高中物理 第四章第五节牛顿第三定律Ⅰ教案 新人教版必修1

牛顿第三定律Ⅰ

教材依据

人民教育出版社高中物理必修一第四章第五节

教学流程

教学目标

一、知识和能力目标

１．知道作用力与反作用力的概念。

２．理解、掌握牛顿第三定律，能应用它解决简单的问题。

３．会区分平衡力跟一对作用力与反作用力。

４．培养学生通过实验总结规律的能力和在具体受力分析中应用牛顿第三定律的能力。

二、过程与方法

１．教师设问，提出研究问题，然后由学生动手实验。

２．教师指导，学生探究总结作用力与反作用力的特点。

３．应用讨论、练习的方法教会学生区别一对作用力与反作用力和一对平衡力。

三、情感目标

１．进一步掌握实践是检验真理的唯一标准的哲学思想。

２．通过学习，使学生了解到物理世界中普遍存在的对称美。

教学重点

１．掌握牛顿第三定律。

２．区分平衡力跟作用力与反作用力。

教学难点

区分平衡力跟作用力与反作用力。

教学方法

实验归纳法、分析推理法。

教学器材

投影仪、投影片、弹簧一个、弹簧测力计两个、物理小车两辆、光滑长木板、条形磁铁一个、铁块一块。

教学环境

传统授课班，多媒体教室。

教学实录

（首先用投影片出示本节课的学习目标）

１．知道作用力和反作用力的概念。

２．理解牛顿第三定律，并用它来解决实际问题。

３、区分一对相互作用力和平衡力。

一、创设情境，导入新课

教师：什么是力？力学中常用的力有哪些？

学生：力是物体对物体的相互作用。力学中常用的力有：重力（万有引力）、弹力、摩擦力等。

教师：一个物体可以发生力的作用吗？

学生：不能，发生力的作用时一定存在两个物体，前一个是施力物体，后一个是受力物体。

教师：施力物体同时也一定是受力物体，这句话对吗？

学生：对，因力是物体对物体的相互作用。

教师：那么，什么是“相互”作用呢？

学生：“相互”就是说：甲对乙有作用，同时乙对甲也有作用。

教师：那么物体间的这对相互作用力之间有什么关系呢？本节课我们一起来讨论这一问题。———牛顿第三定律

二、新课教学

1.作用力与反作用力

[学生活动与体验]

①让学生坐在座位上用力推课桌。

教师：用力推桌子时，你有何感觉？

学生：桌子也在推我，我用的力越大，身体向后仰得越厉害。

②让学生用笔用力写下“牛顿第三定律”这几个字。

教师：用手用力握笔写字时，会发现笔杆对手也有力的作用，有时手指的肌肉会压下一个坑，使肌肉发生形变。同学们请看一看你的手指…… （略微停顿一会儿）

③让学生用力拍一下桌子。

同学们在你拍桌子时你有何感觉？为什么会这样？

学生：用力大时手也感到疼。因为在手对桌子施加力的时候，桌子对手也有力的作用。

[教师演示]

①用力拉一个一端固定的弹簧，让学生观察。

②把光滑的木板放在水平桌面上，两个下车分别放在木板的两端，在小车上分别放上条形磁铁和铁块，放开小车，请同学们观察小车的运动。

(合作、讨论与探究)

教师：我用力拉弹簧时，弹簧受到手的拉力发生形变，弹簧伸长，同时手也感到受到弹簧的拉力。在演示实验中，放开小车，两辆小车相向运动，这能说明什么呢？

学生：磁铁对铁块产生引力，铁块对磁体也产生引力，使两辆小车向相反方向运动。

教师：为什么可以说铁块对磁铁也产生了引力？

学生：因为“力是物体运动状态改变的原因”。在实验中原来两辆小车都是静止的，放手后两辆小车都变为运动，即它们的运动状态都发生了变化，所以它们都受到了力的作用。而力的来源只能是磁铁与铁块间存在相互作用。

教师：当一只船上的人用力推另一只船时，另一只船也要推这一只船，使两只船同时由静止向相反方向运动。日常生活中我们常说磁铁能吸引铁块，可见这种说法是不完全正确的。正确的说法应该是磁铁与铁块是相互吸引的。物体受到地球的吸引，其实，物体也吸引地球，即：物体间的作用是相互作用。

教师：请同学们再分析一下，在上述两个演示实验中的，相互作用力有几个力？施力物体与受力物体分别是什么？

学生：每一对相互作用都有两个力。在第一对相互作用中有：（１）手对弹簧的拉力。此时手是施力物体，弹簧是受力物体；（２）弹簧对手的弹力。此时弹簧是施力物体，手是受力物体。在第二对相互作用中有：（１）磁铁对铁块有引力。此时磁铁是施力物体，铁块是受力物体；（２）铁块对磁铁有引力。此时铁块是施力物体，磁铁是受力物体。

教师：可见，在相互作用的两个物体中，每个物体既是施力物体，又是受力物体。同时每对相互作用都伴随有两个力的出现，我们把这两个力分别称为作用力和反作用力。即：如果我们把其中一个力叫作用力，那么另一个力就叫反作用力。

