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2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運算定律 牛頓第三定律 第一課時 4 ●教學目標 一、知識目標 1.理解作用力和反作用力的關(guān)系. 2.掌握牛頓第三定律. 二、能力目標 1.學會在對物體進行受力分析時，能找出各對作用力和反作用力. 2.培養(yǎng)學生的實驗觀察能力和分析能力. 三、德育目標 滲透實踐是檢驗真理的惟一標準的觀點. ●教學重點 作用力和反作用力的關(guān)系、牛頓第三定律. ●教學難點 相互作用力與平衡力的區(qū)別. ●教學方法 實驗歸納法、分析推理法. ●教學用具 投影儀、投影片、彈簧秤兩個、小車兩輛、光滑長木板、一塊條形磁鐵、一塊鐵塊. ●課時安排 1課時 ●教學過程 ［用投影片出示本節(jié)課的學習目標］ 1.知道作用力和反作用力的概念. 2.理解牛頓第三定律，并用它來解決實際問題. 3.區(qū)分相互作用力和平衡力. ●學習目標完成過程 一、導(dǎo)入新課 ［教師］請同學們回憶一下什么是力呢？ ［學生］力是物體對物體的相互作用. ［教師］那么物體間的這對相互作用力之間有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們一起來討論這一問題. 二、新課教學 （一）力是物體間的相互作用 ［教師］什么是“相互”作用呢？ ［學生］“相互”就是說：甲對乙有作用，同時乙對甲也有作用. ［教師］現(xiàn)在有光滑長木板一個、小車兩輛、條形磁鐵一塊、鐵塊一塊.同學們能不能自己設(shè)計一個實驗來驗證一下“物體間力的作用是相互的”呢？ ［學生］能. ［教師］同學們要驗證哪兩個物體間的相互作用呢？ ［學生］驗證磁鐵與鐵塊間的相互作用. ［教師］怎樣去組裝這些儀器呢？ ［學生］把光滑長木板置于水平桌面上，把兩輛小車分別放在長木板的兩端.其中一輛小車上放磁鐵，另一輛上放鐵塊. ［教師］（在學生回答時把儀器組裝好）然后再怎樣做呢？ ［學生］把兩輛小車同時放開. ［教師］放開小車，兩輛小車相向運動，這能說明什么呢？ ［學生］說明磁鐵與鐵塊之間的作用力是相互的，即磁鐵吸引鐵塊的同時，也受到鐵塊對它的吸引力. ［教師］為什么呢？ ［學生］因為“力是物體運動狀態(tài)改變的原因”.在實驗中原來兩輛小車都是靜止的，放手后兩輛小車都變?yōu)檫\動，即它們的運動狀態(tài)都發(fā)生了變化，所以它們都受到了力的作用.而力的來源只能是磁鐵與鐵塊間存在相互作用. ［教師總結(jié)］日常生活中我們常說磁鐵能吸引鐵，可見這種說法是不完全正確的.正確的應(yīng)該是磁鐵與鐵塊是相互吸引的，即：力是物體間的相互作用. ［思考與練習］ 當我們用手拍一下桌面時會有什么感覺？為什么？ 參考答案：會疼.因為在手對桌子施加力的時候，桌子對手也有力的作用. ［教師］請同學們再分析一下，在上述兩例的兩對相互作用力中，每一對相互作用力有幾個力？施力物體與受力物體分別是什么？ ［學生］每一對相互作用都有兩個力.在第一對相互作用中有：（1）磁鐵對鐵塊有引力.此時磁鐵是施力物，鐵塊是受力物；（2）鐵塊對磁鐵有引力.此時鐵塊是施力物，磁鐵是受力物.在第二對相互作用中有：（1）手對桌面的壓力.此時手是施力物，桌面是受力物；（2）桌面對手的彈力.此時桌面是施力物，手是受力物. ［教師總結(jié)］可見，在相互作用的兩個物體中，每個物體既是施力物，又是受力物.同時每對相互作用都伴隨有兩個力的出現(xiàn)，我們把這兩個力分別叫作用力和反作用力.即：如果我們把其中一個力叫作用力，那么另一個力就叫反作用力. ［鞏固訓(xùn)練］投影出示 1.如圖所示，A和B疊放在一起，靜止在水平桌面上.下面各對力中，屬于作用力和反作用力的是 . (1)A所受的重力和B對A的支持力 (2)B所受的重力和B對A的支持力 (3)A對B的壓力和B對A的支持力 (4)A所受重力與A對B的壓力 （5）B對桌面的壓力和桌面對B的支持力 答案與解析：正確選項為（3）（5） 選項（3）中，A對B的壓力，施力物體是A，受力物體是B；而B對A的支持力，施力物體是B，受力物體是A.這兩個力是發(fā)生在A和B間的相互作用，所以他們是一對作用力和反作用力.同理可得（5）中的兩個力也是一對作用力和反作用力. 2.如圖所示，長木板平放在地面上，用F=10 N的力拉動木板上的鐵塊，使其勻速運動，木板靜止，木板受力的個數(shù)是幾個？這些力如果叫作用力，其反作用力各是什么力？ 