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4.5 牛顿第三定律 【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，思考力的相互作用的规律． 2．通过实验探究力的相互作用规律． 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． 2．通过研究性学习，获得成功的喜悦，培养学好物理的信心． 3．培养与人合作的团队精神． 【教学重点】 1．知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力． 2．掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题 3．区别平衡力与作用力和反作用力． 【教学难点】 区别平衡力与作用力和反作用力． 【教学方法】探究、讲授、讨论、练习 【教具准备】弹簧秤、磁铁、小车、皮球、小磁针、白纸、大头针、火柴棒等，为每组学 生准备一套，多媒体教学设备． 【课时安排】新授课（2 课时） 【教学过程】 一、新课导入 师：大家回忆一下力是怎样定义的． 生：力是物体与物体间的相互作用． 师：什么是相互作用？ 生：物体间的相互作用就是甲对乙有作用，同时乙对甲也有作用。 师：大家可以用生活中的例子验证以前学过的“力的作用是相互的”， 生 1：可以用两块相同形状的海绵 A、月，然后将它们对齐并相互挤压，可以观察到其形 状发生了变化，因为力是使物体发生形变的原因，两块海绵都发生了形变，所以它们同时受到 了力的作用． 师：为什么要用海绵进行实验呢? 生 1：因为海绵的形变非常明显，很容易进行观察． 师：为什么这两块海绵的形状同时发生了变化? 生 1：在相互挤压的过程中，海绵 A 对海绵月有力的作用，同时海绵 B 也对海绵 A 有力的 作用． 生 2：可以用力拍巴掌，两个巴掌同时感觉到力的作用． 生 3：用橡皮擦擦去铅笔写的字，橡皮擦和纸同时受到力的作用． 师：大家分析得非常好，现在大家看这样一个实验．大家观察一下实验现象，分析一下为 什么． (实验演示)将甲、乙两个悬挂在同一高度的磁铁，慢慢地靠近些，可以看到它们很快地相 向运动起来． 生：磁铁甲对磁铁乙施加了力，同时磁铁乙也对磁铁甲施加了力的作用． 二、新课教学] 1．作用力和反作用力 总结以上实验现象 师：观察和实验表明：两个物体之间的作用总是相互的．甲物体对乙物体有作用力的同时， 乙物体对甲物体也有力的作用，物体间这一对相互作用的力通常叫做作用力和反作用力．我们 把其中一个力叫做作用力，另一个力就叫做反作用力． 师：现在我们知道了作用力和反作用力的概念，那么它们之间的关系是什么呢?大家猜想 一下． 学生猜想讨论 生 l：我认为作用力和反作用力大小相等． 生 2：力是一个矢量，它们的方向也应该存在一个关系，我认为作用力和反作用力方向相 反· 师：刚才两位同学猜想得很有道理，但是还需要进一步验证他们的猜想．大家想一下怎样 来进行验证呢? 生：要通过实验． 师：那么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?大家自己先进行讨论一下． 学生讨论，积极思考设计实验，选取实验器材 师：选取的器材应该具有什么特性? 生：选取的器材应该能够测量力的大小，这样才可以比较作用力和反作用力的大小． 师：我们常见的力的测量工具是什么? 生：弹簧秤． 师：我们需要几只弹簧秤呢?为什么? 生：两只，因为需要同时测量两个力． 师：怎样设计实验呢?同学们可以把自己的实验方案用投影展示出来． 学生用投影展示实验方案 生：把两个弹簧秤 A 和月连结在一起，如图 4—5—1 甲所示． ①用手拉弹簧秤 A 之前，两弹簧秤的示数均为零，说明两弹簧秤间无作用力；当用手拉弹 簧秤 A 时，可以看到两个弹簧秤的指针同时移动．弹簧秤月的示数指出弹簧秤 A 对它的作用力 F 的大小，而弹簧秤 A 的示数指出弹簧秤月对它的反作用力 F，的大小．可以看出，两个弹簧 秤的示数是相等的；改变手拉弹簧的力，弹簧秤的示数也随着改变，但两个示数总相等． 这说明作用力和反作用力大小总是相等的，并且总是同时产生，同时变化，同时消失的． ②分析弹簧秤 B 受到 A 的拉力 F 方向向右，弹簧秤 A 受到 B 的拉力 F，方向向左，这两 个拉力在同一条直线上，这说明作用力与反作用力方向相反，作用在同一条直线上． 师：刚才这位同学演示得非常好，根据他的演示，同学们可以对照自己的实验设计，发现 自己的优点和不足之处，然后进行实际的实验过程． 学生分组实验，老师巡回指导 [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，同时也是另一物作用的受力物． (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． 