《牛頓第三定律》教案.doc

4.5 牛頓第三定律整體設(shè)計(jì) 牛頓第一定律和牛頓第二定律解決的是單個(gè)物體在不同的力學(xué)情境下所遵循的規(guī)律問(wèn)題，但是自然界是物質(zhì)的，不同的物體之間是相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的.對(duì)于力，不能脫離受力物體和施力物體而獨(dú)立存在，討論時(shí)必然要涉及施力物體與受力物體間的相互作用及它們之間所遵循的規(guī)律，牛頓第三定律揭示的恰恰就是這一規(guī)律.正是由于牛頓第三定律才使得我們更加全面地認(rèn)識(shí)到物質(zhì)世界的關(guān)系及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，現(xiàn)實(shí)生活中許多實(shí)際問(wèn)題得以圓滿順利地解決.事實(shí)上，牛頓第三定律是如此地重要和深入人心，以致我們常常是不自覺(jué)地應(yīng)用卻感覺(jué)不到它的存在.但是，對(duì)具體問(wèn)題的研究過(guò)程中，若細(xì)致深入追究起來(lái)，又似乎不是那么順理成章. 教材對(duì)于牛頓第三定律的討論是漸次深入逐層推進(jìn)的：先通過(guò)司空見(jiàn)慣的實(shí)例得到物體之間的作用力和反作用力的概念，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出作用力反作用力的定量關(guān)系，然后分析匯總得出牛頓第三定律.最后再回到實(shí)際應(yīng)用中去，讓學(xué)生體會(huì)牛頓第三定律的應(yīng)用，以達(dá)到定律的深入理解和融匯貫通的目的.教學(xué)重點(diǎn) 對(duì)牛頓第三定律的理解及應(yīng)用.教學(xué)難點(diǎn) 作用力、反作用力與平衡力的區(qū)別.課時(shí)安排 1課時(shí)三維目標(biāo) 知識(shí)與技能 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.理解牛頓第三定律的確切含義，會(huì)用它解決有關(guān)問(wèn)題. 3.會(huì)區(qū)分平衡力與作用力和反作用力. 過(guò)程與方法 .觀察生活中力的相互作用現(xiàn)象，思考力的相互作用的規(guī)律. .通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究力的相互作用規(guī)律. .通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手、大膽質(zhì)疑、勇于探索，可提高學(xué)生自信心并養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣. 情感態(tài)度與價(jià)值觀 .經(jīng)歷觀察、實(shí)驗(yàn)、探究等學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)尊重客觀事實(shí)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度. .通過(guò)研究性學(xué)習(xí)，獲得成功的喜悅，培養(yǎng)學(xué)好物理的信心. .培養(yǎng)與人合作的團(tuán)隊(duì)精神.課前準(zhǔn)備 彈簧、彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)、力傳感器、鉤碼、計(jì)算機(jī).教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入 拔河比賽是一項(xiàng)很有趣的娛樂(lè)活動(dòng)，為探究雙方作用力的情況，把兩隊(duì)運(yùn)動(dòng)員簡(jiǎn)化為兩個(gè)人，一個(gè)高大強(qiáng)壯的男生與一個(gè)瘦小柔弱的女生.讓他們各拿著一個(gè)完全相同的測(cè)力計(jì)對(duì)拉.將實(shí)驗(yàn)分成如下步驟并讓學(xué)生仔細(xì)觀察. 1.讓女生“主動(dòng)”施力，兩測(cè)力計(jì)的示數(shù)情況如何？ 2.讓男生“主動(dòng)”施力，兩測(cè)力計(jì)的示數(shù)情況又如何？ 