教科版 (2019)必修 第一册5 牛顿第三定律教案设计

这是一份教科版 (2019)必修 第一册5 牛顿第三定律教案设计，共7页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教学准备，教学过程，课堂训练，设计点评等内容，欢迎下载使用。

【教学目标】
一、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。
二、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。
三、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。
【教学重点】
对牛顿第三定律的理解及应用。
【教学难点】
作用力、反作用力与平衡力的区别。
【教学准备】
弹簧、弹簧测力计两个、力传感器、钩码、计算机。
【教学过程】
一、导入新课
1.实验导入
拔河比赛是一项很有趣的娱乐活动，为探究双方作用力的情况，把两队运动员简化为两个人，一个高大强壮的男生与一个瘦小柔弱的女生。让他们各拿着一个完全相同的测力计对拉。将实验分成如下步骤并让学生仔细观察。
1．让女生“主动”施力，两测力计的示数情况如何？
2．让男生“主动”施力，两测力计的示数情况又如何？
3．让男生穿上溜冰鞋站在水泥地上，女生穿运动鞋与之对拉，在男生运动过程中，两弹簧秤的示数情况又有何特点？
实验中我们能得到什么结论？
2.复习导入
力的概念及其特点是什么？
力是物体间的相互作用，力具有物质性、相互性、同时性、矢量性和独立性的特点。
二、推进新课
（一）作用力和反作用力
力是物体对物体的作用。只要谈到力就一定存在施力物体和受力物体。
演示：用手拉弹簧，弹簧受到手的拉力，弹簧发生形变。手也因而受到弹簧力的作用而产生形变。
（课件展示）平静的湖面上停着两只小船。一只船上的人用船桨用力去推另一只小船，结果两只小船同时从静止开始向相反的方向运动。
设定情景：让学生坐在椅子上，用力推桌子，让他们体会有何感觉。
教师设疑：
1．以上情况中，施力物体和受力物体各是什么？
2．以上事例中，各力的作用方向有何关系？作用点位置有何特点？各是什么性质的力？
3．各事例中，力的先后顺序有何特点？
4．各事例中所涉及的两个力的作用效果能否抵消？
合作探究：
1．对弹簧来说，手是施力物体，弹簧是受力物体；对手而言，弹簧是施力物体，手是受力物体。两船事例中，每个小船都可以是施力物体，又是受力物体，这取决于研究对象的选择。同样，学生推桌子事例，桌子和学生既可以是施力物体，也可以是受力物体。
2．手对弹簧的作用力与弹簧对手的作用力，方向相反，彼此作为对方的作用点。弹簧对手的作用力与手对弹簧的作用力都是由形变引起的，都是弹力。下两例与之相类似。
3．以上事例，力总是同时出现、同时消失，无先后顺序。
4．作用效果不能抵消。
以上所举事例所涉及的力均为弹力。是否只有弹力才具有以上的特点呢？
提示：地面上的物体受到地球的吸引，其实地球也在受到地面上物体的吸引，这种吸引力也是相互的。
归纳结论：两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，后一物体一定同时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。作用力和反作用力总是互相依存、同时存在、性质相同。我们可以把其中任何一个力叫做作用力，另一个叫做反作用力。它们分别作用在两个不同的物体上。
（二）牛顿第三定律
1.作用力和反作用力间的关系：从上述事例中我们得到的相关信息是：方向相反，同时作用。它们之间的大小关系是一个定量的问题，而定量的问题只靠日常观察和经验是解决不了的，它需要通过实验来测量。
实验演示：探究作用力与反作用力的关系
把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定。用手拉弹簧测力计，如图所示，可以看到两弹簧测力计指针同时移动。这说明弹簧测力计A受到B的拉力，弹簧测力计B受到A的拉力F。F与大小总是相等、方向总是相反。
两个弹簧测力计的读数有什么关系？它们受力的方向有什么关系？
做一做：先把一个力传感器连在计算机上，在传感器的钩子上挂上钩码。钩子受力的大小随时间变化情况可由计算机屏幕显示。
如图所示，把两个力传感器同时连在计算机上，其中一个系在墙上，另一个握在手中，横坐标轴上下两条曲线分别表示两个传感器受力的大小。
用传感器显示作用力和反作用力
用力拉一个传感器，可以看到在一个传感器受力的同时，另一个传感器也受到力的作用。而且在任何时刻两个力的大小都是相等的，力的方向都是相反的。如图所示：
两个钩子受力的情况可以由计算机屏幕显示，其中，横坐标是时间，纵坐标是力的大小。
结论：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，作用在同一条直线上，这就是牛顿第三定律。
教师设疑：以上实验中，相互作用的两个物体都是静止不动的，处在平衡状态。那么两个运动中的物体之间的相互作用力是否满足上述规律呢？
合作探究：把一个传感器系在一个物体上，另一个握在手中。如图所示，当通过传感器用力拉物体时，物体的运动状态可随着力的变化而变化。但在任何时刻，作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。
用传感器显示运动中两物体间的作用力和反作用力
结论：牛顿第三定律所揭示的规律与物体的运动状态无关，与参考系的选择也无关。
综上所述，我们可以总结出作用力与反作用力的特点：（1）四同：同大小，同直线，同性质，同时性。（2）三不同：方向相反，作用点分别在两物体上，作用效果不能相互抵消。
