本章复习与测试优质课一等奖教案

第四章

牛顿运动定律

4.5 牛顿第三定律 ★教学目标

(一)

知识与技能

1.

知道作用力与反作用力的概念

2.

理解、掌握牛顿第三定律

3.

区分平衡力跟作用力与反作用力

(二)

过程与方法

1.

通过学生自己设计实验，培养学生的独立思考能力和实验能力

2.

通过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

(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.

培养学生敢于实践，勇于创新的精神；让学生体验物理世界普遍存在的对称美

★教学重点

1.

掌握牛顿第三定律，并用它分析实际问题

2.

区分平衡力和作用力与反作用力

★教学难点

1.

区分平衡力和作用力与反作用力

★教学过程

一、引入：

师：小活动，拔河取胜力的关系

师：物体之间的作用是相互的，我们把物体之间的一对相互作用力叫做作用力和反作用力。

问：AB之间有相互作用，A对B有作用力的同时B对A也有作用力，请问哪一个力是作用力？哪一个是反作用力？

【牢记】：相互作用的一对力，任选其中一个称为作用力，则另一个称为反1/8

作用力。

演示实验

在两辆小车上各固定一根条形磁铁，当磁铁的同名磁极靠近时，放手小车两车被推开；当异名磁极接近时，两辆小车被吸拢。

带领学生观看视频文件

二、作用力和反作用力

师：下面我们一起来研究作用力与反作用力之间的关系，请同学们想一想，我们应该从哪几个方面着手来研究？

生：既然作用力与反作用力也是力，我认为应该从力的三要素：大小、方向作用点三个方面着手研究。

师：好！那我们现在先来着手研究作用力与反作用力的大小关系。

（1）大小关系

师：要比较作用力与反作用力的大小关系，最好能测量出作用力与反作用力的大小，再进行比较。在实验室中，常用的测力工具就是弹簧秤。现在每位同学的座位上均摆放了两个弹簧秤，还有一些木块小车等。请大家分组设计实验，然后每组派一个代表说出各组的设计思想，大家相互补充指正。

学生开始着手设计，教师巡视。

学生派代表说出各自的想法，师生一起讨论指正，并比较得出较合适的方法。

师：通过刚才的比较分析，我们发现最直接简便的方法就是将两个弹簧秤的挂钩钩在一起对拉。A弹簧秤对B弹簧秤的拉力和B弹簧秤对A弹簧秤的拉力是作用力和反作用力。A弹簧秤的示数反映的是A对B的拉力，B弹簧秤的示数反映的是B对A的拉力。请大家分别用不同的力对拉，观察两弹簧的示数的大小关系如何？

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学生分组实验

师：通过刚才的实验，大家发现作用力与反作用力的大小关系是怎样的啊？

生：目前的实验结果告诉我：作用力与反作用力始终是大小相等的。 观看实验动画，加强感官印象

生：老师对地面的挤压和地面对老师的支持力；老师对地面的摩擦力和地面对老师的摩擦力；老师拉学生的力和学生拉老师的力等。

师：老师拉学生的力与学生拉老师的力大小关系如何？

生：老师拉学生的力大于学生拉老师的力。

生：不对，刚才的实验我们不是发现作用力与反作用力大小相等吗？老师拉学生的力与学生拉老师的力是作用力与反作用力，应该大小相等。

师：刚才的两位同学哪一位说得对呢？我们又该如何来验证呢？

学生思考，久久不能回答

师：其实我们完全可以再利用两个弹簧秤来模拟拔河过程。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对拉，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，让学生自己总结出在各种状况下，两拉力大小的关系。

演示实验：老师亲自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。

观看拔河动画

【牢记】：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等

带领学生做课本上81的做一做

用传感器探究作用力与反作用力的关系

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把一只力传感器连在计算机上，传感器的钩子上挂钩码，钩子受力的大小随时间变化的情况可以由计算机屏幕显示。

实验时，把两只力传感器同时连在计算机上，其中一只系在墙上，另一只握在手中。计算机中横坐标上下两条曲线分别表示两只传感器受力的大小。

用力拉一只传感器，可以看到，在一只传感器受力的同时，另一只传感器也受到力的作用，而且在任何时刻两个力的大小都是相等的、方向都是相反的

运动中两物体间的作用力与反作用力同样是大小相等的，这点从计算机屏幕上也可以清楚地显示。把一只传感器系在一个物体上，另一只握在手中，当通过传感器用力拉物体时，尽管物体运动状态可能变化，力的大小也可能随时间变化，但在任何时刻，作用力与反作用力总保持大小相等。

（2）方向关系

师：作用力与反作用力的方向有什么关系呢

生：从我们做过的探究实验，我发现作用力与反作用力应该是方向相反，作用在同一直线上。

师：回答得很好！大量事实表明：作用力和反作用力方向相反，在同一直线上。

（3）作用点

师：现在我们来讨论作用力与反作用力的作用点的问题。例如，AB之间有相互作用，A对B的力与B对A的力是作用力与反作用力。那A对B的力作用点在什么地方？B对A的力作用点又在什么地方？

生：A对B的力作用点在B上，B对A的力作用点在A上，所以作用力与反作用力的作用点在相互作用的两个物体上。

归纳：牛顿第三定律

【定义】：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。这就是牛顿第三定律。

理解：定义中的“总是”是强调对于任何物体，在任何情况下均成立。

1、不管物体大小形状如何。

2、不管物体的运动状态如何。

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3、作用力与反作用力是同时产生、变化及消失。

在生产生活中牛顿第三定律的例子是很多的。划船时桨向后推水，水就向前推桨，从而将船推向前进。与此类似，轮船的螺旋桨放置时也是向后推水，水同时给桨一个反作用力，推动轮船前进。汽车的发动机驱动车轮转动，由于轮胎和地面间的摩擦，车轮向后推地面，地面给车轮一个向前的反作用力，使汽车前进。汽车受到的牵引力就是这样产生的。若把驱动轮架空，不让它跟地面接触，这时车轮虽然转动，但车轮不推地面，地面就不产生向前的推力，汽车就不会前进。