3.讓男生穿上溜冰鞋站在水泥地上，女生穿運(yùn)動(dòng)鞋與之對(duì)拉，在男生運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，兩彈簧秤的示數(shù)情況又有何特點(diǎn)？ 實(shí)驗(yàn)中我們能得到什么結(jié)論？ 復(fù)習(xí)導(dǎo)入 力的概念及其特點(diǎn)是什么？ 力是物體間的相互作用，力具有物質(zhì)性、相互性、同時(shí)性、矢量性和獨(dú)立性的特點(diǎn).推進(jìn)新課 一、作用力和反作用力 力是物體對(duì)物體的作用.只要談到力就一定存在施力物體和受力物體. 演示：用手拉彈簧，彈簧受到手的拉力，彈簧發(fā)生形變.手也因而受到彈簧力的作用而產(chǎn)生形變. （課件展示）平靜的湖面上停著兩只小船.一只船上的人用船槳用力去推另一只小船，結(jié)果兩只小船同時(shí)從靜止開(kāi)始向相反的方向運(yùn)動(dòng). 設(shè)定情景：讓學(xué)生坐在椅子上，用力推桌子，讓他們體會(huì)有何感覺(jué). 教師設(shè)疑： 1.以上情況中，施力物體和受力物體各是什么？ 2.以上事例中，各力的作用方向有何關(guān)系？作用點(diǎn)位置有何特點(diǎn)？各是什么性質(zhì)的力？ 3.各事例中，力的先后順序有何特點(diǎn)？ 4.各事例中所涉及的兩個(gè)力的作用效果能否抵消？ 合作探究 1.對(duì)彈簧來(lái)說(shuō)，手是施力物體，彈簧是受力物體；對(duì)手而言，彈簧是施力物體，手是受力物體.兩船事例中，每個(gè)小船都可以是施力物體，又是受力物體，這取決于研究對(duì)象的選擇.同樣，學(xué)生推桌子事例，桌子和學(xué)生既可以是施力物體，也可以是受力物體. 2.手對(duì)彈簧的作用力與彈簧對(duì)手的作用力，方向相反，彼此作為對(duì)方的作用點(diǎn).彈簧對(duì)手的作用力與手對(duì)彈簧的作用力都是由形變引起的，都是彈力.下兩例與之相類(lèi)似. 3.以上事例，力總是同時(shí)出現(xiàn)、同時(shí)消失，無(wú)先后順序. 4.作用效果不能抵消. 以上所舉事例所涉及的力均為彈力.是否只有彈力才具有以上的特點(diǎn)呢？ 提示：地面上的物體受到地球的吸引，其實(shí)地球也在受到地面上物體的吸引，這種吸引力也是相互的. 歸納結(jié)論：兩物體之間的作用總是相互的.一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，后一物體一定同時(shí)對(duì)前一個(gè)物體也施加了力.物體間相互作用的這一對(duì)力，通常叫做作用力和反作用力.作用力和反作用力總是互相依存、同時(shí)存在、性質(zhì)相同.我們可以把其中任何一個(gè)力叫做作用力，另一個(gè)叫做反作用力.它們分別作用在兩個(gè)不同的物體上. 二、牛頓第三定律 作用力和反作用力間的關(guān)系：從上述事例中我們得到的相關(guān)信息是：方向相反，同時(shí)作用.它們之間的大小關(guān)系是一個(gè)定量的問(wèn)題，而定量的問(wèn)題只靠日常觀察和經(jīng)驗(yàn)是解決不了的，它需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量. 實(shí)驗(yàn)演示 探究作用力與反作用力的關(guān)系 把A、B兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)連接在一起，B的一端固定.用手拉彈簧測(cè)力計(jì)，如圖4-5-1所示，可以看到兩彈簧測(cè)力計(jì)指針同時(shí)移動(dòng).這說(shuō)明彈簧測(cè)力計(jì)A受到B的拉力F，彈簧測(cè)力計(jì)B受到A的拉力F.F與F大小總是相等、方向總是相反.兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)有什么關(guān)系？它們受力的方向有什么關(guān)系？圖4-5-1 做一做 先把一個(gè)力傳感器連在計(jì)算機(jī)上，在傳感器的鉤子上掛上鉤碼.鉤子受力的大小隨時(shí)間變化情況可由計(jì)算機(jī)屏幕顯示. 