牛頓第三定律教學(xué)設(shè)計(jì)講課案例

1、一、教學(xué)任務(wù)分析牛頓三大定律是一個(gè)有機(jī)的整體，牛頓第一定律和牛頓第二定律解決了單個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)和力之間的關(guān)系，但自然界的物體是相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的，一個(gè)物體在受到其他物體作用的同時(shí)也會(huì)對(duì)其他物體有作用，牛頓第三定律就是研究物體之間的相互作用的關(guān)系的。只有充分地研究物體之間的相互作用，才能比較全面的認(rèn)識(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）中，在“相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律”二級(jí)主題下對(duì)本部分內(nèi)容要求是“理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律，用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生活中的有關(guān)問題。”在人民教育出版社普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理必修1中，本節(jié)內(nèi)容安排在第四章“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的第五節(jié)，前面是靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的內(nèi)容、牛

2、頓第一定律、第二定律，后面是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用，因此本節(jié)內(nèi)容起到承上啟下的作用。通過作用力與反作用力總是共生共滅、大小相等、方向相反等性質(zhì)的學(xué)習(xí)，其獨(dú)特育人價(jià)值在于通過對(duì)第三定律的學(xué)習(xí)，能夠啟發(fā)學(xué)生客觀、辨證地評(píng)價(jià)周圍的事物，并培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)說明】教學(xué)任務(wù)分析首先從物理學(xué)的知識(shí)體系入手看牛頓第三定律的地位，然后看物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)牛頓第三定律的教學(xué)要求，最后從教材體系安排分析強(qiáng)調(diào)教材的基礎(chǔ)性地位和主干性作用，有利于全面準(zhǔn)確的理解和真正弄清楚牛頓第三定律的意義、教材編寫意圖，把握教材的精髓和難點(diǎn)，把教材內(nèi)化為自己的東西，在源于教材的基礎(chǔ)上超越教材（如本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)的確定），這是課堂

3、中催生和捕捉有價(jià)值的生成的前提。二、學(xué)情分析學(xué)生在學(xué)習(xí)牛頓第三定律之前，已經(jīng)學(xué)過幾個(gè)具體的力、力是物體間的相互作用；學(xué)會(huì)了對(duì)物體的受力分析，掌握了物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在本章的前面幾節(jié)又剛剛學(xué)過牛頓第一、第二定律，這是學(xué)習(xí)牛頓第三定律的基礎(chǔ)。但是學(xué)生對(duì)物體間的作用是相互的理解不夠深刻，不明確提出作用力與反作用力概念的意義，而且受日常生活經(jīng)驗(yàn)的影響，在學(xué)習(xí)過程中，往往形成一些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，比如：在分析拔河比賽時(shí)，想當(dāng)然的認(rèn)為：勝方之所以會(huì)勝是由于施加給另一方的力大于另一方施加給自己的力，也就是混淆了物體間的相互作用力和平衡力。如果不創(chuàng)設(shè)便于學(xué)生感受和理解的情境，學(xué)生經(jīng)過努力的記憶，可以背誦牛頓第三定律的表

4、述，但是并不能轉(zhuǎn)變學(xué)生已有的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，理解不透徹，用來解決實(shí)際問題時(shí)仍然出現(xiàn)錯(cuò)誤。牛頓當(dāng)年也是經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)和前人的總結(jié)才得出“牛頓第三定律”，因此，教學(xué)中應(yīng)該采取分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的方法，既可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以轉(zhuǎn)變學(xué)生“作用力反作用力與一對(duì)平衡力”混淆在一起形成的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，還可以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。三、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能（1）知道作用力和反作用力的概念及其關(guān)系。（2）理解牛頓第三定律。（3）能正確區(qū)分“一對(duì)平衡力”和“一對(duì)作用力、反作用力”。2過程與方法（1）在用彈簧測力計(jì)探究作用力與反作用力的關(guān)系的過程中，培養(yǎng)獨(dú)立思考能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?）在應(yīng)用牛頓第三定律分析解釋物理現(xiàn)

