人教版高中物理必修一教学设计 牛顿第三定律

高中物理新课标教学设计

4.5牛顿第三定律

【学习者分析】

高中一年级的学生已经学习过几个具体的力，学会了对物体的受力分析，掌握了物体的运动规律。但是在学生的头脑中往往有这样一种错误认识：当一个大人和一个小孩在拔河比赛时，大人之所以会胜是由于大人施加给小孩的力大于小孩施加给大人的力。如果直接给出牛顿第三定律，学生的感觉是简单无味，实则理解不透，更不能用来解决实际问题。而当年牛顿便是经过大量的实验和前人的总结才得出“牛顿第三定律”。教学中如果我们采取分组进行实验探究的方法，并应用现代教学软件及计算机模拟实验仪器技术，既可以增强学生的学习兴趣，提高学生对规律的本质性理解，还可以培养学生的科学探究、解决实际问题的能力

【教材分析】

牛顿第一、二定律描述了一个物体受力与运动的关系，牛顿第三定律是把一个物体受到的力与其他物体受到的力联系起来的桥梁，它独立的反映了力学规律的另一侧面。因此它是对牛顿第一、二定律最有效的补充，有了它就会把受力分析的对象从一个物体扩展到多个物体，拓宽了分析思路和解题范围。因此牛顿第三定律和牛顿第一、二定律一起建立了一个完整了理论体系，奠定了整个力学的基础。

【教学目标】

1.知识与技能：

(1)知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念。

(2)理解掌握牛顿第三定律，并能用它解释生活中的有关问题。

(3)能区分“一对平衡力”和“一对作用力、反作用力”。

2.过程与方法：

(1)通过学生自己设计实验，培养学生的独立思考能力和实验能力。

(2)通过用牛顿第三定律分析物理现象，可培养学生分析解决实际问题的能力。

(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。3.情感态度与价值观：

(1)结合有关作用力和反作用力的生活实例，培养学生独立思考、实事求是、勇于创新的科学态度和团结协作的科学精神。感受物理学科研究的方法和意义。

(2)激发学生探索的兴趣，养成一种科学探究的意识。

【重点难点】

(1)牛顿第三定律的内容及确切含义。

(2)作用力、反作用力与平衡力的区别。

(3)作用力和反作用力既然大小相等，方向相反，那么在拔河比赛中为何还有胜负之分？【设计思想】

在课堂中通过探究实验和列举生活实例，创设物理情景，引导学生认真观察、积极思维，帮助学生建立关于作用力和反作用力的形象直观的认识，总结出牛顿第三定律的内容；同时通过同学间的分组实验和讨论，调动学生学习的积极性，提高学生课堂学习的效率，培养学生的协作精神。

【教学环节】

一．课题的引入

师：在过去的2008年里我国有哪些举世瞩目的盛事发生呢？

生：成功举办第29届北京奥运会！

师：对。现在就让我们一起来重温一下北京奥运会的盛大开幕式吧。（播放北京奥运会开幕式的精彩片段，约1分钟）（鼓掌）

师：通过刚才大家热烈的掌声，我知道同学们是多么的热爱我们伟大的祖国！

师：同学们，大家现在伸出自己的双手看看，有什么感觉？

生：巴掌红了，好疼！

师：嗯，两个巴掌都拍疼了，变红了，这说明什么呢？（由此引入新课）

二．新课教学

师：通过分析拍巴掌后会疼，巴掌都变红了，说明两手间存在作用力，并且是相互的。[多媒体展示]

一、作用力和反作用力

师：其实啊，在我们现实生活中有很多这样的例子，再举两例：

1、有些同学看到电视特技表演“铁头功”，出于好奇自己也用头撞玻璃，问会出现什

么现象？说明什么问题？

生（纷纷发言）：玻璃破了，头也出血了，说明了：头给玻璃一个力的同时，它反过来也给头一个力。

2、甲乙两个同学在溜冰场上，甲同学比较好动，就去推乙同学，同学们想想会发生什

么情况呢？说明了什么呢？

生：甲同学也向后倒退，说明了：甲同学在推人时，乙同学也反过来给甲一个力。

师：对，一个物体对另一物体有作用力时，同时也受到另一物体对它的作用力，我们就把两个物体间的这种相互作用力叫做作用力与反作用力！人为的把其中一个力叫作用力，另一个力叫反作用力。

