教学设计 牛顿第三定律.docx

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教学设计牛顿第三定律

新人教版高一物理必修1第四章第5节

§4.5牛顿第三定律

姓名刘益民

单位宝应县中学

邮编225800

§4.5牛顿第三定律

宝应县中学（225800）刘益民

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，思考力的相互作用规律，并利用牛顿第三定律解决生活中的有关问题。

2．通过实验探究力的相互作用规律，学习研究物理问题的方法。

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，培养学生探究日常生活中有关的物理学问题，并将物理知识应用于实际生活的意识。

2．通过研究性学习，获得成功的喜悦，培养学好物理的信心。

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，培养与人合作的团队精神。

教学重点

牛顿第三定律的内容及含义，并学会用它分析生活中实际问题。

教学难点

作用力、反作用力与平衡力的区别

学生分析及其

学习需要分析

1．在初中学习阶段，学生对相互作用力的认识往往只停留在力的大小和方向上，对于力的作用点往往不能引起足够的重视，如何区分一对力是作用力和反作用力应引起学生足够的重视。

2．利用牛顿第三定律解决生活中的有关问题也是学生非常感兴趣的教学内容，这需要通过对相应问题的分析解决澄清头脑中不正确的认识。

教学媒体选择

与应用设计

本节课教学媒体有：

PPT、视频、flash、演示用弹簧秤等。

媒体应用设计策略:

通过生活实例视频观察思考与体验，通过PPT展示出的问题引导学生自主学习、实验探究，进而结合PPT、生活视频、flash、DIS实验视频等来讨论分析，理解一对相互作用力的规律，再通过对生活中实际问题的讨论及应用，达到攻克难点、突出重点，让学生回归生活，参与讨论，从中找到学习物理的乐趣。

教学方法

实验探究（演示实验，学生互动实验，学生分组实验）、合作讨论

教学仪器

粗绳一根，演示用大弹簧秤、小弹簧秤两个；带有条形磁铁的小车两个；分组实验用的弹簧秤若干个。

教学过程设计

教师活动设计

学生活动设计

（一）复习回顾温故知新

【新课导入】从力的概念我们已经知道力的作用是相互的，有受力物体必有施力物体，那么两物体相互作用之间存在怎样的关系是我们加深对力的概念的理解所必须探讨的问题。

今天我们就一块来研究两个物体间发生相互作用的规律。

【视频播放】力的作用是相互的-----

『媒体运用及设计策略』视频

引入两段网络视频，一是搞笑类：

后座力太大；另一是军事类：

米-24攻击直升机；让学生观察与体验，激发学习相互作用力的兴趣。

（二）目标引领自主探究

【阅读思考】

问题1:

怎样理解力是物体之间的相互作用?

问题2：

能不能找到这样的情况：

一个物体对另一个物体有力的作用，而另一个物体对这个物体却没有力的作用？

问题3:

作用力和反作用力的关系如何?

『媒体运用及设计策略』PPT

让学生回顾初中所学相互作用力的基本特点，初步了解牛顿第三定律，体会研究物理规律的物理方法，并结合问题展开思考，反思作用力和反作用力的规律如何，为下面讨论与实验做好知能准备。

（三）讨论质疑合作交流

【实验与讨论】物体之间的存在相互作用力，那么如何分析研究这种规律呢？

下面我们将采用理论联系实际的方法进行学习。

通过实验的演示，从实验的现象中去总结规律。

我们研究的过程先定性进行研究，再定量进行研究。

『观察思考』

你看到了什么？

为什么？

『学生回答』

『阅读教材』

教师活动设计

学生活动设计

[定性研究]：

探究作用力与反作用力的关系

【动手分析1】手压桌子时的受力物体和施力物体，

分析作用力与反作用力的作用对象不同------异物；

【实例分析1】踢球的时候脚踢了球或头顶了球，同时球也会给你一个作用力；人在划船时用桨推河岸，船离开了岸。

风扇开动时对空气有作用，同时空气也会对风扇有作用。

【视频播放1】冰上推车

【动手分析2】手压桌子时的受力物体和施力物体，

猜想作用力与反作用力的作用时间的关系？

【演示实验1】用手拉弹簧

【演示实验2】在两辆小车上各固定一根条形磁铁，同时松开手，观察两个小车的弹开的情况，当磁铁的同名磁极靠近时，放手小车两车相互远离；当异名磁极接近时，两辆小车相互靠近。

