第5节　牛顿第三定律
要点一　作用力和反作用力
1．物体间的作用力是相互的
(1)一个物体是受力物体的同时也一定是施力物体．
(2)一个物体受另一物体作用力的同时也一定给另一物体力的作用．
如地面上的物体受到地球的吸引，同时地球也受着地面上物体的吸引，地球和地面上物体之间的作用是相互的．
2．作用力和反作用力
两个物体间发生相互作用时，把其中任何一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力．
有的同学误认为放在水平桌面上的物体由于重力的缘故受到了桌面给它的向上的支持力，故重力是作用力，支持力是反作用力．
辨析：作用力与反作用力是相互的，产生力的施力物体和受力物体也是相互的，重力的施力物体是地球，物体对地球的吸引力是其反作用力．支持力的施力物体是桌面，其反作用力是物体对桌面的压力．
要点二　牛顿第三定律
1．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．
2.表达式
F＝－F′.
3．对定律的理解
理解牛顿第三定律的关键是理解作用力与反作用力的关系，它们的关系可以归纳为五性．
(1)反向性：作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，这反映了力的矢量特征，也说明了力的作用是相互的．
(2)同时性：作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，无先后之分．
(3)同性质：作用力和反作用力一定是相同性质的力．例如，作用力是弹力，反作用力也一定是弹力，作用力是摩擦力，反作用力也一定是摩擦力．
(4)异体性：作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，在两个物体上都产生各自的作用效果，这两个作用效果是绝对不可抵消的．
(5)无关性：只要两个物体发生相互作用，作用力和反作用力就存在上述关系，与物体的质量大小、形状和运动状态无关．
(1)作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其作用效果分别体现在各自的受力物体上，所以作用力和反作用力产生的效果不能抵消．
(2)牛顿第一定律和牛顿第二定律是对单个物体而言的，只解决了一个物体的运动规律．牛顿第三定律揭示了力作用的相互性，反映了物体的相互作用规律是整个力学的基础．
4．一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较
(1)作用力与反作用力是“异体、共线、反向、等大、同性、同存”，而平衡力是“同体、共线、反向、等大”．
(2)一对作用力与反作用力和一对平衡力的最直观的区别是：看作用点，一对平衡力的作用点一定在同一个物体上，作用力与反作用力的作用点一定分别作用在两个物体上，还可以看它们是不是相互作用产生的．
有的同学误认为大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上的这两力一定是作用力和反作用力．
辨析：一对力是否为作用力、反作用力关键是看这对力是否是两个物体相互作用而产生的相同性质的力，不能仅由大小和方向来判断．如：物体A、B受两个力而静止，力F、F′虽然大小相等，方向相反，作用在两个物体上，但不是A、B相互作用而产生，不是一对作用力和反作用力．
要点三　对物体的受力分析的理解
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的所有力找出来，并画出受力示意图，这就是受力分析．
2．受力分析的一般顺序
一般先分析重力；再分析弹力，环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用；然后分析摩擦力，对凡有弹力作用处逐一进行分析；最后是其他力．
3．受力分析常用的方法
(1)整体法与隔离法
整体法、隔离法在受力分析时要灵活选用：①当所涉及的物理问题是整体与外界作用时，应用整体分析法，可使问题简单明了，而不必考虑内力的作用．②当涉及的物理问题是物体间的作用时，要应用隔离分析法，这时系统中物体间相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力．
(2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的情况假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在．
4．物体受力分析的一般思路
(1)明确研究对象，研究对象可以是质点、结点、物体、物体系．
(2)按重力、弹力、摩擦力的顺序分析物体所受的力．
(3)正确画出受力图，注意不同对象的受力图用隔离法分别画出．
①对质点和不考虑力对物体的形变和转动效果的情况，可将各力移至物体的重心上，即各力均从重心画起．
②画每个力时不要求严格按比例画出每个力的大小，但方向必须正确．
(4)检验，防止错画力、多画力和漏画力．
5．受力分析的注意事项
(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．
(2)只分析性质力，不分析效果力．
(3)每分析一个力，都应找出施力物体．
(4)合力和分力不能同时作为物体所受的力．
(5)分析一个系统的受力情况时，注意区分内力和外力．
(6)如果一个力的方向不易确定时，可先确定该力的反作用力，根据牛顿第三定律再确定这个力的方向．
(1)为避免多力，应注意：①分析出的所有力都应找到相应的施力物体；②不能把研究对象对其他物体的作用力也分析进去；③不能同时考虑合力和分力．
(2)为避免漏力，应做到：①养成“一重二弹三摩四其他”的顺序分析受力的习惯；②分析弹力、摩擦力这些接触力时，围绕研究对象，对接触面逐一分析.
