4.5牛頓第三定律教學(xué)設(shè)計(jì)高一上學(xué)期物理教科版

5．牛頓第三定律★課標(biāo)要求理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律，能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生產(chǎn)、生活中的有關(guān)現(xiàn)象，解決現(xiàn)實(shí)情境中的有關(guān)問題。以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為知識(shí)載體，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。★教材分析初中階段，學(xué)生已經(jīng)對(duì)物體間的相互作用問題有了定性的了解，也知道相互作用力和一對(duì)平衡力是不同的，即一對(duì)平衡力是指同一物體所受的兩個(gè)力互相平衡，而一對(duì)作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)物體上。但是，他們對(duì)這一知識(shí)只是定性地了解，本節(jié)內(nèi)容主要實(shí)現(xiàn)對(duì)牛頓第三定律的深入理解，從力的性質(zhì)、作用的同時(shí)性等進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，并進(jìn)行定量探究和應(yīng)用分析。本節(jié)包含兩個(gè)小節(jié)：作用力與反作用力、牛頓第三定律。第一小節(jié)，作用力與反作用力。聯(lián)系生活和簡單物理實(shí)驗(yàn)實(shí)例，分別呈現(xiàn)彈力、磁力、摩擦力等性質(zhì)的相互作用力，讓學(xué)生體會(huì)出“作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，它們總是性質(zhì)相同的兩個(gè)力，且同時(shí)存在，同時(shí)變化，同時(shí)消失”的規(guī)律。第二小節(jié)，牛頓第三定律。通過實(shí)驗(yàn)定量探究一對(duì)相互作用力間的大小關(guān)系和方向關(guān)系，進(jìn)一步總結(jié)出牛頓第三定律的內(nèi)容，并利用牛頓第三定律解釋反沖等生產(chǎn)和生活現(xiàn)象?！锝虒W(xué)目標(biāo)1．物理觀念。通過觀察生活和實(shí)驗(yàn)中的相互作用現(xiàn)象，建立作用力與反作用力概念，理解牛頓第三定律，進(jìn)一步形成相互作用的觀念。會(huì)運(yùn)用牛頓第三定律解決實(shí)際問題，能夠解釋生活中常見的現(xiàn)象——反沖。2．科學(xué)思維。通過觀察生活和實(shí)驗(yàn)中的相互作用現(xiàn)象，運(yùn)用歸納思維總結(jié)出牛頓第三定律的內(nèi)容。3．科學(xué)探究。能通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，找出相互作用力間的性質(zhì)相同、同時(shí)存在和變化的規(guī)律，能進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)定量探究，綜合分析所得數(shù)據(jù)和信息，得出相互作用力間等大、反向、共線的關(guān)系，總結(jié)出牛頓第三定律的內(nèi)容。4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。通過觀察現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)探究，形成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度?！锝虒W(xué)設(shè)計(jì)本節(jié)主要包括兩部分內(nèi)容：作用力與反作用力、牛頓第三定律，前者需要通過學(xué)生認(rèn)真觀察、歸納總結(jié)，后者需要深入實(shí)驗(yàn)、抽象總結(jié)。學(xué)生在初中階段就已經(jīng)對(duì)本節(jié)內(nèi)容有一定了解，高中階段主要通過學(xué)生主體作用的發(fā)揮，深入定量實(shí)驗(yàn)，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜偨Y(jié)歸納出作用力和反作用力間的大小、方向間的關(guān)系，進(jìn)一步形成對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，全面培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)。★教學(xué)過程一、創(chuàng)設(shè)游戲，引入課題兩同學(xué)拔河比力氣，甲勝。引出問題：“甲勝的原因是不是甲拉乙的力大于乙拉甲的力？”引出課題：甲拉乙的力與乙拉甲的力是一對(duì)相互作用力，這節(jié)課我們就要研究相互作用力的關(guān)系。二、定性觀察，建立概念1．創(chuàng)設(shè)情境，定向觀察。相互作用力在我們的生活中是普遍存在的，觀察以下現(xiàn)象，體會(huì)相互作用力。（1）手壓桌面，體會(huì)手與桌面間的一對(duì)相互作用力（彈力）。（2）腳在地面上走動(dòng)，體會(huì)腳與地面間的相互作用力（摩擦力）。（3）手拿磁鐵靠近另一塊磁鐵，體會(huì)兩磁鐵間的相互作用力（磁力）?？偨Y(jié)：力的作用總是相互的。我們把其中一個(gè)稱為作用力，另一個(gè)作用力稱為反作用力。引導(dǎo)學(xué)生回顧生活中有關(guān)作用力和反作用力的其他實(shí)例。2．提出問題，歸納總結(jié)。問題：既然作用力與反作用力是普遍存在的，它們的存在具有怎樣的特點(diǎn)？總結(jié)：作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，它們總是性質(zhì)相同的兩個(gè)力，且同時(shí)存在，同時(shí)變化，同時(shí)消失。