高中物理第四章第5节牛顿第三定律教案新人教版必修1.docx
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高中物理第四章第5节牛顿第三定律教案新人教版必修1
牛顿第三定律
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。
牛顿第三定律是牛顿运动定律的重要组成部分，是物体间相互任用力的基本规律，有了第三定律就可以把牛顿运动定律的研究对象由一个物体推广到多个物体。
定律是对力的概念的完善，是进行受力分析的有效途径。
同时也是今后学习系统时区分内力和外力的依据。
另外，本节课的独特育人价值在于通过对第三定律的学习，能够启发学生观察生活中的物理现象，分析该现象的物理原理，应用所学物理知识解决实际问题，并能培养学生的团队合作精神。
学情分析
学生在学习本节课前已经学习了力和运动的有关知识，对力和运动的关系有了一定的认识。
本章中最重要的知识点是“牛顿第二定律”，但是学生对研究对象仍然是分辨不清，经常混淆物体系间的内力和外力。
最难的是学生不清楚物体系间单个物体的受力，及它们之间力的关系。
经过本节课对物理现象的分析总结恰好能够解决以上所有的疑问。
学生初中学习过第三定律，因此可能有轻视思想。
学生只重视定律的结论，对定律所体现的深层次的相互作用力的特点往往注意不够，对一对相互作用力和一对平衡力的关系就不容易区分，这是本节内容应加以关注的地方。
学生已经学过几个具体的力，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，既可以增强学生的学习兴趣，还可以培养学生的科学探究、解决实际问题的能力。
设计思路
设计实验与学生简易操作并重，实验操作与课件展示并重，理论分析与实验探究并重。
体现探究思想，经历探究过程，感受探究结果。
三维目标
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，能用它解决简单的问题；
3．能区分平衡力与作用力和反作用力。
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。
情感、态度与价值观
1．培养学生实事求是的科学态度和团结协作的科学精神；
2．激发学生探索的兴趣，养成一种科学探究的意识。
教学重点
1．知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力；
2．掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题。
教学难点
正确区分平衡力和作用力、反作用力。
教学方法
实验探究、讨论交流、多媒体辅助教学。
教具准备
多媒体课件，弹簧秤若干、小车两个、条形磁铁两只。
课时安排
1课时
教学过程
［新课导入］
前面我们学习了研究力与运动状态之间关系的牛顿第一定律和牛顿第二定律。
力是物体与物体之间的相互作用，也就是说一个物体对另一个物体施加了力的作用同时另一物体也必然对这一物体也施加了力的作用。
那么这两个力之间存在着怎样的关系呢？
这节课我们学习牛顿第三定律，来解决这两个力之间的关系。
［新课教学］
一、作用力和反作用力
1、力是物体与物体间的相互作用
力是物体对物体的作用。
只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体。
举例：
你在踢足球的时候，为什么足球会飞了出去？
（对足球施加了一个力，使足球获得一个初速度，从而飞了出去。
）而你在与足球接触的时候，有没有感觉到足球也对你施加一个作用力。
如果没有，你可以去踢一下铅球，我想这时你就会有刻骨铭心的感觉。
请一位来帮助做演示。
让这位同学手中托一本课本，说明你对课本有作用力的同时，课本对你也一个力的作用。
要求全体同学用左手打一下右手，问学生哪只手会痛？
（都痛）为什么？
（左手对右手有一个力的作用，而右手反过来对左手也有一个力的作用。
所以都会痛）
现在我们看一下这个实验。
在两只小车上各放一条磁铁，让两条磁铁同性相对。
如果这时我放开手，两只小车会怎样运动。
（同时反向）
用手拉弹簧，弹簧受到手的拉力，同时弹簧发生形变，手也就受到弹簧的拉力。
坐在椅子上用力推桌子，会感到桌子也在推我们，我们的身体要向后仰。
在平静的水面上，一只船上的人用力推另一只船，另一只船也要推前一只船，两只船将同时从静止开始向相反方向运动。
