考点04 牛顿第三定律及物体受力分析（解析版）—高中物理

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一、作用力和反作用力
1．力是物体对物体的作用．只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体．
2．两个物体之间的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力．
3．作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的．我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个力叫作反作用力．
二、牛顿第三定律
1．实验探究：如图所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A，结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的．改变拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个弹簧测力计的示数总是相等的，弹力方向相反．
牛顿第三定律：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．
三、“一对相互平衡的力”和“一对作用力和反作用力”的区别
1．一对相互平衡的力作用在一个物体上，一对作用力和反作用力作用在两个物体上．
2．一对作用力和反作用力一定是同一种类的力，而一对相互平衡的力不一定是同一种类的力．
特别提醒：区分一对作用力和反作用力与一对平衡力的关键是：一看研究对象；二看依存关系．
四、物体受力分析
1．受力分析
根据研究的问题，选取合适的物体作为研究对象，分析它受到哪些力的作用，并画出所受力的示意图，这一过程即为物体的受力分析．
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1．作用力和反作用力的三个性质
2．作用力和反作用力的四个特征
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，作用力和反作用力的关系都成立．
(1)不管物体的大小、形状如何，任意两物体间作用力和反作用力总是大小相等、方向相反．
(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，其作用力和反作用力总是大小相等、方向相反．
(3)作用力和反作用力的产生和消失总是同时的．
典例1(多选)如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”．实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是( )
A．绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力，所以甲获胜
B．当甲把乙匀速拉过去时，绳对乙的拉力大小等于绳对甲的拉力大小
C．当甲把乙加速拉过去时，绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力
D．绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜
答案 BD
解析 绳对乙的拉力和绳对甲的拉力总是大小相等，与甲、乙运动状态无关，故B正确，A、C错误．地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜，D正确．
典例2画出图中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止，接触面均光滑；(2)物体A沿固定粗糙斜面上滑；(3)物体A沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，物体A静止；(5)物体A静止在粗糙水平面上．
答案 见解析
解析 (1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁．力的示意图如图；(2)物体A受重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、斜面、斜面．力的示意图如图；(3)物体A受重力G、支持力FN、水平向左的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、水平面、水平面、力的示意图如图；(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN，施力物体分别是地球、绳子、墙壁．力的示意图如图．(5)物体A受重力G、拉力FT、支持力FN，水平向左的摩擦力Ff，施力物体分别是地球、绳子、水平面、水平面．力的示意图如图．
提示 在分析物体受力时，只需画出研究对象受到的力，它对其他物体的力不能画出．
1．(2023·北京市·高一期中)关于两个物体间的作用力与反作用力，下列说法中正确的是( )
A．有作用力才有反作用力，因此先产生作用力后产生反作用力
B．若相互作用的两个物体处于加速运动状态，则作用力与反作用力的大小不相等
C．作用力与反作用力只存在于相互接触的两个物体之间
D．作用力与反作用力的性质一定相同
答案 D
解析 作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，A错误；作用力和反作用力始终等大反向，与物体所处的状态无关，B错误；作用力和反作用力可以存在于不相互接触的两个物体之间，如磁铁之间的相互作用力，C错误；作用力与反作用力一定是同性质的力，D正确．
2.(2023·长沙·高一期末)如图所示，甲、乙两人正在进行掰手腕比赛．下列说法正确的是( )
A．若甲赢了乙，则甲对乙的力大于乙对甲的力
B．若甲赢了乙，则甲对乙的力等于乙对甲的力
C．只有甲、乙相持不下时，甲对乙的力才等于乙对甲的力
D．甲、乙各自既是施力物体又是受力物体，所以无法判断谁的力大
答案 B
解析 甲对乙的力与乙对甲的力是一对相互作用力，不论谁赢，这两个力始终大小相等，方向相反，作用在两个不同物体上，B正确．
3．关于在日常生活和生产中应用反作用力的例子，下列说法中错误的是( )
A．运动员在跳高时总是要用力蹬地面，才能向上弹起
B．大炮发射炮弹时，炮身会向后退
C．农田灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管会自动旋转
D．乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，乌贼就会向相反方向游去
答案 B
