牛顿第三定律-2024高考物理一轮复习

2024局考物理一轮复习100考点100讲

第二章相互作用

第2.7讲牛顿第三定律

【知识点精讲】

［考纲解读］(1)会通过实验探究作用力和反作用力之间的关系。

(2)体验用力传感器研究作用力与反作用力关系的方法。

一、探究作用力与反作用力的关系实验

实验原理

1.用弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系

如图甲所示，任取A、3两个弹簧测力计，使两挂钩钩住，5固定，A用手拉着。弹簧测力计

A受到8的拉力BM,弹簧测力计3受到A的拉力RAB。读出此时两个弹簧测力计的示数及

和FB,比较FA和FB的大小和方向。

如图乙所示，将两个弹簧测力计挂钩钩住，B连接一块木块，A用手拉着。探究在水平方向

运动时，入和B5的大小和方向。将拉动方向改为竖直方向，如图丙所示，重复上述探究。

B,泡沫”

小木块=C<中讲

乙

^

9

丙

2.用力传感器探究作用力与反作用力的关系

如图丁所示，用两只力传感器钩住对拉。从计算机屏幕上所显示的力和时间关系图线中读出

不同时刻两只力传感器间的相互作用力RA和FB,比较Ei和FB的大小和方向。

丁

实验器材

弹簧测力计3个、包装用泡沫塑料若干、小刀1把、木块1块、力传感器2只、数据采集器

1台及计算机1台。

实验步骤

1.用弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系

(1)探究静止状态时物体间的作用力与反作用力。

①取其中两个弹簧测力计A、5连接在一起，3固定，A用手拉着。在表中记下此时两弹簧测

力计的示数人和外。加大对A的拉力，重复实验多次。实验中注意观察作用力与反作用力

的方向及两弹簧测力计示数变化是否有先后。

②若丹和刘大小不等，可尝试以下步骤：将弹簧测力计A与弹簧测力计C互拉，根据各次

实验中见的大小记下对应的弹簧测力计C示数EV；将弹簧测力计3与弹簧测力计C互拉,

根据各次实验中FB的大小记下对应的弹簧测力计C示数FB',比较FA与的大小关系。

⑵增加弹簧测力计的“记忆功能”，即在弹簧测力计的指针下面放上一点泡沫塑料。

(3)探究沿水平方向运动时物体间作用力与反作用力。

①将具有“记忆功能”的弹簧测力计A和3挂钩连接在一起，弹簧测力计B连接一块小木块，

用手拉A使木块运动一段时间后停下来。根据泡沫塑料的位置读出两弹簧测力计的最大示数

RA和RB,记录在表中。实验中要注意观察作用力与反作用力的方向。

②若见和民大小不等，则可保持泡沫塑料的位置不变，将弹簧测力计A和3分别与弹簧测

力计C互拉，直至A、5两弹簧测力计的示数分别为人和打，记下弹簧测力计C的示数EV

和FB'O比较网与E/的大小关系。

③以不同运动状态(匀速直线运动和加速运动)重复实验多次，记下相应数据。

(4)探究沿竖直方向运动时物体间作用力与反作用力。重复⑶中步骤。

2.用力传感器探究作用力与反作用力的关系

(1)探究静止状态时物体间的作用力与反作用力。

①取A、3两只力传感器，使两挂钩钩住，8固定，A用手拉着。以不同力拉A一段时间，通

过数字化实验系统记录两传感器间的相互作用力0和居随时间变化的图线。

②仔细观察0和所对应的两条曲线，比较不同时刻0和居大小是否相等。实验中观察

体会作用力与反作用力的方向。

③任取8个时刻，结合图线读出这些时刻两只传感器的相互作用力FA和外，并将所取时刻

和对应的FA和FB的值填入表中。

(2)探究沿水平方向运动时物体间的作用力与反作用力。重复⑴中步骤。

(3)探究沿竖直方向运动时物体间的作用力与反作用力。重复⑴中步骤。

【温馨提示】

1.使用弹簧测力计前，应先调节零刻度。

2.弹簧测力计对拉时作用力要在同一直线上。

3.实际的弹簧测力计往往存在一定的示值误差。发现两弹簧测力计示数不等既不能“视而不

见”也不能“武断定论”。

4.将弹簧测力计/和8分别与弹簧测力计。互拉，通过与。的示数比较确定两弹簧测力计拉

力是否相等，是一种“等效替代”的方法。

5.同一实验步骤中，泡沫塑料位置必须保持不变。

6.用传感器进行实验时，也需要调零。

7.用传感器对拉时要使作用力在同一直线上。

3.数据处理

设计表格，记录实验中的数据，对比两个力的大小和方向。

4.误差分析

(1)除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差。

(2)用两个弹簧测力计或者传感器对拉时作用力不在同一直线上，导致读数不同。

二、牛顿第三定律

1.作用力和反作用力：两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体同

时对前一个物体也施加力.

