牛頓第三定律在初中物理的應用

張永亮

（蜀山區合肥市第五十中學新校天鵝湖校區 安徽合肥 230022）

摘 要：初中物理教材關于“力的作用是相互的”要求學生定性理解，知道該知識點在日常生活中的應用，但是課本上并未提及相互作用力的大小和方向關系，而在知識體系構建和中考考試中又往往涉及到牛頓第三定律的知識。牛頓第三定率的補充與學習有助于學生正確高效地進行物體的受力分析，對力學知識體系的構建起到關鍵的作用。

關鍵詞：牛頓第三定律 力的作用 初中物理

目前初中階段課本只是強調力的作用是相互的，并未解釋給出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的規律。然而，牛頓第三定律是學習力學的基礎，有助于學生構建更完整的力學體系。在初中教材和中考物理中也有相關的一些應用。

一、力的作用是相互的

1.初中階段的表述

甲物體對乙物體施力時，乙物體對甲物體也施力，因此，力的作用是相互的。[1] 初中教材中重點要求學生理解掌握力的作用是相互的，強調一個物體對另一個物體施力時，另一個物體也同時對它施加力的作用。安徽省中考考綱中力的作用是相互的具體要求是“知道二力平衡條件，能在具體問題中判斷物體是否處于二力平衡狀態；能對物體進行簡單的受力情況分析；能在具體問題中分析說明哪兩個力是一對平衡力，哪兩個力互為作用力和反作用力等。”[2]

2.材中牛頓第三定律的應用

（1）測量滑動摩擦力。人教版八年級物理下教材中關于滑動摩擦力測量用彈簧測力計水平拉動木塊，使木塊在長木板上做勻速直線運動，根據所學習的二力平衡知識，我們只知道彈簧測力計對木塊的拉力與木塊受到的滑動摩擦力是一對平衡力，在大小上是相等的。課本上并未具體解釋為什么這時我們讀出彈簧測力計所示就可以代表木塊與長木板之間的滑動摩擦力的大小。根據彈簧測力計的設計原理“在彈性限度內，彈簧的形變量與所受的拉力成正比”可知彈簧測力計的示數代表的是彈簧所受拉力大小，即木塊對彈簧測力計的拉力大小，并不意味著直接代表物塊所受滑動摩擦力的大小。正確的邏輯是首先對木塊受力分析，根據平衡力的知識可知木塊所受滑動摩擦力大小等于彈簧測力計對物塊的拉力大小，由于彈簧測力計對物塊的拉力和物塊對彈簧測力計的拉力是一對相互作用力，根據牛頓第三定律的描述，它們在大小是相等的，進而等量代換可知彈簧測力計的示數可代表木塊收到長木板的滑動摩擦力。

（2）探究二力平衡。 滬科版教材中關于探究二力平衡實驗是通過研究輕卡片的左右所受懸掛鉤碼的拉力，通過控制變量的方法得出物體靜止或勻速直線運動時二力平衡的條件的，其中在探究二力的大小關系中通過改變鉤碼的個數來改變拉力的大小的，不計摩擦的情況下，認為繩對卡片的拉力等于鉤碼的重力，很多同學對此有疑惑，鉤碼的重力的受力物體是鉤碼自身，而卡片收到的拉力的受力物體是卡片。學習過程中，思維上發生沖突，無法理解。仔細分析，鉤碼和繩之間的力是相互作用力，而當鉤碼處于靜止狀態或者勻速運動狀態時繩對鉤碼的拉力和鉤碼的重力是一對平衡力，大小相等。繩和卡片之間的力也是一對相互作用力，而繩和鉤碼之間的拉力也是一對相互作用力，這些相互作用力在大小上是相等的。所以若學生在學習過程中已經掌握牛頓第三定律，知道作用力與反作用力大小相等，就不難理解這種情況下為什么繩對卡片的拉力大小上等于鉤碼的重力。

2.安徽中考中牛頓第三定律的應用

例（09年安徽省中考21題）物體間力的作用是相互的。實驗表明，兩個物體間的相互作用力總是大小相等，方向相反。一個物體靜止地放在水平桌面上。

試推證：物體對桌面的壓力與物體受到的重力大小相等。

分析證明：由于該由于處于物體靜止狀態，又稱平衡狀態，根據二力平衡可知物體受到的重力和支持力大小相等；由于桌面對物體的支持力和物體對桌面的壓力是一對相互作用力，根據題目補充的牛頓第三定律的知識可得，桌面對物體的支持力和物體對桌面的壓力在大小上是相等的；因此等量代換可得物體對桌面的壓力和物體受到的重力大小相等。

二、初中物理關于牛頓第三定律的理解及應用

從課后習題、中考考題以及知識結構、體系建立上去分析，課堂過程中教師有必要補充牛頓第三定律相關內容，以便學生能夠更好的理解知識，構建受力分析體系，提高學生力學問題的分析能力。

在能力層次上要求學生達到的層次：1、理解作用力與反作用力的具體關系。2、明確作用力和反作用力與一對平衡力的區別。3、能夠根據牛頓第三定律解釋有關物理現象。下面結合實際教學簡單分析討論。

教學過程中注重學生牛頓第三定律的理解，首先是相互作用的兩個力的相互性和同時性.作用力和反作用力作用在兩個物體上，而不是作用在同一物體上，它們產生的作用效果是不能抵消的。一對平衡力是作用在同一物體上的兩個力，它們均具有“大小相等，方向相反，作用在同一條直線上”的特點.但是，它們是有本質區別的：一是研究對象的個數不同.作用力和反作用力分別作用在兩個物體上，而平衡力則作用在同一物體上。二是力存在時間關系不同。作用力和反作用力同時存在與消失；而一對平衡力的兩個力可以單獨存在，一個力消失時，另一個力依舊可能存在.三是力的性質不同.作用力和反作用力是同種性質的力，如物體間壓力和支持力是相互作用力，都屬于彈力。而平衡力可以是兩種不同性質的力，如重力和支持力可使物體靜止在水平桌面，是一對平衡力，重力屬于萬有引力，支持力屬于彈力。四是力的作用效果不同.相互作用力在兩個物體上產生力的效果，不能抵消；而平衡力的作用效果對同一個物體，可以相互抵消。

結語

在初中階段，教材中或者課堂教學中補充牛頓第三定律，有助于學生更好的掌握力的作用是相互的，幫助學生建立完整的受力分析的體系，加強學生對二力平衡的理解，以便更加靈活的使用相互作用力和平衡力的知識解釋力學現象和規律。

參考文獻

[1] 八年級物理教材上海科學技術出版社2009年版，第82頁

[2] 八年級物理教材上海科學技術出版社2009年版，第81頁