解析 运动员在跳高时总是要用力蹬地面，当对地面的力大于重力时，根据牛顿第三定律，地面对他的力也大于重力，此时他才能向上弹起，故A正确；大炮发射炮弹时，炮身会向后退，这是需要防止的，而不是应用，故B错误；农田灌溉用的自动喷水器，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，由于水的反作用力，弯管会自动旋转，故C正确；乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体外，由于水的反作用力，乌贼就会向相反方向游去，故D正确．
4.越野滑雪是冬奥会比赛项目之一，如图为运动员在训练中的照片，运动员在赛道上滑行时，关于滑雪板与赛道之间的相互作用力，下列说法正确的是( )
A．滑雪板对赛道的作用力大于赛道对滑雪板的作用力
B．滑雪板对赛道的作用力小于赛道对滑雪板的作用力
C．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力大小相等
D．滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力方向相同
答案 C
解析 滑雪板对赛道的作用力与赛道对滑雪板的作用力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，故C正确，A、B、D错误．
5．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关系
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和反作用力，总是大小相等，方向相反，因物体的承受能力不同，所以产生的作用效果不同，故C正确，A、B、D错误．
6.(多选)如图所示，电灯吊在天花板上，下列关于灯受力的说法中，正确的是( )
A．灯对悬线的拉力与灯受到的重力是一对平衡力
B．灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力是一对作用力与反作用力
C．灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力
D．灯受到的重力与悬线对天花板的拉力是一对作用力与反作用力
答案 BC
解析 灯对悬线的拉力与灯受到的重力作用在不同物体上，不是一对平衡力，选项A错误；灯对悬线的拉力与悬线对灯的拉力是一对作用力与反作用力，选项B正确；灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力，选项C正确；灯受到的重力与悬线对天花板的拉力是不同性质的力，不是一对作用力与反作用力，选项D错误．
7.(多选)如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止不动，下列说法中正确的是( )
A．力F与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
B．物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力
C．力F与物体对墙壁的压力是一对平衡力
D．物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力
答案 BD
解析 力F与墙壁对物体的支持力是一对平衡力，故A错误；物体的重力与墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力，故B正确；力F与物体对墙壁的压力方向相同，但作用在不同物体上，所以两个力不是一对平衡力，故C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的支持力是一对作用力与反作用力，故D正确．
8.(2023·北京市·期中)一个篮球放在水平桌面上静止不动，则下列说法中正确的是( )
A．篮球对桌面的压力就是篮球受的重力，它们是同一性质的力
B．篮球受到的重力和篮球对桌面的压力是一对平衡力
C．篮球对桌面的压力和桌面对篮球的支持力是一对平衡力
D．篮球对桌面的压力和桌面对篮球的支持力是一对作用力与反作用力
答案 D
解析 篮球对桌面的压力在数值上等于篮球受的重力，它们是不同性质的力，作用在不同物体上，不是一对平衡力，故A、B错误；篮球对桌面的压力和桌面对篮球的支持力是一对作用力与反作用力，故C错误，D正确．
9.(多选)(2023·苏州·调研)小华和弟弟在元旦期间玩了一个小游戏，比赛谁在水平桌面上叠起的苹果最多、最快．在第一轮比赛中小华取得了胜利．如图所示，她在5 s内便稳稳地叠放了三个苹果，则下列说法错误的是( )
A．苹果1受到的支持力是由苹果2的形变产生的
B．苹果1对苹果2的压力和苹果3对苹果2的支持力是一对平衡力
C．苹果1对苹果2的压力与苹果3对苹果2的支持力是一对作用力和反作用力
D．桌面对苹果3的作用力不一定竖直向上
答案 BCD
解析 苹果1受到的支持力是由苹果2的形变产生的，选项A正确；苹果1对苹果2的压力小于苹果3对苹果2的支持力，它们不是一对平衡力，选项B错误；苹果1对苹果2的压力与苹果3对苹果2的支持力，不是一对作用力和反作用力，选项C错误；对3个苹果组成的整体而言，桌面对苹果3的作用力与整体的重力平衡，整体的重力竖直向下，则桌面对苹果3的支持力一定竖直向上，选项D错误．
10.(多选)(2022·弥勒一中高一阶段练习)如图所示，小车放在水平地面上，甲、乙两人用力向相反方向拉小车，不计小车与地面之间的摩擦，下列说法正确的是( )
A．若小车向右运动，表明车拉甲的力大于甲拉车的力
B．若小车静止不动，表明甲拉车的力与乙拉车的力是一对平衡力
C．若小车匀速向右运动，车拉甲的力和车拉乙的力是一对平衡力
D．无论小车运动状态如何，甲拉车的力总是与车拉甲的力大小相等，方向相反
答案 BD
解析 若小车向右运动，表明乙拉车的力大于甲拉车的力；无论小车运动状态如何，甲拉车的力和车拉甲的力是一对相互作用力，始终大小相等，方向相反，故A错误，D正确；若小车静止不动，表明甲拉车的力与乙拉车的力是一对平衡力，故B正确；一对平衡力必须作用在同一物体上，而车拉甲的力和车拉乙的力分别作用在不同物体上，所以这两个力不是一对平衡力，故C错误．
11.如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G＝10 N的金属块，使金属块部分浸在台秤上的烧杯中(烧杯中的水不会溢出)，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
答案 D
解析 金属块部分浸入水中后，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．根据牛顿第三定律知，金属块对水施加的反作用力大小F′＝F＝4 N，台秤的示数增加4 N，故选D.
