對(duì)牛頓第三定律的理解

郭興春

牛頓第三定律解決了物體間相互作用的一對(duì)力之間的關(guān)系，反映了力的作用是相互的.牛頓第三定律的內(nèi)容：兩個(gè)物體間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上.物體間的作用是相互的，把其中一個(gè)力叫做作用力，那么另一個(gè)力叫做它的反作用力.下面談?wù)剬?duì)牛頓第三定律的正確理解.

1.普適性：一對(duì)作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，這里的“總是”是強(qiáng)調(diào)對(duì)于任何物體，在任何條件下，這兩個(gè)相等的關(guān)系都成立，可以從以下幾個(gè)方面理解：①不管物體大小、形狀如何，例如大物體與大物體之間，或大物體與小物體之間，還是任何形狀的物體之間，其相互作用力總是大小相等.②該定律內(nèi)容中的關(guān)系與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).不管是處于平衡狀態(tài)的物體，還是處于非平衡態(tài)（物體做變速運(yùn)動(dòng)），物體之間的作用力都是大小相等的.即無論在何時(shí)、何地、何種情形下，兩個(gè)力等大、反向的關(guān)系都是成立的，不受質(zhì)量大小、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等因素的影響.

2.同時(shí)性：作用力與反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)變化、瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的.沒有先后之分，也沒有主次之分，只有成對(duì)出現(xiàn)、形影相隨的特點(diǎn).

3.異體性：作用力和反作用力分別作用在不同的兩個(gè)物體上.作用力的施力物體恰好是反作用力的受力物體，作用力的受力物體恰好是反作用力的施力物體，所以盡管兩個(gè)力大小相等，但由于作用在不同的物體上，所以會(huì)產(chǎn)生不同的作用效果，如“以卵擊石”的例子中，作用在雞蛋上的作用力與石頭上的作用力大小相等，但產(chǎn)生的效果卻不同（雞蛋破碎，石頭無羌）.平衡力的前提是作用在同一物體上的兩個(gè)力，滿足大小相等、方向相反、作用在同一直線上，此時(shí)物體將處于平衡狀態(tài)，故稱這一對(duì)力為平衡力.

4.同質(zhì)性：作用力與反作用力一定是同一性質(zhì)的力.作用力與反作用力是相互作用的物體間由于相同原因而產(chǎn)生的一對(duì)作用力，因此，若作用力是引力，反作用力必定也是引力，作用力為彈力，反作用力也為彈力，兩種性質(zhì)的力不能構(gòu)成作用力與反作用力.

5.牛頓第三定律的意義：牛頓第三定律解決了兩個(gè)相互作用的物體間力的大小關(guān)系問題，這對(duì)于我們?cè)谑芰Ψ治鲞^程中，由一個(gè)物體的受力情況過渡到另一個(gè)物體的受力情況，使對(duì)物體的受力分析建立起“量”的聯(lián)系，對(duì)牛頓第一、第二定律起到了很好的補(bǔ)充作用.

6.一對(duì)作用力和反作用力與一對(duì)平衡力的比較：相同點(diǎn)是一對(duì)“平衡力”與一對(duì)“作用力和反作用力”都是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上.不同點(diǎn)見下表.

例1 一個(gè)大漢（甲）跟一個(gè)女孩（乙）站在水平地面上手拉手比力氣，結(jié)果大漢把女孩拉過來了.有位同學(xué)解釋大漢（甲）獲勝的原因是因?yàn)榇鬂h（甲）的拉力大于女孩（乙）的拉力，請(qǐng)你分析這位同學(xué)的解釋正確與否？

解析 兩人比手勁時(shí)，兩人間的相互作用屬于作用與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知，不論誰輸誰贏，這兩個(gè)力總是大小相等，所以不能說大漢（甲）獲勝就是甲的作用力大于乙對(duì)甲的作用力，那么甲對(duì)乙的作用力既然總是等于乙對(duì)甲的作用力，為什么兩人有輸有贏呢？這是因?yàn)閮扇吮仁謩艜r(shí)，能不能拉動(dòng)對(duì)方，取決于一方施加給對(duì)方的拉力與地面所施加給對(duì)方的最大靜摩擦力的大小關(guān)系，若施加給對(duì)方的拉力大于對(duì)方受到的最大靜摩擦力，則對(duì)方就會(huì)被拉動(dòng)；根據(jù)牛頓第三定律可知，施加給對(duì)方的拉力等于對(duì)方施加給自己的拉力，所以當(dāng)該拉力大于乙方所受到的最大靜摩擦力時(shí)，則乙方會(huì)被拉動(dòng)，可見誰先被拉動(dòng)，關(guān)鍵是看兩人誰受到的最大靜摩擦力大，誰受到的最大靜摩擦力大，誰就會(huì)獲勝.根據(jù)以上分析，由于甲獲勝，可以斷定的是甲受到的最大靜摩擦力比乙受到的最大靜摩擦力大.

例2 如圖所示，在水平面上，四塊完全相同的磚疊放在一起，現(xiàn)用水平力F推第三塊磚沒有推動(dòng)，請(qǐng)分析第二、第四塊磚的受力情況.

解析 第二塊磚受到豎直向下的重力G，第一塊磚對(duì)它的向下的壓力和第三塊磚對(duì)它的向上的支持力的作用.受不受摩擦力呢？由此分析不易看出，為此可從第一塊磚受力開始分析，第一塊處于平衡狀態(tài)，合力為零，一定不受第二塊磚給它的摩擦力，根據(jù)牛頓第三定律，第一塊磚也不會(huì)對(duì)第二塊磚摩擦力.再分析第二塊磚同樣處于靜止?fàn)顟B(tài)，合外力也為零.因此第三塊磚對(duì)它也一定沒有摩擦力作用.故第二塊磚受到三個(gè)力的作用，豎直向下的重力G和第一塊磚對(duì)它向下壓力以及第三塊磚給它的支持力，第三塊磚也處于靜止?fàn)顟B(tài)，合力也為零.因此第四塊磚會(huì)給第三塊磚有向左的摩擦力，根據(jù)牛頓第三定律，第三塊磚也會(huì)對(duì)第四塊磚有向右的摩擦力，同理第四塊磚也會(huì)收到地面對(duì)它向左的摩擦力從而使它收到的合力為零.故第四塊磚受到五個(gè)力作用，豎直向下的重力G和第三塊磚對(duì)它的壓力以及地面給它的支持力，水平方向第三塊磚給它向右的摩擦力和地面對(duì)它的向左的摩擦力.

點(diǎn)評(píng) 在本題的受力分析過程中，牛頓第三定律很好地起到了物體間受力分析的過渡作用，在實(shí)際的受力分析過程中，由于物體往往不是孤立的，因此在對(duì)物體進(jìn)行受力分析的過程中，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用牛頓第三定律，可以很好地將對(duì)某一物體的受力情況分析過渡到另一物體的受力情況分析.