高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第三定律教案

3.3  牛顿第三定律

【教材分析】

本节分三个层次对牛顿第三定律进行研究：一是通过实际现象的分析以及学生的亲身感受，定性地讨论物体间的作用是相互的，同时发生的，同时变化，作用在一条直线上；二是通过实验定量地得到反映物体间相互作用力是大小相等，通过弹簧测力计分析其大小是相等的，帮助学生深刻地建立了任何物体不管其运动状态如何，它们之间的作用力和反作用力总是相等的；三是说明该定律的意义和应用。

【教学目标与核心素养】

[物理观念]知道牛顿第三定律的内容，知道作用力与反作用力的大小关系不受物体运动状态和参考系等的影响。

[科学思维]能对常见的物理现象进行分析和推理，获得结论并作出解释。

[科学探究]通过观察、分析演示实验，进一步认识物体间力的作用是相互的，提出作用力与反作用力的概念。

[科学态度与责任]通过观察、分析演示实验，进一步认识物体间力的作用是相互的，提出作用力与反作用力的概念。

【教学重难点】

教学重点：用弹簧秤实验初步探究相互作用力的关系；认识并理解作用力和反作用力的关系；会用牛顿第三定律分析实际情景中的问题。

教学难点：区分相互作用力和平衡力；能够在实际情景中运用牛顿第三定律进行受力分析。

【课前准备】

多媒体课件、弹簧秤、磁铁、小车等。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

[新课导入]

教师活动：指导学生观看瓦碎蛋全的视频，提出问题：石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力吗？

[新课内容]

一、作用力和反作用力

教师活动：指导学生观察生活中相互作用的几幅图片。

学生活动：学生观察并阅读教材，然后组内交流讨论，初步建立起相互作用力的概念。

归纳总结：力是物体对物体的相互作用；只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体；物体间相互作用的这一对力，一个叫做作用力，另一个就就叫做反作用力。

二、作用力与反作用力的关系

思考1：作用力和反作用力哪个先产生呢？

方法一、用弹簧秤显示作用力与反作用力

方法二、用力传感器探究

作用力与反作用力总是同时产生、同时消失、同时发生变化。

思考2：作用力与反作用力的性质的关系？

（1）作用力是弹力，反作用力也是        。

（2）作用力是摩擦力，反作用力也是        。

（3）作用力是磁力，反作用力也是         。

作用力与反作用力一定是同种性质的力。

思考3：作用力和反作用力的大小关系？

作用力与反作用力一定大小相等。

三、牛顿第三定律

1．内容：两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。

2．数学表达式：F=-F' (“—”表示方向相反)

教师活动：指导学生仔细阅读“牛顿第三定律”部分且观察图片，同时提出问题：

1．作用力与反作用力作用在几个物体上？效果是否会抵消？

2．作用力与反作用力的大小、方向关系？

学生活动：根据老师提出的问题去阅读教材，寻求答案；然后组内交流讨论，选出代表发表见解。

教师活动：聆听学生回答，点评总结。

3．理解：

（1）作用力与反作用力作用在两个物体上，效果不可抵消；

（2）同时产生、同时变化、同时消失；大小相等、方向相反，并作用在一条直；

（3）“总是”表示与物态、力的性质、运动状态、参考系无关。

学生活动：观看视频进一步理解牛顿第三定律。

前面学习物体受到的平衡力的关系时曾提到，它们大小相等、方向相反、作用在一条直线上，平衡力跟作用力和反作用力有什么不同呢？下面通过列表的方式加以比较。

举例

小明说：“我记得初中学过，如果两个力大小相等、方向相反，这两个力就会互相平衡，看不到作用效果了，既然作用力和反作用力也是大小相等、方向相反，他们应该互相平衡呀！

应该怎样解答小明的疑问？

问：大人对小孩的作用力等于小孩对大人的作用力吗？     相等

甲、乙两队拔河，甲胜。甲队对乙队的作用力大于乙队对甲队的作用力吗？

分析：相等。甲胜出的原因是对甲来说f1>F；对乙来说，F'>f2。

4．牛顿第三定律的应用

人在划船时，桨向后推水，水就向前推桨，将船向前推进。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，由于轮胎和地面之间的摩擦，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。汽车受到的驱动力就是这样产生的。

四、物体受力的初步分析

教师活动：指导学生仔细分析图片中小桶、灯的受力，同时提出问题：

1．小桶、灯为什么处于静止状态？

2．什么叫受力分析？应画哪些力？

学生活动：根据老师提出的问题去分析。然后组内交流讨论，选出代表发表见解。

教师活动：聆听学生回答，点评总结。

1．受力分析：指根据各种力的产生条件，结合物体所处的运动状态，通过一定的方法技巧，来确定出物体所受到的所有力的过程。

2．受力分析的原因

3．步骤：

研究对象——确定受力分析的物体；

顺序——按照重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，逐个审查确认，确认存在的力画出其示意图。

隔离——将研究对象与周围环境划清界限，便于分析弹力、摩擦力等接触力。

复查——每个力的施力物体是谁？受力情况是否与运动情况吻合？

实例分析：

（1）分析研究对象受到的力，而不要画出它施加于其他物体的力。

（2）只分析真实存在的力：在力的合成中，合力是假象的力，不是真实存在的；在力的分解中，分力是假象的力，也不是真实存在的。只找出性质力，不要效果力，比如没有什么动力和阻力。

（3）受力分析不承认“隔山打牛”，比如给物块一个垂直斜面的外力F，这个力的受力物体就是物块，斜面并不受到这个力F的作用。

练习：

【例1】如图所示，A、B、C三个物块叠放在水平桌面上，对B施加一个水平向右的恒力F，三个物块保持相对静止向右做匀速直线运动，已知三个物块的重力均为G，分别对三个物块进行受力分析。

【例2】关于作用力和反作用力，下列叙述正确的是(　　)

A．一个作用力和它的反作用力的合力等于零

B．作用力和反作用力必定是同种性质的力

C．作用力和反作用力同时产生，同时消失

D．两个物体处于相对静止时，它们之间的作用力和反作用力的大小才相等

【解析】作用力与反作用力产生的原因相同，必定是同一性质的力，B项正确；作用力和反作用力一定同时产生，同时消失，而且始终大小相等、方向相反，与物体所处的状态无关，所以C项正确，D项错误；作用力与反作用力分别作用在相互作用的两个物体上，不能求合力，A项错误。

【答案】BC

【例3】如图所示，一个大人(甲)跟一个小孩(乙)站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了。对这个过程中作用于双方的力的关系，下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　乙

A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大

B．大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力

C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小一定相等

D．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大

【解析】作用力与反作用力总是大小相等的。大人与小孩手拉手比力气时，无论是在相持阶段还是小孩被大人拉过来的过程中，大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小总是相等的，所以B、C两项正确，A、D两项错误。

【答案】BC

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