■梅硯君

牛頓第三定律是關(guān)于作用力與反作用力關(guān)系的定律,涉及牛頓第三定律的試題通常以選擇題的形式出現(xiàn),考查同學(xué)們對(duì)作用力與反作用力的理解和應(yīng)用。下面我們深入理解牛頓第三定律的內(nèi)涵,深度辨析相互作用力與平衡力的關(guān)系,以期達(dá)到幫助同學(xué)們突破知識(shí)難點(diǎn),拓展牛頓第三定律在新情境下的應(yīng)用的目的。

一、深入理解牛頓第三定律的內(nèi)涵

1.物體間力的作用是相互的,即無(wú)論引力的作用、彈力的作用還是摩擦力的作用都是相互的。

2.物體間相互作用的一對(duì)力,其中一個(gè)力稱為作用力,另外一個(gè)力稱為反作用力。需要明確的是:(1)只要有力發(fā)生,就一定有受力物體和施力物體;(2)物體間力的作用是相互的,說(shuō)明力是成對(duì)出現(xiàn)的;(3)作用力與反作用力是相對(duì)的,如果定義相互作用的一對(duì)力中的一個(gè)力是作用力,則另一個(gè)力就是反作用力。

3.牛頓第三定律的內(nèi)涵可以概括為:四同、三異、三無(wú)關(guān)。“四同”是指對(duì)于任何物體,無(wú)論何時(shí)、何地、何種情況、何種條件下,作用力和反作用力同大小,同性質(zhì),同一條直線,同時(shí)產(chǎn)生、變化和消失,沒(méi)有先后主次之分?！叭悺笔侵缸饔昧头醋饔昧哂蟹聪蛐?方向相反)、異體性(作用在彼此相互作用的兩個(gè)物體上)和不同效果(兩個(gè)力的作用效果不同且不能抵消)?！叭裏o(wú)關(guān)”是指作用力和反作用力與物體的種類無(wú)關(guān)、與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)、與有無(wú)其他物體參與作用無(wú)關(guān)。

例1 用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)做驗(yàn)證牛頓第三定律的實(shí)驗(yàn),點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)菜單中“力的相互作用”,把兩個(gè)力探頭的掛鉤鉤在一起,向相反方向拉動(dòng),觀察顯示器屏幕上出現(xiàn)的結(jié)果如圖1 所示,觀察分析兩個(gè)力傳感器的相互作用力隨時(shí)間變化的曲線,可以得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論( )。

A.作用力與反作用力時(shí)刻相同

B.作用力與反作用力作用在同一物體上

C.作用力與反作用力大小相等

D.作用力與反作用力方向相反

圖1

由圖1可知,作用力和反作用力的圖像關(guān)于時(shí)間t 軸對(duì)稱,說(shuō)明作用力和反作用力的大小時(shí)刻相等,即同時(shí)增大,同時(shí)減小,變化完全一樣。因?yàn)閳D像中的正、負(fù)表示方向,所以作用力和反作用力方向相反,作用力和反作用力作用在不同的物體上。

答案：CD

二、深度辨析相互作用力與平衡力的關(guān)系

作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。一對(duì)平衡力也是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。因此同學(xué)們?nèi)菀讓⒆饔昧头醋饔昧εc一對(duì)平衡力混淆,為了明確二者之間的區(qū)別,現(xiàn)將它們的異同點(diǎn)總結(jié)在表1中。

表1

判斷一對(duì)力是不是作用力和反作用力,主要看兩方面:一是看受力物體,作用力和反作用力應(yīng)作用在兩個(gè)相互作用的物體上,即有兩個(gè)作用點(diǎn);二是看產(chǎn)生原因,作用力和反作用力是由于相互作用而產(chǎn)生的,一定是同一種性質(zhì)的力。

例2 如圖2 所示,用輕繩L1和L2將A、B 兩重物懸掛起來(lái),下列說(shuō)法中正確的是( )。

圖2

A.輕繩L1對(duì)重物A 的拉力和輕繩L2對(duì)重物A 的拉力是一對(duì)平衡力

B.輕繩L2對(duì)重物A 的拉力和輕繩L2對(duì)重物B 的拉力是一對(duì)作用力和反作用力

C.輕繩L2對(duì)重物B 的拉力和重物B 受到的重力是一對(duì)作用力和反作用力

D.輕繩L2對(duì)重物B 的拉力和重物B 對(duì)輕繩L2的拉力是一對(duì)作用力和反作用力

重物A 受到重力、輕繩L1的拉力和輕繩L2的拉力處于平衡狀態(tài),故輕繩L1對(duì)重物A 的拉力和輕繩L2對(duì)重物A 的拉力不是一對(duì)平衡力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。輕繩L2對(duì)重物A 的拉力和輕繩L2對(duì)重物B 的拉力,施力物體相同,故不是一對(duì)作用力和反作用力,選項(xiàng)B 錯(cuò)誤。重物B受到重力和輕繩L2的拉力處于平衡狀態(tài),故輕繩L2對(duì)重物B 的拉力和重物B 受到的重力是一對(duì)平衡力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。輕繩L2對(duì)重物B 的拉力和重物B 對(duì)輕繩L2的拉力是一對(duì)作用力和反作用力,選項(xiàng)D 正確。