12．我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁列车(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动．图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，两物块与桌面间的动摩擦因数相同，物块A的质量比物块B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，物块A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是( )
A．物块A受到2个力的作用
B．物块B受到3个力的作用
C．物块A受到桌面对它向右的摩擦力
D．物块B受到物块A对它向右的弹力
答案 A
解析 列车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时物块A、B均向右做匀速直线运动，故物块A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时物块A、B间也没有弹力作用，故A正确，B、C、D错误．
13.(多选)(2023·渑池县·高一阶段练习)如图所示，截面为直角三角形的物体a在竖直向上的恒力F作用下保持静止，则下列对物体受力情况的分析正确的是( )
A．物体a与墙壁间一定存在弹力
B．物体a与墙壁间不存在静摩擦力
C．物体a一定受两个力作用
D．物体a可能受四个力作用
答案 BC
解析 物体静止，水平方向上墙壁对物块a没有弹力，没有弹力也就没有摩擦力，竖直方向有F＝G，所以物体a只受到2个力的作用，B、C正确．
14.如图所示，物体A分别与水平面、竖直墙面以及物体B紧密接触，所有接触面均光滑，A、B均静止，则( )
A．物体A受三个力作用
B．物体A受四个弹力作用
C．物体B受三个弹力作用
D．物体B受两个力的作用
答案 D
解析 A、B两物体没有相互挤压，它们之间无弹力作用，A所受的弹力只有地面的支持力，B所受的弹力也只有地面的支持力，物体A、B均只受两个力的作用，故选D.
15.(2022·罗平县第二中学高一阶段练习)如图所示，A、B两个物体的质量相等，方向相反、大小均为2 N的两个水平力F、F′分别作用于A、B两个物体上，A、B均保持静止，则下列说法正确的是( )
A．B物体受3个力的作用
B．A物体受4个力的作用
C．地面对A的摩擦力方向向右、大小为2 N
D．B对A的摩擦力方向向右、大小为2 N
答案 D
解析 对B物体受力分析可知，受重力、A对B的支持力和摩擦力以及力F′，共受4个力作用，其中A对B的摩擦力与F′等大反向，即水平向左，大小为2 N；根据牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力方向向右、大小为2 N，A错误，D正确；水平方向因力F与B对A的摩擦力等大反向，则地面对A的摩擦力为零，C错误；A物体受重力、地面的支持力、B对A的压力和摩擦力以及力F，共受5个力的作用，B错误．
16.(多选)如图所示，两楔形物块A、B两部分靠在一起，物块A、B之间的接触面光滑，物块B放置在水平地面上，物块A上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，A、B两物块均保持静止，则( )
A．绳子的拉力等于物块A的重力
B．地面受的压力大于物块B的重力
C．物块B与地面间不存在摩擦力
D．物块B受到地面的摩擦力水平向左
答案 AC
解析 绳子处于竖直伸直状态，对物块A分析知，物块A受到重力和绳子的拉力，二力平衡，绳子的拉力等于物块A的重力，物块A、B接触面光滑，物块A、B间没有摩擦力，物块B对A没有支持力，否则三个力不可能平衡，A正确；对物块B分析知，物块B受到重力、地面的支持力，根据牛顿第三定律得知，地面受的压力等于物块B的重力，地面对物块B没有摩擦力，B、D错误，C正确．
17.(多选)如图，竖直放置的轻弹簧下端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P受到的外力个数可能是( )
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
答案 AC
解析 若FN＝G，对P受力分析如图甲所示，故P可能受2个力的作用；若FNG，P会受到挡板MN的弹力F和摩擦力Ff，受力分析如图乙所示，故P可能受4个力的作用．综上所述，P可能的受力个数是2个或4个．
18.如图所示，一倾角为45°且底面光滑的斜面体紧靠竖直墙面放置，为使一光滑的球静止，需加一水平力F，且F指向球心，下列说法正确的是( )
A．球一定受墙的弹力且水平向左
B．球一定受斜面的弹力且垂直于斜面向上
C．球可能不受斜面的弹力
D．斜面体和竖直墙之间可能没有弹力
答案 B
解析 假设球与墙之间没有弹力，撤去与球接触的墙，球仍可能静止，所以球和墙之间可能没有弹力，选项A错误；假设球与斜面无弹力，撤去斜面，球不能静止，故球一定受到斜面的弹力，方向垂直于斜面向上，选项B正确，C错误；以球和斜面体为整体，知斜面体和竖直墙之间一定有弹力，选项D错误．等值
作用力和反作用力的大小总是相等的
反向
作用力和反作用力的方向总是相反的
共线
作用力和反作用力总是作用在同一条直线上
同性质
作用力和反作用力总是同一种类的力(即同一性质的力)