2.4.1 牛顿第三定律（第一课时） 共点力的平衡
【学习目标】
1、熟练掌握受力分析的步骤，会灵活应用整体法、隔离法并结合牛顿第三定律进行受力
分析。
2、理解共点力平衡的条件，会解决共点力平衡问题。
【学习重难点】
整体法与隔离法的理解应用，解决共点力平衡问题。
考点一、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叫作作用
力和反作用力.
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
同一条直线上
.
3、表达式:F=-F'.
4、一对平衡力与作用力和反作用力的比较
一对平衡力
作用力和反作用力
作用对象
同一个物体
两个相互作用的不同物体
作用时间
不一定同时产生、同时消失
一定同时产生、同时消失
力的性质
不一定相同
一定相同
作用效果
可相互抵消
不可抵消
共同点
大小相等、方向相反,作用在同一直线上
【典例分析】
例1、一个物体静止地放在台式弹簧秤上(图3.3-9)，试证明物体对弹簧秤的压力大小等于
物体所受的重力大小。证明时，请在图上标出所涉及的力。
【参考答案】
例2、小强说:“我记得在初中学过，如果两个力的大小相等、方向相反，这两个力就会互
相平衡，看不到作用的效果了。既然作用力和反作用力也是大小相等、方向相反的，它们
也应该互相平衡呀!”
应该怎么解答小强的疑问?
【参考答案】
1、平衡力的条件
两个力要相互平衡，必须满足：大小相等，方向相反，作用在同一直线上，且作用在同一
物体上。只有作用在同一物体上，两个力才能相互"抵消"，使物体呈现平衡状态(如静止或
匀速直线运动).
2、作用力与反作用力的特点
根据牛顿第三定律，作用力和反作用力确实大小相等，方向相反，作用在同一直线上，但
它们的关键区别是：作用在两个不同的物体上。例如：书放在桌面上，"书对桌面的压
力"(作用力)作用在桌面上，"桌面对书的支持力"(反作用力)作用在书上。这两个力分别作
用在两个物体上，因此无法"相互抵消"(因为每个物体只受其中一个力的作用)，也就不能
称为"相互平衡".
简而言之：平衡力作用在同一物体上，能抵消效果；作用力与反作用力作用在两个物体
上，不能相互平衡。
变式1、利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”.如图所示,在研磨过程中,砚台始
终静止在水平桌面上.当墨条的速度方向水平向左时
( )
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
【参考答案】C [解析] 当墨条的速度方向水平向左时,墨条相对于砚台向左运动,故砚
台对墨条的摩擦力方向水平向右,A 错误;根据牛顿第三定律可知,墨条对砚台的摩擦力方
向水平向左,由于砚台处于静止状态,故水平方向上桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平
衡力,桌面对砚台的摩擦力方向水平向右,B 错误,C 正确;桌面对砚台的支持力大小等于
砚台的重力加上墨条对砚台的压力,故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力,这两
个力不是一对平衡力,D 错误.
考点二、受力分析
受力分析的一般步骤是什么样的？
【典例分析】
例3、如图3.3-10，油桶放在汽车上，汽车停于水平地面。涉及油桶、汽车、地球三个物体
之间的作用力和反作用力一共有几对?这几对力中，油桶受哪几个力？汽车受哪几个力？地
球受哪几个力？
【参考答案】作用力与反作用力共4 对；油桶受2 个力，汽车受3 个力，地球受3 个力。
例4、如图3.3-11，粗糙的长方体木块A、B 叠在一起，放在粗糙水平桌面上，B 木块受到
一个水平方向的力的牵引，但仍然保持静止。问B 木块受到哪几个力的作用?A 木块受到哪
几个力的作用?
【参考答案】B 木块受到5 个力的作用：重力、地面的支持力、A 对B 的压力、水平牵引
力、地面对B 的静摩擦力；A 木块受到2 个力的作用：重力、B 对A 的支持力。
变式2、如图3.3-11，粗糙的长方体木块A、B 叠在一起，放在粗糙水平桌面上，B 木块受
到一个水平方向的力的牵引，A、B 一起做匀速直线运动。问B 木块受到哪几个力的作用?
A 木块受到哪几个力的作用?
【参考答案】B 木块受到5 个力的作用：重力、地面的支持力、A 对B 的压力、水平牵引
力、地面对B 的静摩擦力；A 木块受到2 个力的作用：重力、B 对A 的支持力。
变式3、如图3.3-11，粗糙的长方体木块A、B 叠在一起，放在粗糙水平桌面上，B 木块受
到一个水平方向的力的牵引，A、B 一起做匀加速直线运动，且A、B 保持相对静止。问B
木块受到哪几个力的作用?A 木块受到哪几个力的作用?