我们常说，地面上的物体受到地球的吸引（重力），其实，地球也在受着地面上的物体的吸引，地球和地面上物体之间的作用也是相互的。
如此等等，不胜枚举。
观察和实验表明：
两个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物体也施加了力。
2、作用力与反作用力
（1）作用力和反作用力
物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力（action）和反作用力（reaction）。
物体间的作用力总是成对出现的，我们就把这一对相互作用力称为作用力与反作用力，我们可以把其中任何一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力。
作用力与反作用力的叫法没有硬性的规定，我们可以把这对相互作用力中任意一个称为作用力，那么对应的另一个力就为反作用力。
举例：
粉笔盒放在讲台上，它就会受到讲台对它的支持力。
同时粉笔盒就会有一个压力作用于讲台。
我们可以把支持力称为作用力，那么压力就为反作用力。
我们也可以把压力称为作用力，那么这时支持力就为反作用力。
重力同样也有反作用力，重力是由于地球的吸引而产生的。
由于力的作用是相互的，地面上的物体受到地球的吸引，反过来地球也要受到地面上的物体的吸引。
所以重力的反作用力为物体对地球的吸引力。
（2）所有实际力都有它的反作用力
由于力的作用总是相互的，所以一个物体受到的所有实际力都有它的反作用力。
（3）作用力与反作用力的施力物体和受力物体刚好相互交换
水平面对物体的支持力（施力物体为水平面，受力物体为物体）的反作用力就为物体对水平面的压力。
压力施力物体为物体，受力物体为水平面。
与它的作用力刚好相反。
即甲对乙的力的反作用力是乙对甲的力。
所以将某个力的施力物体和受力物体调换后所得到的力即是该力的反作用力。
甲对乙的力乙对甲的力
二、牛顿第三定律
现在有请坐在墙边的同学用力打一下墙壁，有的用力较大，这时手就会痛；用较小的力轻轻的打一下，手就不会痛。
作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么样的关系？
这又是一个定量的问题，而定量的问题只靠日常的观察和经验是解决不了的，它需要通过实验来测量。
【实验】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A。
如图所示，可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动。
这时，弹簧测力计A受到B的拉力F′，弹簧测力计B则受到A的拉力F。
F与F′的关系是否有变化？
现在请同学们一边看一下课本的实验内容，一边做这个实验。
在做实验的过程观察、分析弹簧秤A对弹簧秤B的拉力和弹簧秤B对弹簧秤A的拉力之间的关系。
并画出两只弹簧秤互相拉伸时的相互作用力的示意图。
把A、B两只弹簧秤联结在一起，用力拉弹簧秤A，这时两只弹簧秤就都有了示数。
两只弹簧秤互相拉伸时的相互作用力F与F′有什么规律？
力是矢量，既有大小又有方向，因此我们必须同时考虑这两个方面。
从弹簧秤B读出的是什么？
（A对B的拉力）
从弹簧秤A读出的是什么？
（B对A的拉力）
这两个力是一对什么力？
（作用力与反作用力）
它们的大小关系呢？
（相等）
方向呢？
（相反）
改变一下手拉弹簧秤的力，观察一下两只弹簧秤的读数是怎样变化的？
（两只弹簧秤的读数同时发生变化，而且读数总保持相等）
【多媒体课件展示、分析上面的实验】
这个实验表明：
作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
【做一做】 用传感器探究作用力与反作用力的关系
实验时把一只力传感器连在计算机上，传感器的钩子上挂钩码，钩子受力的大小随时间变化的情况，可以由计算机屏幕显示。
如图所示，实验时把两只力传感器同时连在计算机上，其中一只系在墙上，另一只握在手中。
横坐标轴上下两条曲线分别表示两只传感器受力的大小。
用力拉一只传感器，可以看到，在一只传感器受力的同时，另一只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、方向都是相反的。
运动中两物体间的作用力和反作用力同样遵从牛顿第三定律，这一点可以用力传感器清楚地显示。
