《牛顿第三定律》教学设计

1/10牛顿第三定律北京市通州区运河中学物理组杨靖华教学设计思路：牛顿三定律是经典力学的基础，是整个物理学学习所必须掌握的内容，是整个力学的核心．牛顿第三定律揭示了自然界物体的联系性和相互性，而且牛顿第三定律是我们以后学习动量守恒定律等知识的基础，所以真正掌握牛顿第三定律显得尤为重要．本节教学是在学生学习了牛顿第一定律和第二定律的基础上展开的，找出以学生的自主探究为主线，把知识由已知引向未知，由浅入深分层次进行教学，其中每一层次从不同性质的力着手，找出生活中接触到的相互作用的引力（重力）、弹力、摩擦力，尤其引力中不接触力（磁铁之间的力）的关系及特点，从而引出牛顿第三定律，同时进行物理学史教育．为了增加这节课的趣味性，使其更加接近生活，为学生准备的实验材料均来自生活，比如：橡皮筋、气球、易拉罐、沙纸等等，就连视频材料也是由学生自己操作完成的，并播放学生很感兴趣的“嫦娥一号”升空视频，一来让学生更加了解生活中到处都有物理，二来进行爱国主义教育．学习任务分析：本节课要让学生通过探究明确什么是作用力和反作用力，以及它们之间的关系，从而理解牛顿第三定律的内容，并能够用来解决有关的实际问题．这里面涉及到学生自主设计实验和教师实验．给学生的实验用具很简单，学生很容易做出弹力、摩擦力小实验，加以引导也会做出引力实验．学生很难操作的定量实验，由教师演示，并引导学生分析．学习者分析：在学习本课之前学生对两个物体间的相互作用力，只是有一个很模糊的认识，对于其中的具体关系并不是很了解，更没有系统的概念．直接告诉学生结果缺乏可信度，只有让他们自己动手实验，结合精确的实验，其中包括接触力与非接触力——引力（重力）、弹力、摩擦力等，使他们确信作用力与反作用力之间的关系，并学会应用．教学目标：一、知识与技能1．认识作用力和反作用力的关系．2．理解牛顿第三定律，能运用牛顿第三定律解决有关的实际问题．二、过程与方法1．通过学生自己设计实验，培养学生的独立思考能力和实验能力．2．通过运用牛顿第三定律分析物理现象，培养学生分析、解决实际问题的能力．3．通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索，提高学生的自信心并使学生养成科学思维的习惯．三、情感、态度与价值观1．培养学生实事求是的科学态度和团结协作的科学精神．2．激发学生探索的兴趣，培养成科学探究的意识．3．培养学生探究日常生活中有关的物理学问题、并将物理学知识应用于实际生活的意识．教学准备：弹簧秤、磁铁、小磁针、橡皮筋、气球、易拉罐、砂纸等，为每组学生准备一套；多媒体教学设备、力传感器、气垫导轨、自制教具．教学过程：一、引入新课思路：由力的概念（力是物体与物体之间的相互作用）引出力的相互性，让学生根据桌子上给的仪器设计实验证明力的相互性，也可以用桌子上没有的仪器来验证．给出板书．学生活动：思考讨论、设计实验．设计思想：温故而知新．具体实施：从第二章开始我们一直在学力，那么力到底是什么呢？回答：力是物体与物体间的相互作用．里面有一个词非常关键，“相互”，谁能解释一下你是怎么理解“相互”的？回答：有两个物体AB，当A给B一个力的同时，B也给A一个力（也可以用举例法）．这就是说力的作用是相互的（板书：一、力的作用是相互的）二、进行新课第一部分：（一）思路：1．鼓励学生大胆演示自己设计的实验，并说明如何证明此结论．2．根据需要，引导、补充学生发言．学生活动：积极演示实验，并踊跃发言．设计思想：培养学生的创新、探索精神和动手实践能力，激发学生的学习动力和学习兴趣．具体实施：现在给大家几分钟时间思考，你能举例证明力的相互性吗？看看桌子上有没有能用到的东西呢？可以互相商量一下，商量完演示给大家看．学生可能设计的实验：实验一：将两个气球对压（二者均发生形变）．黄色气球受力的方向是？向左；这个力是谁施加给它的？粉色气球；粉色气球受力的方向是？向右；这个力是谁施加给它的？黄色气球；那么这两个力属于什么性质的力？弹力．