2.7牛顿第三定律（解析版）-高考物理一轮复习100考点100讲

2024高考物理一轮复习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、B两个弹簧测力计，使两挂钩钩住，B固定，A用手拉着。弹簧测力计A受到B的拉力FBA，弹簧测力计B受到A的拉力FAB。读出此时两个弹簧测力计的示数FA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，FA和FB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。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FA和FB，比较FA和FB的大小和方向。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、B连接在一起，B固定，A用手拉着。在表中记下此时两弹簧测力计的示数FA和FB。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FA和FB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FA的大小记下对应的弹簧测力计C示数FA′；将弹簧测力计B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FB′的大小关系。(2)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B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FA和FB，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FA和FB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B分别与弹簧测力计C互拉，直至A、B两弹簧测力计的示数分别为FA和FB，记下弹簧测力计C的示数FA′和FB′。比较FA′与FB′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(3)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、B两只力传感器，使两挂钩钩住，B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FA和FB随时间变化的图线。②仔细观察FA和FB所对应的两条曲线，比较不同时刻FA和FB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FB，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(1)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(1)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A和B分别与弹簧测力计C互拉，通过与C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（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】1[2020·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F1，儿子对父亲的力记为F2，则()A．F2>F1B．F1和F2大小相等C．F1先于F2产生D．F1后于F2产生【参考答案】B【名师解析】：父亲对儿子的力F1和儿子对父亲的力F2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，经大气层的减速，速度从减为；打开降落伞后，经过速度进一步减为；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【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F，空气对无人机的作用力大小为T．则（）A．B．C．D．【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θ=37°，一质量为m的物块在一垂直于天花板向上的力F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μ=0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速大小为g，sin37°=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F的大小不得小于2mg D.力F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、F、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x方向联立解得，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，人的质量为，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()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女演员对男演员的作用力大于男演员对女演员的作用力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。10。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】11[2021·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θ角(悬绳质量不计)，如图所示．其中“直­20”直升机质量为M，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mgcosθD．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FT＝mgcosθ，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．13如图所示大圆环质量为M，经过环心的竖直钢丝AB(质量不计)上套有一质量为m的橡皮球，现让橡皮球沿钢丝AB以一定的初速度v0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0C．橡皮球的加速度大小为M-mD．橡皮球的加速度大小为M+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′＝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F′＋mg＝ma，解得橡皮球的加速度大小a＝M+mmg.故选项D14[2021·石家庄模拟](多选)如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验的情景，风洞喷