《牛顿第三定律》教学设计

  李  峥（重庆市求精中学校  400015）

一、教学内容分析

1.  课程标准要求

结合生活实例认识“作用力和反作用力”，理解“牛顿第三定律”的内容；突出与“相互平衡的两个力”的区别；着重运用“牛顿第三定律”解释问题。

2.  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。

本节分三个层次对牛顿第三定律进行研究：一是通过生活中实际现象的分析以及学生的亲身感受，定性地讨论物体间的作用是相互的，同时发生的，同时变化，作用在一条直线上；二是通过学生的分组探究实验及Dislab传感器实验定量的得到物体间相互作用力总是大小相等，特别是利用传感器对运动物体之间的相互作用力情况进行验证；三是利用该定律分析解释生活中的现象。

二、教学目标

1.知识与技能

⑴ 知道力的作用是相互的，理解作用力与反作用力的概念

⑵ 理解牛顿第三定律，会运用牛顿第三定律解释生活中的现象

⑶ 能作区分平衡力和相互作用力的异同

2.过程与方法

⑴ 通过作用力与反作用力的学习探究，培养学生独立思考的能力和实验能力

⑵ 应用牛顿第三定律分析物理现象，培养学生分析解决实际问题的能力

3.情感态度与价值观

⑴ 培养学生独立思考、实事求是、勇于创新的科学态度

⑵ 培养学生团结协作的科学精神，感受物理学科研究的方法和意义

 ⑶ 培养学生爱国主义精神

三、教学重难点

⑴  探究作用力与反作用力之间的关系

⑵  理解牛顿第三定律

四、教学过程

（一）新课引入

2013年6月11日是一个值得我们铭记的日子，就在那一天中国第五艘载人航天飞船“神舟十号”发射升空了，这标志着我国载人天地往返运输系统的的建成，为我国空间站的发展奠定了坚实的基础，那么我们就再来回顾一下这激动人心的时刻吧。（播放“神舟十号”发射视频）

火箭发射升空是一个非常复杂的过程，为了探究其原理，我们求精中学科技组的同学自制了简易的水火箭，我们一起来看一看。（播放水火箭发射视频）

师：同学们，你们在火箭发射升空的一瞬间看到了什么？

生：有水喷出。

师：同学们能够猜想火箭是凭借什么升空的么？

生：水对火箭的作用力。

师：那么火箭对水有作用力么？

生：有。

师：为什么？

生：因为力的作用是相互的。

很好，那么我们今天就来研究相互作用力，那么同学们能够举出生活中一些具体的例子么？

生：……

（二）新课教学

其实在我们身边这样的例子是很多的，老师通过几个实验给大家展示一下：

实验一：气球反冲

实验二：小车和地面之间的摩擦力

实验三：磁体间的相互作用

实验四：水对重物的浮力及重物对水的压力

通过这些实例我们可以看出，作用力和反作用力在我们的生活中是普遍存在的，那么同学们猜想下相互作用力之间到底存在怎样的关系呢？

生：大小相等、方向相反、作用在同一直线上。

那么我们是否能够用实验的方法来证明呢？

学生探究活动：

1、四人一组，同型号的弹簧秤，对拉，平衡后读数

2、四人一组，同型号的弹簧秤，一只固定不动，另一只可动，一人做，一人观察读数

3、四人一组，同型号的弹簧秤，观察匀速拉和加速拉过程中弹簧秤示数的变化情况

我们可以看到，实验中弹簧秤的示数近似相等，但是误差仍然较大，那么我们能够利用更为精确的实验来探究作用力和反作用的关系么？这就要用到我们的传感器。

 

 

传感器介绍：力传感器、数据采集器、计算机

 

 

 

利用传感器探究相互作用力之间关系：

1、传感器调零后用单个传感器称量重物重力，验证传感器示数等于其受力大小

2、选择示波显示，展示单个传感器图像随外力变化的情况

3、选择组合图线，展示两个传感器在相互作用过程中图像的变化情况

 