同时试分析上面实验中磁铁间作用力与反作用力的性质；

（板书1）

一、作用力与反作用力的关系

1、相互性：

作用力与反作用力总是成对出现的；（异物）

2、同变化：

作用力与反作用力总是同时变化。

（同时）

3、同性质：

作用力与反作用力总是性质相同。

（同性）

『媒体运用及设计策略』演示实验+视频

让学生从生活事例并结合教师的引导问题展开分析与交流，再通过视频与实验，总结出作用力和反作用力定性的规律，层层深入，多角度地理解作用力和反作用力的特点与规律。

『学生举例分析』拍巴掌后会疼，说明两手间存在作用力，并且是相互的。

作用力与反作用力作用在不同的物体上,是相互的；

『学生猜想』

作用力与反作用力的作用时间应该是同时存在、同时消失的。

『学生集体体验』用手拉弹簧秤：

体验作用力与反作用力作用时间的特点。

从生活中再列举两例来进行分析。

『学生举例小结』人走路时，脚与地面间力都是摩擦力等。

说明作用力与反作用力性质相同。

『学生小结』

作用力与反作用力关系定性特点

『记录笔记』

教师活动设计

学生活动设计

[定量研究]：

探究作用力与反作用力的关系

【动手分析1】请同学们用手拍桌子，感觉一下，如果你用的力越大，你的感觉又会怎么样？

那你能从这个现象当中得出什么规律呢？

有什么启发呢？

【互动实验】请一个高个子同学与一个矮个子同学，两同学各拉绳子一端，进行拔河比赛。

请同学们认真想一想，两学生之间的拉力大小存在什么样的关系？

明显地好象高个子同学赢了，力气大嘛。

如何求证这两个力的大小呢？

【分组实验】请同学们自己动手做实验，探究一下作用力与反作用力的大小关系。

教师巡回指导，并要求学生自己得出在各种状况下，两拉力大小的关系。

注意：

a、弹簧秤使用前要先调零。

b、两弹簧秤互拉时需注意方法，减小摩擦力。

【模拟实验】另找两位同学分别用大弹簧秤和小弹簧秤模仿拔河比赛，并进行解释，注意两力的方向，得出自己的结论。

【视频播放2】校园拔河比赛

『媒体运用及设计策略』

分组实验+视频

为了定量研究探究作用力与反作用力的关系，先创设情景（拔河比赛），请学生进行互动表演，让学生觉得作用力与反作用力大小好象相等，但又应该不等，产生思维冲突。

然后设计分组实验进行探究，对实验结果分析并交流，并同时播放有关校园拔河比赛视频。

由于用弹簧秤探究时可能存在很大的实验误差。

肯定会有学生会质疑：

由于弹簧秤的精度问题，仅凭弹簧秤得出作用力与反作用力大小相等的结论不能令人信服，进而介绍DIS实验可解决大家的疑惑。

【DIS实验】利用计算机辅助实验系统演示作用力和反作用力的关系

A、介绍并演示数字传感器：

着重强调“灵敏和精确”。

B、演示传感器的使用方法，并指出两个传感器测得值一正一负的用处。

『学生体验并猜想』相互作用的两个力大小是相等。

『学生互动实验』

观察胜负，猜想两学生之间的拉力大小存在什么样的关系？

『设计实验方案』

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?

学生讨论并交流。

『学生分组实验』

『探究交流』

得出的实验结论？

『演示交流』

解释拔河比赛，并分析如何做才能获胜。

『阅读教材』

教师活动设计

学生活动设计

【实验设计】

A、用传感器测拉静止物体时作用力与反作用力的大小。

B、用传感器测拉着物体做变速运动时的作用力与反作用力的大小。

【视频播放3】用传感器研究作用力与反作用力的关系。

DIS探究设计：

探究质量和速度对物体间的相互作用力是否影响。

1．速度相同质量不同的两车碰撞时，卡车对汽车的力和汽车对卡车的力大小关系怎样？

2．质量相同速度不同的两车碰撞时，卡车对汽车的力和汽车对卡车的力大小关系怎样？

【PPT展示】实验中的不同质量两物体碰撞时相互作用力大小的图像。

实验中的不同速度两物体碰撞时相互作用力大小的图像。

数据显示：

两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，与物体的质量和速度都没关系。

『媒体运用及设计策略』实验视频

学生初次接触传感器，对其应用的方法和使用等还很不熟悉，应该介绍传感器的使用方法，了解其基本原理是将非电学量转化为电学量，而且体会先进科技带来的方便，其中让学生学会用“控制变量法”设计好研究的问题，然后进行实验，保存数据，分析图表等。