实验二：两弹簧对拉（两弹簧都发生形变）（同上）．实验三：砂纸打磨易拉罐（同上）．实验四：两条磁铁之间的吸引力及斥力．每张桌子上只准备了一块条形磁铁，学生可能想不到和隔壁桌子的同学配合完成，引导学生完成此实验．（培养学生的协作意识）操作过程：磁铁异名磁极靠近．两个同学会明显感到磁铁把他们拉向对方，这说明另一根磁铁在吸引自己手中的磁铁，属于相互吸引力（非接触力）．相反，如果同名磁极相靠近，学生会明显感到被磁铁向后面推，说明两磁铁之间有斥力．（以问题形式提问）引导学生看视频：①与小车固定在一起的条形磁铁放在轨道上，同名磁极很接近时，松手，两小车向后退，和学生自己的小实验对比，得出两磁铁同时都受到了斥力．（非接触力）②穿上旱冰鞋的两个学生由静止对推，两个学生均向后退，说明他们彼此都受到了对方施加的力，这两个力属于弹力．③在摩擦系数相对较小的地面上，放一块大木板，木板的下面是滚轴，更减小了木板与地面间的摩擦，一学生站在木板的一端由静止向另一边走，发现人向前走的同时，木板在向后走．人为什么向前走？因为人受到木板给他的向前的摩擦力；木板为什么向后走？因为木板受到人给它的向后的摩擦力．（二）思路：以地球吸引人为例，引出引力的相互性，从而给出作用力与反作用力的概念，说明作用力与反作用力分别作用在两个物体上．学生活动：积极思考并回答问题．设计思想：激发学生学习兴趣，活跃课堂气氛，使学生在游戏中学习．培养学生的归纳总结能力与语言表达能力．具体实施：小游戏：让一个学生生站到教室中央用力起跳，学生观察现象，并思考、回答老师提出的问题．你们观察到什么现象？某某跳上去又落了下来．他为什么会落下来？因为受到重力．那么重力是怎样产生的？地球的吸引．地球给人吸引力的同时人有没有吸引地球？有．那为什么人被地球吸下来，而不是地球被人吸上去？把问题尖锐化，把学生调动起来，把课堂氛围推向一个小高潮．（停顿几秒钟）①提示学生思考磁铁之间的引力，应用类比的思想解释．②引导学生从惯性方面考虑为什么人没有把地球吸上去．把地球给人的力称为作用力，那么人给地球的力称为反作用力，相反亦成立．并强调两个力的作用点分别在两个物体上．将其推广得到板书．（板书：二、作用力与反作用力1．概念：2．特点：①作用在两个物体上）第二部分：（一）思路：从力的性质入手，通过实验得到不同性质的相互作用的力大小相等．学生活动：设计实验，动手操作，得出结论．参与教师准备的实验，并积极思考、回答问题．设计思想：全员参与，使学生有足够多的机会自己得出结论，培养学生的探究精神、科学的思维方式及严谨的求学态度．具体实施：提出问题:相互作用的两个力的大小有什么关系?学生可能回答：大小相等……教师进一步追问：你怎么知道相等呢？这个结论一定正确吗？你想用什么实验来证明你的结论呢？提醒学生可以用桌子上的仪器，也可以不用，自己设计实验．（1）弹力实验：学生可能进行的实验：弹簧秤互拉．让学生复述实验器材、实验步骤、演示操作、读取数据并说明结论．（课件中给出受力分析图）精确实验：教师讲解并指导学生操作自己桌子上的两个力传感器．可以互相拉，也可以放开一边，随意挥动另一只传感器，注意松开的传感器不要摔到地上．观察图像．教师演示，并引导学生分时刻分析图像．两个力传感器分别测量受到的力，对拉测得的就是相互的作用力和反作用力．观察图像，想一想它们有哪些关系？结论：大小相等．因为任意时刻都关于时间轴对称，彼此相差的负号代表两个力方向相反．（2）引力实验（实验仪器每张桌子上有一套，引导学生完成）在打开阀门的气垫导轨上，放上两个捆有相同磁铁的相同的三角架，让磁铁异名磁极相对，事先在气垫导轨的两端固定两个力传感器，并把力传感器的挂钩用细线和三脚架相对的外侧相连，开始细线松弛，松手后磁铁向一起吸的同时，拉动力传感器，产生示数．两磁铁还没有吸到一起的时候，让三脚架静止下来，在三脚架从运动到静止的过程中，观察力传感器采集的图像，得到在任何情况下两示数相等．（气垫导轨与三脚架之间的摩擦忽略不计）分析：①静止下来后，左右两边力传感器给三脚架的拉力，分别等于两端磁铁受到的吸引力，而两力传感器示数相等，说明两磁铁间吸引力大小相等．