自主探究（一）　作用力和反作用力

两个同学课间休息时在教室里进行“掰腕子”比赛，经过较量，甲同学赢了乙同学。甲同学对乙同学的作用力是否大于乙同学对甲同学的作用力？

【提示】不是，它们大小相等，方向相反。

❶力：力是物体对物体的作用，任何力一定同时存在着受力物体和施力物体。

❷作用力和反作用力：当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。

作用力和反作用力的三个性质

【例1】 下列说法正确的是(　　)

A.一对作用力与反作用力的性质可以不同

B.一对作用力与反作用力的合力为零

C.物体间不可能只有作用力，而没有反作用力

D.先有作用力，然后才有反作用力

答案　C

解析　一对作用力和反作用力性质相同，作用在不同的物体上，两力不能合成，故A、B错误；作用力和反作用力是同时产生的，故C正确，D错误。

【训练1】 放在水平桌面上的物体受到桌面对它的支持力，对支持力的反作用力的说法正确的是(　　)

A.反作用力是物体受到的重力，作用在地球上

B.反作用力是物体对桌面的压力，作用在桌面上

C.反作用力是物体对地球的引力，作用在物体上

D.支持力没有反作用力

答案　B

解析　根据力的作用的相互性，物体受到桌面对它的支持力，则反作用力是物体对水平桌面的压力，作用在桌面上，故B正确，A、C、D错误。

自主探究（二）　牛顿第三定律

成语“以卵击石”是指拿蛋去碰石头。比喻不自量力，自取灭亡。

(1)如图所示，以卵击石时，卵对石头的作用力大，还是石头对卵的作用力大？

(2)为什么会出现卵碎石全的不同效果？

提示　(1)以卵击石时，卵对石头的作用力与石头对卵的作用力是一对作用力和反作用力，两个力等大、反向。

(2)虽然卵对石头的作用力与石头对卵的作用力等大，但由于两者能承受的最大外力不同，所以会出现不同的作用效果。

❶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，方向相反。

❷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。

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

2.一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较

【例2】 关于马拉车的下列说法正确的是(　　)

A.马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力

B.马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力

C.不论车如何运动，马拉车的力大小总等于车拉马的力

D.只有当马拉车不动或马拉车匀速前进时，马拉车的力大小才等于车拉马的力

答案　C

解析　马拉车时，不论车如何运动，马拉车的力与车拉马的力都是一对相互作用力，二者总是大小相等的，故C正确，A、B、D错误。

正确理解牛顿第三定律中“总是”的含义

(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，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。

【训练2】 (2022·北京朝阳期末)如图所示，电灯吊在天花板上，下列关于力的说法中，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平衡力

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　C

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，故选项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，故选项B错误；灯受到的重力与悬线对灯的拉力是一对平衡力，故选项C正确；灯受到的重力与悬线对天花板的拉力不是同性质的力，不是一对作用力与反作用力，故选项D错误。

自主探究（三）　物体受力分析

如图所示，牧童沿水平方向拉牛，但没有拉动。

(1)牛受到几个力的作用？画出牛受力的示意图。

(2)牛受到的几个力中，哪些是平衡力？

(3)指出牛受到的几个力的反作用力。

提示　(1)牛受到重力G、地面对牛的支持力F_N、绳对牛的拉力F和地面对牛的摩擦力F_f，共四个力作用，受力示意图如图所示；

(2)牛受到的重力G和地面对牛的支持力F_N是一对平衡力；绳对牛的拉力F和地面对牛的摩擦力F_f是一对平衡力；

(3)牛受到重力G的反作用力是牛对地球的吸引力；地面对牛的支持力F_N的反作用力是牛对地面的压力；绳对牛的拉力F的反作用力是牛对绳的拉力；地面对牛的摩擦力F_f的反作用力是牛对地面的摩擦力。

❶受力分析：分析物体受到的力。

❷受力分析的思路

(1)根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况。

(2)根据各种力的特点，从相互作用的角度来分析物体的受力。

❸力学中常见的三种性质力：重力、弹力、摩擦力。

❹受力分析要注意的几个问题

(1)明确要分析哪个物体所受的力。

(2)受力分析的一般顺序：先分析重力、再分析弹力、然后分析摩擦力，并且画出力的示意图。

(3)在受力分析时，不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆。

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。

2.受力分析的步骤

【例3】 如图所示，A物体沿竖直墙自由下滑，B、C、D物体均静止，各接触面均粗糙。下列说法正确的是(　　)

A.A物体受到三个力作用

B.B物体受到四个力作用

C.C物体受到三个力作用

D.D物体受到三个力作用

答案　C

解析　A物体沿竖直墙自由下滑，“自由”说明物体A与竖直墙之间没有弹力和摩擦力，因此A只受重力作用，故A错误；B物体处于静止状态，受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，故B错误；C物体受到重力和两个绳子的拉力三个力作用，故C正确；D物体处于静止状态，受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用，故D错误。

受力分析中如何防止“多力”或“漏力”