如圖4-5-2所示，把兩個(gè)力傳感器同時(shí)連在計(jì)算機(jī)上，其中一個(gè)系在墻上，另一個(gè)握在手中，橫坐標(biāo)軸上下兩條曲線分別表示兩個(gè)傳感器受力的大小.圖4-5-2 用傳感器顯示作用力和反作用力 用力拉一個(gè)傳感器，可以看到在一個(gè)傳感器受力的同時(shí)，另一個(gè)傳感器也受到力的作用.而且在任何時(shí)刻兩個(gè)力的大小都是相等的，力的方向都是相反的.如圖4-5-3.兩個(gè)鉤子受力的情況可以由計(jì)算機(jī)屏幕顯示.橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是力的大小圖4-5-3 結(jié)論：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上，這就是牛頓第三定律. 教師設(shè)疑：以上實(shí)驗(yàn)中，相互作用的兩個(gè)物體都是靜止不動(dòng)的，處在平衡狀態(tài).那么兩個(gè)運(yùn)動(dòng)中的物體之間的相互作用力是否滿足上述規(guī)律呢？ 合作探究 把一個(gè)傳感器系在一個(gè)物體上，另一個(gè)握在手中.如圖4-5-4，當(dāng)通過(guò)傳感器用力拉物體時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可隨著力的變化而變化.但在任何時(shí)刻，作用力和反作用力總是大小相等、方向相反.圖4-5-4 用傳感器顯示運(yùn)動(dòng)中兩物體間的作用力和反作用力 結(jié)論：牛頓第三定律所揭示的規(guī)律與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，與參考系的選擇也無(wú)關(guān). 綜上所述，我們可以總結(jié)出作用力與反作用力的特點(diǎn)： 四同：同大小，同直線，同性質(zhì)，同時(shí)性. 三不同：方向相反，作用點(diǎn)分別在兩物體上，作用效果不能相互抵消. 在生活和生產(chǎn)中牛頓第三定律的例子是很多的. 交流討論：劃船時(shí)槳向后推水，水就向前推槳，從而將船推向前進(jìn). 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于輪胎和地面間的摩擦，車(chē)輪向后推地面，地面給車(chē)輪一個(gè)向前的反作用力，使汽車(chē)前進(jìn).如圖4-5-5，把驅(qū)動(dòng)輪架起懸空，不讓它跟地面接觸，這時(shí)車(chē)輪雖然轉(zhuǎn)動(dòng)，但車(chē)輪不接觸地面，不產(chǎn)生向前推車(chē)的力，汽車(chē)不會(huì)前進(jìn).汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪向后推動(dòng)地面，它們獲得的反作用力成為汽車(chē)的牽引力圖4-5-5課堂訓(xùn)練 1.以卵擊石，雞蛋“粉身碎骨”，而石頭“安然無(wú)恙”.對(duì)于這一過(guò)程的描述，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.在以卵擊石的過(guò)程中，雞蛋“粉身碎骨”說(shuō)明石頭對(duì)雞蛋的作用力大，所以雞蛋碎了 B.在以卵擊石的過(guò)程中，石頭“安然無(wú)恙”說(shuō)明雞蛋對(duì)石頭的力小，所以石頭無(wú)恙 C.在以卵擊石的過(guò)程中，石頭對(duì)雞蛋的作用力與雞蛋對(duì)石頭的作用力，二者大小相等 D.以卵擊石的過(guò)程中，石頭無(wú)恙而雞蛋“粉身碎骨”是因?yàn)榈皻つ艹惺艿牧h(yuǎn)小于石頭所能承受的力 解析：以卵擊石過(guò)程中，雞蛋對(duì)石頭的力與石頭對(duì)雞蛋的力是作用力和反作用力.由牛頓第三定律知，這兩個(gè)力總是大小相等.雞蛋之所以“粉身碎骨”是因?yàn)榈皻さ某惺芰π∮谑^對(duì)它的作用力. 答案：CD 2.一物體受繩拉力的作用，由靜止開(kāi)始前進(jìn)，先做加速運(yùn)動(dòng)，然后改為勻速運(yùn)動(dòng)，再改為減速運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.加速前進(jìn)時(shí)，繩拉物體的力大于物體拉繩的力 B.減速前進(jìn)時(shí)，繩拉物體的力小于物體拉繩的力 C.