張成進(jìn) 江蘇徐州睢寧魏集中學(xué)
★教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能
知道作用力與反作用力的概念
理解、掌握牛頓第三定律
區(qū)分平衡力跟作用力與反作用力
過程與方法
通過學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?br>通過用牛頓第三定律分析物理現(xiàn)象，可培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力
情感態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)精神
培養(yǎng)學(xué)生敢于實(shí)踐，勇于創(chuàng)新的精神；讓學(xué)生體驗(yàn)物理世界普遍存在的對(duì)稱美
★教學(xué)重點(diǎn)
掌握牛頓第三定律，并用它分析實(shí)際問題
區(qū)分平衡力和作用力與反作用力
★教學(xué)難點(diǎn)
區(qū)分平衡力和作用力與反作用力
★教學(xué)過程
一、引入：
師：前面學(xué)習(xí)力的概念時(shí)，我們就一起討論過物體間的作用是相互的，A對(duì)B作用的同時(shí)B對(duì)A也有作用。正所謂“孤掌難鳴”，兩只手才能拍響，請(qǐng)大家都拍拍手體會(huì)一下物體間的作用是不是相互的？如何能看出來兩手間的作用是相互的？
生：兩只手都拍紅了，拍疼了。所以兩手間的作用是相互的。
師：對(duì)！日常生活中有太多的實(shí)例可以證明物體間的作用是相互的。例如坐在椅子上推桌子，也會(huì)感到桌子在推我們，我們的身體要后仰；一只船上的人用手推另一只船，兩只船將開始向相反的方向運(yùn)動(dòng)等。
師：物體之間的作用是相互的，我們把物體之間的一對(duì)相互作用力叫做作用力和反作用力。
問：AB之間有相互作用，A對(duì)B有作用力的同時(shí)B對(duì)A也有作用力，請(qǐng)問哪一個(gè)力是作用力？哪一個(gè)是反作用力？
【牢記】：相互作用的一對(duì)力，任選其中一個(gè)稱為作用力，則另一個(gè)稱為反作用力。
演示實(shí)驗(yàn)
在兩輛小車上各固定一根條形磁鐵，當(dāng)磁鐵的同名磁極靠近時(shí)，放手小車兩車被推開；當(dāng)異名磁極接近時(shí)，兩輛小車被吸攏。
帶領(lǐng)學(xué)生觀看視頻文件
二、作用力和反作用力
師：下面我們一起來研究作用力與反作用力之間的關(guān)系，請(qǐng)同學(xué)們想一想，我們應(yīng)該從哪幾個(gè)方面著手來研究？
生：既然作用力與反作用力也是力，我認(rèn)為應(yīng)該從力的三要素：大小、方向作用點(diǎn)三個(gè)方面著手研究。
師：好！那我們現(xiàn)在先來著手研究作用力與反作用力的大小關(guān)系。
（1）大小關(guān)系
師：要比較作用力與反作用力的大小關(guān)系，最好能測(cè)量出作用力與反作用力的大小，再進(jìn)行比較。在實(shí)驗(yàn)室中，常用的測(cè)力工具就是彈簧秤?，F(xiàn)在每位同學(xué)的座位上均擺放了兩個(gè)彈簧秤，還有一些木塊小車等。請(qǐng)大家分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，然后每組派一個(gè)代表說出各組的設(shè)計(jì)思想，大家相互補(bǔ)充指正。
學(xué)生開始著手設(shè)計(jì)，教師巡視。
學(xué)生派代表說出各自的想法，師生一起討論指正，并比較得出較合適的方法。
師：通過剛才的比較分析，我們發(fā)現(xiàn)最直接簡(jiǎn)便的方法就是將兩個(gè)彈簧秤的掛鉤鉤在一起對(duì)拉。A彈簧秤對(duì)B彈簧秤的拉力和B彈簧秤對(duì)A彈簧秤的拉力是作用力和反作用力。A彈簧秤的示數(shù)反映的是A對(duì)B的拉力，B彈簧秤的示數(shù)反映的是B對(duì)A的拉力。請(qǐng)大家分別用不同的力對(duì)拉，觀察兩彈簧的示數(shù)的大小關(guān)系如何？
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)
