如果我們拿雞蛋去撞擊石頭，蛋殼會被擊碎而石頭無損。是不是石頭作用于雞蛋的力大于雞蛋作用于石頭上的力？在高速路上發(fā)生的小汽車與大貨車相撞的交通事故中，常常看到小汽車損毀嚴(yán)重。是不是大貨車撞小汽車的力大于小汽車撞大貨車的力？學(xué)了本節(jié)內(nèi)容，我們就可以回答這兩個問題了。
力是物體與物體之間的相互作用。只要有力，就一定存在受力物體和施力物體。仔細(xì)觀察下面的實驗，看一看對于力有沒有新的認(rèn)識。
1.手用力拍桌面，手給桌面施加了一個力，手有什么感覺？這一現(xiàn)象說明了什么?2.水平桌面上有一排均勻排列的圓形小木棍，在上面放一平木板。讓開動的玩具電動小車從木板的左端向右端運動，如圖1所示。小車向右運動時，木板的運動狀態(tài)有怎樣的變化？此現(xiàn)象說明了什么?3.兩輛小車載有蹄形磁鐵，讓車上蹄形磁鐵的同名磁極相對，用雙手將兩輛小車固定在距離較近的位置，如圖2所示，雙手同時撤去，觀察兩輛小車的運動情況，并思考此現(xiàn)象說明了什么。
手拍桌面，手會感覺疼，說明手給桌面施力的同時，桌面也給手施加了力。 玩具電動小車向右運動的同時，平木板向左運動。說明小車受到木板對它的摩擦力，木板也受到小車對它的摩擦力。小車和木板之間的這種相互作用力是同時發(fā)生的。 由圖2的實驗可以看到，松手后，兩輛小車同時向相反方向運動，說明兩輛小車都受到了彼此的磁力作用。
觀察和實驗都表明，無論是否接觸，兩個物體之間的作用力總是相互的，一個物體對另一物體有作用力時，同時也受到另一物體對它的作用力，它們總是成對出現(xiàn)的。我們把兩個物體間的這種相互作用力稱為作用力與反作用力。那么，作用力與反作用力之間有什么關(guān)系呢?
探究作用力與反作用力的關(guān)系
我們走路時，腳對地面有一個向后的作用力，地面給腳個向前的反作用力；用錘子釘釘子，如圖所示，錘子給鐵釘一個作用力，鐵釘同時給錘子一個反作用力。
不難發(fā)現(xiàn)，兩個相互平衡的力是作用在同一物體上的；而作用力與反作用力則是分別作用在兩個不同的物體上。
下面我們通過實驗，探究作用力與反作用力的大小和方向的關(guān)系。
實驗 1：在水平桌面上把兩個彈簧測力計甲、乙的掛鉤鉤在一起。改變實驗條件，觀察兩個彈簧測力計上的示數(shù)。
(1) 固定彈簧測力計乙的一端，用手拉彈簧測力計甲，如圖所示，觀察兩測力計指針移動情況及其示數(shù)變化情況。改變手拉彈簧測力計甲的力，重復(fù)上述實驗。
(2) 彈簧測力計甲、乙都不固定，用手在水平桌面上相互對拉甲、乙，觀察兩測力計指針移動情況及其示數(shù)變化情況。
實驗2：把兩個小磁針放在桌面上，磁針A 位于圓心處，磁針B位于圓周上，如圖所示。(1) 分析磁針A和磁針B所受到磁力的方向。(2) 讓磁針B繞著磁針A在圓周上緩慢運動。在磁針B運動的過程中，觀察兩個磁針的指向，分析兩個磁針?biāo)艽帕Φ姆较颉?br/>實驗3：用力傳感器替代實驗1中的彈簧測力計(如圖1所示)。在計算機上建立 F-t 圖像，記錄兩個傳感器的力隨時間變化的圖線。在保持傳感器靜止的狀態(tài)下對拉。(2) 在傳感器運動的狀態(tài)下對拉。觀察兩條圖線 (如圖2所示)，會有什么發(fā)現(xiàn)?
在實驗1中，無論是單獨拉彈簧測力計甲還是相互對拉彈簧測力計甲和乙，都能觀察到二者的指針同時移動，甲的指針向左移動，乙的指針向右移動，穩(wěn)定后兩者指針指示的示數(shù)都相同。這說明甲、乙彈簧測力計間的作用力與反作用力的大小相等。
在實驗2中，磁針A和磁針B所受磁力在同一直線上且方向相反。這說明它們之間的作用力與反作用力的方向相反，作用在同一直線上。
在實驗3中，兩條圖線關(guān)于t軸對稱，如圖2所示，不管是靜止?fàn)顟B(tài)還是運動狀態(tài)，兩個力傳感器之間的作用力總是大小相等、方向相反。
大量的觀察和實驗表明，兩個物體之間的作用力F和反作用力 F’總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上。這就是牛頓第三定律。即
無論接觸與否，也無論是運動還是靜止，兩物體間的作用力和反作用力都遵循牛頓第三定律，作用力與反作用力分別作用在兩個不同的物體上，它們同時產(chǎn)生、同時消失，是同種性質(zhì)的力。
牛頓第三定律不僅揭示了兩個物體之間相互作用的規(guī)律，而且為解決力學(xué)問題時轉(zhuǎn)換研究對象提供了理論基礎(chǔ)。它拓寬了牛頓第二定律的應(yīng)用范圍，是牛頓力學(xué)中不可分割的重要組成部分。
例如，求一本書對桌面的壓力的大小，往往以書為研究對象，根據(jù)二力平衡求出桌面對書的支持力的大小(如圖1所示)，再根據(jù)牛頓第三定律確定書對桌面的壓力的大小 (如圖2所示)。因為書對桌面的壓力與桌面對書的支持力是一對作用力和反作用力。
有人認(rèn)為，在拔河比賽中，既然雙方的作用力與反作用力的大小相等，應(yīng)該不可能分出勝負(fù)，實際上卻總有一方獲勝。這是否違背了牛頓第三定律？如果讓比賽的一方坐在船上，另一方站在岸上進行比賽，結(jié)果又會如何？那么，取勝的決定因素是什么？
取勝決定因素是雙方以外的物體對他們施加的外力，外力大的一方勝。
作用力與反作用力與一對平衡力的區(qū)別

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第四節(jié) 牛頓第三定律

版本： 粵教版 (2019)

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