為0.05 kg的小環(huán)B，它與桿之間有摩擦。當(dāng)環(huán)從底座上以4 m/s的初速度飛起時(shí)，剛好能到達(dá)桿頂

14、而沒有脫離直立桿，取g＝10 m/s2。求在環(huán)升起的過程中底座對(duì)水平面的壓力為多大？ 圖6-3-7 解析：對(duì)小環(huán)上升的過程進(jìn)行受力分析，小環(huán)受重力mg和直立桿對(duì)其產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力f的作用，設(shè)小環(huán)的加速度大小為a， 由牛頓第二定律得f＋mg＝ma， 又小環(huán)的初速度v＝4 m/s，直立桿長度為s＝0.5 m， 小環(huán)向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得0－v2＝－2as， 聯(lián)立解得a＝16 m/s2，f＝0.3 N。 根據(jù)牛頓第三定律可知，小環(huán)給直立桿一個(gè)豎直向上的滑動(dòng)摩擦力f′。因?yàn)闂U和底座整體受力平衡，受力分析得N＋f′＝Mg，所以N＝1.7 N， 根據(jù)牛頓第三定律知，底座對(duì)水平

15、面的壓力大小為1.7 N。 答案：1.7 N 1．下列敘述中正確的是(　　) A．作用力與反作用力可能是不同性質(zhì)的力 B．作用力與反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失 C．作用力與反作用力有時(shí)可以是平衡力 D．作用力與反作用力方向一定是相同的 解析：選B　據(jù)作用力與反作用力的同性質(zhì)和同時(shí)性可知，作用力與反作用力的性質(zhì)一定相同，且同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，A錯(cuò)誤，B正確；作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在兩個(gè)物體上，故它們不可能是平衡力，C、D錯(cuò)誤。 2．足球比賽中，運(yùn)動(dòng)員用力將球踢出，在此過程中(　　) A．運(yùn)動(dòng)員先給足球作用力，足球隨后給運(yùn)動(dòng)員反作用力 B．運(yùn)動(dòng)

16、員給足球的作用力大于足球給運(yùn)動(dòng)員的反作用力 C．運(yùn)動(dòng)員給足球的作用力與足球給運(yùn)動(dòng)員的反作用力方向相反 D．運(yùn)動(dòng)員給足球的作用力與足球給運(yùn)動(dòng)員的反作用力是一對(duì)平衡力 解析：選C　運(yùn)動(dòng)員給足球作用力的同時(shí)足球給運(yùn)動(dòng)員反作用力，這兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用在兩個(gè)物體上，故不是平衡力，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 3．磁性黑板擦吸附在豎直的黑板平面上靜止不動(dòng)時(shí)，關(guān)于黑板擦的受力情況，下列敘述中正確的是(　　) A．黑板擦受到的磁力與它受到的重力是一對(duì)平衡力 B．黑板擦受到的磁力與它受到的彈力是一對(duì)作用力與反作用力 C．黑板擦受到的磁力與它受到的摩擦力性質(zhì)相同 D．黑板擦受到的摩擦力與它

17、受到的重力是一對(duì)平衡力 解析：選D　黑板對(duì)磁性黑板擦的吸引力與磁性黑板擦的重力不是作用在同一條直線上，且兩個(gè)力的大小不一定相等，不符合二力平衡的條件，A錯(cuò)誤；黑板擦受到黑板的磁力與它受到的黑板的彈力，兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用在同一條直線上、作用在同一物體上，符合平衡力的條件，故B錯(cuò)誤；黑板擦受到的磁力與它受到的摩擦力性質(zhì)不同，C錯(cuò)誤；黑板擦的重力與黑板對(duì)它的摩擦力，兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用在一條直線上、作用在一個(gè)物體上，符合二力平衡的條件，故D正確。 4．如圖1所示，是利用傳感器記錄的兩個(gè)物體間的作用力和反作用力變化圖線，根據(jù)圖線可以得出的結(jié)論是(　　) 圖1 A．

18、作用力大時(shí)，反作用力小 B．作用力和反作用力的方向總是相反的 C．作用力和反作用力是作用在同一個(gè)物體上的 D．此圖線一定是在兩個(gè)物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)顯示出來的 解析：選B　由圖線關(guān)于t軸對(duì)稱可以得出：作用力與反作用力一定大小相等、方向相反，故A錯(cuò)誤，B正確；作用力與反作用力一定作用在兩個(gè)物體上，且其大小和方向的關(guān)系與物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，所以C、D均錯(cuò)誤。 5．下面關(guān)于宇宙飛船和火箭上天的情況敘述正確的是(　　) A．火箭尾部向外噴氣，噴出的氣體對(duì)火箭產(chǎn)生一個(gè)向上的推力 B．火箭的推力是由于噴出的氣體對(duì)空氣產(chǎn)生一個(gè)作用力，空氣的反作用力作用于火箭而產(chǎn)生的 C．火箭飛出大氣層后

