資源簡介

《牛頓第三定律》學歷案
【設計者】陳向紅
【課標要求】
理解牛頓第三定律，能用牛頓第三定律解釋生產生活中的有關現象、解決有關問題。
【學習目標】
1. 通過觀察和實驗知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念，提煉相互作用力的定性關系，掌握分析、概括物理規律的方法。
2. 從半定量到定量實驗，從彈力到磁力再到摩擦力實驗，從靜態到動態實驗探究作用力和反作用力大小的關系，理解牛頓第三定律。通過主動參與探究過程，培養科學推理、論證的科學思維，增強質疑創新、科學探究的意識，初步掌握科學探究的方法，提升合作探究的能力，養成嚴謹認真、實事求是、持之以恒的科學態度。
3. 通過對海綿和滑塊受力的初步分析掌握受力分析方法，初步形成科學推理、論證的科學思維，基本形成運動與相互作用的物理觀念。
4. 通過對水氣球的分析能把一對平衡力和一對相互作用力區分開，提升受力分析能力的同時加強對物理本質的認識，進一步形成運動與相互作用的觀念。
5. 能應用牛頓第三定律解釋生產生活中的現象，解決無人機無法起飛的實際問題，提升應用知識解決問題的能力的同時培養創新思維，養成關注科學與技術的習慣。
【學習過程】
資源與建議
本節課選自人教版必修一第三章第三節，教材的內容上遵從先定性再定量的基本思路，漸次深入，逐層推進。首先通過實例說明物體間的作用力總是相互的，進而引出作用力和反作用力的概念。然后，通過實驗探究作用力和反作用力的大小、方向之間的關系得到牛頓第三定律的規律，并在具體的社會實例中體會牛頓第三定意義和價值，以達到深入理解融會貫通的目的。最后，應用牛頓第三定律的知識進行受力的初步分析，通過對一對相互作用力和一對平衡力的辨析培養學生受力分析的能力，為共點力的平衡問題奠定基礎。
本節位于重力、彈力、摩擦力的后面，共點力平衡、牛頓運動定律的前面，既能有利于加深對重力、彈力、摩擦力的理解，又為共點力平衡問題中的受力分析、超重失重等牛頓運動定律的應用環節奠定了知識基礎，起到了承上啟下的重要作用。
本節課學習的重點和難點是探究作用力和反作用力的大小、方向之間的關系。原因在于牛頓第三定律是牛頓第三定律的核心，又是整個經典力學的重要基石，此處存在的錯誤前概念也比較多，容易認為質量大的物體對質量小的物體作用力大于質量小的物體對質量大的物體的反作用力等。
本節課的學習首先可以幫助學生進一步分析復雜情境下運動與相互作用的關系，循序漸進的形成運動與相互作用個觀念。其次可以培養學生進行實驗設計獲取證據的能力，提升學生基于證據進行推理的意識和能力。最后還能培養學生嚴謹認真、實事求是、持之以恒的科學態度。
【評價任務】
課前獨自完成【自主探究】檢測預習情況。
課堂合作完成合作探究。
課后獨立完成作業與檢測。
【自主探究】
復習鞏固
問題1：物體甲對物體乙有力的作用，物體乙對物體甲有力的作用嗎？
問題2：彈力的產生條件是什么？分析彈力的方法有哪些？
問題3：摩擦力的產生條件是什么？分析摩擦力的方法有哪些？
課前預習
作用力和反作用力的概念和關系
情境1：手拉彈簧，手受彈簧向 的 ， 彈簧受手向 的 。
情境2：手推桌子，手受桌子向 的 ， 桌子受手向 的 。
情境3：蘋果下落，蘋果受地球 的 ， 地球受蘋果 的 。
情境4：鼓掌歡呼，左手受右手向 的 ， 右手受左手向 的 。
情境5：高速奔跑，腳受地面向 的 ， 地面受腳向 的 。
問題1：什么是作用力和反作用力？
問題2：作用力和反作用力之間有什么關系？
（二）探究作用力和反作用力的大小關系？
問題3：牛頓第三定律的內容是什么？
（三）對物體初步受力分析
對桌面上的靜止的水杯受力分析。
問題4：受力分析的思路有哪些？
學中生疑：
【合作探究】
一、理論探究：作用力和反作用力的定性關系。
1.作用時間上有什么特點？哪些例子能夠說明？
2.力的性質上有什么特點？哪些例子能夠說明？
3.作用方向上有什么特點？哪些例子能夠說明？
4.作用對象上有什么特點？哪些例子能夠說明？
二、實驗探究：探究作用力和反作用力的大小關系
學生實驗：應用提供的實驗器材小組設計實驗探究作用力和反作用力大小的關系。
實驗器材：
實驗方案：
實驗原理：
實驗現象：
實驗結論：
定量實驗1：用力傳感器探究摩擦力彈力的作用力和反作用力的大小關系
1.實驗現象：
2.實驗結論：作用力和反作用力大小 ，方向 ，作用在 直線上。
定量實驗2：用力傳感器探究摩擦力的作用力和反作用力的大小關系
1.實驗現象：
2.實驗結論：作用力和反作用力大小 ，方向 ，作用在 直線上。
實驗方案3：用傳感器探究變速運動狀態下作用力和反作用力的大小關系
1.實驗現象：
2.實驗結論：作用力和反作用力大小 ，方向 ，作用在 直線上。
歸納總結：牛頓第三定律的內容和表達式