【过度】：现在我们知道了作用力和反作用力的概念，那么它们之间的关系是什么呢? [多媒体展示]

二、作用力与反作用力的关系

师：下面请一个同学（身材矮小一点）上来，与老师进行拔河比赛。

（师生互动实验）：老师和一个小个子同学各拉绳子一端，进行拔河比赛，开始处于僵持状态，后来老师胜了，学生输了。

师：对刚才的实验，请同学们认真想一想，老师与那位同学之间的拉力大小存在什么样的关系？（请成绩好、中、差的几个同学回答，十有八九会说老师的拉力大）。

师：（大声说）同学们的解释是错误的，那么如何求证这两个力的大小呢？

生：要通过实验．

师：那么要设计一个实验来验证作用力和反作用力之间的关系，应该怎样进行设计，需要什么样的器材，实验的原理又是什么呢?大家自己先进行讨论一下．

学生讨论，积极思考设计实验，选取实验器材

师：选取的器材应该具有什么特性?

生：选取的器材应该能够测量力的大小，这样才可以比较作用力和反作用力的大小．

师：我们常见的力的测量工具是什么?

生：弹簧秤．

师：我们需要几只弹簧秤呢?为什么?

生：两只，因为需要同时测量两个力．

师：怎样设计实验呢?同学们可以把自己的实验方案用投影展示出来．

学生用投影展示实验方案

生：把两个弹簧秤A和B勾在一起拉，处于静止①用手拉弹簧秤A之前，两弹簧秤的示数均为零，说明两弹簧秤间无作用力；当用手拉弹簧秤A时，可以看到两个弹簧秤的指针同时移动．弹簧秤B的示数指出弹簧秤 A对它的作用力F的大小，而弹簧秤A的示数指

出弹簧秤B对它的反作用力F的大小．可以看出，两个弹簧秤的示数是相等的；改变手拉弹簧的力，弹簧秤的示数也随着改变，但两个示数总相等．这说明作用力和反作用力大小是相等的。②分析弹簧秤B受到A的拉力F方向向右，弹簧秤A受到B的拉力F，方向向左，这两个拉力在同一条直线上，这说明作用力与反作用力方向相反，作用在同一条直线上．

师：刚才这位同学演示得非常好，两弹簧秤勾在一起拉，处于静止（模仿拔河比赛，双方处于僵持状态）

（学生分组实验约5分钟）教师巡回指导，并要求学生对秤先校零，让学生自己得出在各种状况下，两拉力大小的关系。

请几个小组汇报自己组得到的实验数据和由此得出的结论。

（演示实验）：老师亲自用大弹簧秤和小弹簧秤模仿拔河比赛，正确做好示范动作，并画图进行解释，注意两力的方向，得出自己的结论。

师：刚才我们研究的是静止的物体间的作用力与反作用力是大小相等的，那么运动（包括加速运动）的物体间的作用力与反作用力是不是相等的呢？我们如何设计实验呢？

生：我可以把上面的实验中的测力计A固定在小车上，让小车在地面上做加速运动。

师：很好。地面越粗糙效果越明显，放在粗糙斜面上效果（相当于比赛绳子被拉向一方时的状态）；

（学生分组实验约5分钟）教师巡回指导

[多媒体展示课件] 加速运动的物体间的作用力与反作用力也是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。

师：根据以上的实验结果，我们可以得到作用力和反作用力之间的关系，这就是牛顿第三定律的内容：

[多媒体展示]

牛顿第三定律：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．

师：根据牛顿第三定律的内容，结合大家做的实验，我们来讨论总结一下作用力和反作用力的特点．

学生讨论总结，老师补充不完整的部分

生1：作用力和反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失．

生2：作用力和反作用力作用在两个相互作用的不同物体上，各自产生作用效果，不会抵消．

生3：作用力和反作用力是同一性质的力．

生4：物体间的相互作用力既可是接触力，也可以是非接触力.

[多媒体展示]

三、相互作用力与平衡力间的关系

师：请同学们分析一下，手竖直握着酒瓶的瓶颈，而酒瓶静止时．瓶子的受力中有几对作用力和反作用力?有几对平衡力?作用力和反作用力的关系跟两平衡力间关系有何相同之处?

