3.3 牛顿第三定律

〖教材分析〗
作用力和反作用力在初中已经学过一些定性的描述，但是它与平衡的区分联系还不是很清楚，平衡力是作用在同一个物体，我们平时的受力分析，都是分析同一个物体上的，所以平衡力用的是很多，作用和反作用力是在两个物体上，两者区分还是很明显的。牛顿第三定律更加把它独立出来，提升一个台阶。我们学习从实验出发，从生活实例出发，为后续的牛顿定律的学习奠定基础。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。
科学思维：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。
科学探究：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。
科学态度与责任：经历观察、实验、探究等学习活动，培养尊重客观事实，实事求是的科学态度。
〖教学重点与难点〗
重点：1、知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力。

掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题。
区别平衡力与作用力和反作用力。

难点：区别平衡力与作用力和反作用力。
〖教学方法〗
教师启发引导学生进行实验探究、归纳、总结法相结合。
〖教学准备〗
弹簧、磁铁、物块和多媒体课件。

〖教学过程〗
一、新课引入
通过多媒体课件动图展示：猴哥与红孩儿掰手腕。观察图我们看到他们的力不相上下，那么现实中是这样的吗？
力的作用是相互的。相互作用的力其大小有什么关系？
例如，大人跟小孩掰手腕，很容易就把小孩的手压在桌面上。那么，他们施加给对方的力，大小相等吗？
教学设计说明：通过动画的掰手腕的情节吸引学生的注意力。
二、新课教学
（一）作用力和反作用力
力是物体对物体的作用。只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体。
刚才的掰手腕，左手对右手的力向右，右手对左手的力向左，左右手就是施力物体和受力物体。

例如，如图用手拉弹簧，弹簧受到手的拉力F，同时弹簧发生形变，手也就受到弹簧的拉力F/。这里是弹簧和手之间的相互作用。又如图坐在椅子上用力推桌子，会感到桌子也在推我们，我们的身体要向后仰。这是身体与椅子之间的相互作用。我们常说，地面上及地球附近的物体受到地球的吸引（重力)。其实，地球也受到它们的吸引，地球和物体之间的作用也是相互的。如此等等，不胜枚举。
通过多媒体课件动图展示：水中推船。
向前推甲船，发现乙船也会向相反的方向运动的。力的的作用是相互的，甲船是施力物体同时也是受力物体，我们把这种现象叫做相互作用。
观察和实验的结果表明，两个物体之间的作用总是相互的。当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。
思考：手不拉弹簧时，弹簧还拉手吗？
很明显手不拉弹簧以后弹簧也不再拉手。
特点：作用力和反作用力总是互相依赖、同时存在的。除了这个特点外还具有名称不一定的性质：我们可以把其中任何一个力叫作作用力，另一个力叫作反作用力。我们把手对弹簧的拉力叫做作用力，那么弹力就是反作用力，或者弹力叫做作用力，那么拉力就是反作用力了。

（二）牛顿第三定律
通过多媒体课件动图展示：两虎相斗。观察动图，思考：作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么样的关系？
这又是一个定量的问题，而定量的问题通常只靠观察和经验是解决不了的，它需要通过实验测量来回答。
演示：用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系（阅读）
探究作用力和反作用力的关系，要同时测量这两个力，你认为应该如何测量？

我们可以通过图3.3-3所示的装置进行实验。把A、B两个弹簧测力计连接在一是，B的一端固定，用手拉测力计A。如图所示，可以看到两个测力计的指针同时移动。这是测力计A受到测力计B的拉力F、，测力计B受到A的拉力F。F与F、有什么关系？
通过多媒体课件动图展示：实验。
观察实验：从实验中可以发现，两个弹簧测力计的示数是相等的，方向相反。

上面是通过弹力进行的实验，摩擦力满足上面的关系吗？如果是不相互接触的力呢？
通过多媒体课件动图展示：摩擦力和磁力作用下的相互作用。
实验观察也是可以得到同样的结论。
结论：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。
通过牛顿第三定律我们还可以得到作用力和反作用力的特点：
①大小相等，相反，作用在同一直线上（等大、反向、共线）
②分别作用在两个不同的物体上（异物）
③同时产生、同时消失（同时）
④二者的性质总是相同的（同性）
在生活和生产中应用牛顿第三定律的例子是很多的
通过多媒体课件动图展示：划龙舟和航母。

人在划船时，桨向后推水，水就向前推桨，将船向前推进。于此类似，轮船的螺旋桨旋转时也是向后推水，水同时给螺旋桨一个反作用力，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。
通过多媒体课件动图展示：悬空车轮和车轮陷泥里、越野车。

