人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第三定律教案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册3 牛顿第三定律教案，共7页。教案主要包含了任务情景，学习任务一，学习任务二，学习任务三，学习小结，学习评价自测等内容，欢迎下载使用。

1.相互作用力的特点？
2.什么是平衡力？
3.相互作用和一对平衡力有什么不同？
4.你能设计实验，探究相互作用力之间的定量关系吗？
课堂教学：
【任务情景】
甲乙两队进行拔河比赛，结果甲队获胜。有位同学解释甲队获胜的原因是因为甲队的拉力大于乙队的拉力。请你分析一下，这位同学的解释是否正确？
教学策略：通过实际问题情境的引入，引发学生的思考。判断的依据是甲队拉力和乙队拉力的大小关系，在研究的过程中，完成相互作用力的概念以及特点的学习。第一步，完成学习任务一，将上述问题等效成可以探究的实验模型，通过实验探究，并结合初中学习的前概念，观察归纳相互作用力的关系；第二步，完成学习任务二，探究相互作用力与物体运动状态是否有关，由静止变为运动瞬间以及快速运动情况下，拉力大小的判断不是很确定，为了解决这一问题，展开新的实验探究，得到结论，最终得到牛顿第三定律；第三步，完成学习任务三，解决任务情景，基于实验模型，对研究对象展开受力分析，并总结归纳相互作用力和平衡力的异同。问题解决过程可以用图1表示。
【学习任务一】建立实验模型，探究作用力与反作用力的关系
任务情景：通过初中的学习，学生已经对作用力与反作用力有了初步的认识和了解。甲队的拉力和乙队的拉力属于相互作用力，引导学生设计实验，通过实验探究作用力与反作用力的定量关系。
模型的抽象：如图2所示
图2
学生交流：如果将拔河比赛中的绳子替换成实验室中的弹簧测力计，就可以通过弹簧测力计的示数大小直接读出甲队的拉力大小以及乙队的拉力大小。
实验模型：如图3所示，把A、B两个弹簧测力计连接在一起，B的一端固定，用手拉测力计A。可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动。这时，测力计B受到A的拉力F，测力计A则受到B的拉力F’，观察并记录整个过程中，弹簧测力计示数F及F’的变化情况，用语言表达出来，并尝试进行解释。
设计意图：先让学生在课堂内独立思考，然后在小组内针对探究方案的可行性进行分析、论证，问题研究从定性逐渐转向定量，让学生在猜想、假设、制定方案的思考讨论中优化思维，经历一个分析论证的过程。
实验结论：用手拉弹簧测力计A，可以看到两个弹簧测力计的指针同时运动，在缓慢拉动的过程中，不同时刻两个弹簧测力计的示数是相等的，改变手拉弹簧测力计的拉力，弹簧测力计的示数也随着改变，但两个示数总相等。
教师：组织学生分享和交流实验结果。
学习预测：上述实验对于弹簧测力计由静止变为运动瞬间以及快速运动情况下，拉力大小的判断不是很确定。
教师：是否有其他的实验方法可以观测到物体运动时的相互作用力大小？
【学习任务二】探究相互作用力的大小关系是否与物体的运动状态有关。
学习预测：上述实验对于弹簧测力计由静止变为运动瞬间以及快速运动情况下，拉力大小的判断不是很确定。
解决方案：力传感器可以把它所受力的大小、方向随时间变化的情况，由计算机屏幕显示出来。把两个互相钩着的力传感器同时连在计算机上。
实验一：如图4，一个传感器系在墙壁上固定，另一个握在手中，用手拉传感器，观察计算机上的图像变化。
实验二：如图5，两位同学各持一个力传感器，互相钩着，一人用力拉力传感器朝自己方向运动，观察计算机上的图像变化。
教师活动：组织学生分享和交流实验结果
实验结论：作用力与反作用力是同时产生、同时消失的。在传感器运动的过程中，尽管力的大小随时间不断变化，但是在运动的过程中的任何时刻，作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的。
提示问题：
1.你观察到了什么现象，说明什么？
说明力的作用是相互的，且相互作用力的大小相等、方向相反
2.这些特点体现在某一时刻还是任意时刻？
体现在任意时刻
3.作用力和反作用力的产生、变化、消失有先后吗？
没有，作用力与反作用力是同时产生、同时变化、同时消失的。
4.运动状态下的物体间的作用力和反作用力是否也遵循这些规律？
作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，与物体的运动状态无关。
教师总结：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。
【学习任务三】分析关键因素，解决问题情景，区分一对平衡力与相互作用力
教师提问：既然两队的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反的，那为什么还会有胜负之分？
学生活动：小组内交流和讨论，明确物体的受力情况。
教师引导：
1.请你对参与拔河的甲、乙两队分别作受力分析
2.僵持阶段这些力之间的关系是什么？你的判断依据是什么？
3.若甲要把乙拉动，那这些力之间的关系应该是什么？你的判断依据是什么？
4.请你来分析一下题干中提到的那位同学错误的原因可能是什么？
解决问题：输赢的关键因素是地面对某参赛队伍的最大静摩擦力与拉力之间的关系。明确物体的运动状态是否改变取决于物体所受到的力，而不是作用力和反作用力。
教师活动：在上述问题的受力分析中，存在相互作用力，其二者等大反向。另外，该问题中也存在初中学过的平衡力，其关系也是等大反向，那么相互作用力与平衡力是一样的吗？在小组内阐述你的观点。
学生活动：小组内交流和讨论
学习预测：基于上述的分析和初中的学习，得出结论，一对平衡力和相互作用力是不一样的，一对平衡力是指同一物体所受的两个力互相平衡，而一对作用力和反作用力分别作用在两个物体上，讨论得到作用力和反作用力与一对平衡力的异同。
【学习小结】
教师：组织学生用上述探究过程的经验和结论，回答课一开始任务情境中的问题。
参考答案：地面给甲队的最大静摩擦力大于地面给乙队的最大静摩擦力，当甲对乙的拉力大于地面给乙的最大静摩擦力时，乙队被拉动，而甲队还没有被拉动，甲队获胜。
教师活动：介绍牛顿第三定律的实际应用，例如反冲等等.
【学习评价自测】
（1）人在沼泽地中容易下陷，原因是（ ）
A.人对沼泽地的压力大于沼泽地对人的支持力
B.人对沼泽地的压力等于沼泽地对人的支持力
C.人的重力大于沼泽地对人的支持力
D.人的重力等于沼泽地对人的支持力
解析：人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力是互为作用力和反作用力，则人对沼泽地的压力等于沼泽地对人的支持力，人之所以下陷是因为人的重力大于沼泽地对人的支持力，但是在下陷的过程中，可能是加速下陷，也可能是匀速下陷，还有可能是减速下陷，所以沼泽地对人的支持力与人自身重力之间的大小关系是无法判断的。
（2）跳高运动员从地面起跳的瞬间，运动员对地面的压力F满足下列哪个图像 （ ）
解析：力是改变物体运动状态的原因；物体在平衡力的作用下会保持静止状态，物体在非平衡力的作用下运动状态不断变化；物体间力的作用是相互的。运动员对地面的压力等于地面对人的支持力，而人能跳起是因为支持力大于重力，故压力一定大于重力。