『思考与讨论』

DIS实验设计思想

『观看视频』

『思考与讨论』

进一步设计DIS实验：

探究质量和速度对物体间的相互作用力是否影响。

体会控制变量法的物理思想；

『分析数据』

总结作用力与反作用力大小与方向的基本规律是什么？

教师活动设计

学生活动设计

（板书2）

4、等大、反向、共线：

作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

二．牛顿第三定律

1、内容：

两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

2、数学表达式：

F=－F′

【问题讨论】从上面的研究我们可以知道，作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

这个结论好象跟我们所学习的平衡力是一样的，是不是一样呢？

你能区分它们吗？

【PPT填表】

作用力与反作用力

一对平衡力

作用对象

相互作用的两个物体（异物）

一个物体上（同物）

作用性质

一定同种性质

不一定同种性质

作用时间

两个力同时产生，同时变化，同时消失

一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力

作用效果

两个力各有各的效果

两个力共同作用，效果是使物体平衡

『媒体运用及设计策略』PPT比较表格

学生对平衡力与一对相互作用力容易混淆，通过列表比较，促进学生去理解与记忆，并且阐述关键之不同，为澄清概念以及实际生活中相关的问题讨论提供有力的知识支持。

（四）巩固运用检测反馈

【思考讨论1】把一块金属挂在弹簧秤上并保持静止。

是证明金属对弹簧秤的拉力的大小等于金属重力的大小。

『媒体运用及设计策略』flash

强调本节课的教学难点：

区分“作用力与反作用力”和“平衡力”，并能熟练使用各自的性质。

本讨论试通过平衡状态下的受力分析，澄清两组物理概念。

『记录笔记』

『交流讨论』

『交流讨论』

教师活动设计

学生活动设计

【思考讨论2】跳高运动员从地面起跳的瞬间，下列说法哪些是正确的（ABD）

A．运动员给地面的压力大于运动员受到的重力

B．地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力

C．地面给运动员的支持力大于运动员对地面的压力

D．地面给运动员的支持力等于运动员对地面的压力

『媒体运用及设计策略』视频4：

奥运会跳高比赛视频

地面给运动员的支持力和运动员对地面的压力是一对作用力和反作用力，永远大小相等，方向相反，作用在一条直线上，与运动员的运动状态无关。

而跳高运动员从地面起跳的瞬间，必有向上的加速度，这就要求地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力。

【思考讨论3】鸡蛋碰石头,为什么鸡蛋碎了,而石头不破呢?

【问题剖析】鸡蛋和石头间的作用同样遵守牛

顿第三定律，它们的相互作用力等大，但由于鸡蛋脆弱，石头比较坚硬，所以鸡蛋表面易破，石头不易破。

这是因为作用效果由物体本身的特性和物体受到其它力的情况有关，如物体能够承受的压强大就不易损坏。

【课堂讨论】甲、乙两人发生口角，甲打了乙的胸口一拳致使乙受伤，法院判决甲应支付乙的医药费。

甲狡辩说：

“我打了乙一拳，根据牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等，乙对我也有相同大小的作用力，所以乙并没有吃亏。

”那么，如果你是法官，你对这一事件怎么判决呢？

『媒体运用及设计策略』视频5+图片

让学生观看鸡蛋碰石头视频，激发兴趣，再通过课堂辩论甲乙两人口角事件，使学生认识到作用效果不可抵消性。

『学生回答』

『观看视频』

『学生集体表演』

让全班学生在自己的座位上起跳一次，模拟跳高时关键的踏跳动作，体验反作用力。

『观看视频』

『讨论交流』

『学生辩论』

如果我是法官？

教师活动设计

学生活动设计

【思考讨论4】马拉车，车也拉马，由牛顿第三定律可知，这两个力相等，但为什么车能前进？

『媒体运用及设计策略』视频6

高一学生还未曾养成确定“研究对象”进行分析的习惯，对物体总是整体分析，或者既分析作用力又分析反作用力，因此让学生从此问题中体会研究对象的重要性，也从生活的问题抽象出物理问题，并能将所学知识应用于实际。