关于马拉车的以下说法中，正确的是(　　)
A．马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力
B．只有马拉车不动或车匀速前进时，马拉车的力才与车拉马的力大小相等
C．马拉车加速前进时，马拉车的力大于车拉马的力
D．马拉车不论车是动还是不动，马拉车的力大小总是等于车拉马的力的大小
【解析】　马拉车时，无论车是动还是不动，也不论是做加速、匀速或减速运动，马拉车的力与车拉马的力总是一对作用力与反作用力，因此总是等大、反向的，故D正确；马拉车不动，是因为马拉车的力小于或等于车受到向后的最大静摩擦力，马拉车加速前进，是因为马拉车的力大于地面对车的摩擦力，故A、B、C错．
【答案】　D
【方法总结】
理解牛顿第三定律应注意以下两点：
(1)力是物体对物体的作用，物体间力的作用总是相互的．可见，力总是成对出现的，这一对力就是作用力和反作用力；
(2)要掌握作用力和反作用力的关系：作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在一条直线上，但满足上述关系的不一定是作用力和反作用力．
甲、乙两人质量相等，分别站在质量也相同的两条小船上．如图所示，开始时两船均静止．甲的力气远比乙的力气大．让甲、乙二人各自握紧绳子的一端，并用力拉对方．两人均相对船静止，则下列判断中正确的是(　　)
A．甲船先到达中点　　　
B．乙船先到达中点
C．两船同时到达中点
D．无法判断
解析：甲对绳的作用力与绳对甲的作用力是作用力与反作用力，总是等大反向．乙对绳的作用力与绳对乙的作用力是作用力和反作用力，也总是等大反向，而由轻绳状态可知，绳所受的两个力是一对平衡力，等大反向．由此可知绳对甲、乙两人的力等大，两船运动加速度时刻大小相等，因而两船同时到达中点．
答案：C
若物体静止在水平桌面上，则(　　)
A．桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力
B．物体所受的重力和桌面对物体的支持力是一对作用力和反作用力
C．物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一性质的力
D．物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对相互平衡的力
【分析】
【解析】　要分析各力的关系，首先要对物体的受力情况及物体对桌面的作用力进行正确分析，如图所示．因物体处于平衡状态，故FN与G是一对平衡力，故A选项正确；因为作用力和反作用力分别作用在两个物体上，且必为性质相同的力，这里的压力从性质上讲是弹力，与重力是性质不同的力，故B、C选项错误；由于支持力和压力是物体与桌面相互作用(挤压)而产生的，因此FN和FN′是一对作用力和反作用力，故D选项错．
【答案】　A
【方法总结】
(1)作用力与反作用力体现力的相互性，反映了力的概念．平衡力是根据二力对物体的作用效果命名的力，反映了力使物体所处的状态．
(2)作用力与反作用力相互依存，不可独立存在，具有瞬时对应关系，而平衡力无依存关系，且各力不一定同时产生、同时变化、同时消失．
电视上棋手进行讲解时，棋子可以在竖直的棋盘上保持静止．已知棋盘和棋子都是用磁性材料做成的，以下分析正确的是(　　)
A．棋子对棋盘的压力与棋盘对棋子的支持力是一对平衡力
B．棋盘对棋子的支持力与棋子对棋盘的引力是一对平衡力
C．棋盘对棋子的引力与棋子对棋盘的引力是作用力和反作用力
