【人教版2019必修第一册】高一物理3牛顿第三定律（教学设计）教案

第3节牛顿第三定律（教学设计）年级高一年级学科物理教师课题第3节牛顿第三定律教学目标物理观念知道二力平衡和牛顿第三定律的区别与联系。科学思维通过力传感器探究物体运动过程中相互作用力的关系。通过查阅资料认识“定律”的内涵，了解牛顿第三定律的适用范围。科学探究通过同学间掰手腕、拔河等活动理解力的作用是相互的。通过实例分析概括平衡力与相互作用力的不同之处。科学态度与责任通过应用二力平衡知识和牛顿第三定律分析实际问题,感受物理知识在实际生活中的应用。教学重难点1.知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念(重点)。2.通过实验探究，了解两个物体间作用力与反作用力大小和方向的关系(重点)。3.能正确表述牛顿第三定律，并应用牛顿第三定律分析解决实际问题(难点)。教学过程教师活动学生活动导入新课教师：请同学们前后两人一组掰手腕,说说在掰手腕过程中,自己的手和手臂的感受并思考:两只手受到的力是谁施加的?这两个力之间有什么关系?新课讲授一、作用力与反作用力教师：请同学们举例说明谁与谁是作用力和反作用力的关系,并说明它们的施力物体和受力物体分别是谁,并思考:两者之间是同时产生的吗?是否存在相互依赖的关系?教师：分析学生列举出的实例,归纳、概括得出作用力和反作用力的概念,并进行讲解:当一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力,通常叫作作用力和反作用力。作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。我们可以把其中任何一个力叫作作用力,另一个力叫作反作用力。教师：让一个同学演示用力挤压两个气球,学生一起观察现象,然后请同学来描述现象,并说明在气球被挤压过程中,两个气球之间的作用力与反作用力的大小关系。学生：两个气球都有形变,而且增大压力时,两个气球的形变都增大,说明作用力与反作用力是相互的,两个力的大小始终相等。教师：展示鼓掌欢呼的图片,提出问题,两手同时相向运动拍击,说说两只手各自的感觉,若一手不动,一手运动拍击另一只手,再说说两只手各自的感觉。思考:这两个过程中,两只手之间的相互作用力的大小关系是否仍然分别相等?学生：可能回答:1.两只手互拍的过程,两手的感觉一样,两只手受力大小应相等。2.一只手主动拍击另一只静止不动的手,对两手的感觉,有的同学回答相同,有的同学回答可能不一样,认为静止不动的手疼,受到的力大,主动拍击的手疼痛感弱一点,受到的力小一点。3.两种情况中,两只手的感觉都一样,两只手受力大小都分别相等。教师：基于初中对作用力和反作用力的学习,我们知道气球间、手掌间的相互作用力大小是相等的,但有的同学可能还存在疑惑,或者并不是发自内心地接受这个结论。学生：比如这样的问题:(1)两个气球在挤乐形变逐渐变大的过程中,这一对相互作用力是否一直相等呢?(2)主动拍击的手受力真的和被打击的手受力一样大吗?如果一样大,那怎么还有“打人”和“被打”之说呢?(3)两个力真的是同时产生、同时存在的吗?(4)能否设计实验来证明相互作用的两物体之间的作用力和反作用力大小相等呢?教师：如图所示，牧童沿水平方向拉牛，但没有拉动。(1)牛受到几个力的作用？画出牛受力的示意图。(2)牛受到的几个力中，哪些是一对平衡力？(3)指出牛受到的几个力的反作用力。学生：(1)牛受到重力G、地面对牛的支持力FN、绳对牛的拉力F和地面对牛的摩擦力Ff，共四个力作用，受力示意图如图所示；(2)牛受到的重力G和地面对牛的支持力FN是一对平衡力；绳对牛的拉力F和地面对牛的摩擦力Ff是一对平衡力；(3)牛受到重力G的反作用力是牛对地球的吸引力；地面对牛的支持力FN的反作用力是牛对地面的压力；绳对牛的拉力F的反作用力是牛对绳的拉力；地面对牛的摩擦力Ff的反作用力是牛对地面的摩擦力。例1如图所示，甲、乙两人正在进行掰手腕比赛．下列说法正确的是()A．若甲赢了乙，则甲对乙的力大于乙对甲的力B．若甲赢了乙，则甲对乙的力等于乙对甲的力C．只有甲、乙相持不下时，甲对乙的力才等于乙对甲的力D．