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1、K12 教育资源学习用资料 K12 教育资源学习用资料 4.5 牛顿第三定律 【本节教材分析】 牛顿三大定律是一个有机的整体，前两个定律是对单个物体而言的，但要全面认识物体间的运 动规律，必须研究物体之间的相互作用、相互影响，例如什么情况下系统机械能守恒，内力对系统 的动量改变是否起作用等。本节教材分三个层次对牛顿第三定律进行研究：一是通过实际现象的分 析，定性地讨论物体间的作用是相互的，性质是相同的，同时发生同时消失的；二是通过实验定量 地得到反映相互作用的牛顿第三定律；三是说明该定律的意义和应用及适用范围。 【学生 学习心理状态分析】 1、高中学生已经有一定的辩别能力，对常见的一些物理现象
2、，物理知识如果简单重复，则学生 对此不太关注、不感兴趣。因此，一开始就要以各种方式激发其注意力，设置“物理问题情景”，引 发学生“思维冲突” ，设法采用各种实验，让学生认识到“牛顿第三定律”得来的不易，培养总结物 理规律的方法。 2、学生在学习牛顿第三定律时仍存在一些错误的认识。例如：认为作用力在先，反作用力在后； 认为相互作用的物体处于平衡状态时，作用力和反作用力才大小相等；作用力和反作用力既然是大 小相等，方向相反，作用在同一条直线上，因此，作用力和反作用力就可以相互抵消对于这些 错误的认识，教师应通过演示实验等方法逐步帮助学生去纠正。 【教学目标】 知识与技能： 1、知道力的作用是相互的
3、，知道作用力和反作用力的概念。 2、理解牛顿第三定律的确切含义，会用它解决有关问题。 3、会区分平衡力与作用力和反作用力。 过程与方法 1、观察常见的力的相互作用现象，思考力的相互作用的规律。 2、通过实验探究力的相互作用规律。 3、通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索，可提高学生自信心并养成科学思维习惯。 情感态度与价值观 1、经历观察、实验、探究等学习活动，培养尊重客观事实、实事求是的科学态度。 2、通过研究性学习，获得成功的喜悦，培养学好物理的信心。 3、培养与人合作的团队精神。 K12 教育资源学习用资料 K12 教育资源学习用资料 【教学重点】 1、知道力的作用是相互的，掌握作用力和
4、反作用力。 2、掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题。 3、区别平衡力与作用力和反作用力。 【教学难点】 区别平衡力与作用力和反作用力。 【教学方法】实验法（演示实验，师生互动实验，学生分组实验），讨论法，类比法 【教学器材】 【教学过程】 引入新课 师：请同学们想一想力是什么？ 生：力是物体对物体的作用。 师：下面让我们一起做一个小的比赛，请大家比赛拍巴掌，看谁拍得最响！ 师：请拍得最响的同学谈感受，两个巴掌都拍疼了，变红了，这说明什么？由此引入新课。 通过分析拍巴掌后会疼，巴掌都变红了，说明两手间存在作用力，并且是相互的。 师：再举 1 例。 同学们坐在凳子上，两脚悬空，然后用手推椅子，那么
5、发生了什么现象？如何解释（要求学生 亲身体验）。 生：椅子反过来同时推自己，从而使身体离开了椅子。（解释时要明确施力物体和受力物体） 师：刚才大家感受到了物体与物体间的推力是相互的，那么其他一些大家以前知道的力，比如： 摩擦力、磁场力等是否也是相互的呢？请大家猜想！ 生：摩擦力、磁场力也是相互的。 师：我们如何来证明这个猜想呢？我为大家提供了一些实验器材。请大家提供方案来证明你的 猜想。 演示 1：师生一起叙述方案并演示：师：解释小车为什么能运动。并请学生猜想薄板是否运动？ 向哪运动？ 师：刚才还请大家猜想了物体间磁场力是否也是相互的？我来提供器材。你能否提供方案证明 你的猜想呢？ 演示 2：
6、让带有条形磁铁的小车靠近（同名磁极相对），放在光滑木板上，然后手松开，发生什 K12 教育资源学习用资料 K12 教育资源学习用资料 么现象？如何解释？ 师总结： 观察和实验表明，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， 后一物体一定也会对前一个物体也施加了力，物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作 用力。 板书：一、作用力与反作用力（F、F / ） 师：在我们的平常生活中有时就需要去研究作用力与反作用力，比如拔河。请两位同学上来拔 河。 学生进行拔河活动。结果小个子男生输掉了，大个子男生赢了。 师：对刚才的实验，请同学们认真想一想，是什么原因？ 生：部分认为，由于
7、大个子对小个子施加的拉力比小个子对他施加的力大。 师：大个子对小个子的力与小个子对大个子的力什么关系？ 生：作用力与反作用力 师：因此要解释好胜负的原因就需要我们去研究作用力与反作用力的关系。请大家猜想一下它 们是什么关系？请注意我们是如何研究力的，研究力也就是研究力的三要素。 生： （猜想）大小相等，方向相反 师：猜想需要我们去验证，那如何设计实验来验证呢？ 师：刚才拔河比赛中作用力与反作用力都是拉力，我们就先设计一个关于拉力的实验。 师：选取的器材应该具有什么特性? 生：选取的器材应该能够测量力的大小，这样才可以比较作用力和反作用力的大小 师：我们常见的力的测量工具是什么? 生：弹簧测力计
