2019-2020年高一物理 第三章 牛顿运动定律 四、牛顿第三定律(第一课时) 人教大纲版第一册.doc

2019-2020年高一物理 第三章 牛顿运动定律 四、牛顿第三定律(第一课时) 人教大纲版第一册从容说课 本节讲述研究物体间相互作用的牛顿第三定律牛顿第三定律揭示了力作用的相互性,即两个物体间只要有力的作用，必然成对出现作用力和反作用力 本节的教学要点包括：1力的作用是相互的，同时发生的；2牛顿第三定律；3相互作用力与平衡力的区别 本节的教学目标定位如下： 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能区分平衡力跟作用力和反作用力 本节课的教学重点为：作用力和反作用力的关系牛顿第三定律 本节课的教学难点为：相互作用力与平衡力的区别 本节课采用实验归绲法和分析推理法，并结合实例进行分析。并利用实物或作图法等进行教学。以使学生能全面认识物体间的相互作用规律 本节的教学程序设计如下： 通过对实际现象的分析、讨论，定性地说明物体之间的作用是相互的同时发生的，说明哪一个力是作用力是任意的通过实验定量地得到反映相互作用特点的牛顿第三定律，并且向学生指出作用力和反作用力的相对是无条件的说明牛顿第三定律的意义和应用课堂讨论对本节知识拓展和强化 教学目标一、知识目标1.理解作用力和反作用力的关系.2.掌握牛顿第三定律.二、能力目标1.学会在对物体进行受力分析时，能找出各对作用力和反作用力.2.培养学生的实验观察能力和分析能力.三、德育目标渗透实践是检验真理的惟一标准的观点.教学重点作用力和反作用力的关系、牛顿第三定律.教学难点相互作用力与平衡力的区别.教学方法实验归纳法、分析推理法.教学用具投影仪、投影片、弹簧秤两个、小车两辆、光滑长木板、一块条形磁铁、一块铁块.课时安排1课时教学过程用投影片出示本节课的学习目标1.知道作用力和反作用力的概念.2.理解牛顿第三定律，并用它来解决实际问题.3.区分相互作用力和平衡力.学习目标完成过程一、导入新课教师请同学们回忆一下什么是力呢？学生力是物体对物体的相互作用.教师那么物体间的这对相互作用力之间有什么关系呢？本节课我们一起来讨论这一问题.二、新课教学（一）力是物体间的相互作用教师什么是“相互”作用呢？学生“相互”就是说：甲对乙有作用，同时乙对甲也有作用.教师现在有光滑长木板一个、小车两辆、条形磁铁一块、铁块一块.同学们能不能自己设计一个实验来验证一下“物体间力的作用是相互的”呢？学生能.教师同学们要验证哪两个物体间的相互作用呢？学生验证磁铁与铁块间的相互作用.教师怎样去组装这些仪器呢？学生把光滑长木板置于水平桌面上，把两辆小车分别放在长木板的两端.其中一辆小车上放磁铁，另一辆上放铁块.教师（在学生回答时把仪器组装好）然后再怎样做呢？学生把两辆小车同时放开.教师放开小车，两辆小车相向运动，这能说明什么呢？学生说明磁铁与铁块之间的作用力是相互的，即磁铁吸引铁块的同时，也受到铁块对它的吸引力.教师为什么呢？学生因为“力是物体运动状态改变的原因”.在实验中原来两辆小车都是静止的，放手后两辆小车都变为运动，即它们的运动状态都发生了变化，所以它们都受到了力的作用.而力的来源只能是磁铁与铁块间存在相互作用.教师总结日常生活中我们常说磁铁能吸引铁，可见这种说法是不完全正确的.正确的应该是磁铁与铁块是相互吸引的，即：力是物体间的相互作用.思考与练习当我们用手拍一下桌面时会有什么感觉？为什么？参考答案会疼.因为在手对桌子施加力的时候，桌子对手也有力的作用.教师请同学们再分析一下，在上述两例的两对相互作用力中，每一对相互作用力有几个力？施力物体与受力物体分别是什么？学生每一对相互作用都有两个力.在第一对相互作用中有：（1）磁铁对铁块有引力.此时磁铁是施力物，铁块是受力物；（2）铁块对磁铁有引力.此时铁块是施力物，磁铁是受力物.在第二对相互作用中有：（1）手对桌面的压力.此时手是施力物，桌面是受力物；（2）桌面对手的弹力.此时桌面是施力物，手是受力物.教师总结可见，在相互作用的两个物体中，每个物体既是施力物，又是受力物.