師：通過剛才的實(shí)驗(yàn)，大家發(fā)現(xiàn)作用力與反作用力的大小關(guān)系是怎樣的?。?br>生：目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果告訴我：作用力與反作用力始終是大小相等的。
觀看實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫，加強(qiáng)感官印象
師：下面請(qǐng)一個(gè)同學(xué)（身高應(yīng)矮一點(diǎn)）上來，與老師進(jìn)行拔河比賽（不用繩子，手與手對(duì)拉）。
師生互動(dòng)實(shí)驗(yàn)：老師和一個(gè)小個(gè)子同學(xué)進(jìn)行拔河比賽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)老師勝了，學(xué)生輸了。
師：對(duì)剛才的實(shí)驗(yàn)，先請(qǐng)一位同學(xué)從中至少找出一對(duì)作用力與反作用力。
生：老師對(duì)地面的擠壓和地面對(duì)老師的支持力；老師對(duì)地面的摩擦力和地面對(duì)老師的摩擦力；老師拉學(xué)生的力和學(xué)生拉老師的力等。
師：老師拉學(xué)生的力與學(xué)生拉老師的力大小關(guān)系如何？
生：老師拉學(xué)生的力大于學(xué)生拉老師的力。
生：不對(duì)，剛才的實(shí)驗(yàn)我們不是發(fā)現(xiàn)作用力與反作用力大小相等嗎？老師拉學(xué)生的力與學(xué)生拉老師的力是作用力與反作用力，應(yīng)該大小相等。
師：剛才的兩位同學(xué)哪一位說得對(duì)呢？我們又該如何來驗(yàn)證呢？
學(xué)生思考，久久不能回答
師：其實(shí)我們完全可以再利用兩個(gè)彈簧秤來模擬拔河過程。其中一個(gè)彈簧秤相當(dāng)于老師，另一個(gè)相當(dāng)于學(xué)生，并分兩種情況進(jìn)行。
1．兩彈簧秤勾在一起對(duì)拉，處于靜止不動(dòng)時(shí)（模仿拔河比賽，雙方處于僵持狀態(tài)）；
2．兩彈簧秤勾在一起拉，并向一方運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于比賽繩子被拉向一方時(shí)的狀態(tài)）；
（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)）：做5分鐘時(shí)間，教師巡回指導(dǎo)，并要求學(xué)生對(duì)秤先校零，讓學(xué)生自己總結(jié)出在各種狀況下，兩拉力大小的關(guān)系。
演示實(shí)驗(yàn)：老師親自用大彈簧秤和小彈簧秤模仿拔河比賽，正確做好示范動(dòng)作，并畫圖進(jìn)行解釋，注意兩力的方向，得出自己的結(jié)論。
觀看拔河動(dòng)畫
【牢記】：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等
帶領(lǐng)學(xué)生做課本上81的做一做
用傳感器探究作用力與反作用力的關(guān)系
把一只力傳感器連在計(jì)算機(jī)上，傳感器的鉤子上掛鉤碼，鉤子受力的大小隨時(shí)間變化的情況可以由計(jì)算機(jī)屏幕顯示。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，把兩只力傳感器同時(shí)連在計(jì)算機(jī)上，其中一只系在墻上，另一只握在手中。計(jì)算機(jī)中橫坐標(biāo)上下兩條曲線分別表示兩只傳感器受力的大小。
用力拉一只傳感器，可以看到，在一只傳感器受力的同時(shí)，另一只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、方向都是相反的
運(yùn)動(dòng)中兩物體間的作用力與反作用力同樣是大小相等的，這點(diǎn)從計(jì)算機(jī)屏幕上也可以清楚地顯示。把一只傳感器系在一個(gè)物體上，另一只握在手中，當(dāng)通過傳感器用力拉物體時(shí)，盡管物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能變化，力的大小也可能隨時(shí)間變化，但在任何時(shí)刻，作用力與反作用力總保持大小相等。