师：除了这种实验方法之外，我们还可以借助一种现代化的实验手段——传感器来验证作 用力和反作用力之间的关系． 投影演示和实物展示传感器，介绍传感器的用法 注意：学生初次接触传感器，对其应用的方法和使用的技巧还很不熟悉，应该鼓励学生自 己阅读使用说明，通过阅读逐步独立掌握传感器的使用方法，在这个过程中还可以锻炼学生自 主阅读科技说明书的能力，为以后走向社会打下良好的科学素养，为终身发展作好准备．学生 用传感器做实验，体会先进科技带来的方便 师：通过我们的实验，我们可以得出什么样的结论呢? 生：我们可以得出作用力和反作用力之间的关系：作用力与反作用力总是大小相等，方向 相反，作用在同一条直线上． [课堂训练] 在水平粗糙地面上滑行的木块，与地球之间的相互作用力有几对? A.一对 B．两对 C．三对 D．四对 解析：答案应该选 C．木块与地面之间的相互作用力分别是：木块对地面的压力和地面对 木块的支持力；木块受到的地球的引力和它对地球的引力；木块对地面的摩擦力和地面对它的 摩擦力． 2．牛顿第三定律 师：根据以上的实验结果，我们可以得到作用力和反作用力之间的关系，这就是牛顿第三 定律的内容： [多媒体展示] 牛顿第三定律：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 直线上． 师：根据牛顿第三定律的内容，结合大家做的实验，我们来讨论总结一下作用力和反作用 力的特点． 学生讨论总结，老师补充不完整的部分 生 1：作用力和反作用力总是成对出现，同时产生，同时变化，同时消失． 生 2：作用力和反作用力作用在两个相互作用的不同物体上，各自产生作用效果，不会抵 消． 生 3：作用力和反作用力是同一性质的力． 生 4：物体间的相互作用力既可是接触力，也可以是非接触力． [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、又共线，异物、反向． 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]请同学们分析一下，手竖直握着酒瓶的瓶颈，而酒瓶静止时．瓶子的受力中有几对 作用力和反作用力?有几对平衡力?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? [学生门有两对作用力和反作用力． [学生 2]有一对平衡力． [学生 3]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． [教师总结]通过上例分析可知，作用力和反作用力的关系跟两平衡力间关系的相同之处可以 概括为：同值、共线、都反向． [教师)g 日么是不是说相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一样的呢? [学生]不是一样的． [教师]那它们究竟有什么区别呢?请同学们结合前面的例子，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． [学生活动]举例、讨论． [教师]在学生讨论的基础上总结．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 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． 学生讨论，多媒体展示表格 一对作用力和反作用力 一对平衡力 相同点 大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 不同点 一定是同性质的力 力的性质不一定相同 一定同时产生、同时消失 不一定同时产生、同时消失 力的作用效果不能抵消 力的作用效果可以相互抵消 (课堂训练) 跳高运动员从地面起跳的瞬间，下列说法哪些是正确的………………( ) 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 i)析与解答：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．所以选项 C 错误，选 项 D 正确．跳高运动员从地面起跳的瞬间，必有向上的加速度，这是因为地面给运动员的支持 力女于达运动员受到的重力，运动员所受合外力竖直向上的结果．所以选项 B 正确．依据牛顿 第三定律可知，选项 A 正确． 答案：ABD 【课堂小结]】 学生在以前前的学习中，容易形成死记硬背的习惯，所以对学生所学内容很可能只是机械 记，而没有深入地思考，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．对于应用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．这一节课从实验人手，让学生自己分析总结，得 出结论，这样可以加深学生的理解． 【布置作业】教材第 88 页问题与练习．