同时每对相互作用都伴随有两个力的出现，我们把这两个力分别叫作用力和反作用力.即：如果我们把其中一个力叫作用力，那么另一个力就叫反作用力.巩固训练投影出示1.如图所示，A和B叠放在一起，静止在水平桌面上.下面各对力中，属于作用力和反作用力的是 .(1)A所受的重力和B对A的支持力(2)B所受的重力和B对A的支持力(3)A对B的压力和B对A的支持力(4)A所受重力与A对B的压力（5）B对桌面的压力和桌面对B的支持力答案与解析：正确选项为（3）（5）选项（3）中，A对B的压力，施力物体是A，受力物体是B；而B对A的支持力，施力物体是B，受力物体是A.这两个力是发生在A和B间的相互作用，所以他们是一对作用力和反作用力.同理可得（5）中的两个力也是一对作用力和反作用力.2.如图所示，长木板平放在地面上，用F=10 N的力拉动木板上的铁块，使其匀速运动，木板静止，木板受力的个数是几个？这些力如果叫作用力，其反作用力各是什么力？答案与解析：受5个力的作用；重力的反作用力是木块对地球的引力，地面对它支持力的反作用力是它对地面的压力，铁块对它压力的反作用力是它对铁块的支持力，铁块对它摩擦力的反作用力是它对铁块的摩擦力，地面对它摩擦力的反作用力是它对地面的摩擦力.对于分析木块受力的个数，我们可以根据一重、二弹、三摩擦的顺序去逐个分析，其中弹力和摩擦力都是接触力，我们可以在接触面分析这些力的存在与否.教师总结通过上述练习可知：（1）作用力和反作用力是发生在两个物体之间的一对力.(2)任一物体既是对另一物体的施力物，同时也是另一物作用的受力物.(3)相互作用的一对力中，任何一个力都可作为作用力或者反作用力.(二）牛顿第三定律教师通过上面的学习，我们清楚了物体间的相互作用，那么，作用力和反作用力间究竟有何关系呢？下面我们来讨论这一问题.教师请同学们阅读课本“实验”的有关内容，阅读时注意下列问题：（1）在课本实验的装置中，有几对作用力和反作用力？（2）在这几对相互作用中，我们研究的是哪一对相互作用力？（3）为什么要研究这一对相互作用力？学生活动阅读课文实验教师准备好仪器后，检查阅读情况.学生甲在课本所用的实验装置中存在三对相互作用力:墙对B的拉力和B对墙的拉力；B对A的拉力和A对B的拉力；A对手的拉力和手对A的拉力.学生乙实验中我们研究的是A对B的拉力和B对A的拉力这一对相互作用力.学生丙因为这一对相互作用力中的两个力的大小都可以通过弹簧秤的示数读出来,便于我们研究它们间的大小关系.教师下面请两位同学完成一下这个实验,然后把观察到的结果告诉同学们.学生完成实验.教师你们观察到什么结果呢？学生（1）两个弹簧秤的示数相同.（2）两个弹簧秤的受力方向相反.（3）改变其中一个弹簧秤的拉力时，另一个弹簧秤的示数也同时发生变化，但示数总是相同的.教师总结从观察到的结果可知：示数相同说明两弹簧秤间相互作用力的大小是相同的；弹簧秤受力方向即为作用力或作用力的方向，即相互作用是反向的，并且它们是同时变化的.可见：物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上.这就是牛顿第三定律.思考与练习我们用手拍打桌面时，用的力越大，手就觉得越疼，这是为什么呢？答案与解析：当我们用手拍打桌面时，在手和桌面之间就发生了相互作用力.根据牛顿第三定律可知，这对作用力和反作用力是大小相等的.所以当我们用力拍桌子时，桌面对手的作用力也会增大，故手就会感觉更疼.教师请同学们再分析这样几个问题：（1）人在走路的时候，人与地球之间的相互作用力有几对？（2）各对作用力和反作用力在性质上有什么关系？（3）各对作用力和反作用力所作用的对象有何关系？学生活动思考、讨论教师检查讨论结果.学生A人在走路时，人与地球间的相互作用力有三对，分别是：地球对人的引力（重力）和人对地球的引力、人对地球的压力和地球对人的支持力、地球对人的摩擦力和人对地球的摩擦力.学生B各对作用力和反作用力在性质上是相同的；第一对都是引力，第二对都是弹力，第三对都是摩擦力.学生C作用力和反作用力的作用对象是不同的.第一对中作用对象分别是人和地球，第二对中作用对象分别是人和地球，第三对中作用对象仍分别是人和地球.