甲、乙各自既是施力物体又是受力物体，所以无法判断谁的力大答案B解析甲对乙的力与乙对甲的力是一对相互作用力，不论谁赢，这两个力始终大小相等，方向相反，作用在两个不同物体上，B正确。例2某同学用传感器探究作用力与反作用力的关系。实验时他把两只力传感器同时连接在计算机上，其中一只系在墙上，另一只握在手中，如图甲所示，如图乙是他记录的两个物体间作用力和反作用力的变化图线。根据图线可以得出的结论是()A.作用力大时反作用力小B.作用力和反作用力的方向总是相反的C.作用力变化后反作用力才随之发生变化D.图中的两个力是一对平衡力答案B解析由记录的两个物体间作用力和反作用力的变化图线可以得出的结论是：作用力和反作用力的方向总是相反的，大小总是相等的，总是同时产生，同时变化；题图中的两个力是一对相互作用力。故选B。学生思考并回答。学生观察、思考并回答问题。观察图片,体验拍手过程,思考问题后回答。新课讲授二、牛顿第三定律教师：布置阅读任务,反思学习过程中还存在的问题。学生：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,作用在同一条直线上。表达式:F=F´,负号表示作用力和反作用力的方向相反。教师：强调“总是”指该定律对宏观物体在所有低速运动状态下都适用。定律是对客观规律的一种表达形式,是通过大量具体事实归纳而成的结论,而事实是无穷尽的,不可能一一验证。牛顿第三定律也有一定的适用条件,并不是任何情况下都能成立。牛顿第三定律适用于宏观物体做低速运动的情况,对不适用的情况将在以后学习。例1如图是马拉车的示意图，根据牛顿第三定律可知()A.若车加速前进，马拉车的力大于车拉马的力B.若车匀速前进，马拉车的力与车拉马的力二力平衡C.若车减速前进，马拉车的力小于车拉马的力D.无论如何行驶，马拉车的力的大小都等于车拉马的力的大小答案D解析不管马拉车不动还是马拉车前进，马拉车的力都等于车拉马的力，这是一对作用力和反作用力，大小相等、方向相反，A、C错误，D正确；马拉车的力与车拉马的力是一对作用力和反作用力，大小相等、方向相反、作用在两个物体上，而一对平衡力作用在同一物体上，B错误。例2(多选)如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”．实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是()A．绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力，所以甲获胜B．当甲把乙匀速拉过去时，绳对乙的拉力大小等于绳对甲的拉力大小C．当甲把乙加速拉过去时，绳对乙的拉力大于绳对甲的拉力D．绳对乙的拉力大小始终等于绳对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜答案BD解析绳对乙的拉力和绳对甲的拉力总是大小相等，与甲、乙运动状态无关，故B正确，A、C错误．地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜，D正确。学生阅读教材,整理笔记,之后互相交流。新课讲授三、物体受力的初步分析教师：根据研究的问题，选取合适的物体作为研究对象，分析它受到哪些力的作用，并画出所受力的示意图，这一过程即为物体的受力分析。例1画出图中物体A所受力的示意图，并写出力的名称和施力物体：(1)物体A静止，接触面均光滑；(2)物体A沿固定粗糙斜面上滑；(3)物体A沿粗糙水平面滑行；(4)接触面光滑，物体A静止；(5)物体A静止在粗糙水平面上。答案见解析解析(1)物体A受重力G、推力F、地面的支持力FN、墙壁对A向左的弹力FN′，施力物体分别是地球、推A的物体、地面、墙壁．力的示意图如图；(2)物体A受重力G、垂直于斜面向上的支持力FN、沿斜面向下的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、斜面、斜面．力的示意图如图；(3)物体A受重力G、支持力FN、水平向左的滑动摩擦力Ff，施力物体分别是地球、水平面、水平面、力的示意图如图；(4)物体A受重力G、拉力FT、弹力FN，施力物体分别是地球、绳子、墙壁．力的示意图如图．(5)物体A受重力G、拉力FT、支持力FN，水平向左的摩擦力Ff，施力物体分别是地球、绳子、水平面、水平面．