【参考答案】B 木块受到6 个力的作用：重力、地面的支持力、A 对B 的压力、水平牵引
力、地面对B 的静摩擦力、A 对B 的摩擦力；A 木块受到3 个力的作用：重力、B 对A 的
支持力、B 对A 的摩擦力。
【做题感悟】受力分析的方法
假设法
在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在的假设,然后分析该力存
在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在
状态法
受力分析时,若一时不能确定某力是否存在,可先分析物体的运动状态和除此力外物体
所受的其他力,根据其他力与物体的运动状态是否相符判断该力是否存在
转换法
在受力分析时,若不能确定某力是否存在,则(1)可以转换为分析该力的反作用力,根据
其反作用力是否存在,判断该力是否存在
(2)可以转换为分析与该力相关的其他研究对象,通过对其他研究对象进行受力分析,
判断该力是否存在
例5、国际拔河比赛中每个队由8 名运动员组成。比赛规定，每个队按8 名运动员体重的总
和分成若干重量级别，同等级别的两个队进行比赛。还规定，运动员必须穿“拔河鞋”或
没有鞋跟等突出物的平底鞋，不能戴手套。
(1)竞赛为什么要作出上述规定?试从物理学的角度进行说明。
(2)专业的拔河运动员在拔河时身体向后倾倒，跟地面的夹角很小，为什么要这样做?请从
物理原理上分析说明。
【参考答案】(1) 按体重总和分级别是为了让两队总重力相近，保证地面提供的最大静摩
擦力相近，确保公平；穿平底鞋、不戴手套是为了保证接触面粗糙程度一致，避免摩擦力
差异影响比赛公平性。
(2) 身体向后倾倒、跟地面夹角很小，一是增大对地面的正压力，从而增大最大静摩擦
力；二是降低重心，增强稳定性，更利于发力和保持平衡。
变式4、如图所示,瘦子甲和大力士乙用一根绳拔河(绳子质量不计),最后乙获胜.下列说法正
确的是
( )
A.两人僵持不下保持静止时,地面对甲的摩擦力水平向右
B.两人僵持不下保持静止时,甲的重力和地面对甲的支持力是一对相互作用力
C.甲被加速向右拉时,绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力大小
D.甲被加速向右拉时,绳对甲的拉力大小等于甲对绳的拉力大小
【参考答案】D [解析] 两人僵持不下保持静止时,甲有向右的运动趋势,地面对甲的摩
擦力水平向左,故A 错误;两人僵持不下保持静止时,甲的重力和地面对甲的支持力作用
在同一物体上,是一对平衡力,故B 错误;同一根绳子的拉力相等,则甲被加速向右拉时,绳
对乙的拉力大小和绳对甲的拉力大小是相等的,故C 错误,D 正确.
【做题感悟】牛顿第三定律在受力分析中的应用
在对物体进行受力分析时,如果不便直接通过分析求出物体受到的某些力时,可先求它的反作
用力,再反过来求待求力.如求压力时,可先求支持力,在许多问题中牛顿第三定律起到重要的
转换研究对象的作用,使得我们对问题的分析更简便.
【概念辨析】
1.作用力与反作用力的效果可以相互抵消.( )
2.人走在松软土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力. ( )
3.物体静止在水平地面上,受到的重力和支持力为一对作用力和反作用力. ( )
【参考答案】1.× 2.× 3.×
【巩固练习】
1、在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A 点，足球与墙壁的接触点为B(图3.5-6)。足球的质量
为m，悬绳与墙壁的夹角为a，网兜的质量不计。求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支
持力。
【参考答案】悬绳对足球的拉力为mg
cosα ；墙壁对足球的支持力为mg tan α
2、建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料.一质量为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0.5 m/s2的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及定
滑轮的摩擦,g 取10 m/s2,则工人对地面的压力大小为
( )
A.510 N B.490 N
C.890 N
D.910 N
【参考答案】B [解析] 设绳子对建材的拉力为F1,由牛顿第二定律得F1-mg=ma,解得
F1=210 N,绳子对人的拉力F2=F1=210 N,由于人处于静止状态,则地面对人的支持力
FN=Mg-F2=490 N,由牛顿第三定律知,人对地面的压力FN'=FN=490 N,故B 正确.
3、如图所示,在水平力F 作用下,A、B 保持静止.若A 与B 的接触面是水平的,且F≠0,则B 的
受力个数可能为
( )
A.2 个
B.3 个
C.5 个
D.6 个
【参考答案】C [解析] 先对A、B 整体受力分析,受重力、水平力F、支持力;当水平
力F 平行斜面向上的分力大于重力沿斜面向下的分力时,有上滑趋势,此时受到沿斜面向
下的静摩擦力;当水平力F 平行斜面向上的分力小于重力沿斜面向下的分力时,有下滑趋
势,此时受到沿斜面向上的静摩擦力;当水平力F 平行斜面向上的分力大小等于重力沿斜
面向下的分力时,无相对滑动趋势,此时与斜面间无摩擦力;再对A 受力分析,受水平力
F、重力、支持力和向左的静摩擦力,共4 个力;最后对B 受力分析,受重力、A 对它的压
力和向右的静摩擦力,斜面对B 的支持力,若B 相对斜面有滑动趋势,则还要受到斜面的
静摩擦力,若B 相对斜面无滑动趋势,则不受斜面的摩擦力,即B 可能受4 个力,也可能受5
个力,故选C.