虽然作用对象都是人和地球，但作用力和反作用力并不同时作用在人或者地球上.教师总结从上例中可知，作用力和反作用力除了大小相等、方向相反、作用在同一直线上外，还有性质相同，作用对象不同的关系.所以我们可以用下面一句话概括作用力和反作用力之间的关系:同值、同性、同变化，异物、反向、又共线.巩固练习用投影片出示1.人用50 N的推力F去推100 N的铁块.铁块不动，F的反作用力是_（填写是哪一物体对哪一物体的何种作用），作用于_；G的反作用力是_，作用于_；N的反作用力是_，作用于_；Ff的反作用力是_，作用于_.答案与解析：铁块对人的弹力，人；铁块对地球的吸引力，地球；铁块对地面的压力，地面；铁块对地面的摩擦力，地面.2.关于两个相互作用的物体间的作用力和反作用力的关系，下列说法正确的是( )A.先有作用力，才有反作用力B.只有两个物体处于平衡状态时，作用力和反作用力大小相等C.只有两个物体的质量相同时，作用力和反作用力的大小才相同D.作用力和反作用力由于施力物不同，所以可以是不同性质的力E.以上选项都不对答案与解析：正确选项是E根据牛顿第三定律中关于作用力和反作用力关系的描述：“同值、同性、同变化，异物、反向、又共线”.可知，作用力和反作用力是同时产生、同时消失、同时变化的，并且它们的大小不论在什么情况下都相同，也始终属于同种性质的力.由此可见在本题中A、B、C、D四个选项都是错误的.(三)相互作用力与平衡力间的关系教师请同学们回忆一下什么是平衡力？学生作用在物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，且作用在一条直线上，那么这两个力就是一对平衡力.教师请同学们分析一下，手竖直握着酒瓶的瓶颈，而酒瓶静止时，瓶子的受力中有几对作用力和反作用力？有几对平衡力？作用力和反作用力的关系跟两平衡力间关系有何相同之处？学生1有两对作用力和反作用力.学生2有一对平衡力.学生3它们间的相同处有：（1）大小都是相同的.(2)方向都是相反的.（3）都是在同一直线上.教师总结通过上例分析可知，作用力和反作用力的关系跟两平衡力间关系的相同之处可以概括为：同值、共线、都反向.教师那么是不是说相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一样的呢？学生不是一样的.教师那它们究竟有什么区别呢？请同学们结合前面的例子，从作用对象、力的性质、作用效果、作用时间四个方面加以分析.学生活动举例、讨论.教师在学生讨论的基础上总结，作用力和反作用力的关系与两平衡力关系的不同点主要有：（1）作用对象不同作用力和反作用力是作用在两个物体上的，而平衡力是作用在同一物体上的.(2)力的性质是不相同的.作用力和反作用力一定是同种性质的力，而平衡力中的两个力不一定同性.(3)作用效果不同作用力和反作用力由于作用在不同的研究对象上，所以它们的作用效果不能相互抵消,而平衡力中的两个力作用在同一物体上，它们的作用效果是可以相互抵消的，这也正是我们所说的“平衡”的真实体现.(4)作用时间不同作用力和反作用力是同生、同灭、同变化的，而平衡力都不一定要有这种关系，它可以一个力消失而另一个力独立存在，同时也可以一个力不变而另一个力变化.思考与练习用投影片出示水平桌面上放一黑板擦，黑板擦处于静止状态，现在给它一个竖直向上的、逐渐增大的作用力F，直至把黑板擦提起来，试分析：（1）原来静止时有几对作用力和反作用力？有几对平衡力？（2）从施加向上逐渐增大的作用力到黑板擦将要提起时，这段时间内，原来两对相互作用力的大小如何变，平衡力又如何变？（3）提起来后，原来两对相互作用力又如何改变，平衡力又如何改变？答案与解析：（1）原来静止时有两对作用力和反作用力：重力G和黑板擦对地球的吸引力F1；黑板擦所受支持力FN和黑板擦对桌面的压力FN.平衡力有一对：重力G和支持力FN.