只有勻速前進(jìn)時(shí)，繩拉物體的力才與物體拉繩的力大小相等 D.不管物體如何前進(jìn)，繩拉物體的力與物體拉繩的力大小總相等 解析：作用力、反作用力總是大小相等、方向相反，并作用在一條直線上.與相互作用的物體所處的狀態(tài)沒(méi)有關(guān)系. 答案：D 3.甲、乙兩人質(zhì)量相等，分別站在質(zhì)量也相同的兩條小船上.如圖4-5-6，開(kāi)始時(shí)兩船均靜止.甲的力氣遠(yuǎn)比乙的力氣大.讓甲、乙二人各自握緊繩子的一端，并用力拉對(duì)方.兩人均相對(duì)船靜止，則下列判斷中正確的是（ ）圖4-5-6 A.甲船先到達(dá)中點(diǎn) B.乙船先到達(dá)中點(diǎn) C.兩船同時(shí)到達(dá)中點(diǎn) D.無(wú)法判斷 解析：甲對(duì)繩的作用力與繩對(duì)甲的作用力是作用力與反作用力，總是等大反向.乙對(duì)繩的作用力與繩對(duì)乙的作用力是作用力和反作用力，也總是等大反向.而由輕繩狀態(tài)可知，繩所受的兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，等大反向.由此可知繩對(duì)甲、乙兩人的力等大，兩船運(yùn)動(dòng)加速度時(shí)刻大小相等，因而只能是同時(shí)到達(dá)中點(diǎn). 答案：C 三、作用力反作用力與平衡力的區(qū)別 前面我們?cè)?jīng)學(xué)過(guò)平衡力的概念.若二力平衡，則這兩個(gè)力大小相等、方向相反，作用在同一條直線上.那么一對(duì)平衡力與作用力反作用力有什么區(qū)別呢？ 學(xué)生交流討論后歸納總結(jié). 相同點(diǎn)：一對(duì)平衡力與作用力反作用力都是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上. 不同點(diǎn)：作用力反作用力必定是同種性質(zhì)的力，而一對(duì)平衡力性質(zhì)可以不相同；作用力反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失.一對(duì)平衡力卻不具有同時(shí)性；作用力反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，但平衡力的作用點(diǎn)是同一個(gè)物體；就作用效果而言，作用力反作用力分別對(duì)兩個(gè)物體起作用，而平衡力對(duì)一個(gè)物體起作用，效果可以相抵消.課堂訓(xùn)練 1.物體放在水平桌面上，則下列說(shuō)法中正確的是（ ） A.桌面對(duì)物體支持力的大小等于物體的重力，它們是一對(duì)平衡力 B.物體所受的重力和桌面對(duì)它的支持力，是一對(duì)作用力反作用力 C.物體對(duì)桌面的壓力就是物體的重力，這兩個(gè)力是同種性質(zhì)的力 D.物體對(duì)桌面的壓力與桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力 解析：平衡力作用在同一物體上，且大小相等、方向相反，作用力反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，性質(zhì)相同，具有同時(shí)性. 答案：A 2.如圖4-5-7所示，在等臂托盤(pán)天平兩盤(pán)中，一盤(pán)放著一個(gè)質(zhì)量為m的物體，另一盤(pán)放著電磁鐵和鐵塊，天平平衡.當(dāng)電磁鐵接通的瞬間，鐵塊被吸引而離開(kāi)盤(pán)底，則鐵塊未到達(dá)電磁鐵的過(guò)程中，下列說(shuō)法中，正確的是（ ） A.天平右盤(pán)下降 B.天平左盤(pán)下降 C.天平仍保持平衡 D.無(wú)法確定天平狀態(tài)圖4-5-7 解析：電磁鐵接通后，鐵塊向上加速運(yùn)動(dòng)，磁鐵對(duì)它向上的吸引力勢(shì)必大于鐵塊的重力，由牛頓第三定律知，鐵塊對(duì)磁鐵向下的吸引力大于鐵塊本身的重力，因而天平左盤(pán)下降. 答案：B 說(shuō)一說(shuō) 牛頓第三定律研究的現(xiàn)象司空見(jiàn)慣，所以不難相信它的正確性.但是，遇到一些具體問(wèn)題時(shí)，似乎又不盡然. 一個(gè)孩子與一個(gè)大力士“掰腕子”，兩手之間的作用力一樣大嗎？