1.內容：物體間的作用力和反作用力總是大小 ，方向 ，作用在 直線上。
2.表 達式：
三、學以致用
1．對物體受力的初步分析——對滑塊和海綿受力分析
受力分析思路總結：
2.辨析一對平衡力和一對相互作用力的相同點和不同點。
一對平衡力 一對相互作用力
大 小
方 向
是否作用在一條直線上
作用對象
力的性質
作用效果
（是否能抵消）
作用時間
【當堂練習】如圖所示，蘋果放在凳子上，凳子放在在水平地面上，涉及凳子、蘋果、地球三個物體之間的作用力和反作用力一共有幾對？這幾對力中蘋果受哪幾個力？屬于什么力？凳子受哪幾個力？地球受哪幾個力？
3.應用規律，解決疑惑
1.對希羅機受力分析解釋旋轉原理。
2.找尋生活中的牛頓第三定律現象。
【學科核心素養落實——科學探究】
無人機飛行原理
無人機利用旋翼實現前進和停止。力的相互性意味著旋翼推動空氣時，空氣也會反向推動旋翼，這是無人機能夠上上下下的基本原理。旋翼旋轉地越快，升力就越大，反之亦然。現在的無人機能夠做三件事情：懸停、爬升和降低。當懸停時，無人機四個旋翼產生的推力等于向下的重力。爬升時，增加四個旋翼的推力從而產生一個大于重力的向上的力。在該動作完成之后，無人機的推力可以相對減少，但為了使其繼續向上飛行，仍必須保證向上的力要大于向下的力。降落時則需要減少旋翼的推力速度，使合力向下。
實際的問題：旋翼可正常旋轉，電量充足，操作正確，但無人機無法起飛，請應用本節課學到的知識和方法探索現象背后的真實原因，思考解決方法。
（提示：試著用傳感器或者彈簧測力計測量無人機與空氣間的力）
【作業與檢測】
一、作用力和反作用力
1.用球拍擊打飛過來的網球時，若球擊球拍的力為，球拍擊球的力為，則
A. 先產生，再產生
B. 與是一對平衡力
C. 與兩力的性質不同
D. 和大小相等，方向相反
2. 如圖所示，質量相等的甲、乙兩人所用繩子相同，甲拉住
繩子懸在空中處于靜止狀態；乙拉住繃緊繩子的中點把繩子
拉斷了，則
A. 繩子對甲的拉力小于甲的重力
B. 繩子對甲的拉力大于甲對繩子的拉力
C. 乙拉斷繩子前瞬間，繩上的拉力一定小于乙的重力
D. 乙拉斷繩子前瞬間，繩上的拉力一定大于乙的重力
3.下列說法正確的是
A. 甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感到痛，說明甲對乙施加了力，而乙未對甲施加力
B. “風吹草動”，草受到了力，但沒有施力物體，說明沒有施力物體的力也是存在的
C. 磁鐵吸引鐵釘時，磁鐵不需要與鐵釘接觸，說明力可以脫離物體而存在
D. 網球運動員用力擊球，網球在空中飛行過程，網球受力的施力物體不再是人
（二）牛頓第三定律及應用
4.如圖所示，輕質細繩將物體A、B通過兩個定滑輪分別連在同一彈簧測力計的兩端，其中GA=10 N，GB=100 N，B是邊長為20 cm的正方體，整個裝置處于靜止狀態(不計彈簧測力計的重力及滑輪與繩子的摩擦)，下列說法正確的是( )
A. 彈簧測力計的示數為0 N
B. 彈簧測力計的示數為90 N
C.B物體對支撐面的壓力為100 N
D. B物體對支撐面的壓強為2.25×103 Pa
5.如圖所示，A、B兩物體疊放在水平面上，水平力F作用在A上，使兩者一起向右作勻速直線運動，下列判斷正確的是
A. A、B間無摩擦力
B. A對B的靜摩擦力大小為F，方向水平向右
C. A受到的摩擦力水平向左
D. B受到了水平向右的靜摩擦力和水平向左的滑動摩擦力
（三）受力分析辨析一對平衡力和一對相互作用力
6. “雞蛋碰石頭自不量力”，在雞蛋碰石頭的過程中，下列說法中正確的是
A. 石頭對雞蛋的作用力和雞蛋對石頭的作用力是一對平衡力
B. 雞蛋破了，而石頭絲毫無損，說明石頭對雞蛋的作用力大
C. 雞蛋破了，但是雞蛋對石頭的作用力與石頭對雞蛋的作用力一樣大
D. 雞蛋破了，但是雞蛋對石頭的作用力比石頭對雞蛋的作用力大
7.如圖所示，甲、已兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線，約定先使對方過分界線者為贏。若繩子質量不計，冰面可看成光滑，則下列說法正確的是
A. 甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力
B. 甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力
C. 若甲的質量比乙大，則甲能贏得“拔河”比賽的勝利
D. 若乙收繩的速度比甲快，則乙能贏得“拔河”比賽的勝利
【學習札記】
提示：對所學知識點、物理方法、思維、模型進行總結。

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