必修 第一册3 牛顿第三定律教案

基于核心素养的教学设计——牛顿第三定律

【摘要】  本文将牛顿第三定律的教学内容分解成五个探究任务。在每个探究任务里面，通过创设问题情境，提出思维引导建议和教学建议，力求将核心素养目标落实到学生具体的学习活动中。

【关键词】物理核心素养  作用力和反作用力  牛顿第三定律 

一、教学目标

二、教学内容与学生分析

在新教材中，《牛顿第三定律》是物理必修第一册第三章第三节的内容。自然界中不同的物体之间是互相联系、彼此影响、互相作用的。而牛顿第三定律就揭示了物体间的相互作用，从而使我们的研究从单个物体过度到物体间的相互作用。

    课本对于牛顿第三定律的讨论是层次分明的：先通过常见的例子得到物体之间的作用力和反作用力的概念，再通过实验总结出作用力和反作用力的定量关系，然后总结得出牛顿第三定律。最后再回到实际应用中去，让学生体会牛顿第三定律的应用，以达到定律的灵活运用。

本节内容学生已经有知识基础，前面学过力的概念，已有 “力是物体间的相互作用”等认识，对牛顿第三定律涉及的现象有着丰富的生活体验，故他们对定律的认识既熟悉而又较片面。这就迫切需要深入理解规律来弥补已有知识在处理相关问题时的缺陷。另外高一年级学生有较强的参与意识。因此可以通过直观的物理实验和生动的课堂讨论来调动学生的学习兴趣。

三、教学思路

四、教学活动

任务1：探究力的作用是否是相互的

问题情景：1.如图1所示，用A气球挤压B气球，观察两个气球的形变。2.右手用力击打左手，感受两只手的受力。

              图1

教学建议：

（1）课题引入建议：以我国最新火箭发射事件为背景，播放一段发射时的视频，并让学生思考是什么力让火箭升空。为后续教学做好铺垫。

（教学片段： 师：火箭为什么能够升空，是谁给它力？  生：大地

师：那火箭离开地面后呢？              生：空气

师：那火箭离开大气层，进入太空呢？    生：……    ）

（2）思维引导建议：通过引导学生观察两个气球之间的形变，感受两只手之间的相互作用来体会力的作用是相互的。

（3）教学活动建议：选用气球时，可选用两个色彩相差较大、对比明显的气球；右手用力击打左手时，引导学生适当用力，使体验更明显。

任务2：探究力的相互作用是否普遍成立

问题情景：1.将小车放在可运动的纸板上，启动小车，小车前进，纸板向后滑。2.将两块磁铁固定在小车上并相互靠近，释放小车，小车沿相反方向运动。

教学建议：

（1）思维引导建议：从常见的弹力到不易观察的摩擦力，从接触力到非接触力，沿着从易到难的顺序，分析力的作用的相互性。

（2）教学活动建议:在探究小车和地面的摩擦时，先将小车放在地面上让其前进，再将小车放在硬纸板上，硬纸板下加可动滚轮，当小车前进时，可观察到滚轮后退。在处理磁铁之间相互作用时，将磁铁固定在小车上并让小车相互靠近，同时释放小车，小车沿相反方向运动。最后，引导学生总结相互作用力总是成对出现，而且力的性质相同。

任务3：探究作用力和反作用力之间的定量关系

问题情景： 1.用给定的两个弹簧测力计探究作用力和反作用力之间的定量关系。2.用力传感器探究作用力和反作用力之间的关系。

教学建议：

（1）思维引导建议：从一般到特殊，从静止到运动，在不同情景下探究作用力和反作用之间的关系，从而认识到牛顿第三定律是自然界中存在的普遍规律。

（2）教学活动建议:

①在探究实验之前，先请学生猜测作用力和反作用力         图2

之间的关系，根据初中学过的知识，很多学生已经能够得出结论。

②先请学生设计实验，再提供如下图2的实验记录表格（可将表格事先放抽屉里）。

③在进行传感器实验前，先对DIS系统进行简单介绍。DIS系统由传感器、采集器、计算机组成，它可以将测得的力的大小转化成数字信号输入计算机。

④如图3所示，用传感器探究物体在加速、匀速、减速情况下作用力和反作用力之间的相互关系。                       图3                

⑤如图4所示，在分析作用力和反作用力关系图像时，引导学生观察其同时产生、同时变化、同时消失的特点，同时指出力的方向不能从图像中看出。

图4

任务4：探究作用力反作用力和平衡力之间的异同

问题情景：如图5所示，物块M在绳子拉力的作用下沿粗糙的桌面向左滑行。                                          图5                                                                         

教学建议：

（1）思维引导建议：通过具体实例，先引导学生进行受力分析，再根据物体受到的力去寻找反作用力。

（2）教学活动建议：在比较作用力、反作用力和一对平衡力的异同时，可列如下表格进行归纳。                                        

图6

任务5：探究牛顿第三定律在实际生活中的应用

问题情景：选取生活中的几个场景，用牛顿第三定律解决实际生活中的问题。

图7                                      图8

教学建议：

（1）思维引导建议：处理实际物理问题时，因先将实际问题转变为物理模型，再进行进一步的分析。。

（2）教学活动建议：在讲解马拉车的力和车拉马的力时，可以用传感器辅助演示作用力和反作用力大小相等。演示拔河比赛时，请女生和男生进行比赛，男生站在滑板上。

五、教学评价

高中物理课程标准中提出了核心素养的概念，它是育人价值的集中体现，是学生通过高中物理学习需要形成的必备品格和关键能力。本教学设计通过不同的学习任务，创设问题情境，形成问题链条，引发学生思考，引导学生进行探究，从而在具体的课堂教学中落实核心素养。

参考文献：

[1]普通高中教科书物理必修第一册[M]．北京：人民教育出版社，2019年6月第一版.

[2]任虎虎.凸显实验探究层次 促进思维深度进阶——以牛顿第三定律教学为例，2020，（05）：42.