《牛顿第三定律》实验探究教学设计

商城县丰集高中      李中建

★新课标

（一）知识与技能     1、知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。

2、理解牛顿第三定律的确切含义，能用它解决简单的问题。

3、能区分平衡力与作用力和反作用力

（二）过程与方法

1、学生能够利用给定的实验仪器去探究作用力和反作用力的关系，培养学生的独立思考能力和实验能力。

2、从生活实际中体验作用力和反作用力，用牛顿第三定律分析物理现象，可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，可提高学生自信心并养成科学思维习惯。

（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，养成一种科学探究的意识。

★教学重点       1、知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力。

2、掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题。

★教学难点        正确区分平衡力和作用力、反作用力

★教学流程图：

★教学方法    实验探究、讨论交流、多媒体辅助教学、传感器引入

★教学用具：

弹簧秤、磁铁、小车、皮球、小磁针、白纸、大头针、火柴棒、薄木板、粗绳一根、传感器等，弹簧秤为每组学生准备一套，多媒体教学设备。

★教学过程 （具体内容根据上课情况进行取舍）

（一）引入新课    鼓掌欢迎听课老师—常言道：“一个巴掌拍不响”— 请拍得最响的同学谈感受，两个巴掌都拍疼了，变红了，左手的力谁给的？右手的力谁给的？这说明什么？由此引入新课。

（板书）牛顿第三定律──力是物体间的相互作用

教师活动：让学生利用身边的器材自己设计实验，验证以前学过的“力的作用是相互的”

学生活动：积极思考设计实验。

（二）进行新课

根据需要，引导、补充学生发言。

学生可能设计的实验：

实验一：将两个皮球对压（二者均发生形变）

实验二：用手拉弹簧（弹簧形变，手也受到弹簧的拉力）

实验三：将左手攥拳后仅竖直向上伸出食指，用右手掌心竖直向下压迫左手食指。（左手食指受压，右手掌心被扎疼）、互推对方、拉绳人前进墙不动。。。。。。。。       (性质是弹力)

实验具有开放性，可培养学生的创新和探索精神和动手实践能力。

教师活动：提出问题：1、力是一个物体对另一个物体的作用，这种作用是相互的还是单方面的？一个力应与几个物体相联系？

2、如果把左手食指受到的力叫作用力，那么右手掌心受到的力叫什么合适？叫反作用力好吗？

（注意，不一定用这个例子，要看学生回答情况而定）

学生活动：得出实验结论：力的作用是相互的，有施力物体必有受力物体，一个力应与两个物体相联系。

1、设计实验可激发学生的学习动机和内在的学习兴趣

2、课堂上可能会出现意料不到的情况，要驾驭好课堂。

教师活动： 提出问题：

1、我们生活中还有哪些现象能证明这一点？举例，放视频冰上小孩互推、划船时两船互推

2、与同学一起分析、补充这些事例，并印证“力的作用是相互的”，并给出作用力和反作用力的概念。

3、引导学生分类，弹力、磁力、摩擦力均是相互的，使学生注意到从多角度证明问题更全面。

学生活动：学生思考，通过小组举例、做实验、讨论：

1、用力拍手，两手都疼          

2、磁铁相吸、相斥(或小磁球相吸，明显)

3、碰碰车      

4、滑旱冰的人相推，均后退（多媒体课件）

5、用橡皮擦铅笔字，字被擦掉了橡皮也掉了一层皮……

1、在课桌上，事先尽可能多的将一些合适的器材提供给学生，可让学生边讨论边做实验。

2、学生举例，教师不可能完全预料到，但对常见的事例要作充分的准备（如：器材、课件）

（板书）： 力是物体间的相互作用，人为的把其中一个力叫作用力，另一个力叫反作用力。

教师活动：提出问题：我们研究的是力，我们可以从哪些方面研究呢？

学生活动：学生通过小组讨论、补充，认为应该研究力的性质、三要素：作用点、大小、方向。

让学生回忆并讨论从哪些方面研究二者之间的关系。将学生引向更深入的问题，找出问题的突破点。

想一想、议一议  作用力和反作用力的作用物体有何特点？

作用力和反作用力的产生和消失有何特点？作用力和反作用力的性质有何特点？

实验探究       它们之间的方向存在怎样的关系？

它们之间的大小存在怎样关系？

它们之间的作用线又存在怎样的关系？

教师活动：让学生自己举例分析。比如让学生作下面的实验：在右车上放一条形磁铁，在车上放一质量近似相等的磁铁。用手调整两车间的距离，使放手后左车刚好能在右车吸引力作用下运动。观察实验现象