若兩者一樣大，大力士怎么會(huì)贏呢？如圖4-5-8所示.圖4-5-8 參考：大力士與孩子兩手之間的力一樣大.大力士之所以會(huì)贏是因?yàn)楹⒆拥某惺芰π?，大力士的承受力?課堂小結(jié) 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了作用力、反作用力的概念及其特點(diǎn)，牛頓第三定律的內(nèi)容及在簡(jiǎn)單情境中的應(yīng)用.從日常生活中司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象入手，符合由感性知識(shí)到理性知識(shí)發(fā)展的認(rèn)知規(guī)律.從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察分析、歸納、總結(jié)中逐步得出牛頓第三定律所揭示的內(nèi)容，突出了實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的重要地位，讓學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)是基于實(shí)驗(yàn)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)精密科學(xué).本節(jié)課主要的知識(shí)點(diǎn)有：1.作用力和反作用力的概念及特點(diǎn).2.牛頓第三定律的內(nèi)容.3.作用力和反作用力與平衡力的區(qū)別.布置作業(yè) 1.教材第83頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”4、5題. 2.課下組織合作小組，分析討論人行走過(guò)程中所涉及的作用力反作用力，平衡力的情況.板書(shū)設(shè)計(jì)5 牛頓第三定律 1.作用力和反作用力：物體間相互作用的一對(duì)力，通常叫做作用力和反作用力 2.牛頓第三定律：兩物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上 3.平衡力與作用力反作用力的區(qū)別：（1）性質(zhì)不同 （2）同時(shí)性關(guān)系 （3）作用點(diǎn)不同 （4）效果不同活動(dòng)與探究 課題：拔河比賽中的力學(xué)問(wèn)題步驟學(xué)生活動(dòng)教師指導(dǎo)目的1到圖書(shū)館、上網(wǎng)查閱有關(guān)拔河比賽方面的書(shū)籍介紹相關(guān)網(wǎng)站和書(shū)籍1.讓學(xué)生更多地了解拔河中的力學(xué)2.在實(shí)踐中體會(huì)力的無(wú)處不在2通過(guò)初步了解，知道拔河比賽中常見(jiàn)的力學(xué)知識(shí)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探討、思考3不同力學(xué)知識(shí)在拔河比賽中的應(yīng)用，怎樣使用這些知識(shí)才能贏得比賽的勝利進(jìn)一步幫助學(xué)生研究，解決學(xué)生的疑難問(wèn)題4參與一場(chǎng)拔河比賽，具體體會(huì)一下比賽中力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體育教師一起組織一場(chǎng)拔河比賽，讓學(xué)生參與到實(shí)踐中去習(xí)題詳解 1.解答：涉及木箱和地球的作用力和反作用力有兩對(duì)，一對(duì)是木箱受到的重力和木箱吸引地球的力；一對(duì)是木箱受到地面對(duì)它的支持力和木箱對(duì)地面的壓力.木箱受到的是重力和支持力，地球受到的是木箱對(duì)它的引力和壓力. 2.解答：物體靜止地放在臺(tái)式彈簧秤上，物體受到重力G和支持力FN的作用，因?yàn)槲矬w處于平衡狀態(tài)，故G-FN=0，G=FN.臺(tái)式彈簧秤受到物體對(duì)它的壓力F，物體受到的支持力與彈簧秤受到的壓力為一對(duì)作用力和反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)N和F大小相等、方向相反，故F的大小與G相等. 3.解答：當(dāng)你輕輕地推巨石時(shí)，你和巨石同時(shí)受到大小相等、方向相反的力的作用，你和巨石均由靜止?fàn)顟B(tài)變