第三章 4 牛顿第三定律

4牛顿第三定律

[学习目标] 1.知道力的作用是相互的，并了解作用力、反作用力的概念.2.理解牛顿第三定律的含义.3.会用牛顿第三定律解决简单问题.4.会区分一对平衡力和作用力与反作用力.5.了解反冲现象．

一、作用力与反作用力

1．力的相互性

力是物体对物体的作用，一个力一定同时存在受力物体和施力物体．

2．作用力与反作用力：两个物体间相互作用的一对力，其中的任一个叫作用力，另一个就叫这个力的反作用力．

二、牛顿第三定律

1．内容：两个物体之间的作用力(F)和反作用力(F′)总是大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上．

2．公式：F＝－F′，其中F、F′分别表示作用力与反作用力，负号表示作用力与反作用力的方向相反．

3．理解：作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，它们总是性质相同的两个力，且同时存在，同时变化，同时消失．

三、反冲现象

1．定义：当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动的现象．2．实例：火箭升空，枪发射子弹，乌贼的游动等．

判断下列说法的正误．

(1)物体间可能只有作用力，而没有反作用力．(×)

(2)物体间的作用力可能与反作用力垂直．(×)

(3)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力．(×)

(4)作用力施加之后才会产生反作用力，即反作用力总比作用力落后一些．(×)

(5)物块静止放在桌面上，物块所受重力和物块对桌面的压力是一对作用力和反作用力．(×)

(6)物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力．(×)

一、对牛顿第三定律的理解

1．在光滑的冰面上，两人相对而立．当一人用力去推另一人时，两人同时向相反方向运动；两个小车上粘有磁铁，让两小车停在水平桌面上距离适当的位置，放手后两小车同时运动(相吸或相斥)．

(1)物体间的一对作用力与反作用力的产生有先后顺序吗？

(2)上述两个例子中一对作用力和反作用力各是什么性质的力？

(3)一对作用力和反作用力作用在几个物体上？

答案(1)作用力与反作用力同时产生，无先后顺序．

(2)前者相互作用力都是弹力，后者相互作用力都是磁力．

(3)两个．

2．拔河比赛时，甲队胜了乙队，是不是甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力呢？

答案不是．

1．牛顿第三定律的表达式：F＝－F′，式中的“－”号表示作用力与反作用力方向相反．

2．作用力与反作用力的四个特征

(1)等值：作用力和反作用力大小总是相等的．

(2)反向：作用力和反作用力方向总是相反的．

(3)共线：作用力和反作用力总是作用在同一条直线上．

(4)同性质：作用力和反作用力的性质总是相同的．

例

1用锤头敲玻璃，玻璃被打碎，而锤头未碎．对于这一现象，下列说法正确的是()

A．锤头对玻璃的作用力大于玻璃对锤头的作用力，所以玻璃才碎裂

B．玻璃对锤头的作用力大于锤头对玻璃的作用力，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂

C．锤头和玻璃之间的作用力是等大的，只是由于锤头比玻璃能够承受更大的力才没有碎裂D．因为不清楚锤头和玻璃的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小

答案 C

解析锤头对玻璃的作用力与玻璃对锤头的作用力是一对作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在不同物体上，因物体对力的承受能力不同，所以产生的作用效果不同，故C正确，A、B、D错误．

例

2如图1所示，一匹马拉着车前行，关于马拉车的力和车拉马的力的大小关系，下列说法中正确的是()

图1

A．马拉车的力总是大于车拉马的力

B．马拉车的力总是等于车拉马的力

C．加速运动时，马拉车的力大于车拉马的力

D．减速运动时，马拉车的力小于车拉马的力

答案 B

解析马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，与运动状态无关．加速运动或者减速运动时，马向前拉车的力都等于车向后拉马的力，故A、C、D错误，B正确．

正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义

“总是”是强调对于任何物体，在任何情况下，作用力与反作用力的关系都成立．对此，我们可以从以下几个方面理解：

(1)不管物体的大小、形状如何，例如，大物体与大物体之间，大物体与小物体之间，任何形状的物体之间，其作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的．

(2)不管物体的运动状态如何，例如，静止的物体之间，运动的物体之间，静止与运动的物体之间，其作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的．

(3)作用力与反作用力的产生和消失总是同时的．两者中若有一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失．

二、反冲现象

自制如图2所示的装置．观察酒精灯燃烧一段时间，塞子喷出瞬间小车的运动情况，并回答下列问题．

图2

(1)小车向哪个方向运动？

(2)小车为什么会运动？

答案(1)小车向左运动．

(2)塞子喷出时，试管中气体膨胀，对塞子有力的作用，同时塞子对试管内空气产生反作用力，这个反作用力使小车开始运动．

反冲运动产生的原因

当物体的一部分被抛出时，该部分与其余部分间要产生力的作用，根据牛顿第三定律判定，作用在不同物体上的作用力、反作用力总是方向相反，所以它们向相反方向运动．

例

3(多选)2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功着陆月球背面．下面关于飞船与火箭上天的情形，其中叙述正确的是()

A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力

B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力D．飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力

答案AD

解析火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体．火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，故A选项正确，B、C选项错误．飞船进入运行轨道后，飞船与地球之间依然存在相互吸引力，即地球吸引飞船，飞船吸引地球，这是一对作用力与反作用力，故D选项正确．三、一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较