力的示意图如图．教师：请结合上述解答过程，归纳受力分析的步骤。学生：受力分析的步骤：教师：提示：在分析物体受力时，只需画出研究对象受到的力，它对其他物体的力不能画出。例2我国的高铁技术在世界处于领先地位，高铁列车(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎感觉不到晃动．图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触地放在车厢里的水平桌面上，两物块与桌面间的动摩擦因数相同，物块A的质量比物块B的质量大，车厢在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，物块A、B相对于桌面始终保持静止，下列说法正确的是()A．物块A受到2个力的作用B．物块B受到3个力的作用C．物块A受到桌面对它向右的摩擦力D．物块B受到物块A对它向右的弹力答案A解析列车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动，此时物块A、B均向右做匀速直线运动，故物块A、B均只受重力和支持力作用，水平方向没有外力，故水平方向均不受摩擦力，同时物块A、B间也没有弹力作用，故A正确，B、C、D错误。学生小组合作完成例题解答。课堂练习1.关于作用力和反作用力，以下说法正确的是()A.手用力拉弹簧，使弹簧拉长之后，弹簧才能对手有反作用力B.物体的重力和地面支持力是一对作用力和反作用力C.作用力和反作用力是总是同时产生、同时变化、同时消失的同种性质的力D.作用力和反作用力是作用在同一物体上的两个等值反向的力答案C解析作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，是同一种性质的力，手只要对弹簧施力，弹簧就会对手有反作用力，故A错误，C正确；物体的重力和地面的支持力作用在同一物体上，不是作用力和反作用力，故B错误；作用力和反作用力是作用在不同的物体上的两个等值反向的力，故D错误。2.如图所示，两头牛头抵头斗架。若左边的牛对右边的牛的力用F表示，右边的牛对左边的牛的力用F'表示，并且左边的牛不敌右边的牛在不断后退，则()A.F'>FB.F'先于F产生C.F和F'大小相等D.F和F'的作用可相互抵消答案C解析力F和F'分别是作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，同时产生，同时变化，作用在不同的牛身上，不可相互抵消。故选C。3.(多选)跳水一直是我国的优势项目，如图所示，一运动员站在3m跳板上，图中F1表示人对跳板的弹力，F2表示跳板对人的弹力，G表示运动员的重力，(跳板可视为水平)则()A.先有F1后有F2B.运动员静止站立在跳板上，F2与G是一对平衡力C.F1和F2大小相等、方向相反，是一对相互作用力D.因人离开跳板前具有向上的速度，所以F2大于F1答案BC解析F1为人对跳板的弹力，F2为跳板对人的弹力，所以F1与F2互为作用力与反作用力，同时产生，同时消失，同时变化，任何时刻都大小相等，方向相反，故A、D错误，C正确；运动员静止站立在跳板上，F2与G都作用在人身上，是一对平衡力，故B正确。4.(多选)如图所示，截面为直角三角形的物体a在竖直向上的恒力F作用下保持静止，则下列对物体受力情况的分析正确的是()A．物体a与墙壁间一定存在弹力B．物体a与墙壁间不存在静摩擦力C．物体a一定受两个力作用D．物体a可能受四个力作用答案BC解析物体静止，水平方向上墙壁对物块a没有弹力，没有弹力也就没有摩擦力，竖直方向有F＝G，所以物体a只受到2个力的作用，B、C正确。5.(多选)如图，竖直放置的轻弹簧下端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P受到的外力个数可能是()A．2个B．3个C．4个D．5个答案AC解析若FN＝G，对P受力分析如图甲所示，故P可能受2个力的作用；若FN<G，P不可能在此位置受力平衡；若FN>G，P会受到挡板MN的弹力F和摩擦力Ff，受力分析如图乙所示，故P可能受4个力的作用．综上所述，P可能的受力个数是2个或