2.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、作用在同一直线上.

3.表达式：F=_F，.

4.对牛顿第三定律的理解

(1).作用力与反作用力的比较

—►大小、性质、变化情况均相同

~►方向、受力物体、产生效果均不同

~►与物体的种类、运动状态、是否和

其他物体存在相互作用无关

(2).一对相互作用力与一对平衡力比较

作用力与反作用力一对平衡力

受力物体作用在两个物体上作用在同一个物体上

作用效果不可抵消可以抵消

力的性质一定相同不一定相同

变化特点同时产生、同时消失不一定

相同点大小相等，方向相反,作用在同一条直线上

【最新高考题精练】

112020•浙江1月，2］如图所示，一对父子掰手腕，父亲让儿子获胜.若父亲对儿子的力记为H，儿

子对父亲的力记为F2,贝|()

A.FT>F\

B._Fi和B大小相等

C.Fi先于&产生

D.B后于心产生

【参考答案】B

【名师解析】：父亲对儿子的力Q和儿子对父亲的力6是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知

这两个力等大反向，同时产生、同时消失，故B正确，A、C、D错误.

2.(2021年6月浙江选考)2021年5月15日，天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层

290s的减速，速度从4.9x103m/s减为4.6x102m/s；打开降落伞后，经过90s速度进一步减为

1.0xl02m/s；与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆。若打

开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器()

A.打开降落伞前，只受到气体阻力的作用

B.打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上

C.打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用

D.悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力

【参考答案】B

【名师解析】

打开降落伞前，在大气层中做减速运动，则着陆器受大气的阻力作用以及火星的引力作用，选项A错误;

打开降落伞至分离前做减速运动，则其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合力方向竖直向

上，B正确；打开降落伞至分离前，受到浮力和气体的阻力以及火星的吸引力作用，选项C错误；悬停状

态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，由于还受到火星的吸引力，则与气体的阻力不是

平衡力，选项D错误。

【名师点评】本题以天问一号着陆器成功着陆火星为情景考查受力分析及其相关知识点。

3.（2021年1月浙江选考）如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上水平向左加

速运动时，长木板保持静止，此时

A.小车只受重力、支持力作用

B.木板对小车的作用力方向水平向左

C.木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力

D.木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等

■

第4题图

【参考答案】D

【解题思路】电动遥控车在水平长木板上加速运动，小车受到竖直向下的重力、长木板对电动遥控车竖直

向上的支持力、长木板对电动遥控车水平向左的静摩擦力，木板对小车的作用力是水平向左的静摩擦力和

竖直向上支持力的合力，选项AB错误；木板对小车的作用力与小车对木板的作用力，是一对作用力和反

作用力，由牛顿第三定律可知，木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等，方向相反，选

项D正确C错误。

【最新模拟题精练】

1.（2023广东二模）操纵如图所示的无人机，使其沿竖直方向匀速上升.设无人机（含照相机）的重力

大小为G,无人机对空气的作用力大小为凡空气对无人机的作用力大小为T.则（）

A.T=FB.T<FC.T<GD.T=G+F

【参考答案】A

【名师解析】无人机对空气的作用力F,与空气对无人机的作用力T.为作用力和反作用力，二者大小相

等方向相反，A正确B错误；无人机沿竖直方向匀速上升.空气对无人机向上的作用力T与无人机重力G

大小相等，CD错误。

2.（2023湖北名校期末）如图，将一辆前轮驱动的电动玩具车放在A、B两个平板小车上，三者置于水平

实验桌上。当玩具车启动向前运动时，两平板小车也开始运动，则A、B车运动的方向为（）

A.A向前，B向后B.A向后，B向前

C.A向前，B向前D.A向后，B向后

【参考答案】B

【名师解析】电动玩具车前轮驱动，前轮顺时针转动，对A的摩擦力向后，所以A车向后运动；B车对电

动玩具车后轮做顺时针转动，B车对后轮的摩擦力向后，由牛顿第三定律可知，后轮对B车摩擦力向前,

所以B车运动方向向前，所以B正确。

3.（2023四川成都蓉城名校联盟联考）如图，天花板与水平面间的夹角为0=37。，一质量为机的物块在一

垂直于天花板向上的力尸作用下静止于天花板上、已知物块与天花板之间的动摩擦因数为〃=05设最大

静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速大小为g,且1137。=0.6,COS37-0.8,则（）