沒有條件的學(xué)?？梢杂^看視頻文件
例1、當(dāng)兩只手分別用20N的力在同一直線上沿相反方向拉彈簧秤的掛鉤和手拉環(huán)，彈簧秤的示數(shù)是多少？
【答案】20N
【解析】先將彈簧秤一端固定在墻上，另一端用20N力拉，彈簧承受的拉力是20N，示數(shù)是20N，同時(shí)彈簧秤對(duì)墻的拉力也是20N，墻對(duì)彈簧秤的拉力是20N，然后用手模擬墻的作用，左手不動(dòng)，彈簧一端固定在左手上，另一端用右手拉，彈簧秤示數(shù)20N，彈簧秤對(duì)左手拉力20N,同時(shí)左手對(duì)彈簧秤的拉力也是20N
例2、瘦弱的男子和一個(gè)大力士“掰腕子”，兩手間的作用力與反作用力一樣大嗎？以卵擊石，雞蛋“粉身碎骨”，但石頭“安然無恙”，是不是雞蛋對(duì)石頭的力小，石頭對(duì)雞蛋的力大？
【答案】1、兩手間的作用力與反作用力是大小相等的，大力士會(huì)贏的原因是大力士手腕能承受的力大小瘦弱男子能承受的力，所以“掰手腕”比的是手腕能承受的力的大小。不要嘗試與大力士進(jìn)行比賽，懸殊太大容易出現(xiàn)骨折危險(xiǎn)；2、雞蛋石頭間作用力與反作用力也是大小相等的，只不過雞蛋所能承受的力遠(yuǎn)小于石頭能承受的力。
（2）方向關(guān)系
師：作用力與反作用力的方向有什么關(guān)系呢
生：從我們做過的探究實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)作用力與反作用力應(yīng)該是方向相反，作用在同一直線上。
師：回答得很好！大量事實(shí)表明：作用力和反作用力方向相反，在同一直線上。
（3）作用點(diǎn)
師：現(xiàn)在我們來討論作用力與反作用力的作用點(diǎn)的問題。例如，AB之間有相互作用，A對(duì)B的力與B對(duì)A的力是作用力與反作用力。那A對(duì)B的力作用點(diǎn)在什么地方？B對(duì)A的力作用點(diǎn)又在什么地方？
生：A對(duì)B的力作用點(diǎn)在B上，B對(duì)A的力作用點(diǎn)在A上，所以作用力與反作用力的作用點(diǎn)在相互作用的兩個(gè)物體上。
三、牛頓第三定律
【定義】：兩個(gè)物體之間的作用力與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。
理解：定義中的“總是”是強(qiáng)調(diào)對(duì)于任何物體，在任何情況下均成立。
1、不管物體大小形狀如何。
2、不管物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何。
3、作用力與反作用力是同時(shí)產(chǎn)生、變化及消失。
在生產(chǎn)生活中牛頓第三定律的例子是很多的。劃船時(shí)槳向后推水，水就向前推槳，從而將船推向前進(jìn)。與此類似，輪船的螺旋槳放置時(shí)也是向后推水，水同時(shí)給槳一個(gè)反作用力，推動(dòng)輪船前進(jìn)。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于輪胎和地面間的摩擦，車輪向后推地面，地面給車輪一個(gè)向前的反作用力，使汽車前進(jìn)。汽車受到的牽引力就是這樣產(chǎn)生的。若把驅(qū)動(dòng)輪架空，不讓它跟地面接觸，這時(shí)車輪雖然轉(zhuǎn)動(dòng)，但車輪不推地面，地面就不產(chǎn)生向前的推力，汽車就不會(huì)前進(jìn)。
帶領(lǐng)學(xué)生觀看視頻文件
例3、在太空中沒有空氣，火箭前進(jìn)的動(dòng)力是誰提供的？
【答案】火箭某時(shí)刻噴出的氣體與火箭前一刻噴出的氣體間有相互作用，前一刻噴出的氣體給后一刻的氣體以反作用力，從而推動(dòng)火箭前進(jìn)。（更準(zhǔn)確答案參照動(dòng)量守恒）
四、作用力反作用力與平衡力
師：前面在研究拔河時(shí)我們知道老師拉學(xué)生的力大小等于學(xué)生拉老師的力，且方向相反，既然大小相等， 方向相反，這兩個(gè)力就會(huì)相互抵消，相互平衡，那拔河還有什么勝負(fù)之分??？但事實(shí)拔河確實(shí)有勝負(fù)之分??？有沒有同學(xué)能想明白這是怎么回事？