（五）总结反思拓展提升

【视频播放7+8】神七顺利升空点火瞬间+南京会飞的“汽车”亮相

『媒体运用及设计策略』视频

通过“神七”升空的录像片断以及南京航空航天大学学生设计的“会飞的汽车”，让学生再次体验物理对科技的发展巨大作用，激励学生的创新精神，并对其进行爱国主义教育。

【课后研究小课题】蛙泳时，双脚向后蹬水，水受到向后的作用力，则人体受到向前的反作用力，这就是人体获得的推进力。

在自由泳时，下肢是上下打水,为什么却获得向前的推进力呢？

试写一篇小论文。

『学生分析』

学会确定研究对象。

『观看视频』

『课后研究』小论文

附1：

板书设计：

§4.5牛顿第三定律

一、作用力与反作用力的关系

1、相互性：

作用力与反作用力总是成对出现的；（异物）

2、同变化：

作用力与反作用力总是同时变化。

（同时）

3、同性质：

作用力与反作用力总是性质相同。

（同性）

4、等大、反向、共线：

作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

二．牛顿第三定律

1、内容：

两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上。

2、数学表达式：

F=－F′

附2：

教学思考与效果评价

《牛顿第三定律》是一个与生活紧密相关的课题，就其内容而言，它是反映物体之间存在的一种规律，而掌握规律的最好办法是在实践中探索。

但是学生在初中已经学过一部分相互作用力的知识，因此教师应尽量放手让学生自己发现、探索、总结、例证等等，才能让学生真正地抓住重点，突破难点。

对于牛顿第三定律的学习，学生更容易眼高手低，总觉得很简单，但大部分学生并没真正地理解。

因此，本节课采用引导式的分层探究教学，从生活体验入手，结合实验让学生自己分析总结，得出结论，即通实验、演示等活动，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索。

对于理解上的难点，则通过演示和多媒体加以突破。

从学生实际生活中的物理现象出发，创设问题情景，由学生在实验中探究得出结论和规律。

这不仅提高学生学习物理的兴趣，又能提高学生解决问题分析问题的能力，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和现代媒体的有机组合，本节课设计的大量简单有趣的演示实验、生活视频和学生动手实验，重现物理规律的形成过程，然后充分利用现代化手段动员学生的多种感官参与学习活动，使学生加深对知识理解的同时,又提高教学效果。

从上述教学设计也可以看出：

通过教师创造性的处理教材，提取课文陈述性知识的内容蕴含的方法教育素材，这样可以始终将学生置于研究者、探索者的位置，让学生通过自身的思考和活动来获取知识。

学生主体参与教学可以使学生利用已有的认知结构，对各种信息进行选择、分析、判断、综合，主动构建对信息的解释系统，一旦学生成为认识过程的主体，他们就不再是被动地去接受教师的传授的知识和技能，而是在发现问题、提出问题、解决问题的过程中，较好的发展了智力，实现学生主动发展和培养开拓精神、创造能力的目标。

从实践来看，本节课课堂教学效果良好，学生参与度高。

另外，牛顿第三定律是从实验中得出的。

因此，本课设计的几个实验尤其都体现了作用力跟反作用力间的关系，在进行实验时，每一个实验结束后都应对所进行的实验进行一定的分析，为以后学生总结出实验规律起到一定的铺垫作用。

另外，若把相互作用的两个物体看成一个系统，作用力和反作用力就属于系统的内力，学生在应用牛顿第三定律来解释一些生活中的现象或阐述原理时之所以思路不是十分清晰，是因为学生的意识里面是对产生作用力和反作用力的这个系统来分析的，老师要教育学生明确研究的对象，学会对系统内的某一个物体进行受力分析，而不是对系统这个整体来进行分析。

还有牛顿第三定律的教学除了让学生掌握定律的内容外，还应通过教学使学生体会研究物理规律的方法，在教学中要培养学生的思考能力，让学生多发表自己的看法，让课堂成为学生求知的天堂。

拓展巩固，回归生活

附3：

教学流程图《§4.5牛顿第三定律》