3.3 牛頓第三定律

〖教材分析〗
作用力和反作用力在初中已經學過一些定性的描述，但是它與平衡的區分聯系還不是很清楚，平衡力是作用在同一個物體，我們平時的受力分析，都是分析同一個物體上的，所以平衡力用的是很多，作用和反作用力是在兩個物體上，兩者區分還是很明顯的。牛頓第三定律更加把它獨立出來，提升一個臺階。我們學習從實驗出發，從生活實例出發，為后續的牛頓定律的學習奠定基礎。
〖教學目標與核心素養〗
物理觀念：知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。
科學思維：通過用牛頓第三定律分析物理現象，可培養學生分析解決實際問題的能力。
科學探究：通過學生自己設計實驗，培養學生的獨立思考能力和實驗能力。
科學態度與責任：經歷觀察、實驗、探究等學習活動，培養尊重客觀事實，實事求是的科學態度。
〖教學重點與難點〗
重點：1、知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力。

掌握牛頓第三定律并用它分析實際問題。
區別平衡力與作用力和反作用力。

難點：區別平衡力與作用力和反作用力。
〖教學方法〗
教師啟發引導學生進行實驗探究、歸納、總結法相結合。
〖教學準備〗
彈簧、磁鐵、物塊和多媒體課件。

〖教學過程〗
一、新課引入
通過多媒體課件動圖展示：猴哥與紅孩兒掰手腕。觀察圖我們看到他們的力不相上下，那么現實中是這樣的嗎？
力的作用是相互的。相互作用的力其大小有什么關系？
例如，大人跟小孩掰手腕，很容易就把小孩的手壓在桌面上。那么，他們施加給對方的力，大小相等嗎？
教學設計說明：通過動畫的掰手腕的情節吸引學生的注意力。
二、新課教學
（一）作用力和反作用力
力是物體對物體的作用。只要談到力，就一定存在著受力物體和施力物體。
剛才的掰手腕，左手對右手的力向右，右手對左手的力向左，左右手就是施力物體和受力物體。

例如，如圖用手拉彈簧，彈簧受到手的拉力F，同時彈簧發生形變，手也就受到彈簧的拉力F/。這里是彈簧和手之間的相互作用。又如圖坐在椅子上用力推桌子，會感到桌子也在推我們，我們的身體要向后仰。這是身體與椅子之間的相互作用。我們常說，地面上及地球附近的物體受到地球的吸引（重力)。其實，地球也受到它們的吸引，地球和物體之間的作用也是相互的。如此等等，不勝枚舉。
通過多媒體課件動圖展示：水中推船。
向前推甲船，發現乙船也會向相反的方向運動的。力的的作用是相互的，甲船是施力物體同時也是受力物體，我們把這種現象叫做相互作用。
觀察和實驗的結果表明，兩個物體之間的作用總是相互的。當一個物體對另一個物體施加了力，后一個物體一定同時對前一個物體也施加了力。物體間相互作用的這一對力，通常叫作作用力和反作用力。
思考：手不拉彈簧時，彈簧還拉手嗎？
很明顯手不拉彈簧以后彈簧也不再拉手。
特點：作用力和反作用力總是互相依賴、同時存在的。除了這個特點外還具有名稱不一定的性質：我們可以把其中任何一個力叫作作用力，另一個力叫作反作用力。我們把手對彈簧的拉力叫做作用力，那么彈力就是反作用力，或者彈力叫做作用力，那么拉力就是反作用力了。

（二）牛頓第三定律
通過多媒體課件動圖展示：兩虎相斗。觀察動圖，思考：作用力和反作用力的大小之間、方向之間有什么樣的關系？
這又是一個定量的問題，而定量的問題通常只靠觀察和經驗是解決不了的，它需要通過實驗測量來回答。
演示：用彈簧測力計探究作用力和反作用力的關系（閱讀）
探究作用力和反作用力的關系，要同時測量這兩個力，你認為應該如何測量？

我們可以通過圖3.3-3所示的裝置進行實驗。把A、B兩個彈簧測力計連接在一是，B的一端固定，用手拉測力計A。如圖所示，可以看到兩個測力計的指針同時移動。這是測力計A受到測力計B的拉力F、，測力計B受到A的拉力F。F與F、有什么關系？
通過多媒體課件動圖展示：實驗。
觀察實驗：從實驗中可以發現，兩個彈簧測力計的示數是相等的，方向相反。

上面是通過彈力進行的實驗，摩擦力滿足上面的關系嗎？如果是不相互接觸的力呢？
通過多媒體課件動圖展示：摩擦力和磁力作用下的相互作用。
實驗觀察也是可以得到同樣的結論。
結論：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。
通過牛頓第三定律我們還可以得到作用力和反作用力的特點：
①大小相等，相反，作用在同一直線上（等大、反向、共線）
②分別作用在兩個不同的物體上（異物）
③同時產生、同時消失（同時）
④二者的性質總是相同的（同性）
在生活和生產中應用牛頓第三定律的例子是很多的
通過多媒體課件動圖展示：劃龍舟和航母。

人在劃船時，槳向后推水，水就向前推槳，將船向前推進。于此類似，輪船的螺旋槳旋轉時也是向后推水，水同時給螺旋槳一個反作用力，推動輪船前進。
汽車的發動機驅動車輪轉動，由于輪胎和地面間的摩擦，車輪向后推地面，地面給車輪一個向前的反作用力，使汽車前進。汽車受到的牽引力就是這樣產生的。
通過多媒體課件動圖展示：懸空車輪和車輪陷泥里、越野車。