学以致用：如图所示，长木板平放在地面上，用Ｆ＝１０Ｎ的力拉动木板上的铁块，使其匀速运动，木板静止，木板受力的个数是几个？这些力如果叫作用力，其反作用力各是什么力？

答案与解析：受５个力的作用；重力的反作用力是木块对地球的引力，地面对它支持力的反作用力是它对地面的压力，铁块对它压力的反作用力是它对铁块的支持力，铁块对它摩擦力的反作用力是它对铁块的摩擦力，地面对它摩擦力的反作用力是它对地面的摩擦力。

对于分析木块受力的个数，我们可以根据一重、二弹、三摩擦的顺序去逐个分析，其中弹力和摩擦力都是接触力，我们可以在接触面分析这些力的存在与否。

教师总结：通过上述练习可知：

（１）作用力和反作用力是发生在两个物体之间的一对力。

（２）任一物体既是对另一物体的施力物体，同时也是另一物作用的受力物体。

（３）相互作用的一对力中，任何一个力都可作为作用力或者反作用力。

那么，作用力与反作用力之间有什么关系呢？下面我们一起探究这个问题。

2.牛顿第三定律

教师指导，学生参与探究活动

教师：请同学们两人一组，按图示方式将手中的弹簧测力计连接起来。（停顿一会）

稍微用力拉弹簧测力计，观察两个弹簧测力计的示数，看它们有什么关系？

学生：大小相等。

教师：再稍微增大拉力，在观察弹簧测力计的示数如何变化？这说明两弹簧测力计之间的作用力与反作用力有什么关系？

学生：两弹簧测力计的示数都增大，说明两弹簧测力计之间的作用力与反作用力总是大小相等。

教师：请同学们再分析两弹簧测力计的拉力方向、施力物体和受力物体有什么关系？这说明作用力与反作用力的方向应是怎样的？

学生：两拉力的方向是相反的，Ａ对Ｂ的拉力施力者是Ａ，受力物体是Ｂ，Ｂ对Ａ的拉力施力物体是Ｂ，受力物体是Ａ。这两个力的方向总是相反。

教师：现在如果松手，你会发现弹簧测力计Ａ对弹簧测力计Ｂ无作用力时，弹簧测力计Ｂ对弹簧测力计Ａ也无作用力。这说明作用力和反作用力在作用时间上是什么关系？

学生：同时产生，同时消失。

教师：两弹簧测力计之间的作用力与反作用力属于哪种性质的力？

学生：它们都属于弹力。

教师总结：从观察到的结果可知：示数相同说明两弹簧秤间相互作用力的大小是相同的；弹簧秤受力方向即为作用力或作用力的方向，即相互作用是反向的，并且它们是同时变化的。可见：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。这就是牛顿第三定律。

教师：请同学们再分析、思考这样几个问题：

（１）人在走路的时候，人与地球之间的相互作用力有几对？

（２）各对作用力和反作用力在性质上有什么关系？

（３）各对作用力和反作用力所作用的对象有何关系？

学生活动：思考、讨论

教师：检查讨论结果。

学生Ａ：人在走路时，人与地球间的相互作用力有三对，分别是：地球对人的引力（重力）和人对地球的引力、人对地球的压力和地球对人的支持力、地球对人的摩擦力和人对地球的摩擦力。

学生Ｂ：各对作用力和反作用力在性质上是相同的；第一对都是引力，第二对都是弹力，第三对都是摩擦力。

学生Ｃ：作用力和反作用力的作用对象是不同的。第一对中作用对象分别是人和地球，第二对中作用对象分别是人和地球，第三对中作用对象仍分别是人和地球。虽然作用对象都是人和地球，但作用力和反作用力并不同时作用在人或者地球上。

教师总结：从上例中可知，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。

( 学以致用) 关于两个相互作用的物体间的作用力和反作用力的关系，下列说法正确的是( )

Ａ．先有作用力，才有反作用力

Ｂ．只有两个物体处于平衡状态时，作用力和反作用力大小相等

Ｃ．只有两个物体的质量相同时，作用力和反作用力的大小才相同

Ｄ．作用力和反作用力由于施力物不同，所以可以是不同性质的力

Ｅ．以上选项都不对

答案与解析：正确选项是Ｅ

根据牛顿第三定律中关于作用力和反作用力关系的描述：“同值、同性、同变化，异物、反向、又共线”。可知，作用力和反作用力是同时产生、同时消失、同时变化的，并且它们的大小不论在什么情况下都相同，也始终属于同种性质的力。由此可见在本题中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四个选项都是错误的。

3.相互作用力与平衡力间的关系

教师：请同学们回忆一下什么是平衡力？

学生：作用在物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，且作用在一条直线上，那么这两个力就是一对平衡力。

教师：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？

学生：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。

教师：那它们究竟有什么区别呢？请同学们从作用对象、力的性质、作用效果、作用时间四个方面加以分析、思考。

学生思考、讨论

教师总结：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）作用时间不同獉獉獉獉獉獉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。

学生活动：阅读Ｐ８７页牛顿第三定律的应用

三、本课小结

本节课我们主要学习了：

１．任何力的产生必须有两个物体，而且力是成对出现的，其中一个是作用力，另一个是反作用力。

２．作用力和反作用力之间的关系就是牛顿第三定律的内容。

３．正确区分平衡力和相互作用力。

四、布置作业