D．棋子所受的重力与棋盘对棋子的摩擦力是作用力和反作用力
解析：棋子对棋盘的压力与棋盘对棋子的支持力是作用力和反作用力，A错误．棋盘对棋子的支持力与棋子对棋盘的引力分别作用在棋子上和棋盘上，不是平衡力，B错误．棋盘对棋子的引力与棋子对棋盘的引力是作用力和反作用力，C正确．棋子所受的重力与棋盘对棋子的摩擦力是平衡力，D错误．
答案：C
如图所示，滑杆和底座静止在水平地面上，质量为M，一质量为m的猴子沿杆以0.4g的加速度加速下滑，则底座对地面的压力为多少？
题型 3
牛顿第二定律与牛顿第三定律的综合应用
【解析】　设猴子受到杆的摩擦力为Ff，则有
mg－Ff＝ma　①
对滑杆和底座，受重力Mg，支持力FN，猴子对杆的摩擦力Ff′三力平衡：FN＝Mg＋Ff′　②
由牛顿第三定律得：Ff′＝Ff　③
由①②③解得：FN＝Mg＋0.6mg，
由牛顿第三定律得底座对地面的压力为：
FN′＝FN＝Mg＋0.6mg.
【答案】　Mg＋0.6mg
【方法总结】
(1)对于两个相互作用的物体，为了分析其中一个物体的受力，可先选另一个受力较少、分析较易的物体作为研究对象．
(2)对先选的研究对象分析其受力并画出受力示意图．
(3)运用牛顿第三定律解出未知力．
弹簧测力计下悬挂一个重为G＝10 N的金属块，使金属块部分浸在台秤上的水杯中(水不会溢出)，如图所示．若弹簧测力计的示数变为6 N，则台秤的示数(　　)
A．保持不变
B．增加10 N
C．增加6 N
D．增加4 N
解析：金属块浸入水中后，水对金属块产生浮力F，由弹簧测力计的示数知，浮力的大小为
F＝G－FT＝(10－6)N＝4 N.
根据牛顿第三定律，金属块对水也施加一个反作用力F′，其大小F′＝F＝4 N，通过水和杯的传递，对台秤产生附加压力，所以，台秤的示数增加4 N.
答案：D
如右图所示，物体b在水平推力F作用下，将物体a挤压在竖直墙壁上．a、b处于静止状态，对于a、b两物体的受力情况，下列说法正确的是(　　)

A．a受到两个摩擦力的作用
B．a共受到四个力的作用
C．b共受到三个力的作用
D．a受到墙壁的摩擦力的大小不随F的增大而增大
【解析】　要使b处于平衡状态，a须对b产生一个竖直向上的摩擦力，则a受到b的摩擦力向下(大小等于b的重力)，a要处于平衡状态，还要受到墙壁竖直向上的摩擦力，由整体受力平衡知a受到墙壁的摩擦力大小不变，由a、b的受力知它们分别受到5个、4个力的作用，综上所述可知A、D正确．
【答案】　AD
【方法总结】
判断力是否存在的方法：
(1)依据力的产生条件：根据各种性质的力产生的条件进行判断，如弹力产生的条件是相互接触且发生弹性形变；摩擦力产生的条件是相互接触、有弹力且有相对运动或相对运动趋势．
(2)依据作用力和反作用力的关系：利用作用力和反作用力的关系来检验力是否存在，因为研究对象所受的每个力都有施力物体或反作用力，找不到施力物体或没有反作用力的力是不存在的．
(3)依据物体所处的运动状态：力的作用效果与物体的运动状态之间有着相互制约的关系．对有些力是否存在，或力的方向难以确定时，可依据物体所处的运动状态，运用物体的平衡条件或牛顿运动定律来判断．
如图所示，重力为G的长木板AB，A端靠在光滑墙壁上，AB上又放置一木块m，整个系统处于静止状态，请画出木板AB的受力示意图．
解析：严格按照受力分析的步骤进行分析．
(1)明确研究对象是木板AB，把木板AB从图中隔离出来，单独画出．

(2)画出物体AB的重力示意图G.
