对牛顿第三定律的理解

郭兴春

牛顿第三定律解决了物体间相互作用的一对力之间的关系，反映了力的作用是相互的.牛顿第三定律的内容：两个物体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.物体间的作用是相互的，把其中一个力叫做作用力，那么另一个力叫做它的反作用力.下面谈谈对牛顿第三定律的正确理解.

1.普适性：一对作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，这里的“总是”是强调对于任何物体，在任何条件下，这两个相等的关系都成立，可以从以下几个方面理解：①不管物体大小、形状如何，例如大物体与大物体之间，或大物体与小物体之间，还是任何形状的物体之间，其相互作用力总是大小相等.②该定律内容中的关系与物体的运动状态无关.不管是处于平衡状态的物体，还是处于非平衡态（物体做变速运动），物体之间的作用力都是大小相等的.即无论在何时、何地、何种情形下，两个力等大、反向的关系都是成立的，不受质量大小、运动状态等因素的影响.

2.同时性：作用力与反作用力总是同时产生、同时消失、同时变化、瞬时对应的.没有先后之分，也没有主次之分，只有成对出现、形影相随的特点.

3.异体性：作用力和反作用力分别作用在不同的两个物体上.作用力的施力物体恰好是反作用力的受力物体，作用力的受力物体恰好是反作用力的施力物体，所以尽管两个力大小相等，但由于作用在不同的物体上，所以会产生不同的作用效果，如“以卵击石”的例子中，作用在鸡蛋上的作用力与石头上的作用力大小相等，但产生的效果却不同（鸡蛋破碎，石头无羌）.平衡力的前提是作用在同一物体上的两个力，满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上，此时物体将处于平衡状态，故称这一对力为平衡力.

4.同质性：作用力与反作用力一定是同一性质的力.作用力与反作用力是相互作用的物体间由于相同原因而产生的一对作用力，因此，若作用力是引力，反作用力必定也是引力，作用力为弹力，反作用力也为弹力，两种性质的力不能构成作用力与反作用力.

5.牛顿第三定律的意义：牛顿第三定律解决了两个相互作用的物体间力的大小关系问题，这对于我们在受力分析过程中，由一个物体的受力情况过渡到另一个物体的受力情况，使对物体的受力分析建立起“量”的联系，对牛顿第一、第二定律起到了很好的补充作用.

6.一对作用力和反作用力与一对平衡力的比较：相同点是一对“平衡力”与一对“作用力和反作用力”都是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上.不同点见下表.

例1 一个大汉（甲）跟一个女孩（乙）站在水平地面上手拉手比力气，结果大汉把女孩拉过来了.有位同学解释大汉（甲）获胜的原因是因为大汉（甲）的拉力大于女孩（乙）的拉力，请你分析这位同学的解释正确与否？

解析 两人比手劲时，两人间的相互作用属于作用与反作用力，根据牛顿第三定律可知，不论谁输谁赢，这两个力总是大小相等，所以不能说大汉（甲）获胜就是甲的作用力大于乙对甲的作用力，那么甲对乙的作用力既然总是等于乙对甲的作用力，为什么两人有输有赢呢？这是因为两人比手劲时，能不能拉动对方，取决于一方施加给对方的拉力与地面所施加给对方的最大静摩擦力的大小关系，若施加给对方的拉力大于对方受到的最大静摩擦力，则对方就会被拉动；根据牛顿第三定律可知，施加给对方的拉力等于对方施加给自己的拉力，所以当该拉力大于乙方所受到的最大静摩擦力时，则乙方会被拉动，可见谁先被拉动，关键是看两人谁受到的最大静摩擦力大，谁受到的最大静摩擦力大，谁就会获胜.根据以上分析，由于甲获胜，可以断定的是甲受到的最大静摩擦力比乙受到的最大静摩擦力大.

例2 如图所示，在水平面上，四块完全相同的砖叠放在一起，现用水平力F推第三块砖没有推动，请分析第二、第四块砖的受力情况.

解析 第二块砖受到竖直向下的重力G，第一块砖对它的向下的压力和第三块砖对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，为此可从第一块砖受力开始分析，第一块处于平衡状态，合力为零，一定不受第二块砖给它的摩擦力，根据牛顿第三定律，第一块砖也不会对第二块砖摩擦力.再分析第二块砖同样处于静止状态，合外力也为零.因此第三块砖对它也一定没有摩擦力作用.故第二块砖受到三个力的作用，竖直向下的重力G和第一块砖对它向下压力以及第三块砖给它的支持力，第三块砖也处于静止状态，合力也为零.因此第四块砖会给第三块砖有向左的摩擦力，根据牛顿第三定律，第三块砖也会对第四块砖有向右的摩擦力，同理第四块砖也会收到地面对它向左的摩擦力从而使它收到的合力为零.故第四块砖受到五个力作用，竖直向下的重力G和第三块砖对它的压力以及地面给它的支持力，水平方向第三块砖给它向右的摩擦力和地面对它的向左的摩擦力.

点评 在本题的受力分析过程中，牛顿第三定律很好地起到了物体间受力分析的过渡作用，在实际的受力分析过程中，由于物体往往不是孤立的，因此在对物体进行受力分析的过程中，恰当地运用牛顿第三定律，可以很好地将对某一物体的受力情况分析过渡到另一物体的受力情况分析.