學(xué)生思考，久久不能回答
師：其實(shí)根本原因就在于大家把一對(duì)平衡力和一對(duì)作用力反作用力的概念混淆了。請(qǐng)大家回憶一下什么是一對(duì)平衡力。
平衡狀態(tài)：靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
一對(duì)平衡力：如果兩個(gè)力作用在同一個(gè)物體上且使這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力。一對(duì)平衡力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，最重要是作用在同一物體上。
師：從上面兩個(gè)概念我們應(yīng)該可以看出，一對(duì)平衡力與我們今天學(xué)習(xí)的作用力與反作用力唯一不同的地方就在一對(duì)平衡力作用在同一物體上，可以分解合成，所以它們的作用效果可以相互抵消；一對(duì)作用力反作用力是作用在兩個(gè)物體上，它們的作用效果是無法抵消的。比如讓兩個(gè)人頭對(duì)頭猛撞一下，A頭對(duì)B頭的力和B頭對(duì)A頭的力是作用力和反作用力，但它們各自產(chǎn)生的效果是不能相互抵消的，兩個(gè)人的腦袋都腫了。
師：拔河的勝負(fù)在于分別對(duì)老師和學(xué)生進(jìn)行受力分析，看他們間的相互拉力能否克服各自的摩擦力。
再看一遍拔河動(dòng)畫
例4、掛在豎直懸繩上的物體受到幾個(gè)力的作用？這些力的反作用力各是哪些力，都作用在哪些物體上？在這些力中，哪些是作用力和反作用力？哪些是一對(duì)平衡力？
F
G
【答案】物體受兩個(gè)力作用：重力、繩子對(duì)物體的拉力；重力的反作用力是物體對(duì)地球的吸引力（近似），繩子對(duì)物體的拉力的反作用力是物體對(duì)繩子的拉力。物體受到的重力和繩子對(duì)物體拉力是一對(duì)平衡力。
例5、一個(gè)物體靜止在光滑水平面上，試證明物體對(duì)支持面的壓力的大小等于物體所受的重力的大小。
【解析】對(duì)物體進(jìn)行受力分析
N1
G
物體受桌面對(duì)它的支持力和重力。由于物體是靜止的，根據(jù)牛頓第一定律，N1與G大小相等，又因?yàn)樽烂鎸?duì)物體的支持力N1與物體對(duì)桌面的壓力N2是作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律有N2=N1，所以N2=G，即物體對(duì)桌面壓力的大小等于物體所受的重力。
五、受力分析要點(diǎn)
師：正確地對(duì)物體進(jìn)行受力分析，是解決力學(xué)問題的前提和關(guān)鍵之一，是動(dòng)力學(xué)問題。對(duì)物體進(jìn)行受力分析應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
一、首先明確研究對(duì)象并把其隔離出來。
二、養(yǎng)成按一般步驟分析的習(xí)慣，以免漏分析某個(gè)力，步驟如下：
1、非接觸力，目前主要是重力
2、接觸力：尋找與研究對(duì)象接觸的物體，兩接觸物體間最多產(chǎn)生兩種力（彈力和摩擦力）
3、其它已知的一些力。主要包括已知的外界所加的力或空氣阻力等
4、分析研究對(duì)象所受的力，不分析研究對(duì)象對(duì)別的物體施加的力
5、只分析按性質(zhì)命名的力。
6、每分析一個(gè)力必須找到對(duì)應(yīng)的施力物體。
7、分力與合力不能同時(shí)存在。
高考學(xué)習(xí)網(wǎng)
一對(duì)平衡力
一對(duì)作用力與反作用力
作用在同一物體上
作用在兩個(gè)物體上
作用效果可以相互抵消
作用效果無法抵消
力的性質(zhì)不一定相同
一定是同性質(zhì)的力
一個(gè)力的變化不一定影響另一個(gè)力
一定同時(shí)產(chǎn)生，變化及消失

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5 牛頓第三定律

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