8、。 师：我们需要几只弹簧测力计呢?为什么 ? 生：两只，因为需要同时测量两个力。 师生共同讨论：方案如下，把两个弹簧测力计勾 在一起，模仿拔河比赛，其中一个弹簧测力计相当于 大个子，另一个相当于小个子。 师启发学生： 两弹簧测力计分别被称为A， ，显 示的读数为所受的拉力大小，显示的读数为所 受的拉力的大小。若将连在一起拉动并分两种情况进行。 1、两弹簧秤勾在一起拉，处于静止不动时（模仿拔河比赛，双方处于僵持状态）； K12 教育资源学习用资料 K12 教育资源学习用资料 2、两弹簧秤勾在一起拉，并向一方运动（相当于比赛绳子被拉向一方时的状态）； 学生分组实验（同桌为一组）教师巡回指导，并要求
9、学生对测力计先校零，让学生自己得出在 各种状况下，两拉力大小的关系。 师帮助下学生描述：用手拉弹簧测力计A 之前，两测力计的示数均为零，说明两测力计间无 作用力；当用手拉测力计A 时，可以看到两个两个测力计的指针同时移动测力计的示数指出A 对它的作用力F 的大小， 而弹簧测力计A的示数指出测力计对它的反作用力F / 的大小。 可以看出， 两个测力计的示数是相等的；改变手拉测力计的力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个示数总 相等。这说明作用力和反作用力大小总是相等的，并且总是同时产生，同时变化，同时消失的。 分析测力计B 受到 A的拉力 F 方向向右，弹簧秤A 受到 B的拉力 F，方向向左，这
10、两个拉力 在同一条直线上，这说明作用力与反作用力方向相反，作用在同一条直线上。 师：下面请大家回到拔河的问题中来。 生：大个子对小个子力与小个子对大个子的力是作用力与反作用力，它们等大反向，但同时它 们还受到地面给的摩擦力。地面对其摩擦力大小不同。 在老师启发下学生知道拔河胜负的原因：当这对作用力与反作用力的大小大于地面对其中一个 人的摩擦力时，这个人就先被拔动了。 师：大家有什么办法能让小个子赢得比赛。 生：减小大个子的摩擦力。 学生再一次演示比赛，大个子脚下踩了一块滑板。比赛结果小个子胜。 师：我们能否设计一个实验来探究摩擦力作为作用力与反作用力时的关系。 师启发，书本叠在一起用手拖，未动
11、，则书本受力如何？怎样知道这个摩擦力的大小？学生讨 论得到方案：取两本厚书，各系一根测力计把一本书放在平行放置的几支圆铅笔上，在其上放另 一本书当用手拉测力计、两书不发生滑动时，可以看到，系在两书上的测力计都有读数了，且读 数相等。 师启发学生质疑：我们刚才探究活动都是在相互作用的物体处于静止或匀速状态下进行的，如 果相互作用的物体处于变速运动状态呢，那么作用力与反作用力的关系如何呢？ 师；大家能否设计一个实验探究处于变速运动中的相互作用的物体间的作用力、反作用力关系。 师启发学生讨论：我们前面研究过的运动哪些是变速的，我们如何让物体作变速运动，比如说 让物体从斜面上滑下。 师生共同设计一个方
12、案并请学生来完成演示。 播放视频资料让学生看的更加清楚。 K12 教育资源学习用资料 K12 教育资源学习用资料 师生共同总结得到：处于变速运动的物体其作用力、反作用力关系仍是等大方向。 师：通过我们的实验，我们可以得出什么样的结论呢? 生：我们可以得出作用力和反作用力之间的关系：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。 师：这就是牛顿第三定律。 板书：二、牛顿第三定律 师：根据牛顿第三定律的内容，结合大家做的实验，我们来讨论总结一下作用力和反作用力的 特点 学生讨论总结，老师补充不完整的部分 生 1：作用力和反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失。 生 2：
13、作用力和反作用力作用在两个相互作用的不同物体上，各自产生作用效果，不会抵消。 生 3：作用力和反作用力是同一性质的力。 生 4：物体间的相互作用力既可是接触力，也可以是非接触力。 师：通过对作用力与反作用力特点的认识，大家联想到了什么概念，这个概念看起来与它类似。 生：平衡力 师：请同学们回忆一下什么是平衡力? 生：作用在物体上的两个力，如果大小相等、方向相反且作用在一条直线上，那么这两个力 就是一对平衡力 师：请问相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一样的吗? 生：不一样 师：请同学们分析一下，刚才的实验中哪些是作用力和反作用力?哪些是平衡力?结合这些实验 谈谈作用力和反作用力的关系跟两平
14、衡力间关系有何相同之处? 师：在学生讨论的基础上总结作用力和反作用力的关系与两平衡力关系的不同点主要有： (1) 作用对象不同 作用力和反作用力是作用在两个物体上的，而平衡力是作用在同一物体上的。 (2) 力的性质是不相同的 作用力和反作用力一定是同种性质的力，而平衡力中的两个力不一定同性。 (3) 作用效果不同 作用力和反作用力由于作用在不同的研究对象上，所以它们的作用效果不能相互抵消，而平衡 力中的两个力作用在同一物体上，它们的作用效果是可以相互抵消的，这也正是我们所说的“平衡” K12 教育资源学习用资料 K12 教育资源学习用资料 的真实体现。 (4) 作用时间不同 作用力和反作用力是同生、同灭、同变化的，而平衡力都不一定要有这种关系，它可以一个力 消 失而 另 一 个力 独 立 存 在同时也可以一个力不变而另一个力变化。 学生讨论，多媒体展示表格 板书：三、牛顿第三定律的应用 总结：牛顿第三定律在生活、生产上应用很广泛，人走路、汽车向前运动、喷气式飞机的飞行 无不与此规律有关，并就其中一个应用进行分析。 一对作用力和反作用力一对平衡力 相同点大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上 不同点 一定是同性质的力力的性质不一定相同 一定同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失 力的作用效果不能抵消力的作用效果可以相互抵消