把一只力传感器系在一个物体上，另一只握在手中，当通过传感器用力拉物体时，尽管物体的运动状态可能变化，力的大小也可能随时间变化，但在任何时刻，作用力和反作用力总保持大小相等、方向相反。
这表明，牛顿第三定律所阐明的作用力与反作用力的关系，不仅适用于静止物体之间，也适用于运动物体之间，即这种关系与物体的运动状态无关，与参考系的选择也无关。
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，作用在同一条直线上。
这就是牛顿第三定律（Newtonthirdlaw）。
在生活和生产中牛顿第三定律的例子是很多的。
划船时桨向后推水，水就向前推桨，从而将船推向前进。
与此类似，轮船的螺旋桨旋转时也是向后推水，水同时给螺旋桨一个反作用力，推动轮船前进。
汽车的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。
汽车受到的牵引力就是这样产生的。
若把驱动轮架空，不让它跟地面接触，这时车轮虽然转动，但车轮不推地面，地面也就不产生向前推车的力，汽车就不会前进。
陷在泥泞中的汽车，尽管车轮飞转，车也不能前进，就是这个道理。
为了避免这类问题，多数越野车可以按需要分别由前轮或后轮驱动。
2、公式
F＝－F′
3、作用力和反作用力的内涵
作用力和反作用力总是互相依存，同时存在的，没有因果之分。
①大小相等
②方向相反
③作用在一条直线上
④同时产生，同时存在，同时消失
⑤力的性质相同
⑥适用于一切性质的力
⑦适用于一切运动状态
4、作用力和反作用力的特性
①相互性
两个物体间力的作用是相互的，施力物体和受力物体对两个力来说是互换的，我们把其中一个力称为作用力，那么另一个就为反作用力。
②同时性
通过上面的实验观察我们知道，当我改变手的拉力时，两只弹簧秤的读数是同时在变化的。
作用力变大，反作用力就变大。
作用力变小，反作用力就变小。
作用力消失，反作用力也就消失。
没有作用力就没有反作用力，两者互为依存。
③同类性
同类性就是说作用力与反作用力的性质是相同的。
如果作用力是弹力，反作用力一定是弹力；如果作用力是摩擦力，反作用力一定是摩擦力。
④异体性
作用力和反作用力分别作用在两个物体上。
5、平衡力与作用力和反作用力的区别
由牛顿第三定律我们知道作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
初中时我们学过平衡力，它也是大小相等，方向相反，作用在一条直线上的两个力，那么两者有什么区别呢？
（可让学生思考，然后提问。
总结后列表来比较）
①作用对象不同：
一对相互作用力分别作用在两个物体上，施力物体和受力物体刚好交换；一对平衡力同时作用在一个物体上。
②作用性质不同：
一对平衡力中的两个力性质不一定相同，而一对相互作用力总是同种性质的力。
③作用时间不同：
一对相互作用力总是同时产生、同时消失、同时变化；而一对平衡力中某一个力变化或消失时，另一个力不一定随之变化或消失。
④作用效果不同：
一对平衡力共同作用的效果使物体处于平衡状态，而一对相互作用力对不同物体分别产生各自的状态变化效果。
作用力与反作用力
一对平衡力
作用在两个物体上
作用在同一物体上
性质相同
性质不一定相同
同生、同灭、同增、同减
没有必然的对应关系
成对出现
不一定
效果不能抵消，不可求合力
效果互相抵消，合力为零
适用于各种状态
状态改变时原平衡力不一定相等
作用力和反作用力是矛盾的两个方面，它们是对立统一的关系。
对立的表现是：
发生相互作用的两个物体，既相互施加力，又同时受到对方所施加的作用力，两者的方向总是相反的；其统一的表现是：
两力同时存在，同时消失，互为依存。
举例：
桌子上放一粉笔盒。
压力和支持力是一对作用力与反作用力，它们性质相同。
支持力和重力是一对平衡力，它们的性质不同。
说明同一性的区别。
撤掉桌子，支持力消失，它的反作用力压力也同时消失。
而它的平衡力重力并没有消失。
说明同时性的区别。
牛顿第三定律在生活中的应用是十分广泛的。
【课堂探究】
1．用质量可以忽略的细绳把一物体挂在天花板上，如右图。
问：
F和F′是一对什么力（作用力与反作用力）
G和G′是一对什么力（作用力与反作用力）
F和G是一对什么力（一对平衡力）
F′和G′是一对什么力（什么也不是）
2．一个物体静止的放在水平支持物上，试证明物体对支持面的压力的大小等于物体所受的重力的大小，在证明过程中说出你的依据。
3．甲、乙两位同学在课间休息时相互打闹，甲失手将乙打痛了。
甲狡辩说：