19、，由于沒有了空氣，火箭雖向后噴氣也不會(huì)產(chǎn)生推力 D．以上說法都不對(duì) 解析：選A　火箭尾部向外噴氣，給噴出的氣體一個(gè)作用力，而噴出的氣體給火箭一個(gè)反作用力，火箭就是受到這個(gè)反作用力(推力)，才克服空氣阻力向前飛行的，故A正確。 6．人站在地面上，先將兩腿彎曲，再用力蹬地，就能跳離地面，人能跳起離開地面的原因是(　　) A．人對(duì)地球的作用力大于地球?qū)θ说囊? B．地面對(duì)人的作用力大于人對(duì)地面的作用力 C．地面對(duì)人的作用力大于地球?qū)θ说囊? D．人除受地面的彈力外，還受到一個(gè)向上的力 解析：選C　對(duì)人受力分析：人受到地面給人的彈力和重力，因?yàn)閺椓Υ笥谥亓?，所以人能跳起? 7．物

20、體靜止于水平桌面上，則(　　) A．桌面對(duì)物體的支持力的大小等于物體的重力，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力 B．物體所受的重力和桌面對(duì)它的支持力是一對(duì)作用力與反作用力 C．物體對(duì)桌面的壓力就是物體的重力，這兩個(gè)力是同一種性質(zhì)的力 D．物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力 解析：選A　物體和桌面受力情況如圖所示。因物體處于平衡狀態(tài)，且N與G作用于同一物體，因此N和G是一對(duì)平衡力，故A正確。因作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，故B錯(cuò)。因壓力是彈力，而彈力與重力是性質(zhì)不同的兩種力，故C錯(cuò)。支持力和壓力是由于物體與桌面相互作用(擠壓)而產(chǎn)生的，因此N和N′是一對(duì)作用力和反作用力，故D錯(cuò)

21、。 8．跳高運(yùn)動(dòng)員從地面上起跳的瞬間，下列說法中正確的是(　　) A．運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力小于運(yùn)動(dòng)員受到的重力 B．地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力等于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力 C．地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力 D．運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力大小等于運(yùn)動(dòng)員受到的重力 解析：選B　運(yùn)動(dòng)員和地面之間發(fā)生相互作用時(shí)滿足牛頓第三定律，C、D選項(xiàng)錯(cuò)；運(yùn)動(dòng)員能離開地面是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員在離開前具有向上的加速度，即地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員本身的重力，根據(jù)牛頓第三定律可知，地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力與運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力等大，故A錯(cuò)誤，B正確。 9．一個(gè)重400 N的木箱放在大磅秤上，木箱內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為60 kg

22、的人，站在小磅秤上。如果人用力推木箱頂板，則小磅秤和大磅秤上的示數(shù)F1、F2的變化情況是 (　　) A．F1增大，F(xiàn)2減小　　　 B．F1減小，F(xiàn)2不變 C．F1增大，F(xiàn)2增大 D．F1增大，F(xiàn)2不變 解析：選D　以木箱整體為研究對(duì)象，受重力和大磅秤給它的支持力而保持平衡，故F2不變。以人為研究對(duì)象，推木箱頂板前，人只受重力和小磅秤給他的支持力，而推頂板后，頂板給人一個(gè)向下的反作用力，人受力如圖所示，顯然F1要增大，D正確。 10．(多選)重物A用一根輕彈簧懸于天花板下，畫出重物和彈簧的受力圖如圖2所示。關(guān)于這四個(gè)力的以下說法正確的是(　　) 圖2 A．F3與F4是一對(duì)平衡力

23、 B．F1的反作用力是F3 C．F1的施力物體是彈簧 D．F1與F2是一對(duì)作用力與反作用力 解析：選ABC　F3與F4是一對(duì)平衡力，A正確；F1的反作用力是F3，B正確；F1的施力物體是彈簧，C正確；F1與F2是作用在重物上的兩個(gè)力即重力和拉力，是一對(duì)平衡力，D錯(cuò)誤。 11．建筑工人用如圖3所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料。質(zhì)量為70.0 kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.50 m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪與繩之間的摩擦，則工人對(duì)地面的壓力大小為多少？(g取10 m/s2) 圖3 解析：對(duì)于建筑材料，T－mg＝ma① 對(duì)于人

24、，N＋T＝Mg，② 聯(lián)立①②解得N＝490 N， 由牛頓第三定律可知，工人對(duì)地面的壓力N′＝N＝490 N。 答案：490 N 12．如圖4所示，在傾角為α的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的長木板，木板上趴著一只老鼠。已知木板的質(zhì)量是老鼠質(zhì)量的兩倍，當(dāng)繩子突然斷開時(shí)，老鼠立即沿著板向上爬，以保持其相對(duì)斜面的位置不變。此木板沿斜面下滑的加速度為多少？ 圖4 解析：設(shè)老鼠的質(zhì)量為m，則木板的質(zhì)量為2m。老鼠處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力如圖甲所示。由平衡條件得 f＝mgsin α① 木板受力如圖乙所示。 由牛頓第二定律得 f′＋2mgsin α＝2ma② 其中f＝f′③ 聯(lián)立①②③得a＝gsin α。 答案：gsin α