第 5 节 牛顿第三定律

1 ） . 作用力与反作用力2 ） . 牛顿第三定律3 ） . 区分平衡力与作用力和反作用力4 ） . 牛顿三个定律的区别和联系

关鹏辉2013.12.23

一、作用力与反作用力

（ 1 ）物体间的作用（力）是相互的

• 重力：

• 弹力：

• 摩擦力：

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

表达式： F=-F'

注：负号表示反作用力与作用力的方向相反

三、对牛顿第三定律的理解• 1. 异体性：作用在两个物体上

• 2. 同时性：同时产生、同时变化、同时消失

• 3. 相互性：力的作用是相互的

• 4. 同性质：作用力与反作用力是同一种性质的力

• 5. 对称性：等大、共性、反向

• 6. 实验性：牛顿第三定律是一个实验定律，源于实验，也可以用实验来验证

四、物体受力分析的方法1. 受力分析 把指定物体（研究对象）在特定的物理环境中受到得所有的

力都找出来，并画出它的受力分析示意图。这就是受力分析。2. 受力分析的常用方法（ 1 ）整体法和隔离法（ 2 ）假设法（ 3 ）利用牛顿第三定律分析

3. 受力分析的一般步骤： （ 1 ）明确受力对象 （ 2 ）隔离物体分析 （ 3 ）按照一定的顺序分析物体受到的各个力 a. 首先分析重力 b. 环绕物体一周，找弹力、摩擦力

4 ）弄清各力的大致大小和准确方向，并画出物体的受力分析示意图

受力分析过程中的注意问题：

• 1. 每个力都应该找到施力物体

• 2. 只分析研究对象受到的力

• 3. 合力和分力不能同时作为物体受到的力。 要注意“等效代替”关系

• 4. 只分析性质命名的力（重力、弹力、摩擦力）

拓展一 、一对作用力与一对平衡力的区别

一对平衡力 一对作用力与反作用力

受力物体 同一物体 作用在两个相互作用

的物体上里的性

质 不一定相同 一定相同

变化情况

不一定同时产生、同时消失、同时变

化一定同时产生、同时

消失、同时变化

作用效果

产生共同的效果使物体平衡

各自产生各自的效果彼此之间不能平衡

拓展二、牛顿三定律之间的联系和区别

牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律

区

别

公式 ---- F 合 =ma F=-F'

意义

加深了对力的认识指出了力是物体运动状态改变的原因即力是产生加速度的原因

揭示了加速度是力作用效果的结果揭示了力、质量、加速度的定量关系

揭示了物体间作用的相互性明确了作用力与反作用力的关系

研究方法

根据理想实验归纳得出

用控制变量法研究

F 、 M 、 a 之间的关系

由实验现象归纳总结得出

能否验证

不能直接用实验验证

可用实验验证 可用实验验证

联

系

牛顿三定律是一个整体，是动力学的基础。牛顿第二定律以第一定律为基础，由实验总结得出，牛顿第三定律独立地反映了力学规律的一个重要侧面，

是牛顿第一、二定律的重要补充。

学后反思：

• 1. 作用力与反作用力两个在大小和方向都有什么规律？

• 2. 作用力与反作用力的性质怎样？

• 3. 如何判断作用力和反作用力？

• 4. 一对作用力与平衡力的区别。

随堂练习：1. 一物体受绳的拉力作用由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动，最后改做减速运动，则下列说法中正确的是（ ）A. 加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力B. 减速前进时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力C. 只有匀速前进时，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小相等D. 不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等

【解析】选 D.不论物体加速、匀速还是减速运动，绳拉物体的力与物体拉绳的力总是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故 D正确， A 、 B 、 C错误 .

2. 一根轻绳的上端悬挂在天花板上，下端挂一个灯泡，则（ ）A.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力B.灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力C.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力D. 绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力

【解析】选 C.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力的受力物体分别为灯泡和绳，两个力的性质不相同，这两个力既不是平衡力，也不是作用力与反作用力，故 A错；灯泡受的重力与绳对灯泡的拉力是一对平衡力， B错误；一对作用力与反作用力的特点是：成对出现在相互作用的物体之间，大小相等，方向相反，作用在同一直线上；分别作用在相互作用的两个物体上；同时存在，同时消失；一定是同一种性质的力 .灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力与反作用力， C正确；绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力与反作用力， D错误 .

3.粗糙的水平地面上有一只木箱，现用一水平力拉木箱匀速前进，则（ ）A. 拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力B.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力C.木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反

作用力D.木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力

【解析】选 C选 C.木箱匀速前进，则木箱受力平衡，拉力与地面对木箱的摩擦力是一对平衡力，地面对木箱的支持力与木箱受到的重力是一对平衡力， A 、D错误；木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力， B错误， C正确 .

4. 一质量为 m 的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为 g/3 ， g 为重力加速度，求人对电梯底部的压力大小 .