三、定量實(shí)驗(yàn)，探究規(guī)律結(jié)合前面的體驗(yàn)及舉例，引出問題：作用力與反作用力有哪些關(guān)系？（小組討論、交流、匯報(bào)，其他小組補(bǔ)充、質(zhì)疑）猜想：作用力與反作用力等大、反向、共線。學(xué)生質(zhì)疑：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，大小可能不同。比如拔河的僵持階段，力的大小應(yīng)該相同，當(dāng)甲把乙拉動(dòng)時(shí)，應(yīng)該是甲拉乙的力大。教師質(zhì)疑：當(dāng)作用力方向改變，反作用力會(huì)不會(huì)也隨之變化？演示實(shí)驗(yàn)：一對(duì)強(qiáng)磁針相互靠近，旋轉(zhuǎn)一個(gè)磁針，另一磁針隨之改變方向，兩個(gè)磁針的指向始終在一條直線上。總結(jié)：當(dāng)作用力方向改變，反作用力會(huì)隨之改變，即作用力與反作用力總是反向、共線。1．學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用彈簧測力計(jì)模擬拔河的僵持階段及甲拉動(dòng)乙（乙向甲一邊移動(dòng)）階段，讀出兩彈簧測力計(jì)間的相互作用的拉力（注意彈簧測力計(jì)的使用要求）。2．學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：僵持階段，多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)兩個(gè)力的大小都相等。甲拉動(dòng)乙時(shí)，不方便讀數(shù)（提出最好有一種更方便測量讀數(shù)的儀器）。3．教師介紹更方便測量讀數(shù)的儀器——力傳感器及DIS系統(tǒng)，并演示力傳感器結(jié)合電腦可以繪出力的大小和方向隨時(shí)間變化的圖線。4．找剛才拔河的兩個(gè)同學(xué)重復(fù)拔河過程（注意用力不要太大，模擬即可），演示僵持、甲拉動(dòng)乙、乙拉動(dòng)甲、甲乙在空中做各種動(dòng)作，觀察兩個(gè)力的圖像特征。5．學(xué)生總結(jié)圖像的特征。兩力總是關(guān)于t軸嚴(yán)格對(duì)稱的，說明方向總是相反，大小總是相等，即與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。6．教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步對(duì)圖像進(jìn)行分析。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，具有同時(shí)性，是相同種類的力。引入教科書上的描述：兩個(gè)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，這就是牛頓第三定律。四、規(guī)律應(yīng)用，內(nèi)化提升1．生活應(yīng)用，體驗(yàn)分析。（1）提出問題：分析人在地面上行走靠什么力？汽車在路上能向前行駛靠什么力？（學(xué)生對(duì)于走路問題可以順利解決，但是汽車的啟動(dòng)過程說不清楚，只有一個(gè)模糊認(rèn)識(shí)——靠摩擦力）（2）分析汽車啟動(dòng)的原理：①介紹驅(qū)動(dòng)輪。用玩具小汽車演示尋找驅(qū)動(dòng)輪的方法：架空后輪，發(fā)現(xiàn)后輪雖然在轉(zhuǎn)，即發(fā)動(dòng)機(jī)在起作用，但是汽車無法前行。②將幾根玻璃棒擺在實(shí)驗(yàn)?zāi)景迳?，上面放一泡沫板，將玩具汽車置于泡沫板上，開啟遙控器，汽車前行，發(fā)現(xiàn)汽車前進(jìn)的同時(shí)泡沫板向后滑出。③取出玻璃棒和泡沫板，重新演示汽車的前進(jìn)過程。④讓學(xué)生根據(jù)觀察的現(xiàn)象，分析汽車為何可以前行。總結(jié)：汽車的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，給地面一個(gè)向后的摩擦力，同時(shí)地面給驅(qū)動(dòng)輪向前的摩擦力，使汽車前行。2．反沖現(xiàn)象，建立模型。提出問題：火箭是如何沖上天空的？（火箭上的燃料燃燒，火箭向下噴出燃燒后形成的氣體，同時(shí)這些噴出的氣體向上推動(dòng)火箭，使火箭上升）①兩個(gè)物體分開時(shí)，說明它們的物理量中哪個(gè)量是相反的？是速度？還是加速度？還是速度、加速度都相反？（加速度相反）②速度都是以什么為參考系的？（地球）反沖現(xiàn)象是牛頓第三定律應(yīng)用的一類典型問題。通過以上分析使學(xué)生了解：開始時(shí)在一起的（或說開始時(shí)處于相對(duì)靜止的）兩個(gè)物體突然分開的這一現(xiàn)象在物理中稱為反沖。3．回歸游戲，對(duì)比總結(jié)。（1）提出問題：既然作用力與反作用力的大小相等，為何剛才甲勝利了？（2）小組討論，教師引導(dǎo)學(xué)生共同分析：甲由于合外力依然為零，所以無法改變原來的靜止?fàn)顟B(tài)，這是憑借牛頓第一定律告訴我們的依據(jù)。而乙所受合力向左，產(chǎn)生了向左的加速度，改變了原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這是牛頓第二定律告訴我們的依據(jù)。由這個(gè)例子我們不僅能了解拔河是憑借最大靜摩擦力取勝，而且應(yīng)該能夠體會(huì)到牛頓三大定律是分析運(yùn)動(dòng)的重要依據(jù)。思考：在什么條件下乙可以取得勝利？實(shí)驗(yàn)：讓剛才兩個(gè)學(xué)生重做拔河游戲，甲站在平板車上，這次乙反而輕松地就可把甲拉動(dòng)，取得勝利。（3）提出新問題：甲受到的拉力和摩擦力，這叫什么力？學(xué)生：一對(duì)平衡力。教師：平衡力的特點(diǎn)是什么？學(xué)生：等大反向。學(xué)生合作學(xué)習(xí)，整理兩者的區(qū)別如下表：作用力與反作用力一對(duì)平衡力同時(shí)性同時(shí)產(chǎn)生、變化、消失不一定同時(shí)產(chǎn)生、變化、消失作用點(diǎn)不同物體同一物體種類一定同種不一定同種五、課堂小結(jié)，