浅谈作用力与反作力的认识误区

刘进

【摘要】 作用力与反作用力是物理课程的重点内容，也是学生容易混淆的知识内容。文章通过举例进行作用力与反作用力的认识误区的探讨，并帮助学生树立正确的知识概念，以提高物理学习质量。

【关键词】 作用力 反作用力 认识误区

【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2019）01-099-01

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近段时间在讲到牛顿第三定律中的作用力与反作用力时，发现很多资料中在涉及到作用力与反作用力的问题时，存在一定程度的认识误区。这样不仅不能加强学生对概念的理解，反而使学生的认识更加模糊，甚至形成错误的观点。现举出一些例子来重新认识一下作用力与反作力：

例1、下列有关相互作用的说法正确的是（ ）

A.苹果从树上落下，落向地球，说明苹果受地球的引力，而地球不动，说明地球不受苹果的作用力

B.人拉车加速运动时，人拉车的力大于车拉人的力

C.籃球运动员甲将球扔出去的力和动动员乙接球时的力是作用力与反作用力的关系

D.大炮发射炮弹的过程，炮弹给炮身也有反作用力

在这道题中，编者没有给出具体的分析和解答过程，只是简单的给出一个答案：D。那么， D这个答案究竟对不对呢？

我们现在对这四个选项全部分析一下：

A.苹果落地，说明苹果受到了地球的引力，根据作用力与反作力的性质，地球也一定受到苹果对它的引力。地球只所以不动，是因为苹果的这个引力对地球来说太小，对地球运动状态的改变量很小，所以很难观察到。故A选项错。

B.人拉车加速运动时，人拉车的力与车拉人的力是一对作用力与反作用力。根据牛顿第三定律可知；这两个力大小相等，方向相反，作用在一条直线上。人之所以会加速是因为地面对人的摩擦力大于车拉人的力，而车加速是因为人拉车的力大于车受到地面的摩擦力。故选项B错。

C.甲将球扔出去说明甲和球之间有力的作用，乙接球说明乙和球之间有力的作用，这两次作用之间有作用力和反作用力。但甲和乙之间并没有相互作用，所以甲和乙之间没有作用力与反作用力。故选项C错。

D.大炮发射炮弹的过程中，炮弹是向前飞的，而炮身是向后退的。那么炮弹向前运动的力是炮身给的吗？不是，炮弹向前飞是炮弹给它后面喷出的气体一个向后的推力作用。根据作用力与反作力，喷出的气体同时又给炮弹一个向前的反作用力，是这个反作用力推着炮弹往前飞的。喷出的气体在向后运动的时候碰到炮身，又和炮身发生作用，推着炮身往后退，再次形成一对作用力与反作用力。实际上，炮弹和炮身之间并没有相互作用。如果一定说有，那也是炮弹和炮身之间有摩擦力的作用，而在这里摩擦力是阻止炮弹飞出去的力，故不是考查的真正对象。故D选项也不对。

在这道题中，你可以认为是编者没有说清楚。我们接着再看看另外一道题：

例2、甲、乙两队拔河，甲队胜，下列说法中正确的是……（ ）

A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲队胜

B.甲队把乙队匀速拉过去时，甲对乙的拉力等于乙对甲的拉力

C.当甲队把乙队加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力

D.甲对乙的拉力始终等于乙对甲的拉力，只是地面对甲的最大静摩擦力大于地面对乙的最大静摩擦力，所以甲队胜

[解析]甲对乙的拉力与乙对甲的拉力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，它们的大小相等，与物体的运动状态无关，A、B、C错；拔河过程中，甲、乙两队水平方向均各自受静摩擦力与绳拉力，若乙队受到地面的静摩擦力小于绳对乙队的拉力时，则乙队被加速拉动。若乙队受到地面的静摩擦力等于乙队的拉力时，则乙队被匀速拉动，所以D是正确的。

编者在解析中很明确的指出：甲对乙的拉力与乙对甲的拉力是一对作用力与反作用力。我觉得这种说法是欠思考的。

大家都知道，拔河比赛时，甲队的人拉着绳子的一端，而乙队人拉着绳子的另一端。我们对甲队的人进行整体受力分析如右图甲所示，对乙队的进行受力分析如右图乙所示，对绳子进行受力分析如右图丙所示。

根据牛顿第三定律知：甲队对绳子的拉力FT1′与绳子对甲队的拉力FT1是一对作用力与反作用力，其大小是相等的，即：FT1=FT1′（1）

绳子对乙队的拉力FT2与乙队对绳子的拉力FT2′是一对作用力与反作用力，其大小是相等的，即：FT2=FT2′（2）

如果甲队把乙队匀速拉过去，则说明甲队、乙队以及绳子水平方向受力都是平衡的，由受力平衡可知：FT1′=FT2′……（3）

由（1）（2）（3）合得：FT1=FT2

如果甲队把乙队加速拉过去，则甲队、乙队及绳子都有一个加速度a，根据牛顿第二定律，故有：FT1′-FT2′=M绳a………（4）由（1）（2）（4）合得：FT1-FT2=M绳a

所以：FT1>FT2 故选项D是不正确的，而B、C选项是正确的。

后来有学生提出，在第一章力学中的弹力一节中，曾对轻细绳上的弹力作过这样的描述：一根张紧的轻绳上的拉力处处相等。那么这一结论是否与上面的（4）式相矛盾呢？（见学苑出版社出版的《高中全程复习优化设计》第2页）

我们再来看一下（4）式：假如绳子静止或做匀速直线运动，则a=0，有：FT1′-FT2′=0，即FT1′=FT2′；如果绳子做加速运动，则有：FT1′-FT2′=M绳a。两队人相拉产生的加速度a总是一个有限的数字常量，如果中间的绳看成轻绳，即M绳这个量非常小，甚至可能认为趋近于零，则M绳a也应该是个很微小的量，那么就可以近似的看成FT1′-FT2′=0，即：FT1′=FT2′.可见这里面其实并不矛盾。但上面仅仅是一种为了方便研究问题的理想假设，在例2中并不能这样来判定。

牛顿第三定律说的很明白：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。这是没有任何疑问的，问题往往出在要判断的这两个力究竟是不是一对作用力与反作用力。下面给出一个判断作用力与反作用力的方法，供大家参考：

（1）两物体有相互作用（但不一定接触），即离开其中一个物体，作用力与反作用力立刻消失。

（2）作用力的施力物体和受力物体与反作用力的施力物体和受力物体恰恰相反，即作用力的施力物体是反作用力的受力物体，作用力的受力物体是反作用力的施力物体。