(2)、（3）答案见下表：第一对相互作用力第二对相互作用力平衡力GF1两者关系FNFN两者关系GFN两者关系提起前不变不变G=F1不变不变FN=FN不变不变G=FN提起时不变不变G=F1减小减小FN=FN不变减小GFN提起后不变不变G=F1零零FN=FN不变零GFN教师总结通过上例的分析，我们可以更加清楚作用力与反作用力的关系跟平衡力间关系的异同.望同学们在以后的学习中加强练习,以加深对它们的理解.巩固训练竖直方向的电线下吊着静止的电灯，下面的说法中正确的是( )A.电灯受到的重力和电线对它的拉力是一对作用力和反作用力B.电线对电灯的拉力大小，等于电灯受到的重力C.电灯对电线的拉力就是电灯受到的重力，这两个力的性质相同D.电灯对电线的拉力和电线对电灯的拉力是一对作用力和反作用力答案与解析：正确选项为是BD.一对平衡力是指大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一个物体上的两个力，这两个力的性质可以相同也可以不同，作用效果是相互抵消，符合二力平衡条件.作用力和反作用力是指大小相等、方向相反、作用在一条直线上的两个力.这两个力的性质一定相同，因为两个力作用在两个不同的物体上，作用效果不能相互抵消.由上述分析可知，电灯受到的重力和电线对它的拉力作用在同一物体电灯上，它们是一对平衡力，而不是一对作用力和反作用力，故A项错误、B项正确.电灯对电线的拉力性质上属于弹力，而电灯受到的重力性质上属于引力，故C项错误.电灯对电线的拉力和电线对电灯的拉力，性质上都属于弹力，分别作用在电线和电灯两个物体上，是一对作用力和反作用力，故D项正确.学生活动 你还能举出哪些相互作用力的例子? 学生可能举的实例： 1重力的作用是相互的 物体受到重力作用，施力者是地球，同时地球也受到了物体对它的力的作用 2弹力的作用是相互的 放在水平桌面上的木块，由于桌面发生形变。给木块一向上的支持力FN,同时，由于木块发生形变。对桌面一个向下的压力FN； 悬挂小球的绳，由于绳发生形变，对小球有一向上的拉力F，同时由于小球发生形变，对绳有一个向下的拉力F 3摩擦力的作用是相互的 放在粗糙木板上的木块相对木板向右运动时受到木板给它向左的摩擦力由于运动的相对性，木板相对木块向左运擦力 学生活动 甲队与乙队进行拔河比赛若绳的质量不计而甲队获胜分析下列各对力的关系： 1甲队拉绳子的力与乙队拉绳子的力； 2甲队蹬地的力与乙队蹬地的力 3甲队与地面间的最大静摩擦力和乙队与地面间的最大静摩擦力 学生讨论后。发表自己的看法 1据牛顿第三定律：在绳质量不计的情况下。甲队拉绳子的力与乙队拉绳子的力实际上就是甲队对乙队的拉力与乙队对甲队的拉力是一对相互作用力它们总是大小相等，方向相反，作用在两个物体上 2拔河时，双方队员都要用力蹬地，据牛顿第三定律，地面分别施于双方队员反作用力大小分别等于它们蹬地的力把甲队、乙队作为一个整体来研究(其相互作用的拉力是内力，不予考虑)，甲队胜，即整体向甲队一方加速运动，系统合力指向甲队一方，即地面对甲队的力大于地面对乙队的力，即甲队蹬地的力大于乙队蹬地的力 3地面施于甲、乙两队的属于静摩擦力在双方相持阶段，每个队所受合力为零相互通过绳子的拉力又大小相等，所以它们受地面的静摩擦力大小相等，方向相反。随着相互拉力的增大，地面施于它们的静摩擦力也随之增大因为静摩擦力不能无限制地增大。它有个最大值，叫最大静摩擦力，所以随着拉力的增大甲队胜，说明乙队所受地面的静摩擦力先达到最大值(拉力入于地面给乙的最大静摩擦力)，乙队先被拉动，而甲队所受的静摩擦力还未达到最大值甲队所能受到的最大静摩擦力大于乙队所能受到的最大静摩擦力。 点子库 结合上述分析请你告诉本班拔河队员，取胜的诀窍是什么? 拔河取胜的重要因素是增大本队与地面间的最大静摩擦力 课堂讨论 1.结合生活实例说明作用力和反作用力总是同时产生的 2.鸡蛋碰石头。鸡蛋破了。而石头丝毫未损，说明石头对鸡蛋的作用力大，而鸡蛋对石头的反作用力小针对这种说法谈一下你的理解3谈一下你对牛顿第三定律中的作用力和反作用力总是大小相等中的“总是”的理解4为什么一对相互作用力不能平衡? 学生活动 讨论并互相交流 教师点拨 1例如：手拍手时，它们之间的力就是同时产生的。