答案：D

例3 一斜面體固定在水平地面上,一物體靜止在斜面上,下列說(shuō)法中正確的是( )。

B.物體對(duì)斜面的摩擦力和斜面對(duì)物體的摩擦力是一對(duì)作用力和反作用力

C.物體所受重力和斜面對(duì)物體的作用力是一對(duì)作用力和反作用力

D.物體所受重力和斜面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力

錯(cuò)解：若不理解一對(duì)作用力和反作用力與一對(duì)平衡力的區(qū)別,僅從大小是否相等及方向是否相反作出簡(jiǎn)單的判定,易錯(cuò)選A、C或D。

正解：A 項(xiàng)中,兩個(gè)力的性質(zhì)相同(均為彈力),并分別作用在兩個(gè)物體上,是一對(duì)作用力和反作用力,而不是一對(duì)平衡力,錯(cuò)誤。B項(xiàng)中,兩個(gè)力是同一性質(zhì)的力,并分別作用在兩個(gè)物體上,是一對(duì)作用力和反作用力,正確。物體所受重力的施力物體是地球,重力的反作用力應(yīng)作用在地球上,斜面對(duì)物體的作用力作用在物體上。C 項(xiàng)中,兩個(gè)力的作用對(duì)象都是物體,而且斜面對(duì)物體的作用力(摩擦力與支持力的合力)與重力是不同性質(zhì)的力,不是一對(duì)作用力和反作用力,錯(cuò)誤。D項(xiàng)中,重力的方向豎直向下,斜面對(duì)物體的支持力垂直于斜面向上,這兩個(gè)力的方向不在同一條直線上,不是一對(duì)平衡力,錯(cuò)誤。

答案：B

1.2018年12月8 日2 時(shí)23 分,搭載著“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器的“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。2019 年1月3日10時(shí)26分,“嫦娥四號(hào)”成功著陸在月球背面,成為世界上第一個(gè)在月球背面實(shí)現(xiàn)軟著陸和巡視探測(cè)的探測(cè)器,這是人類航天史上的偉大壯舉。下面有關(guān)說(shuō)法中正確的是( )。

A.運(yùn)載火箭尾部向下噴氣,噴出的氣體對(duì)火箭產(chǎn)生作用力,從而讓火箭獲得了向上的推力

針對(duì)A股長(zhǎng)期存在停復(fù)牌亂象，監(jiān)管層已經(jīng)在持續(xù)發(fā)力。2016年滬深交易所分別發(fā)布《上市公司籌劃重大事項(xiàng)停復(fù)牌業(yè)務(wù)指引》《上市公司停復(fù)牌業(yè)務(wù)備忘錄》，此后滬市上市公司停牌頻次逐年降低、停牌時(shí)長(zhǎng)整體壓縮，停復(fù)牌問(wèn)題得到了進(jìn)一步的規(guī)范。

B.運(yùn)載火箭飛出大氣層后,由于沒(méi)有空氣,火箭雖然向后噴氣,但是無(wú)法獲得前進(jìn)的動(dòng)力

C.運(yùn)載火箭尾部噴出的氣體對(duì)空氣產(chǎn)生一個(gè)作用力,空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動(dòng)力

D.“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器離開地球大氣層朝月球飛行的過(guò)程中,與地球之間不再存在相互作用力

2.我國(guó)有一種傳統(tǒng)的民族體育項(xiàng)目叫“押加”,實(shí)際上相當(dāng)于兩個(gè)人拔河。如果甲、乙兩人在“押加”比賽中,甲獲勝,那么下列說(shuō)法中正確的是(不計(jì)繩子質(zhì)量)( )。

A.甲對(duì)乙的拉力大小始終大于乙對(duì)甲的拉力大小

B.甲對(duì)乙的拉力大小始終等于乙對(duì)甲的拉力大小

C.當(dāng)甲把乙加速拉過(guò)去時(shí),甲對(duì)乙的拉力大小大于乙對(duì)甲的拉力大小

D.只有甲把乙勻速拉過(guò)去時(shí),甲對(duì)乙的拉力大小才等于乙對(duì)甲的拉力大小

3.“以卵擊石,卵碎石全?！毕铝嘘P(guān)于卵、石之間作用力的表述中不正確的是( )。

A.雞蛋是運(yùn)動(dòng)的,石頭是靜止的,因此雞蛋對(duì)石頭的作用力大于石頭對(duì)雞蛋的作用力

B.雞蛋碎了,而石頭沒(méi)有碎,因此雞蛋對(duì)石頭的作用力小于石頭對(duì)雞蛋的作用力

C.雞蛋對(duì)石頭的作用力與石頭對(duì)雞蛋的作用力大小相等

D.雞蛋對(duì)石頭的作用力與石頭對(duì)雞蛋的作用力是一對(duì)平衡力

4.一個(gè)大人和一個(gè)小孩站在水平地面上手拉手比力氣,結(jié)果大人把小孩拉過(guò)來(lái)了。對(duì)這個(gè)過(guò)程中作用于雙方的力的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是( )。

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大小一定相等

D.只有在大人把小孩拉動(dòng)的過(guò)程中,大人的力才比小孩的力大,在可能出現(xiàn)的短暫相持過(guò)程中,兩人的拉力一樣大

參考答案：

1.A 2.B 3.ABD 4.BC