（提示注意一下方向）②两三角架和磁铁质量相同，观察他们分别走过的位移大小，以及是否同时开始运动同时停止，说明运动时间是否相等，则得到加速度是否相等，若质量相等，加速度相等就得到合外力相等（牛顿第二定律），两力传感器示数相等，就会得到磁铁之间的吸引力相等．结论：大小相等．⑶摩擦力实验在同一个气垫导轨上，上下分别放两个三角架，分别用两个力传感器向两边拉两三角架保持两三角架静止，发现示数相等．受力分析，上面三角架静止，则它受到的拉力大小等于受到的摩擦力，同理下面的三角架受到的拉力大小等于受到的摩擦力，两拉力相等，则两摩擦力大小相等．（综合上面不同性质的力的实验结论，总结并板书：②大小相等）打人小游戏：找两个学生，给其中一个学生选择打人或者被打的权利，但没有选择打人方式的权利，学生肯定会选择打人，这时候让被打的同学把胳膊肘给这个同学，让他用鼻子去“打”另一个同学的胳膊肘，学生很无奈．提问：鼻子有什么感觉？疼．胳膊肘会疼么？不会．说明作用力和反作用力大小虽然相等，但是作用在不同的物体上，作用在不同的作用点上，作用效果不同．马拉车思考题：马拉车，马给车一个力，车同时给马一个力，两个力大小相等，为什么马把车拉着向前走，而不是车把马拉着向后走？受力分析：水平方向上，车受到马给它的向前的拉力，同时受到地面给它的摩擦力，它是否向前走，取决于拉力是不是比摩擦力大．而车给马的力和马受到的摩擦力决定马能不能往前走．（二）思路：分析前面实验的受力分析图，找出作用力与反作用力的方向关系以及是否在一条直线上，并通过小实验验证结论．学生活动：分析得出结论，并动手实验．设计思想：培养学生的分析能力，开拓学生思维．培养学生的创新精神．具体实施：提出问题：作用力与反作用力的方向有什么关系？让学生回想实验中作用力与反作用力的方向，然后看受力分析图得出结论，引导学生用桌子上的小磁针证明作用力与反作用力作用在一条直线上．让学生用桌子上的器具设计一个小实验验证结论．比如：两橡皮筋对拉，两橡皮筋的受到的力在一条直线上，沿着橡皮筋伸长的方向，从而得到作用力与反作用力在一条直线上；无论怎样改变两小磁针的位置，两小磁针指针始终在一条直线上，同样说明作用力与反作用力作用在一条直线上；……（板书：③方向相反，作用在一条直线上）（三）思路：关于作用力和反作用力的性质从前面的实验及受力分析图中，可以得出；通过观察力传感器的图像，可以分时刻说明力的同时性．学生活动：思考回答．设计思想：充分利用实验结论，在事实的基础上让学生自己分析得出结论．具体实施：作用力与反作用力的性质相同吗？（板书：④同种性质）作用力和反作用力是同时产生的吗？（板书：⑤同时性）回忆作用力与反作用力的特点，点出早在三百多年前，伟大的物理学家牛顿就总结出了这些特点，得出牛顿第三定律的内容．（板书：三、牛顿第三定律1．内容：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．2．数学表达式：F－F'）第三部分：牛顿定律的应用——反冲．学习了牛顿第三定律的知识，我们来看一下这个小实验：教材第83页图3-4-4．用酒精灯烧小车上的盛有水的试管，当水开到一定程度，试管口的塞子就会喷出，同时小车后退．学生很容易解释原因．给出反冲概念：当物体的一部分向某方向抛出，其余部分会同时向相对反方向运动．这种现象叫做反冲．（只给出概念，不用板书）播放“嫦娥一号”升空视频，让学生解释原理，同时进行爱国主义教育．第四部分：小结．这节课最大的收获是什么？以前只是了解有这么两个力，但对其详细情况不是很清楚，通过这节课的学习，很明了了，同时对我们国家的科技发展前沿有所了解，为祖国的伟大而自豪．第五部分：作业：教材中的相应练习．教学流程：板书设计第四节牛顿第三定律一、力的作用是相互的二、作用力与反作用力1．概念2．特点：①②③④⑤三、牛顿第三定律1．内容：2．数学表达式：四、反冲教学效果评价及后记：整堂课气氛非常活跃，