生1：有两对作用力和反作用力．

生2：有一对平衡力．

生3：它们间的相同处有：

(1)大小都是相同的．

(2)方向都是相反的．

(3)都是在同一直线上．

师：通过上例分析可知，作用力和反作用力的关系跟两平衡力间关系的相同之处可以概括为：同值、共线、反向．

师：是不是说相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一样的呢?

生：不是一样的．

师：那它们究竟有什么区别呢?请同学们结合前面的例子，从作用对象、力的性质、作用效果，作用时间四个方面加以分析．

[学生活动]举例、讨论．

师：在学生讨论的基础上总结．作用力和反作用力的关系与两平衡力关系的不同点主要有：

(1)作用对象不同

作用力和反作用力是作用在两个物体上的，而平衡力是作用在同一物体上的．

(2)力的性质是不相同的

作用力和反作用力一定是同种性质的力，而平衡力中的两个力不一定同性．

(3)作用效果不同

作用力和反作用力由于作用在不同的研究对象上，所以它们的作用效果不能相互抵

消，而平衡力中的两个力作用在同一物体上，它们的作用效果是可以相互抵消的，这也正是我们所说的“平衡”的真实体现．

(4)作用时间不同

作用力和反作用力是同生、同灭、同变化的，而平衡力都不一定要有这种关系，它可以一个力消失而另一个力独立存在．同时也可以一个力不变而另一个力变化．

师：通过上例分析可知，作用力和反作用力的关系跟两平衡力间关系的不同之处可以概括为：异物，同性，同时。

[多媒体展示]

师：（进一步用类比的方法使学生加深印象）作用力与反作用力的关系，很像电视、电影上放的“难兄难弟”的关系：有福同当，有难同享，同生共死……

【过度】：既然两个力大小相等，那么拔河比赛时，为何还存在胜负之分？

四、探究拔河比赛中胜负的决定因素问题（继续对师生互动实验进行挖掘）

师：我们再来做一下这个实验不过老师这次穿上溜冰鞋和刚才那个小个子同学再进行一次拔河比赛，结果发现老师被拉倒了，同学们大笑（活跃了课堂气氛）。请同学分别对老师和学生进行受力分析，并分析原因说明拔河比赛取胜的关键因素。

学生讨论：拔河过程中，两位同学之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反的，谁会被对方拉过去取决于这个人受到拉力与受地面给他的摩擦力的大小关系。因此，拔河取胜的关键在于受到地面的最大静摩擦力的大小。

通过对两位学生的拔河比赛的胜负原因的分析，了解拔河比赛取胜的关键。

三．课堂小结

作用力和反作用力除了大小相等、方向相反、作用在同一直线上外，还有性质相同、作用对象不同的关系．所以我们可以用下面一句话概括作用力和反作用力之间的关系：同值、同性、同变化，异物、反向、又共线．

四.作业

1．下列的各对力中，是相互作用力的是

A．悬绳对电灯的拉力和电灯的重力B．电灯拉悬绳的力和悬绳拉电灯的力

C．悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力 D．悬绳拉天花板的力和电灯的重力

2．在拨河比赛中，下列各因素对获胜有利的是

A．对绳的拉力大于对方 B．对地面的最大静摩擦力大于对方

C．手对绳的握力大于对方D．质量大于对方

【板书设计】

一、作用力和反作用力

二、作用力与反作用力的关系

三、相互作用力与平衡力间的关系

四、探究拔河比赛中胜负的决定因素问题

【教学反思】

牛顿第三定律是一个比较难的课题。从以下三个角度进行反思

就其内容而言，它是反映物体之间存在的一种规律，而掌握规律最好的办法就是在实践中探索。因此，本节课采取引导式分层探究教学，即通过实验演示活动，让学生在观察和体验中由浅入深、由定性到定量，最后从比较的角度进行分层探究。

对于理解上的难点，如不平衡状态下物体间的相互作用，则通过实验和多媒体加以突破。从学生实际生活中的物理现象出发，创设物理情景，由学生实验中探究得出结论和规律，不仅提高学生学习物理的兴趣，又提高学生分析问题、解决问题的能力，养成一种对科学知识探究的良好习惯。

从教学手段上看，是传统教学和现代多媒体的有机结合。本节课设计大量简单有趣的实验，重视物理规律的形成过程，使学生加深对知识理解的同时，又提高教学效果.