5、象的過程中，樹立應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí)。3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀在探究和應(yīng)用牛頓第三定律的過程中，體會(huì)對(duì)立統(tǒng)一的思想。四、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：牛頓第三定律。難點(diǎn)：作用力、反作用力與平衡力的區(qū)別。五、教學(xué)方法教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)法（演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)），討論法，實(shí)驗(yàn)探究等。六、教學(xué)器材PPT演示文稿，帶發(fā)條的玩具車，紙板，條形磁鐵兩塊，小車兩個(gè)，分組實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)每人一個(gè)，自制小火箭（氣球、支架臺(tái)、吸管等），旱冰鞋，力傳感器組件、數(shù)據(jù)采集器及配套計(jì)算機(jī)設(shè)備等。七、教學(xué)過程（一）通過生活實(shí)例，感受作用力與反作用力【事件1】教師總結(jié)前面學(xué)習(xí)的牛頓第一定律、牛頓第二定律解決了單個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)和力

6、之間的關(guān)系，并引導(dǎo)學(xué)生回憶力的定義，即 “力是物體對(duì)物體的作用”，提出今天要學(xué)習(xí)的牛頓第三定律就是研究物體之間相互作用遵循的規(guī)律?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)說明】根據(jù)建構(gòu)主義理論，學(xué)生已有知識(shí)是進(jìn)行新知識(shí)意義建構(gòu)的基礎(chǔ)，通過與前面的知識(shí)相聯(lián)系，可以讓學(xué)生更好的進(jìn)入下面的新課教學(xué)?！臼录?】教師展示自制“小火箭”、兩個(gè)氣球相互擠壓等生活實(shí)例，然后圖片展示。給學(xué)生看一段小動(dòng)畫，一個(gè)人在小船上推另一只船，發(fā)現(xiàn)兩只船同時(shí)向后退。提出問題：氣球的動(dòng)力來源是什么？為什么最后會(huì)落下來？兩個(gè)氣球?yàn)槭裁赐瑫r(shí)發(fā)生形變？兩只船為什么同時(shí)后退？這些物體間的作用力有何共同特點(diǎn)？學(xué)生先獨(dú)立思考，然后回答問題。比較容易得出這些物體之間的力

7、是相互的，而且相互依存，同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失。教師提議給回答較好的同學(xué)鼓掌。常言道：“一個(gè)巴掌拍不響”，那么請(qǐng)大家比賽拍巴掌，看誰拍得最響，然后請(qǐng)拍得最響的同學(xué)談感受，兩個(gè)巴掌都拍疼了，變紅了，這說明什么？通過分析拍巴掌后會(huì)疼，巴掌都變紅了，說明兩手間存在作用力，并且是相互的。教師提示拍巴掌有兩種方式：兩個(gè)巴掌一起拍，或者一個(gè)巴掌拍向另一個(gè)。效果是一樣的。【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】從實(shí)例引人，給人以啟迪，讓學(xué)生在“生活情境”中學(xué)習(xí)物理。同時(shí)，此處的兩種不同的拍掌方式感受作用力與反作用力，為后面用彈簧測力計(jì)進(jìn)行學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。【事件3】教師提出：以上我們研究的都是相互接觸的兩個(gè)物體，那么對(duì)不接觸的物體

8、間的作用也是相互的嗎？【演示實(shí)驗(yàn)1】在兩輛小車上各固定磁鐵，讓它們彼此接近但不直接接觸，兩手同時(shí)放開，可看到，如果是同極會(huì)相互排斥向相反方向運(yùn)動(dòng)，如果是異極會(huì)相互吸引靠攏到一起?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)說明】此處的設(shè)計(jì)是為了消除部分同學(xué)存在的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，即認(rèn)為相互接觸的物體間的作用力是相互的，不接觸的物體間的作用力可能不適用。【事件4】鑒于生活中有些力的作用效果不易觀察，設(shè)計(jì)玩具車演示實(shí)驗(yàn)。首先提出問題：汽車在地面上運(yùn)動(dòng)需要地面給它力的作用，那么汽車對(duì)地面有作用力嗎？我們并沒有看到地面向反方向運(yùn)動(dòng)啊？【演示實(shí)驗(yàn)2】：把紙板放在并排的玻璃圓管上，然后把玩具小車上緊發(fā)條，釋放發(fā)條后放在紙板上，問：當(dāng)手離開小車時(shí)發(fā)