教师鼓励学生并注意纠错：

1、如把右车上铁块受到的力叫作用力，找出这个力的施力物体是谁？作用点在哪里？这个力的方向如何？这个力的作用效果怎样？

2、反作用力的施力物体是谁？受力物体是谁？作用点在哪里？方向如何？这个反作用力的作用效果如何？

学生活动：小组分析实例，讨论得出：板书：作用点分别在两个物体上。 ——异物—效果不能抵消！

作用力和反作用力之间存在怎样的关系呢？  幻灯投影1、2    

探究一：作用力和反作用力性质和方向

（演示实验1）：把薄的轻木板放在并排的玻璃管上，然后把玩具小车放上，并轻轻按在木板上，问：遥控前进时发生什么现象？说明什么问题？车不动轮转板动、车动板不动演示 板书：——反向

（师生）：车在向前运动的同时，木板向后运动，并且同时停止，经过认真分析后得出，车之所以向前运动是木板给它一个向前的力，同时车给木板一个向后的力，这两个力的性质一样，都是摩擦力。

（演示实验2）：用手让带有条形磁铁的小车靠近（同名磁极相对），放在光滑木板上，然后手一放，发生什么现象？如何解释？

（师生）分析：同时向相反方向运动，作用力和反作用力性质相同，是一对磁场力。

（板书）作用力与反作用力性质相同，同时存在，同时消失（变化）  方向相反

教师活动：1。鸡蛋碰石头会怎样？演示 ：蛋碎石头完好 由此你认为他们之间的作用力大小有什么关系？

请你设计实验定量证明你的结论。

学生活动：学生提出自己的看法并积极动手操作，加以证明。可能出现两种意见：

1．等大。   

2．石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力

n 研究作用力与反作用力的大小关系，再提出一个问题2，拔河比赛是比谁的力大吗？激发学生兴趣

下面请一个同学（身高应矮一点）上来，与老师进行拔河比赛。

（师生互动实验）：老师和一个小个子`同学各拉绳子一端，进行拔河比赛，结果发现老师胜了，学生输了。

师：对刚才的实验，请同学们认真想一想，老师与学生之间的拉力大小存在什么样的关系？并请成绩好、中、差三位学生回答（十有八九学生说老师的拉力大）。

那么如何求证这两个力的大小呢？

探究二：作用力和反作用力的大小

教师活动：引导学生观察要仔细、思考要全面，比如为了使实验更具一般性，可以变化多个位置，重复实验。启发学生研究的方法，（经过共同讨论后）方案如下：把两个弹簧秤勾在一起，模仿拔河比赛，其中一个弹簧秤相当于老师，另一个相当于学生，并分两种情况进行。

1．两弹簧秤勾在一起拉，处于静止不动时（模仿拔河比赛，双方处于僵持状态）；

2．两弹簧秤勾在一起拉，并向一方运动（相当于比赛绳子被拉向一方时的状态）；

（学生分组实验）：做5分钟时间，教师巡回指导，并要求学生对秤先校零，让学生自己得出在各种状况下，两拉力大小的关系。

（演示实验3）：老师用大弹簧秤和小弹簧秤模仿拔河比赛，正确做好示范动作，并画图进行解释，注意两力的方向，得出自己的结论。

假如学生做了这个实验：取两个弹簧秤，把甲秤的圆环固定，手拿乙秤与甲秤钩住，再用手沿水平方向匀速拉动乙秤的圆环端至某一位置停下，读出两秤的读数。

提出问题：

1、读出两秤的读数。把甲乙两秤视作质点，画出各自的受力图。

2、乙秤受到的作用力的效果是？甲秤受到的作用力的效果是？

3、将其中一弹簧秤的读数减小到零，观察另一弹簧秤的读数。

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。

学生活动：学生积极设计实验、讨论分析现象，找出规律：

1、两个弹簧秤对拉，二力等大

2、两弹簧均被拉伸，二力反向

3、同时为零，说明二者同时产生，同时消失。

1、让学生自己动手实验，定量去证明结论，不被现象所迷惑，用数据说明问题。

2、学生不一定一次性得出上述正确、简练的结论，教师再去引导。

教师活动：介绍传感器系统，用传感器进一步探究作用力与反作用力的大小关系（见课本87页做一做）。

让多个学生自己拉动传感器，学生可能会有不同的拉法：拉力逐渐增大、拉力逐渐减小、拉力大小随意变化、手停止和手运动等等。

教师要求学生仔细观察屏幕上的图像。你得到了那些结论？  

学生活动：学生观察讨论，得出结论并汇总：

1、作用力与反作用等大反向。

2、同时存在、同时消失、同时变化的。

3、这种关系与物体的运动状态无关。

探究三：作用力和反作用力的作用线

教师活动：设计、完成实验：取一个长约3cm刚充过磁的小磁针和一张15cm×15cm的白纸，在纸上如图所示，画出一组同心圆，将圆8等分。另取一枚大头针垂直插入一根火柴杆的尾部。实验时，将磁针置于圆心处，待磁针稳定后，用手指捏住火柴杆并使大头针与磁针成一条直线。缓慢沿直线向磁针移动大头针，使磁针的一极对大头针产生吸引力。在保持磁针与大头针之间虽不接触却具有明显吸引力的条件下，用手沿圆移动火柴杆至大头针的针身重合在同心圆的非南北方向的任意一条平分线上，移动中保持磁针对大头针的吸引，观察现象。