(1)防止“多力”：对每个力都要找出其施力物体，若某个力找不到施力物体则说明该力不存在；另外合力与分力不能重复分析。

(2)防止“漏力”：按正确的顺序(即重力→弹力→摩擦力→其他力)进行受力分析是保证不“漏力”的有效措施。

【例4】如图所示，质量均为m的两木块a与b叠放在水平地面上，a、b分别受到两个水平拉力的作用，两力大小均为F，两木块保持静止状态，则(　　)

A.a、b之间一定不存在静摩擦力

B.b与地面之间一定存在静摩擦力

C.b与地面之间一定不存在静摩擦力

D.地面对b的支持力一定大于2mg

答案　C

解析　由于两木块静止，对a进行受力分析可知，a受向右的拉力作用而有向右的运动趋势，故a一定受到b对a向左的静摩擦力作用，选项A错误；对a、b整体分析可知，整体在水平方向上所受的拉力的合力为0，故b与地面间没有摩擦力，选项B错误，C正确；对a、b整体分析可知，在竖直方向上受力平衡，故地面对b的支持力一定等于2mg，选项D错误。

整体法与隔离法对物体进行受力分析

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

 

3．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”

4．相互作用力与平衡力的比较

5．受力分析的步骤

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。

【注意事项】如何防止“多力”或“漏力”

(1)防止“多力”：对每个力都要找出其施力物体，若某个力找不到施力物体则说明该力不存在；另外合力与分力不能重复分析。

(2) 防止“漏力”：按正确的顺序(即重力→弹力→摩擦力→其他力)进行受力分析是保证不“漏力”的有效措施。

1.(作用力和反作用力)如图所示，一物块用绳悬挂于天花板上，处于静止状态，则绳对物块拉力的反作用力是(　　)

A.物块对绳的拉力

B.物块的重力

C.绳对天花板的拉力

D.天花板对绳的拉力

【答案】　A

【解析】　根据作用力与反作用力的定义知绳对物块的拉力的反作用力是物块对绳的拉力，故A正确，B、C、D错误。

2.(牛顿第三定律)如图甲所示，把两个力传感器的挂钩钩在一起，让一个大人与一个小孩向相反方向拉，大人很轻松地就能将小孩拉过来。如果两个力传感器与计算机相连，就能很容易地显示出两个拉力随时间变化的图像，如图乙所示。由图像可以得出的正确结论是(　　)

A.作用力与反作用力的大小总是相等

B.作用力与反作用力的大小不相等

C.作用力与反作用力的作用时间不相等

D.作用力与反作用力的方向相同

【答案】　A

【解析】　观察F－t图像，图线关于t轴对称，表明作用力和反作用力的大小始终相等，方向始终相反，变化的情况完全相同，故A正确，B、D错误；从图像中可看出，作用力与反作用力同时产生、同时消失，作用时间相同，C错误。

3.(作用力和反作用力与平衡力的区别)如图所示，用水平力F把一个物体紧压在竖直墙壁上静止，下列说法中正确的是(　　)

A.水平力F与墙壁对物体的弹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作用力与反作用力

C.水平力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力

D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是一对作用力与反作用力

【答案】　D

【解析】　水平力F与墙壁对物体的弹力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，是一对平衡力，选项A错误；物体在竖直方向上受到竖直向下的重力以及墙壁对物体竖直向上的静摩擦力的作用，因物体处于静止状态，这两个力是一对平衡力，选项B错误；水平力F作用在物体上，而物体对墙壁的压力作用在墙壁上，这两个力不是平衡力，也不是相互作用力，选项C错误；物体对墙壁的压力与墙壁对物体的弹力是两个物体间的相互作用力，是一对作用力与反作用力，选项D正确。

4.如图所示，只有物体B左面是光滑的，其余各接触面都是粗糙的。如果用水平力F将物体A和B压紧在竖直墙上不动，则物体A受到的摩擦力的情况是(　　)

A．左、右两侧都受向上的摩擦力

B．左侧受向上的摩擦力，右侧受向下的摩擦力

C．左、右两侧都受向下的摩擦力

D．左侧受向下的摩擦力，右侧受向上的摩擦力

【答案】　D

【解析】　物体B左面是光滑的，说明物体B左侧只受水平力F的作用，由于物体B静止不动，故物体B右侧受到向上的摩擦力，与其所受重力的合力为零。物体A左侧受物体B右侧施加的向下的摩擦力，物体A还受到向下的重力，故物体A右侧一定受向上的摩擦力，D正确。

5.(物体受力的初步分析)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以2 m/s的速度匀速拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s²)(　　)

A.200 N            B.500 N

C.700 N            D.900 N

【答案】　B

【解析】　对建筑材料进行受力分析，根据二力平衡的条件有F＝mg，得绳子的拉力大小F＝200 N；然后对工人进行受力分析，由平衡条件得Mg＝F＋F_N，得地面对工人的支持力F_N＝500 N，根据牛顿第三定律可知，工人对地面的压力大小为500 N，选项B正确。