三、作用力反作用力与平衡力的异同点

师：前面在研究拔河时我们知道老师拉学生的力大小等于学生拉老师的力，且方向相反，既然大小相等，

方向相反，这两个力就会相互抵消，相互平衡，那拔河还有什么胜负之分啊？但事实拔河确实有胜负之分啊？有没有同学能想明白这是怎么回事？

学生思考，久久不能回答

师：其实根本原因就在于大家把一对平衡力和一对作用力反作用力的概念混淆了。请大家回忆一下什么是一对平衡力。

平衡状态：静止或匀速直线运动状态

一对平衡力：如果两个力作用在同一个物体上且使这个物体处于平衡状态，则这两个力是一对平衡力。一对平衡力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，最重要是作用在同一物体上。

师：从上面两个概念我们应该可以看出，一对平衡力与我们今天学习的作用力与反作用力唯一不同的地方就在一对平衡力作用在同一物体上，可以分解合成，所以它们的作用效果可以相互抵消；一对作用力反作用力是作用在两个物体上，它们的作用效果是无法抵消的。比如让两个人头对头猛撞一下，A头对B头的力和B头对A头的力是作用力和反作用力，但它们各自产生的效果是不能相互抵消的，两个人的脑袋都肿了。

师：拔河的胜负在于分别对老师和学生进行受力分析，看他们间的相互拉力能否克服各自的摩擦力。

再看一遍拔河动画

一对平衡力

一对作用力与反作用力

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作用在同一物体上

作用效果可以相互抵消

力的性质不一定相同

一个力的变化不一定影响另一个力

作用在两个物体上

作用效果无法抵消

一定是同性质的力

一定同时产生，变化及消失

例1、挂在竖直悬绳上的物体受到几个力的作用？这些力的反作用力各是哪些力，都作用在哪些物体上？在这些力中，哪些是作用力和反作用力？哪些是一对平衡力？

【答案】物体受两个力作用：重力、绳子对物体的拉力；重力的反作用力是物体对地球的吸引力（近似），绳子对物体的拉力的反作用力是物体对绳子的拉力。物体受到的重力和绳子对物体拉力是一对平衡力。

四、受力分析要点

师：正确地对物体进行受力分析，是解决力学问N1 G F 题的前提和关键之一，是动力学问题。对物体进行受力分析应该注意以下几点：

一、首先明确研究对象并把其隔离出来。

二、养成按一般步骤分析的习惯，以免漏分析某个力，步骤如下：

1、非接触力，目前主要是重力

2、接触力：寻找与研究对象接触的物体，两接触物体间最多产生两种力（弹G 力和摩擦力）

3、其它已知的一些力。主要包括已知的外界所加的力或空气阻力等

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4、分析研究对象所受的力，不分析研究对象对别的物体施加的力

5、只分析按性质命名的力。

6、每分析一个力必须找到对应的施力物体。

7、分力与合力不能同时存在。

【例2】

如图所示，水平力F把两个物体A、B紧压在竖直的墙壁上而静止，F的作用点处光滑，GA=10 N。

求A对B的摩擦力大小和方向。

解：求B的受力，如果选B为研究对象，问题无法求解。现以A为研究对象，A受四个力作用，即重力GA、水平力F、B对A的弹力N、B对A的摩擦力Ff，由于A平衡，故N=F，Ff应竖直向上，且Ff=GA=10 N。由牛顿第三定律，A对B的摩擦力Ff′与Ff为作用力和反作用力知，则Ff′=-Ff，即大小为10 N，方向竖直向下。

答案:10 N 竖直向下

例3：质量为M 的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m 的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度a下降(a

C．(M－m)g＋ma D．Mg－ma

小结让同学先总结，教师在补充

1、作用力与反作用力的概念

2、作用力与反作用力总是等大、反向、共线、异物、共存亡、同性质的；

3、作用力与反作用力和平衡力的联系与区别。

4.受力分析，牛三应用，转换研究对象

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随堂练习

1.(作用力和反作用力) 如图所示是利用计算机记录的卫星发射时火箭和卫星之间的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(

BC ) A．作用力大时，反作用力小

B．作用力和反作用力的大小总是相等的

C．作用力和反作用力的方向总是相反的

D．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的

2．(一对相互作用力与一对平衡力的区别) 关于作用力与反作用力以及相互平衡的两个力的下列说法中，正确的是( AC ) A．作用力与反作用力一定是同一性质的力

B．作用力与反作用力大小相等，方向相反，因而可以互相抵消

C．相互平衡的两个力的性质，可以相同，也可以不同

D．相互平衡的两个力大小相等，方向相反，同时出现，同时消失

3．(牛顿第三定律的简单应用) 图为马戏团中猴子爬杆的装置．已知底座连同直杆总质量为20 kg，猴子质量为5 kg，现让猴子沿杆以1 m/s2的加速度从杆底部向上爬，设猴子与杆之间的作用力为恒力，则底座对水平面的压力为多少？ (g取10 m/s2)

解：根据牛顿第三定律：

猴子对杆向下的力F′＝F＝55 N 分析杆和底座受力：地面的支持力：FN＝F′＋Mg＝255 N 根据牛顿第三定律：

底座对水平面的压力为255N

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