9、生什么現(xiàn)象？說明什么問題？學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)，討論得出汽車與地面之間的作用力也是相互的。利用學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，教師可以乘勝追擊地問：“以上各個(gè)實(shí)驗(yàn)說明什么結(jié)論？”可引導(dǎo)學(xué)生得出“兩個(gè)物體之間的作用總是相互的”教師立即給出“作用力與反作用力”的概念。對(duì)學(xué)生的正確回答給予一定鼓勵(lì)，由學(xué)習(xí)的直接興趣升級(jí)為間接興趣、轉(zhuǎn)化為學(xué)科情感，使學(xué)生的無意注意同時(shí)轉(zhuǎn)化為有意注意?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)說明】教師要寓學(xué)法指導(dǎo)于教學(xué)中，做到“授人以漁”，即教給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法、培養(yǎng)其能力才是物理教學(xué)的落腳點(diǎn)。通過分析各種情況下的物體相互作用，讓學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真細(xì)致，勤于思考，積極動(dòng)腦的學(xué)習(xí)習(xí)慣。（二）學(xué)生實(shí)驗(yàn)，探究作用力與反作用

10、力的關(guān)系【事件5】分析上面磁鐵小車的運(yùn)動(dòng)，從力的性質(zhì)、同時(shí)性、作用物體等方面，探究作用力與反作用力的定性關(guān)系。 師生共同討論，得出作用力與反作用力性質(zhì)相同、具有同時(shí)性、作用在兩個(gè)不同的物體上。提出問題：既然物體之間力的作用是相互的，那么我們很容易想到另一個(gè)問題：相互作用力的大小有什么關(guān)系？（本節(jié)課的核心問題）你能根據(jù)生活中的哪些現(xiàn)象猜想出什么結(jié)論？【事件6】學(xué)生可能舉出的例子與想到的問題：拔河比賽時(shí)，勝方之所以會(huì)勝可能是由于施加給另一方的拉力大于另一方施加給自己的力？雞蛋碰石頭與石頭碰雞蛋，為什么受傷的總是雞蛋？我們可以通過實(shí)驗(yàn)來探究一下?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)說明】此處的設(shè)計(jì)沒有在學(xué)生學(xué)習(xí)了作用力與反作

11、用力后，直接探究它們之間的關(guān)系，而是提出拔河比賽中的例子，設(shè)置懸念，產(chǎn)生疑惑，這個(gè)疑惑為后面的拔河體驗(yàn)活動(dòng)埋下伏筆，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。很明顯，學(xué)生從后面實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是兩個(gè)拉力大小相等，【事件7】利用每位同學(xué)手上的彈簧測力計(jì)，設(shè)計(jì)一個(gè)探究物體間的作用力與反作用力的關(guān)系的方案。教師在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上通過提問可了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并作出指導(dǎo)。【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】（1）受前面鼓掌方式的啟發(fā)，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方式也可能有多種：兩個(gè)彈簧測力計(jì)對(duì)拉；一個(gè)手握住彈簧測力計(jì)不動(dòng)，拉另一個(gè)；將一個(gè)彈簧測力計(jì)固定在鐵架臺(tái)上，用手持另一個(gè)彈簧測力計(jì)拉等?？捎蓪W(xué)生分組合作完成，有的同學(xué)操作，有的同學(xué)觀察彈簧測力計(jì)示數(shù)。（2）拉

12、力改變時(shí)，觀察彈簧測力計(jì)示數(shù)。通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出作用力與反作用力大小基本相同，方向相反，且在一條直線上，作用在不同的物體上。（三）力傳感器精確測量實(shí)驗(yàn)【事件8】教師分析上面的實(shí)驗(yàn)在物體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或者受到變力時(shí)不易測量，同時(shí)指出科技的發(fā)展使得我們的實(shí)驗(yàn)手段也有了大幅提高，然后介紹基于力傳感器的DIS lab數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備。師生合作完成演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)分兩種情況：靜止時(shí)和運(yùn)動(dòng)時(shí)。得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析數(shù)據(jù)曲線。提出如下問題：1.曲線反映了作用力和反作用力的大小有什么關(guān)系？2.曲線反映了作用力和反作用力的方向有什么關(guān)系？結(jié)合前面的實(shí)例分析歸納得出作用力與反作用力的“四同三異”，“四同”即等大、共