马拉车时，马对车的拉力和车对马的拉力也是同时产生的 2据牛顿第三定律，鸡蛋碰石头时，鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力是一对作用力与反作用力，大小必然相等鸡蛋破了，是因为鸡蛋强度不大。易碎 3“总是”指物体间的作用力、反作用力大小相等，方向相反，大小总是相等而这些关系与物体的形状以及物体所处的运动状态无关 4因为作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其作用效果分别体现在各自的受力物体上，不能相互抵消，所以不能平衡 三、小结 投影小结思考题 1物体之间力的作用总是 的，所以说施力物体同时也一定是 ，物体间相互作用的一对力，叫 2两物体之间的作用力和反作用力总是 、 、 . 3牛顿第三定律反映了物体问发生作用的规律： 作用力和反作用力 存在， 消失没有先后之分 作用力和反作用力虽然 相等 相反，但由于它们分别作用于 ，产生的效果不尽 。不可能相互抵消，也无法求合力四、作业1.课本P55练习三.五、板书设计六、本节优化训练设计1.汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下面的说法正确的是( )A.汽车能拉着拖车向前是因为汽车对拖车的拉力大于拖车拉汽车的力B.汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力C.匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车向前拉拖车的力大于拖车向后拉汽车的力D.加速前进时，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力；汽车加速是因为地面对汽车向前的作用力（牵引力）大于拖车对它的拉力2.马拉车由静止开始，先做加速运动，后改为匀速运动，则下列判断中正确的是( )A.加速运动中，马向前拉车的力大于车向后拉马的力B.匀速运动中，马向前拉车的力大于车向后拉马的力C.只有匀速运动时，马向前拉车的力的大小才等于车向后拉马的力的大小D.无论是做加速运动还是做匀速运动，马向前拉车的力的大小总是等于车向后拉马的力的大小3.甲、乙两队用一条轻绳进行拔河比赛，结果甲队获胜，则在比赛过程中( )A.甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力B.甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力C.甲、乙两队与地面间摩擦力大小相等，方向相反D.甲、乙两队拉绳子的力大小相等，方向相反参考答案1.D汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对作用力和反作用力，二者等值、板向，分别作用在拖车和汽车上，故A错.作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，故B错.不论匀速运动，还是加速运动，作用力和反作用力总相等，故C错.拖车能加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对它的摩擦阻力（包括其他阻力），汽车能加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它向后的拉力，符合牛顿第二定律，故D正确.2.D车做什么运动，与车所受的合力及初始条件有关，而马拉车的力与车拉马的力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，这对相互作用力的大小总是相等的，故D选项正确.3.BD甲、乙两队之间的作用是作用力与反作用力，大小相等.以两队人为整体研究，外力就是地面对甲、乙两队的摩擦力.甲队获胜，一定是甲队与地面的摩擦力大于乙的摩擦力；以乙队为研究对象可知，绳子拉乙队的力大于地面对乙队的摩擦力.同理以甲队为研究对象，一定是绳子拉甲队的力小于地面对甲队的摩擦力.