若把驅動輪架空，不讓它跟地面接觸，這時車輪雖然轉動，但車輪不推地面，地面也就不會產生向前推車的力，汽車就不會前進。
陷在泥濘中的汽車，盡管車輪飛轉，但是如果泥和車輪之間太滑，車輪得不到足夠的摩擦力，車也是出不來的。
許多越野車可以按需要分別由前輪或后輪驅動，必要時甚至可以四輪同時驅動，以便根據車輪與地面接觸的不同情況來獲得足夠的動力。
教學設計說明：通過汽車這個例子來剖析作用力與反作用力的現實應用，也能很好的與課本照應。為學生提供具體生動的感性材料，增強感性認識的同時，使得學生發生認知沖突，萌發探索、發現新知的欲望。
（三）物體受力分析初步
分析物體的受力，有兩條思路：一是根據物體運動狀態的變化來分析和判斷其受力情況。二是根據各種力的特點，從相互作用的角度來分析物體的受力。
我們現在學習從相互作用的角度來分析物體的受力。

例如，一個物體靜止在粗糙斜面上，我們按重力、彈力、摩擦力的順序來分析。
①木塊受到重力mg，方向豎直向下。
②木塊和斜面接觸并相互擠壓，木塊受到垂直斜面向上的彈力F_N。在力的分類那里我們講過壓力有很多種。
③假設木塊和斜面之間沒有摩擦，木塊就會向下滑動，由此可以判斷，靜止的木塊相對斜面有向下滑動的趨勢，所受的靜摩擦力F_f是沿斜面向上的。
為了更好的受力分析：首先明確分析哪個物體所受的力。以木塊為對象，成為作用力，相對應的就是反作用力。列出表格。

作用力	反作用力
重力mg（地球對木塊的引力）	木塊對地球的引力
彈力F_N （斜面對木塊的支持力）	木塊對斜面的壓力
靜摩擦力F_f	木塊對斜面的靜摩擦力

由于們是對木塊的受力情況進行分析，所以只是把六個力中木塊所受的三個力畫出來就行，所以明確分析哪個物體所受的力很重要。
為此我總結處受力分析的一般規律。

確定研究對象（構建模型）
對這個物體進行受力分析，順序：重力（mg）→彈力（F_N）→其它→摩擦力(F_f)，一重二彈三其它，最后才是摩擦，那為什么摩擦最后呢。因為摩擦是被動力，數學上說的它是因變量，它要有其它的力都判斷好，才能確定物理的相對運動方向或趨勢，才能確定摩擦的大小和方向。

初中就學過：一個物體受到兩個力的作用，保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，這兩個力是一對平衡力，叫做二力平衡。
注意：在分析物體的受力情況時，不要把某個力的反作用力跟這個力的平衡力混淆。
例如，在圖中，猴子吊在空中，我們分析猴子所受的力。猴子受到重力G，
還受到樹枝對它的拉力F。由于猴子是靜止的，而且不再受到其他力的作用，所以拉力F和重力G這兩個力是一對相互平衡的力，它們“大小相等、方向相反，作用在同一條直線上”。應該注意，這兩個力作用在同一物體（猴子）上。

另一方面，不但樹枝在以拉力F向上拉著猴子，猴子同時也在以向下的拉力F'拉著樹枝，這是一對作用力和反作用力，它們的關系也是“大小相等、方向相反，作用在同一條直線上”。但不同的是，它們分別作用在兩個物體（猴子和樹枝）上。這兩種情況，很容易混淆，因此要注意區分。
“一對相互平衡的力”和“一對作用力和反作用力”還有一個區別：后者一定是同一種類的力（例如F和F”都是彈力），而前者則不一定是同一種類的力（例如F是彈力，而G是重力）。
區別與聯系

判斷作用力與反作用力的方法：（A對B、B對A）
教學設計說明：歸納總結其中的聯系區別，拓展學生的知識面。
課堂練習

例1：油桶放在汽車上，汽車停于水平地面。涉及油桶、汽車、地球三個物體之間的作用力和反作用力一共有幾對?這幾對力中，油桶受哪幾個力?汽車受哪幾個力?地球受哪幾個力?
解：(1)三個物體之間的作用力和反作用力有4對。

作用力	反作用力
油桶重力mg（地球對油桶的引力）	油桶對地球的引力
彈力FN （汽車對油桶的支持力）	油桶對汽車的壓力
汽車受到的重力	汽車對地球的引力
地面對汽車的支持力	汽車對地面的壓力

判斷作用力與反作用力的方法：（A對B、B對A）
(2)油桶受重力和支持力。
(3)汽車受重力、地面對汽車的支持力和油桶對汽車的壓力。
(4)地球受汽車的引力和油桶的引力。
〖板書設計〗
3.3牛頓第三定律

一、作用力和反作用力
當一個物體對另一個物體施加了力，后一個物體一定同時對前一個物體也施加了力。物體間相互作用的這一對力，通常叫作作用力和反作用力。
二、牛頓第三定律
兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。
三、物體受力的分析初步
順序：重力（mg）→彈力（F_N）→其它→摩擦力(F_f)
〖教學反思〗

課本沒有提到受力分析的一般步驟，給人感覺就是受力分析不重要，但是在高中物理中，受力分析絕對是重點和難點，課本都沒有進行過系統的受力分析的講解，所以在里面增加了一個受力分析的一般步驟。

2、平衡力與牛頓第三定律的區別內容還是很多的，課本只提到了兩點，要完全講解完這兩點也是比較花時間的，所以在課堂時間安排上就顯得比較緊迫，前面又實驗探究活動，更加加劇時間的不夠用。

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3.3牛頓第三定律— 【新教材】人教版高中物理必修第一冊教案

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