1、 仔细观察，看大头针与小磁针稳定后的方位关系怎样？

2、 变换圆的另一条平分线重复上述实验，你找到了什么规律？

3、 作用力与反作用力的方向有何关系？

学生活动：学生积极实验，讨论、分析得出结论：作用力与反作用力在同一直线上。板书：共线

学生活动：学生积极讨论分析得出结论：

1、作用力与反作用力性质相同。

2、作用力与反作用力不是平衡力，尽管都是大小相等方向相反，但是作用力与反作用力作用在不同的物体上，平衡力作用在同一个物体上。

3、师生共同讨论得出：

（板书）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，作用在同一条直线上。2．公式：F＝－F′。

1、让学生更全面的了解二者的性质。2、培养学生会用学过的规律解释物理现象的能力。

（继续对师生互动实验进行挖掘）问：既然两个力大小相等，那么拔河比赛时，为何还存在胜负之分？

师：经过启发后，结合牛顿第二定律讲解，并和学生讨论如何做才能获胜。

问：还有的同学想，既然两力大小相等，方向相反，那么加起来合力为零，则无论什么时候不存在胜负之分？这实际上把作用力、反作用力与平衡力混淆了，它们是有区别的：前者两个力不是作用在一个物体上，谈不上抵消，不能求合力。

3、让学生找出作用力与反作用力跟平衡力的区别。通过列表的方式加以比较。

4、用牛顿第三定律揭示许多生活现象。比如：喷气式飞机、船前进的原理。课件播放

下面通过例题进行研究：

例题：物体用线吊在天花板上，分析物体受几个力？并指出每一个力的反作用力、以及平衡力？要求学生上黑板做，画出示意图，然后订正错误，并分析作用力、反作用力与平衡力的区别。

（三）课堂总结、点评

教师活动：教师利用局域网将事先准备好的Powpoint课堂小结呈现给学生。提高授课效率。

1.作用力和反作用力   2.探究作用力和反作用力的关系

3.牛顿第三定律       4.牛顿第三定律的应用         5.相互作用力与平衡力的关系

学生活动：教师与学生一起回想、整理、消化

探究:作用力和反作用力的关系      1.定性关系: 异物  同性  同时

2.定量关系: 等值  反向  共线

理解：“四同”：同时、同性、等值、共线

    “二不同”：异物、反向

总结：同性同值同变化，异物反向又共线

（四）实例探究

☆对作用力、反作用力及平衡力的认识

1、挂在竖直悬绳上的物体受到两个力的作用，这两个力的反作用力各作用在什么物体上？在这四个力中，哪两对是作用力和反作用力？哪两对力是平衡力？

2、放在水平桌面上的木块被一根拉长的轻弹簧水平向右牵引着，并处于静止状态，木块在水平方向上受到哪两个力的作用？试分别说出两个力的反作用力的受力物体以及反作用力的性质和方向。

☆对平衡条件和牛顿第三定律的应用

3、一个物体静止的放在水平支持物上，试证明物体对支持面的压力的大小等于物体所受的重力的大小，在证明过程中说出你的依据。

☆用牛顿第三定律解释生活现象

4、分析判断下面说法是否正确并说明理由。

教师活动：问学生“那为什么鸡蛋碰石头，鸡蛋破而石头无恙？”

学生活动：学生应能考虑到是鸡蛋与石头的承受能力不一样而导致的。

 “甲乙两对拔河，甲胜乙败，则甲对乙的作用力大于乙队甲的作用力。”让老师脚下垫上光滑油光纸，分析。。。。。。

 ★课余作业

l、课后完成课本上第88页的练习。

2、思考教材88页上“说一说”中的问题，课下讨论。

课后探究小课题  如何在拔河比赛中获胜？

反思：1．牛顿第三定律是从实验探究中得出的，这是一个创新。这里设计的几个实验都体现了作用力跟反作用力间的关系，实验探究体现了新课程的教学理念，是为自主、探究的目的和提高课堂的活跃程度而设计的。每做一个实验都应把实验装置画在PPT，并讲清实验装置，留在PPT的图是为后面分析实验总结出规律用的。

2．牛顿第三定律的教学除了让学生掌握定律的内容外，还应通过教学使学生体会研究物理规律的方法。在教学中要培养学生的思考能力，让学生多发表自己的看法，多体验，在学生的积极性调动起来后，教师要注意对课堂的控制。