力的作用是相互的，我给了你多大的力，你同样给了我多大的力；我把你打痛了，你同样也把我打痛了。
你对此如何评判？
4．在拔河比赛中，甲队胜了乙队，是不是由于甲队作用于乙队的力大于乙队作用于甲队的力。
为什么？
如果不是那是由于什么原因。
5．用手压弹簧，手先给弹簧一个作用力，弹簧形变后给手一个弹力，这个说法对不对。
为什么？
［小结］
这节课我们认识了作用力和反作用力，而这节课的重点是了解牛顿第三定律。
牛顿第三定律揭示了作用力与反作用力之间的关系──作用力与反作用力是大小相等，方向相反，作用在一条直线上的。
以及作用力与反作用力的相互性、同时性、同类性和异体性等。
并要注意作用力与反作用力跟我们初中学过的一对平衡力的区分。
［作业布置］
第82页问题与练习。
板书设计
5．牛顿第三定律
一、作用力和反作用力
1、力是物体与物体间的相互作用
两个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物体也施加了力。
2、作用力与反作用力
（1）作用力和反作用力
物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力（action）和反作用力（reaction）。
（2）所有实际力都有它的反作用力
（3）作用力与反作用力的施力物体和受力物体刚好相互交换
甲对乙的力乙对甲的力
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，作用在同一条直线上。
这就是牛顿第三定律（Newtonthirdlaw）。
2、公式
F＝－F′
3、作用力和反作用力的内涵
①大小相等
②方向相反
③作用在一条直线上
④同时产生，同时存在，同时消失
⑤力的性质相同
⑥适用于一切性质的力
⑦适用于一切运动状态
4、作用力和反作用力的特性
①相互性
②同时性
③同类性
④异体性
5、平衡力与作用力和反作用力的区别
①作用对象不同
②作用性质不同
③作用时间不同
④作用效果不同
作用力与反作用力
一对平衡力
作用在两个物体上
作用在同一物体上
性质相同
性质不一定相同
同生、同灭、同增、同减
没有必然的对应关系
成对出现
不一定
效果不能抵消，不可求合力
效果互相抵消，合力为零
适用于各种状态
状态改变时原平衡力不一定相等
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。
一个瘦弱的男子与一个大力士“掰腕子”，两手之间的作用力和反作用力一样大吗？
若两者一样大，大力士怎么会赢呢？
同学们不要尝试与大力士角力，以免受伤。
问题与练习
1．作用力和反作用力总是成对出现的。
现把木箱放在地面上，如果我们所研究的物体只有木箱和地球，涉及木箱和地球的作用力和反作用力有哪几对？
木箱所受的力是这几对中的哪几个？
地球所受的力是其中哪几个？
2．一个物体静止地放在台式弹簧秤上，试证明物体对弹簧秤的压力等于物体所受的重力（证明时在图上标出所涉及的力）。
3．倘若你处在遥远的太空，面前有一个与你相对静止的巨石。
你轻轻地推它一下。
试描述这块巨石和你自己在推石时与推石后的运动情况。
如果巨石静止地放在地面上，结果会一样吗？
为什么？
4．机车A拉着一节车厢B向右行驶。
用FAB和FBA分别代表A对B和B对A的作用力。
已知B行驶时受到的阻力F阻＝2.0×103N。
画出题中情境的草图，回答以下问题。
（1）A拉B匀速行驶时，FAB与F阻有什么关系？
FAB和FBA有什么关系？
（要说明大小和方向两方面的关系，并说明回答的根据。
）
（2）A拉B加速行驶时，FAB和F阻有什么关系？
FAB和FBA有什么关系？
若车厢B的质量mB是4.0t，加速度a是0.3m/s2，FAB和FBA各等于多少？
5．小强说：
“我记得在初中学过，如果两个力的大小相等、方向相反，这两个力就会互相平衡，看不到作用的效果了。
既然作用力和反作用力也是大小相等、方向相反的，它们也应该互相平衡呀！
”
应该怎样解答小强的疑问？
教学反思
学生对探究过程兴趣很大，操作积极、思维活跃，对定律和相互作用力的特点能较好地理解。
但在分析判断一对相互作用时没有把握好互为施力物体这一特点，在比较一对平衡力和一对相互作用力时容易混淆，需要在后面反复练习。
由于探究过程用时较多，后面应用练习时间有点紧张，要注意节奏的把握。
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