【解析】答案： 4mg/3

以人为研究对象，电梯对人的支持力为 FN ，则由牛顿第二定律得， FN-mg=ma 把 a=1g/3 代入得 FN=4mg/3 ， 由牛顿第三定律得人对电梯底部的压力大小为 FN′=4mg/3.

5. （挑战能力）一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示 . 设运动员的质量为 65 kg ，吊椅的质量为 15 kg ，不计定滑轮与绳子间的摩擦 . 重力加速度取 g=10 m/s2.当运动员与吊椅一起以加速度 a=1 m/s2

上升时，试求：（ 1 ）运动员竖直向下拉绳的力；（ 2 ）运动员对吊椅的压力大小 .

【解析】（ 1 ）设运动员竖直向下拉绳的力为 FT ，则由牛顿第三定律可知，绳子对运动员竖直向上的拉力大小为 FT ，绳对吊椅竖直向上的拉力大小也为 FT ，选取运动员和吊椅整体为研究对象，则有 2FT-（ M+m） g=（ M+m） a，（ 2 ）设吊椅对运动员的支持力为 F ，以运动员为研究对象，由牛顿第二定律得 FT+F-Mg=Ma ∴ F=M （ g+a） -FT=65×11 N-440 N=275 N. 由牛顿第三定律知：运动员对吊椅的压力大小为 275 N.答案：（ 1 ） 440 N （ 2 ） 275 N

精讲精练

• 6. 一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图所示，在这一瞬间悬绳断了，设木杆足够长，由于小猫继续向上爬，使得小猫离地面的高度不变，

则木杆下落的加速度大小为 ： 方向为 （设小猫质量为 m ，木杆的质量为 M ）

• 对小猫受力分析：受两个力，保持平衡• 重力 mg 和竖直向上的摩擦力 f=mg• 对细杆受力分析：受两个力，匀加速下落• 重力 Mg 和竖直向下的摩擦力 f'=f=mg• ∴木杆的加速度为 a=(M+m)g/M , 方向竖直向下

• 7. 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，在杆上套有一个环，箱和杆的总质量为 M ，环的质量为m。已知环沿着杆向下加速运动，环与杆的摩擦力大小为 Ff ，则此时箱对地面的压力为多少？

• 解：• 对小环受力分析：受两个力• 重力 mg 和摩擦力 Ff

• 对木箱受力分析：受三个力• 重力、支持力、摩擦力 • 满足： Mg+Ff=FN• 根据牛顿第三定律得• 木箱对地面的压力大小为 FN，方向竖直向上

• 8. 如图所示 ,一块质量为 M 的木板沿倾斜角为 θ的斜面无摩擦地下滑 . 现要使木板保持静止 ,则可知质量为m的人向下奔跑的加速度是多大 ?

（ 1 ）人受三个力 重力 mg ，支持力 mgcosθ ， 木板对人的摩擦力大小 f,方向沿斜面向下 人向下的加速度为 a, ∴ f+mgsinθ=ma ...... ①（ 2 ）木板受四个力 重力 Mg，人对它的压力，人对它的摩擦力大小 f’=f ，斜

面对它支持力 木板相对静止斜面方向满足： f’=Mgsinθ ...... ② 解得： a=（ M+m） gsinθ /m

9.放在粗糙水平面上的物块A 、 B 用轻质弹簧测力计相连，如图所示，物块与水平面间的动摩擦因数均为 μ ，今对物块A施加一水平向左的恒力 F ，使 A 、 B 一起向左匀加速运动，设A 、 B 的质量分别为m 、 M ，则弹簧测力计的示数为 ( )

A.MFm

B.MFM＋m

C.F－μm＋Mg

mM D.

F－μm＋Mgm＋M

M

提示：先整体法，后隔离法分析受力物体最容易的B: a=[F-μ(M+m)g]/(M+m) Ma=FT-μMg解得： FT=MF/(M+m)

• 10. 有人做过这样一个实验：如图 2 所示，把鸡蛋 A快速向另一个完全一样的静止的鸡蛋 B撞去 ( 用同一部分撞击 ) ，结果每次都是被撞击的鸡蛋 B被撞破。则下面说法正确的是 (　　 )

A ． A 对 B 的作用力的大小小于 B 对 A 的作用力的大小

B ． A 对 B 的作用力的大小大于 B 对 A 的作用力的大小

C ． A蛋碰撞瞬间，其内蛋黄和蛋白由于惯性会对 A蛋壳产生向前的作用力

D ． A蛋碰撞部分除受到 B 对它的作用力外，还受到 A蛋中蛋黄和蛋白对它的作用力，所以所受合力较小

答案： A C D

• 11. 如图所示 , 质量分别为 m1 和 m2 的人和车置于光滑水平面上 ,人用水平力 F 拉绳，图中两段绳子都处于水平方向，不计滑轮、绳子的质量及摩擦，人与车保持相对静止，则车的加速度为多少

提示：先分析人水平方向受几个力：两个力然后整体法小车和人整体水平方向受几个力？

a=2F/(m1+m2)