师：同学们，通过传感器的图像，我们能够得到它们之间具有怎样的关系呢？

生：大小相等、方向相反。

师：相互作用力有先后之分么，为什么？

生：没有，因为相互作用力是同时产生同时消失的。

师：通过这个实验我们能够很清楚的看到作用力和反作用力的大小相等、方向相反，而且具有同时性，那么如何验证相互作用力一定是在一条直线上呢？

演示实验：橡皮条实验

通过实验我们已经证明了相互作用力之间的关系满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上，我们把相互作用力之间的这种关系就叫做牛顿第三定律。

牛顿第三定律在我们的日常生活中应用是非常广泛的，比如这张秦始皇陵铜质彩绘车马就展示了一个马拉车的场景，那么大家来思考：

例：在马拉车的过程中，下列说法正确的（     ）

A.马拉车，车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力 ；

B.马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力 ；

C.不论马拉车时车动还是不动，马拉车的力的大小总等于车拉马的力的大小 ；

D.马拉车不动或匀速前进时，才有马拉车的力与车拉马的力的大小相等 。

学生讨论并抽问，用传感器验证各种情况下马对车和车对马的作用力大小相等。

拔河比赛（邀请一轻一重两位同学到讲台前拔河，采访他们的感受，再让体重较重的同学站上滑板，再进行一次实验），引导学生分析讨论拔河取胜的原因：摩擦力及质量因素。

牛顿与苹果Flash游戏，简介牛顿与苹果的故事，让学生在游戏过程中思考苹果与地球的相互作用力关系：

1、苹果对地球有吸引力么？

2、为什么我们只看到苹果落向地球，而没有看到地球落向苹果？

 

引导学生得出结论：1、苹果对地球有吸引力，因为力的作用是相互的；2、苹果落向地球是由于苹果的质量小，惯性小，运动状态容易改变。

讨论：甲、乙两人发生口角时，甲打了乙的胸口一拳致使乙受伤，法院判决甲应支付乙的医疗费，甲辩解说：我打了乙一拳，根据牛顿第三定律可知，乙对我也有作用力，所以乙并没有吃亏。那么问题来了，作为法官的你怎么看？

引导学生得出结论：甲打乙的力大小等于乙对甲的作用力，但拳头的承受力大于胸口的承受力，所以乙受伤而甲未受伤，甲又主动打乙，故判决甲支付乙的医疗费 

（三）小结

    本堂课我们学习了相互作用力之间的关系，知道相互作用力具有等大、反向、共线的关系，同时也明确了相互作用力是同时产生同时消失的，总结得到了牛顿第三定律，它不仅揭示了两物体的相互作用规律，而且为解决力学问题，转换研究对象提供了理论基础，拓宽了牛顿第二定律的适用范围，是牛顿物理学中不可分割的重要组成部分。

五、板书设计

4.5 牛顿第三定律

一、力的作用是相互的

二、作用力与反作用力之间的关系

1、大小相等

2、方向相反

3、作用在同一直线上

三、牛顿第三定律

1、内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上．

2、公式：

六、教学反思

建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助学习是获取知识的过程其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。

在教学过程中我首先创设“情境”，以“水火箭”、气球反冲、小车和地面之间的摩擦力、磁体间的作用、水对重物的浮力及重物对水的压力实验建构学生对于相互作用力的初步印象。其次我利用学生“协作”，即小组合作探究、利用弹簧秤探究不同情况下的相互作用力关系。在协作的过程中与各小组“会话”，了解各组在实验中发现的问题及矛盾，再利用DIS实验对相互作用力的瞬时关系进行探究，纠正学生潜在的错误概念，最终实验对相互作用力关系的“意义建构”，最后通过生活中的实例如拔河比赛等再次创设情境让学生亲身感受和体验，形成实践意识，通过最后的问题反馈诊断，把握学生对该节知识的掌握情况。

通过建构相互作用力的关系情境，让学生在探究、体验中掌握了生成性知识，培养了学生的物理核心素养。