A.物块可能只受三个力作用

B.物块给天花板的摩擦力沿天花板向上

C.力尸的大小不得小于2:wg

D.力尸的大小可能为1.25mg

【参考答案】C

【名师解析】

物块在重力作用下，有沿天花板下滑的趋势，一定受到静摩擦力，则天花板对物块一定有弹力，所以物块

受重力、R天花板弹力和摩擦力四个力的作用，故A错误；天花板给物块的摩擦力沿天花板向上，根据

牛顿第三定律可知，物块给天花板的摩擦力沿天花板向下，故B错误；

物块受力及正交分解如图所示，物块静止，则y方向歹=MgcosO+&

尤方向/=mgsin6

联立解得歹22叫，故C正确，D错误。

4.（2023重庆八中高三质检）如图所示，一同学双脚离地坐在椅子上并处于静止状态，当他双手握住椅

子边缘，同时给椅子一个竖直向上的作用力时，下列说法正确的是（）

A.椅子可能离开地面

B.地面对椅子的作用力小于椅子的重力

C.椅子对人的作用力等于人的重力

D.椅子对人的作用力大于人对椅子的作用力

【参考答案】C

【名师解析】

设椅子的质量为加，人的质量为加，以椅子和人为整体，根据受力平衡可知，地面对椅子的作用力为

F^=（M+m）g

可知椅子不可能离开地面，地面对椅子作用力大于椅子的重力，故AB错误；

以人为对象，根据受力平衡可知，椅子对人的作用力等于人的重力；椅子对人的作用力与人对椅子的作用

力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知，大小总是相等，故C正确，D错误。

5.（2022湖北武汉4月调研）在2022年北京冬奥会中，我国花样滑冰运动员隋文静和韩聪以出色的表现

为中国代表队夺得第9金。如图所示为比赛时的两个场景，下列说法正确的是（）

A.在欣赏花样滑冰运动时，要将运动员看作质点

B.韩聪用力将隋文静抛出，说明力能改变物体的运动状态

C.韩聪拉着隋文静旋转时，韩聪对隋文静的力大于隋文静对韩聪的力

D.韩聪拉着隋文静旋转时，隋文静的速度方向始终沿着其伸直的手臂方向

【参考答案】B

【名师解析】

在欣赏花样滑冰运动时，要欣赏运动员的动作，不能将运动员看作质点，A错误；

韩聪用力将隋文静抛出，说明力能改变物体的运动状态，B正确；

根据牛顿第三定律，韩聪拉着隋文静旋转时，韩聪对隋文静的力等于隋文静对韩聪的力，C错误;

韩聪拉着隋文静旋转时，隋文静的速度方向始终沿着其圆周运动的切线方向，D错误。

6.（2022重庆涪陵高中冲刺）如图所示，物理课本放在水平桌面上，下列说法中正确的是（）

1----SDIS人Hd------]

A.桌面对课本的支持力与课本的重力是一对平衡力

B.桌面对课本的支持力与课本对桌面的压力是一对平衡力

C.桌面对课本的支持力与课本的重力是一对作用力与反作用力

D.课本对桌面的压力就是课本的重力

【参考答案】A

【名师解析】桌面对课本的支持力与课本的重力是一对平衡力，选项A正确，C错误；桌面对课本的支持

力与课本对桌面的压力是一对作用与反作用力，选项B错误；课本对桌面的压力是由于课本发生形变而产

生的对桌面向下的压力，施力物体是课本，方向垂直于桌面，大小等于课本的重力，但不是重力，选项D

错误；故选A.

7.（2022年6月浙江选考）如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确

的是

A.鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡

B.鱼儿摆尾出水时浮力大于重力

C.鱼儿摆尾击水时受到水的作用力

第3题图

D.研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点

【参考答案】C

【命题意图】本题考查受力分析、牛顿第三定律、质点。

【解题思路】鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力不平衡，A错误；鱼儿摆尾出水时浮力小于重力，B错误；鱼儿摆

尾击水时对水有作用力，由牛顿第三定律可知，鱼儿受到水的作用力，C正确；研究鱼儿摆尾击水跃

出水面的动作不可把鱼儿视为质点，D错误。

8.（2021年4月浙江杭州二模）如图所示，有一种叫“喷射式悬浮飞行器”的水上飞行装置。操控者

借助该装置以向下喷射高压水柱的方式实现在水面上空悬停、旋转或急速升降等运动。下列说法正

确的是

A.人在水面上空悬停时，人（含装置）所受的重力和向下喷水的力是一

对平衡力

B.人在水面上空悬停时，人（含装置）所受的重力和向下喷水的力是一

对作用力和反作用力

C.人在急速升降过程中的惯性比悬停时大

D.人在匀速上升的过程中机械能增加

【参考答案】D

【名师解析】人在水面上空悬停时，人（含装置）所受的重力和喷出水的反作

用力是一对平衡力，向下喷水的力和是喷出水对人的作用力一对作用力和反作

用力，选项AB错误；质量是惯性大小的量度，人在急速升降过程中质量不变，

其惯性不变，所以人在急速升降过程中的惯性与悬停时一样大，选项C错误;