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，地面也就不会产生向前推车的力，汽车就不会前进。
陷在泥泞中的汽车，尽管车轮飞转，但是如果泥和车轮之间太滑，车轮得不到足够的摩擦力，车也是出不来的。
许多越野车可以按需要分别由前轮或后轮驱动，必要时甚至可以四轮同时驱动，以便根据车轮与地面接触的不同情况来获得足够的动力。
教学设计说明：通过汽车这个例子来剖析作用力与反作用力的现实应用，也能很好的与课本照应。为学生提供具体生动的感性材料，增强感性认识的同时，使得学生发生认知冲突，萌发探索、发现新知的欲望。
（三）物体受力分析初步
分析物体的受力，有两条思路：一是根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况。二是根据各种力的特点，从相互作用的角度来分析物体的受力。
我们现在学习从相互作用的角度来分析物体的受力。

例如，一个物体静止在粗糙斜面上，我们按重力、弹力、摩擦力的顺序来分析。
①木块受到重力mg，方向竖直向下。
②木块和斜面接触并相互挤压，木块受到垂直斜面向上的弹力F_N。在力的分类那里我们讲过压力有很多种。
③假设木块和斜面之间没有摩擦，木块就会向下滑动，由此可以判断，静止的木块相对斜面有向下滑动的趋势，所受的静摩擦力F_f是沿斜面向上的。
为了更好的受力分析：首先明确分析哪个物体所受的力。以木块为对象，成为作用力，相对应的就是反作用力。列出表格。

作用力	反作用力
重力mg（地球对木块的引力）	木块对地球的引力
弹力F_N （斜面对木块的支持力）	木块对斜面的压力
静摩擦力F_f	木块对斜面的静摩擦力

由于们是对木块的受力情况进行分析，所以只是把六个力中木块所受的三个力画出来就行，所以明确分析哪个物体所受的力很重要。
为此我总结处受力分析的一般规律。

确定研究对象（构建模型）
对这个物体进行受力分析，顺序：重力（mg）→弹力（F_N）→其它→摩擦力(F_f)，一重二弹三其它，最后才是摩擦，那为什么摩擦最后呢。因为摩擦是被动力，数学上说的它是因变量，它要有其它的力都判断好，才能确定物理的相对运动方向或趋势，才能确定摩擦的大小和方向。

初中就学过：一个物体受到两个力的作用，保持静止状态或匀速直线运动状态，这两个力是一对平衡力，叫做二力平衡。
注意：在分析物体的受力情况时，不要把某个力的反作用力跟这个力的平衡力混淆。
例如，在图中，猴子吊在空中，我们分析猴子所受的力。猴子受到重力G，
还受到树枝对它的拉力F。由于猴子是静止的，而且不再受到其他力的作用，所以拉力F和重力G这两个力是一对相互平衡的力，它们“大小相等、方向相反，作用在同一条直线上”。应该注意，这两个力作用在同一物体（猴子）上。

另一方面，不但树枝在以拉力F向上拉着猴子，猴子同时也在以向下的拉力F'拉着树枝，这是一对作用力和反作用力，它们的关系也是“大小相等、方向相反，作用在同一条直线上”。但不同的是，它们分别作用在两个物体（猴子和树枝）上。这两种情况，很容易混淆，因此要注意区分。
“一对相互平衡的力”和“一对作用力和反作用力”还有一个区别：后者一定是同一种类的力（例如F和F”都是弹力），而前者则不一定是同一种类的力（例如F是弹力，而G是重力）。
区别与联系

判断作用力与反作用力的方法：（A对B、B对A）
教学设计说明：归纳总结其中的联系区别，拓展学生的知识面。
课堂练习

例1：油桶放在汽车上，汽车停于水平地面。涉及油桶、汽车、地球三个物体之间的作用力和反作用力一共有几对?这几对力中，油桶受哪几个力?汽车受哪几个力?地球受哪几个力?
解：(1)三个物体之间的作用力和反作用力有4对。

作用力	反作用力
油桶重力mg（地球对油桶的引力）	油桶对地球的引力
弹力FN （汽车对油桶的支持力）	油桶对汽车的压力
汽车受到的重力	汽车对地球的引力
地面对汽车的支持力	汽车对地面的压力

判断作用力与反作用力的方法：（A对B、B对A）
(2)油桶受重力和支持力。
(3)汽车受重力、地面对汽车的支持力和油桶对汽车的压力。
(4)地球受汽车的引力和油桶的引力。
〖板书设计〗
3.3牛顿第三定律

一、作用力和反作用力
当一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力。
二、牛顿第三定律
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。
三、物体受力的分析初步
顺序：重力（mg）→弹力（F_N）→其它→摩擦力(F_f)
〖教学反思〗

课本没有提到受力分析的一般步骤，给人感觉就是受力分析不重要，但是在高中物理中，受力分析绝对是重点和难点，课本都没有进行过系统的受力分析的讲解，所以在里面增加了一个受力分析的一般步骤。

2、平衡力与牛顿第三定律的区别内容还是很多的，课本只提到了两点，要完全讲解完这两点也是比较花时间的，所以在课堂时间安排上就显得比较紧迫，前面又实验探究活动，更加加剧时间的不够用。

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3.3牛顿第三定律— 【新教材】人教版高中物理必修第一册教案

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