鲁科版 (2019)第5章 牛顿运动定律第4节 牛顿第三运动定律教学设计

第五章　牛顿运动定律

第4节　牛顿第三运动定律

本节选自鲁科版第五章第四节，牛顿第三定律是把物体受到的力与其他物体受到的力联系起来的桥梁，是对牛顿第一、第二运动定律的补充。牛顿第三定律除了能更好地分析解决之前所学过的力相互作用、运动中的各种作用力，力和运动的关系外，它对后面碰撞问题的研究更是功不可没，在整个高中阶段的学习中，还常把受力情况复杂的物体的受力转换到与之相互作用的物体上进行研究。

【物理观念】能区分一对平衡力与相互作用力；理解牛顿第三定律的内容，能用牛顿第三定律解释生产生活中的相关现象，解决一些实际问题。

【科学思维】能综合应用牛顿第二定律与牛顿第三定律对一些动力学问题进行分析和推理，获得结论。能利用与牛顿运动定律相关的证据表达自己的观点。

【科学探究】能根据作用力与反作用力的定义设计实验，探究作用力与反作用力的大小、方向和作用线有怎样的关系。

【科学态度与责任】通过实验探究，渗透物理方法的教育，培养学生分析问题、解决问题的能力；从认识到实验归纳总结出物理规律并加以运用，让学生体验成功的喜悦，树立学好物理的信心。

【教学重点】知道力的作用是相互的，掌握作用力与反作用力的定量关系，能用牛顿第三定律分析实际问题。

【教学难点】正确区分一对平衡力与相互作用力。

【导入新课】

问题：你敢用力按钉子么？

（以学生熟悉的情景趣味性的引入本节的主题，激发学生的学习兴趣）

【新课讲授】

一、作用力与反作用力

（通过实验，引导得出“作用力与反作用力”的概念）

【实验一】

将一只充气球的气嘴放开，气球里的空气会迅速喷出，同时气球向相反方向运动。

球内空气   受到气球的力     向某一方向运动

气球      受到球内空气的力  向相反方向运动

“球内空气与气球之间有相互作用力”

【实验二】

汽车在地面上前进

思考：地面在水平方向是否受到小车的作用力？

（由于不易观察地面是否受到车轮所给的力，所以采用一种等效的方法，用较易移动的薄板代替地面，进行观察）

汽车在薄板上前进

通过观察薄板的运动状态，得出“汽车与薄板或地面之间有相互作用力”

【实验三】

思考：当两个物体不直接接触时，如果一个物体施力与另一物体，是否也有类似情况？

两块磁铁之间的吸引作用（同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引）

总结这三个实验，得出结论。

【结论】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物体施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力。

“两个物体之间力的作用总是相互的”

以A为研究对象：作用力：B对A 的支持力；反作用力：A对B 的压力

以B为研究对象：作用力：A对B 的压力；反作用力：B对A 的支持力

 注意：“相互作用的一对力，任选其中一个称为作用力，则另一个称为反作用力。”

思考：作用力和反作用力到底是什么关系呢？（引出探究相互作用力的关系）

两只一样的生鸡蛋，一只运动的鸡蛋去撞击另一只静止的鸡蛋，撞击部位也一样，请学生猜测哪只鸡蛋先碎？

二、定量研究物体间的相互作用力

【两个弹簧秤水平对拉】

实验步骤

(1) A弹簧秤主动拉B弹簧秤

(2) 两弹簧秤A、B同时对拉

(3) 当拉力改变时，观察弹簧秤示数。

问题：1、作用力(F1)与反作用力(F2)的大小、方向和作用线分别有怎样的关系？

2、F1 、 F2 属于什么性质的力？

结论： “作用力与反作用力一定是同种性质的力”、“作用力(F1)与反作用力(F2)等大、反向、共线”

【用力传感器探究】

将两个调零后的力传感器相互勾住，保持轴心在同一直线上，轻拉传感器，观察实验的F-t图像。

问题：1、根据图像观察，力学传感器之间的相互作用力的大小、方向具有什么样的关系？

2、作用力与反作用力随时间的变化有什么样的关系？

结论：“作用力(F1)与反作用力(F2)等大、反向、共线”、“同时产生、同时消失、同时变化的一一对应关系”

三、牛顿第三运动定律

1、内容：两个物体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。

理解：内容中的“总是”是强调对于任何物体，在任何情况下均成立。

（1）不管物体大小形状如何。（2）不管物体的运动状态如何。

2、数学表达式

式中的负号表示作用力与反作用力的方向相反。

3、作用力与反作用力的特点

（1）作用在两个的物体上。（2）具有同种性质。
（3）同时产生,同时消失。（4）同一直线，方向相反。

四、区别作用力与反作用力

思考：既然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 ,那么这两个力就是一对平衡力,效果可以抵消,这种说法对不对?为什么?

以“将一个电灯悬挂在天花板上”为例。

分析灯与绳上的相互作用力与平衡力，总结异同点。

五、牛顿第三运动定律的应用