2.在生活和生产中牛顿第三定律的例子是很多的。
交流讨论：划船时桨向后推水，水就向前推桨，从而将船推向前进。
汽车发动机驱动车轮转动，由于轮胎和地面间的摩擦，车轮向后推地面，地面给车轮一个向前的反作用力，使汽车前进。如图所示，把驱动轮架起悬空，不让它跟地面接触，这时车轮虽然转动，但车轮不接触地面，不产生向前推车的力，汽车不会前进。
汽车驱动轮向后推动地面，它们获得的反作用力成为汽车的牵引力。
【课堂训练】
1．以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”，而石头“安然无恙”。对于这一过程的描述，下列说法正确的是（ ）
A．在以卵击石的过程中，鸡蛋“粉身碎骨”说明石头对鸡蛋的作用力大，所以鸡蛋碎了
B．在以卵击石的过程中，石头“安然无恙”说明鸡蛋对石头的力小，所以石头无恙
C．在以卵击石的过程中，石头对鸡蛋的作用力与鸡蛋对石头的作用力，二者大小相等
D．以卵击石的过程中，石头无恙而鸡蛋“粉身碎骨”是因为蛋壳能承受的力远小于石头所能承受的力
解析：以卵击石过程中，鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力是作用力和反作用力。由牛顿第三定律知，这两个力总是大小相等。鸡蛋之所以“粉身碎骨”是因为蛋壳的承受力小于石头对它的作用力。
答案：CD
2．一物体受绳拉力的作用，由静止开始前进，先做加速运动，然后改为匀速运动，再改为减速运动，下列说法正确的是（ ）
A．加速前进时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力
B．减速前进时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力
C．只有匀速前进时，绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等
D．不管物体如何前进，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等
解析：作用力、反作用力总是大小相等、方向相反，并作用在一条直线上。与相互作用的物体所处的状态没有关系。
答案：D
3．甲、乙两人质量相等，分别站在质量也相同的两条小船上。如图所示，开始时两船均静止。甲的力气远比乙的力气大。让甲、乙二人各自握紧绳子的一端，并用力拉对方。两人均相对船静止，则下列判断中正确的是（ ）
A．甲船先到达中点B．乙船先到达中点
C．两船同时到达中点D．无法判断
解析：甲对绳的作用力与绳对甲的作用力是作用力与反作用力，总是等大反向。乙对绳的作用力与绳对乙的作用力是作用力和反作用力，也总是等大反向。而由轻绳状态可知，绳所受的两个力是一对平衡力，等大反向。由此可知绳对甲、乙两人的力等大，两船运动加速度时刻大小相等，因而只能是同时到达中点。
答案：C
（三）作用力反作用力与平衡力的区别
前面我们曾经学过平衡力的概念。若二力平衡，则这两个力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。那么一对平衡力与作用力反作用力有什么区别呢？
学生交流讨论后归纳总结。
相同点：一对平衡力与作用力反作用力都是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。
不同点：作用力反作用力必定是同种性质的力，而一对平衡力性质可以不相同；作用力反作用力同时产生、同时消失。一对平衡力却不具有同时性；作用力反作用力分别作用在两个不同的物体上，但平衡力的作用点是同一个物体；就作用效果而言，作用力反作用力分别对两个物体起作用，而平衡力对一个物体起作用，效果可以相抵消。
【课堂训练】
1．物体放在水平桌面上，则下列说法中正确的是（ ）
A．桌面对物体支持力的大小等于物体的重力，它们是一对平衡力
B．物体所受的重力和桌面对它的支持力，是一对作用力反作用力
C．物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同种性质的力
D．物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力
解析：平衡力作用在同一物体上，且大小相等、方向相反，作用力反作用力分别作用在两个物体上，性质相同，具有同时性。
答案：A
2．如图所示，在等臂托盘天平两盘中，一盘放着一个质量为M的物体，另一盘放着电磁铁和铁块，天平平衡。当电磁铁接通的瞬间，铁块被吸引而离开盘底，则铁块未到达电磁铁的过程中，下列说法中，正确的是（ ）
A．天平右盘下降B．天平左盘下降
C．天平仍保持平衡D．无法确定天平状态
解析：电磁铁接通后，铁块向上加速运动，磁铁对它向上的吸引力势必大于铁块的重力，由牛顿第三定律知，铁块对磁铁向下的吸引力大于铁块本身的重力，因而天平左盘下降。
答案：B
说一说：牛顿第三定律研究的现象司空见惯，所以不难相信它的正确性。但是，遇到一些具体问题时，似乎又不尽然。
一个孩子与一个大力士“掰腕子”，两手之间的作用力一样大吗？若两者一样大，大力士怎么会赢呢？如图所示。
参考：大力士与孩子两手之间的力一样大。大力士之所以会赢是因为孩子的承受力小，大力士的承受力大。
【设计点评】
作用力反作用力之间的关系问题在生产和生活中经常遇到。在某些现象当中又似是而非，常被定势思维所干扰而得出错误的结论。教学过程中从常见现象入手先得到定性的浅显的关系再通过实验、分析论证得出定量的深入的关系。最后通过对比作用力反作用力与平衡力，让学生产生清晰、明确的认识。