人在匀速上升的过程中动能不变，重力势能增加，机械能增加，选项D正确。

9..（2020年4月浙江三地市质检）在2020年的春节晚会上，杂技《绽放》表演了花样飞天，如图是

女演员举起男演员的一个场景，两位杂技演员处于静止状态。下列说法正确的是

A.水平地面对女演员的支持力等于两演员的重力之和

B.水平地面对女演员的摩擦力水平向右

C.女演员对男演员的作用力大于男演员对女演员的作用力

D.女演员对男演员的作用力小于男演员对女演员的作用力

【参考答案】A

【名师解析】把两位杂技演员看作整体，由平衡条件可知，水平地面对女演员的支持力等于两演员的重

力之和，水平地面对女演员的摩擦力为零，选项A正确B错误；女演员对男演员的作用力与男演员对女演

员的作用力是一对作用力和反作用力，所以女演员对男演员的作用力等于男演员对女演员的作用力，选项

CD错误。

10o用计算机辅助实验系统（DIS）做验证牛顿第三定律的实验，把两个测力探头的挂钩钩在一起，向

相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果（如图所示），分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的

曲线，以下结论正确的是（）

A.作用力与反作用力同时产生

B.作用力与反作用力作用在同一物体上

C.作用力与反作用力大小相等

D.作用力与反作用力的合力为零

【参考答案】A

【名师解析】

1112021•扬州江都中学考试］甲、乙两人参加拔河比赛时的场景如图所示.下列说法正确的是（）

A.若甲赢，则甲对绳子的拉力大小大于绳子对甲的拉力大小

B.不论谁赢，甲对绳子的拉力大小均等于绳子对甲的拉力大小

C.甲受到的重力与支持力是一对作用力和反作用力

D.甲受到的摩擦力与绳子对甲的拉力是一对作用力和反作用力

【参考答案】B

【名师解析】甲对绳子的拉力和绳子对甲的拉力为作用力和反作用力，故二者大小一定相等，与谁赢

无关，故A错误，B正确；甲受到的重力与支持力是一对平衡力，不是作用力和反作用力，故C错误；作

用力和反作用力只能作用在不同的物体上，故D错误.

12［2021.山东名校联考］在2019年建国70周年国庆阅兵中，空中护旗梯队破空而来，拉开了阅兵分列

式的序幕，悬挂国旗的“直-20”直升机匀速通过天安门广场上空，受到水平风力的作用，悬挂国旗的悬绳

与竖直方向成。角（悬绳质量不计），如图所示.其中“直-20”直升机质量为国旗（含下方重物）质量为

m,重力加速度为g.下列说法正确的是（）

A.“直-20”直升机和国旗（含下方重物）受到的空气作用力竖直向上

B.“直-20”直升机和国旗（含下方重物）受到的空气作用力沿悬绳的方向向上

C.悬绳对国旗（含下方重物）的拉力大小为mgcos3

D.悬绳对国旗（含下方重物）的拉力和国旗（含下方重物）对悬绳的拉力是一对平衡力

【参考答案】A

【名师解析】本题考查受力分析和牛顿第三定律.对整体进行受力分析，整体匀速运动，受重力和空

气的作用力，所以“直-20”直升机和国旗（含下方重物）受到的空气作用力竖直向上，故A正确，B错误;

以国旗（含下方重物）为研究对象，受力分析如图，由几何关系可知，悬绳对国旗（含下方重物）的拉力大小为

斤=二％,故C错误；由牛顿第三定律可知，悬绳对国旗（含下方重物）的拉力和国旗（含下方重物）对悬绳

的拉力是一对相互作用力，故D错误。

13如图所示大圆环质量为经过环心的竖直钢丝（质量不计）上套有一质量为优的橡皮球，现让

橡皮球沿钢丝以一定的初速度内竖直向上运动，大圆环对地面无压力，则橡皮球上升过程中（）

A.钢丝对橡皮球的摩擦力为Mg,方向竖直向上

B.钢丝对橡皮球的摩擦力为0

C.橡皮球的加速度大小为Xg

D.橡皮球的加速度大小为*g

m

【参考答案】D

【名师解析】大圆环对地面无压力，由牛顿第三定律可知，地面对大圆环无支持力，大圆环受力平衡，

橡皮球对钢丝的摩擦力F=Mg,方向竖直向上，由牛顿第三定律可知，钢丝对橡皮球的摩擦力/'=F=

Mg,方向竖直向下.对橡皮球进行受力分析，由牛顿第二定律有/+mg=ma,