3.1 《牛顿第三定律》教学设计

  张滩高中  陈开康

 

一、    教学目标：

知识与技能

1．知道力的作用是相互的，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.观察生活中力的相互作用现象，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。

二、教学重难点：

教学重点：理解并掌握牛顿第三定律。

教学难点：能区分作用力和反作用力与一对平衡力。

三、课前准备：相关图片和资料的幻灯片，弹簧测力计。

四、教学过程：

新课导入：

（学生活动：学生鼓掌欢迎听课教师）

提问：鼓掌时右手用力拍打左手，左手掌是否有感觉？右手掌是否也有感觉？（两手掌表面都有受力感）

一个穿溜冰鞋的同学用力推墙，而自己却离墙而去，这又是为什么呢？(墙对人也有力的作用)

以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，但石头却“安然无恙”，是不是可以认为鸡蛋对石头的力小，而石头对鸡蛋的力大呢？（一样大）

学了牛顿第三定律，我们就能明白其中的道理。

课题：3.1  牛顿第三定律

新课展示：

前面我所举的三个例子中：右手对左手施力的同时，左手也对右手施加了力的作用；人对墙施力的同时，墙对人也施加了力的作用，鸡蛋对石头施力的同时，石头对鸡蛋也施加了力的作用。由此可见：力总是“成对”出现的。及物体间力的作用是相互的。于是物理学中对力作如下定义：

一、力是物体与物体间的相互作用

1.力不能脱离物体而独立存在。只要谈到力就一定存在施力物体和受力物体。如：鼓掌时右手拍打左手，右手是施力物体，左手就是受力物体。

2. 物体间力的作用是相互的。甲物体对乙物体施力的同时，乙物体也对甲物体施加了力的作用。宇宙间任何物体都始终处于既受力又施力的状态中。

如：用手推桌子，手给桌子一个推力，同时桌子也给手一个推力。以桌子为研究对象，手是施力物体，桌子是受力物体；而以手为研究对象，桌子是施力物体，手是受力物体。

3.物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力。我们可以把其中任意一个叫做作用力，而把另一个叫做反作用力。其命名具有任意性。

4. 力是矢量，有大小，有方向。方向是力的三要素之一。

提问：以上所举的例子中，两物体都是相互接触的，那么不相互接触的两物体间是否存在相互作用力呢？

（答：有。如两磁体间的引力或斥力。）

既然物体间力的作用是相互的，那么作用力和反作用力的关系是怎样的呢？请同学们猜测一下。（提示学生从力的“三要素”来猜测）

实验：探究作用力和反作用力之间的关系。

1. 探究作用力和反作用力大小的关系。

同桌的两个同学用两个同样的弹簧测力计对拉比力气。

（注意强调弹簧测力计的使用方法）

实验分为下列几个步骤：

（1）让甲生“主动”拉乙生；

       （2）让乙生“主动”拉甲生；

   （3）双方同时施加拉力。

         实验现象：两测力计指针同时移动，同时改变，同时消失；示数总是相同。

提问：本实验现象说明什么？ 

（作用力和反作用力大小相等）

2. 探究作用力和反作用力方向的的关系。

甲弹簧一端固定不动，另一端与乙弹簧相连，乙弹簧另一端用手抓住，用力将两弹簧拉直。无论如何改变拉力方向，两弹簧始终在一条直线上。

提问：本实验现象又说明什么？

（作用力和反作用力方向始终在一条直线上且方向相反。）

3.实验探究：浮力的反作用力（课本64页3-6图）

（结论：球侵入水中，弹簧秤示数减小，减小量等于水给球向上的浮力，圆盘测力计示数增大，增大量等于球给水向下的压力。球给水的压力和水给球的浮力是固液之间的作用力和反作用力，两者关系是等值、反向、共线）

总结：牛顿对作用力和反作用力进行了研究并得出了牛顿第三定律。

二、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，作用在一条直线上。可表示为：

F_甲对乙=-F_乙对甲     （负号表示方向相反）

提问：“总是”的含义是什么？（强调对于任何物体，在任何情况下均成立。不论物体的形状大小如何，不论物体的运动状态如何，不论参考系如何选择，不论是固体之间、气体之间、液体之间的相互作用还是三者彼此之间的相互作用都遵守牛顿第三定律。）

教师： “以卵击石”现象中鸡蛋和石头相互作用力一样大，但鸡蛋承受力的能力差。

教师：展示动画再次揭示作用力与反作用力的关系及特点。

2．对定律的理解：

（1）反向性：作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，这反映了力的矢量特性，也说明了力的作用是相互的。

（2）同时性：作用力与反作用力总是同时产生、同时消失、同时变化的。

（3）异体性：作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，在两个物体上都产生作用效果，这两个作用效果是绝对不可抵消的。

（4）同性质：作用力与反作用力的性质一定是相同的。

如作用力是引力，则反作用力一定也是引力；作用力是弹力，则反作用力一定也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力一定也是摩擦力；作用力是场力，则反作用力一定也是场力。

提问：我们在初中学了二力平衡，那么作用力与反作用力和一对平衡力有何区别呢？

（以用细绳悬挂的重物为例）

提问：哪两个力是平衡力？作用力与反作用力有几对？请分别指出来。（展示动画并说明两者异同点）

二、    一对平衡力和作用力与反作用力的异同点

	一对平衡力	作用力与反作用力
相同点	大小相等、方向相反、作用在一条直线上
不同点	作用在一个物体上。	作用在两个物体上。
	性质不一定相同。	性质一定相同。
	不一定同时产生、同时变化、同时消失	一定同时产生、同时变化、同时消失
	两个力共同作用，效果是使物体平衡	两个力各有各得作用效果

教师：分组讨论课本65页“讨论与思考”四个问题。

对牛顿第三定律的评价：力是成对出现的，但现实生活中我们往往只注意其中的一个力而忽视了另一个，但牛顿没有忽视它。牛顿根据现实生活中的一些现象判断力一定是成对出现的，进而研究并总结出牛顿第三定律。我们要学习这种认真观察和勤于思考的科学精神。

        四、牛顿第三定律的应用

        1.学习中的应用：求解某力的大小和方向时，转换研究对象，通过分析该力的反作用力求解。

    2.生产和生活中应用：作用力和反作用力是轮船、螺旋桨飞机、划艇乃至火箭获得动力的原理（课本66页STS）。

教师：牛顿第三定律在现代航天技术中有重要的应用，你们想到了吗？（课件展示：“神舟”火箭发射过程。）

课堂总结：

提问：这节课你学到了哪些知识？对哪些知识有更深层次的理解？（学生总结、回答。）

课件展示：全课小结。

        作业布置：1.完成本节教材后面作业第2、3、4、5题。

                 2.上网查询“拔河比赛中的力学问题及取胜诀窍。”

板书设计

      3.1 牛顿第三定律

一、力是物体与物体间的相互作用

二、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，作用在一条直线上。可表示为：

F_甲对乙=-F_乙对甲     （负号表示方向相反）

2．对定律的理解

（1）反向性（2）同时性（3）异体性（4）同性质

三、一对平衡力和作用力与反作用力的异同点

四、牛顿第三定律的应用