13、線、同時(shí)、同性；“三異”即反向、異物、作用效果不能相互抵消。【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】牛頓依據(jù)力的三要素，從針對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的角度總結(jié)出的牛頓第三定律涉及等大、反向、共線3方面，但是為更好的理解作用力與反作用力，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生分析的較為全面，并可為后面與平衡力的對(duì)比打下基礎(chǔ)。（四）牛頓第三定律【事件9】教師指出上面的探究結(jié)論早在三百多年前就由牛頓提出，即牛頓第三定律：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。公式：FF（負(fù)號(hào)表示方向相反）（五）相互作用力與平衡力的比較【事件10】教師提出問題：牛頓第三定律指出作用力與反作用力大小相等，那前面我們提到的拔河比賽為什么會(huì)有輸贏呢

14、？由此引出另一個(gè)學(xué)生小實(shí)驗(yàn)?！緦W(xué)生體驗(yàn)活動(dòng)】1.讓力氣大的同學(xué)與力氣小的同學(xué)進(jìn)行拔河比賽讓學(xué)生展開想象的翅膀進(jìn)行猜想：如何讓力氣大的同學(xué)輸呢？【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】猜想是發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維的有效辦法之一，就如牛頓所說：“沒有大膽的推測就不可能有偉大的發(fā)現(xiàn)”。2讓力氣大的同學(xué)穿上旱冰鞋重新拔河，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)起到對(duì)比強(qiáng)調(diào)的作用。從實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生，不管哪位同學(xué)贏，兩位同學(xué)的拉力大小都是相等的。通過上面的體驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生找到了拔河比賽中的輸贏在于地面的摩擦力。與事件6遙相呼應(yīng)，由此，教師不失時(shí)機(jī)的提出平衡力與相互作用力的比較。【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】通過生動(dòng)、有趣、神秘的實(shí)驗(yàn)，糾正了學(xué)生錯(cuò)誤的前概念，不但能穩(wěn)住興趣，還

15、能喚起學(xué)生對(duì)自然奧秘的求知欲，使課堂情境優(yōu)化設(shè)計(jì)。【事件11】作用力與反作用力和一對(duì)平衡力有什么異同點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生歸納、討論、總結(jié)異同點(diǎn)。如下表： 名稱項(xiàng)目平衡力相互作用力共同點(diǎn)大小相等、方向相反、作用在同一直線上不同點(diǎn)作用對(duì)象同一物體相互作用的兩個(gè)物體力的變化沒有必然的對(duì)應(yīng)關(guān)系同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)變化力的性質(zhì)可以是不同性質(zhì)的力同一性質(zhì)的力作用效果可以抵消，合力為零不可抵消，不可求合力【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】再次培養(yǎng)語言概括能力，將觀察實(shí)驗(yàn)與科學(xué)理論思維方法結(jié)合起來，這不但有助于興趣和能力的提高，也有助于形成唯物主義世界觀和辨證的認(rèn)識(shí)論。（六）實(shí)際應(yīng)用【實(shí)例1】神州六號(hào)發(fā)射?！緦?shí)例2】人走路?！緦?shí)例3】直升飛機(jī)。神舟六號(hào)發(fā)射人走路直升飛機(jī)【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】通過展示生活中有關(guān)牛頓第三定律應(yīng)用的實(shí)例，解釋其中原理，讓學(xué)生體會(huì)物理知識(shí)對(duì)生產(chǎn)、生活的巨大影響；調(diào)動(dòng)學(xué)生參與科技活動(dòng)的熱情，增強(qiáng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)，促使學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。（七）課堂小結(jié)1.物體之間的作用是相互的。“作用力與反作用力”是相對(duì)而言的，其中一個(gè)是作用力，另一個(gè)力