(3)环绕AB一周，找出其他物体与AB的接触处：木板与墙壁在A处相接触、与地面在B处相接触、与物块m在C处相接触，一共有三处与外界接触．
(4)在A处，由于墙面是光滑的，那么木板AB在A处只受水平向右的弹力F1(支持力)作用，在B处，受地面竖直向上的弹力F2(支持力)作用；假设地面光滑，木板AB可向右滑动，所以地面给木板B端一个向左的摩擦力Ff1作用；在C处，m对木板有一个垂直木板向下的弹力F3(压力)作用，又因为m静止在木板AB上，故m要受到沿木板AB斜向上的静摩擦力作用，所以木板受到m施加的沿斜面向下的静摩擦力Ff2的作用．
答案：见解析
1.(2013～2014学年天水市一中高一上学期期末考试)关于两个物体间作用力与反作用力的下列说法中，正确的是(　　)
A．作用力与反作用力的大小时刻相等
B．有作用力才有反作用力，因此先有作用力后产生反作用力
C．只有两个物体处于平衡状态中，作用力与反作用力才大小相等
D．作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间
解析：由牛顿第三定律可知，作用力和反作用力始终大小相等，方向相反，同时产生，同时消失，故选项A正确，选项B、C错误；作用力与反作用力存在于任何情况下物体之间的相互作用，故选项D错误．
答案：A
2.如图所示，用质量不计的轻细绳L1和L2，将A、B两物体悬挂起来，下列说法正确的是(　　)
A．L1对A的拉力和L2对A的拉力是一对平衡力
B．L2对A的拉力和L2对B的拉力是一对作用力和反作用力
C．L2对A的拉力和A对L1的拉力是一对平衡力
D．L2对B的拉力和B对L2的拉力是一对作用力与反作用力
解析：A物体受到L1的拉力、L2的拉力和自身重力而保持平衡状态；B物体受到L2的拉力和自身的重力而保持平衡状态，L2对A的拉力与A对L2的拉力、L2对B的拉力与B对L2的拉力才是一对相互作用力．D项正确．
答案：D
3．吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G，静止时固定杆对它的拉力为F，扇叶水平转动起来后，杆对它的拉力为F′，则(　　)
A．F＝G，F′＝F　 B．F＝G，F′>F
C．F＝G，F′解析：电扇转动时，对空气产生向下的力，则电扇受到向上的力F″.电扇静止时，重力与拉力平衡，即F＝G；电扇运行时，三力平衡，即G＝F′＋F″，可知，F>F′.
答案：C
4．一个质量为M的人站在地面上，用一只定滑轮将质量为m的重物从高处放下，且M＞m，如图所示．如果重物以加速度a下降，且a＜g，则人对地面的压力是(　　)
A．(M＋m)g－ma
B．M(g－a)－ma
C．(M－m)g＋ma
D．Mg－ma
解析：对人和重物分别进行受力分析如图所示，对重物由牛顿第二定律得：ma＝mg－FT

对人由平衡条件得Mg＝FT′＋FN.
由牛顿第三定律可知，FT＝FT′，则
FN＝(M－m)g＋ma.
由牛顿第三定律可知，人对地面的压力FN′＝FN＝(M－m)g＋ma.
答案：C
5．如图所示，木块A在斜向上推力F的作用下静止在墙上，木块A受力的个数可能是(　　)
A．3个
B．4个
C．5个
D．6个
解析：木块A受重力G、墙的弹力FN，推力F，受不受墙的摩擦力Ff有两种可能．(1)若F的竖直分力Fsinθ大小等于G，则Ff＝0，木块A只受3个力作用；(2)若F的竖直分力Fsinθ大小不等于G，则Ff≠0，木块A必受4个力作用．
答案：AB