03 · 牛顿第三定律
作用力与反作用力
力是物体对物体的作用。只要谈到一个力,就必定同时存在施力物体和受力物体。
- 相互性: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,另一个物体同时也对这个物体施加了力。
- 作用力与反作用力:相互作用的一对力中,如果把其中一个力叫作作用力(Action),那么另一个力就叫作反作用力(Reaction)。两者的称谓是相对的,任何一个力都可以作为作用力。
牛顿第三定律的内容与表达式
1. 定律表述
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。
2. 数学表达式
(负号表示两个力的方向相反)。
3. 作用力与反作用力的“四同”与“三异”特征
| 特征类别 | 核心内涵 | 物理深度剖析 |
|---|---|---|
| 同时产生 | 同生同灭 | 拔河比赛松手瞬间,绳子对两队选手的拉力同时突变为零,不存在先后延迟 |
| 同时变化 | 同步改变 | 磁铁相互靠近时,引力同时变大;相互远离时,引力同时减小 |
| 同性质 | 性质完全相同 | 作用力是引力,反作用力必是引力;作用力是弹力,反作用力必是弹力 |
| 同直线 | 共线反向 | 严格作用在两物体的连线或接触面法线上 |
| 异物性 | 分别作用在两个物体上 | 作用力作用在物体 A 上,反作用力作用在物体 B 上,产生各自独立的效果 |
| 不可抵消 | 绝对不能合成求合力 | 因为受力对象不同,不能把作用力与反作用力代数求和为零 |
| 效果独立 | 产生各自的加速度或形变 | 鸡蛋碰石头,两者受力大小严格相等,但鸡蛋因强度低破碎,石头完好 |
一对作用力反作用力 vs 一对平衡力
高考极其高频的混淆概念对比:
| 对比维度 | 一对作用力与反作用力 | 一对平衡力 |
|---|---|---|
| 受力对象 | 分别作用在两个相互作用的物体上(异体) | 共同作用在同一个物体上(同体) |
| 力的性质 | 必须是同一种性质的力(同为弹力、摩擦力或引力) | 不一定相同(如重力与支持力平衡,一为引力一为弹力) |
| 时效关联 | 同时产生、同时变化、同时消失 | 没有必然联系(撤去一个力,另一个力可以继续存在) |
| 合成与效果 | 不能合成,无法抵消,分别在不同物体上产生效果 | 合力为零,两力效果互相抵消,物体保持平衡状态 |
TIP
可汗学院区分口诀:看受力对象与句式结构
- 作用力与反作用力句式:“A 对 B 的力” 与 “B 对 A 的力”(主宾互换,必然是作用力反作用力,大小恒相等,无论动静);
- 平衡力句式:“A 对 C 的力” 与 “B 对 C 的力”(受力对象都是 C,同体才能平衡)。
典型考点与辨析
WARNING
高考常考辨析正误
- [×] 拔河比赛胜负误区:“赢的一方对绳子的拉力大于输的一方对绳子的拉力。”
- 纠正:错!根据牛顿第三定律,两队选手对绳子的拉力大小严格相等。赢的决定性因素在于地面给赢方的最大静摩擦力更大!
- [×] 马拉车加速误区:“马加速拉车向前跑时,马对车的拉力大于车对马的拉力。”
- 纠正:错!无论加速、减速还是匀速,马对车的拉力和车对马的拉力大小恒相等;马之所以能加速,是因为地面对马向前的摩擦力大于车对马向后的拉力。
- [√] 人跳起离开地面的瞬间,人对地面的压力与地面对人的支持力大小严格相等。