答案與解析：受5個力的作用；重力的反作用力是木塊對地球的引力，地面對它支持力的反作用力是它對地面的壓力，鐵塊對它壓力的反作用力是它對鐵塊的支持力，鐵塊對它摩擦力的反作用力是它對鐵塊的摩擦力，地面對它摩擦力的反作用力是它對地面的摩擦力. 對于分析木塊受力的個數(shù)，我們可以根據(jù)一重、二彈、三摩擦的順序去逐個分析，其中彈力和摩擦力都是接觸力，我們可以在接觸面分析這些力的存在與否. ［教師總結(jié)］通過上述練習可知： （1）作用力和反作用力是發(fā)生在兩個物體之間的一對力. (2)任一物體既是對另一物體的施力物，同時也是另一物作用的受力物. (3)相互作用的一對力中，任何一個力都可作為作用力或者反作用力. (二）牛頓第三定律 ［教師］通過上面的學習，我們清楚了物體間的相互作用，那么，作用力和反作用力間究竟有何關(guān)系呢？下面我們來討論這一問題. ［教師］請同學們閱讀課本“實驗”的有關(guān)內(nèi)容，閱讀時注意下列問題： （1）在課本實驗的裝置中，有幾對作用力和反作用力？ （2）在這幾對相互作用中，我們研究的是哪一對相互作用力？ （3）為什么要研究這一對相互作用力？ ［學生活動］閱讀課文實驗 ［教師］準備好儀器后，檢查閱讀情況. ［學生甲］在課本所用的實驗裝置中存在三對相互作用力:墻對B的拉力和B對墻的拉力；B對A的拉力和A對B的拉力；A對手的拉力和手對A的拉力. ［學生乙］實驗中我們研究的是A對B的拉力和B對A的拉力這一對相互作用力. ［學生丙］因為這一對相互作用力中的兩個力的大小都可以通過彈簧秤的示數(shù)讀出來,便于我們研究它們間的大小關(guān)系. ［教師］下面請兩位同學完成一下這個實驗,然后把觀察到的結(jié)果告訴同學們. ［學生］完成實驗. ［教師］你們觀察到什么結(jié)果呢？ ［學生］（1）兩個彈簧秤的示數(shù)相同. （2）兩個彈簧秤的受力方向相反. （3）改變其中一個彈簧秤的拉力時，另一個彈簧秤的示數(shù)也同時發(fā)生變化，但示數(shù)總是相同的. ［教師總結(jié)］從觀察到的結(jié)果可知：示數(shù)相同說明兩彈簧秤間相互作用力的大小是相同的；彈簧秤受力方向即為作用力或作用力的方向，即相互作用是反向的，并且它們是同時變化的.可見：物體間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一直線上.這就是牛頓第三定律. ［思考與練習］ 我們用手拍打桌面時，用的力越大，手就覺得越疼，這是為什么呢？ 答案與解析：當我們用手拍打桌面時，在手和桌面之間就發(fā)生了相互作用力.根據(jù)牛頓第三定律可知，這對作用力和反作用力是大小相等的.所以當我們用力拍桌子時，桌面對手的作用力也會增大，故手就會感覺更疼. ［教師］請同學們再分析這樣幾個問題： （1）人在走路的時候，人與地球之間的相互作用力有幾對？ （2）各對作用力和反作用力在性質(zhì)上有什么關(guān)系？ （3）各對作用力和反作用力所作用的對象有何關(guān)系？ ［學生活動］思考、討論 ［教師］檢查討論結(jié)果. ［學生A］人在走路時，人與地球間的相互作用力有三對，分別是：地球?qū)θ说囊Γㄖ亓Γ┖腿藢Φ厍虻囊?、人對地球的壓力和地球?qū)θ说闹С至?、地球?qū)θ说哪Σ亮腿藢Φ厍虻哪Σ亮? ［學生B］各對作用力和反作用力在性質(zhì)上是相同的；第一對都是引力，第二對都是彈力，第三對都是摩擦力. ［學生C］作用力和反作用力的作用對象是不同的.第一對中作用對象分別是人和地球，第二對中作用對象分別是人和地球，第三對中作用對象仍分別是人和地球.雖然作用對象都是人和地球，但作用力和反作用力并不同時作用在人或者地球上. ［教師總結(jié)］從上例中可知，作用力和反作用力除了大小相等、方向相反、作用在同一直線上外，還有性質(zhì)相同，作用對象不同的關(guān)系.所以我們可以用下面一句話概括作用力和反作用力之間的關(guān)系: 同值、同性、同變化，異物、反向、又共線. ［鞏固練習］用投影片出示 1.人用50 N的推力F去推100 N的鐵塊.鐵塊不動，F(xiàn)的反作用力是______（填寫是哪一物體對哪一物體的何種作用），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______. 答案與解析：鐵塊對人的彈力，人；鐵塊對地球的吸引力，地球；鐵塊對地面的壓力，地面；鐵塊對地面的摩擦力，地面. 2.關(guān)于兩個相互作用的物體間的作用力和反作用力的關(guān)系，下列說法正確的是 A.先有作用力，才有反作用力 B.只有兩個物體處于平衡狀態(tài)時，作用力和反作用力大小相等 C.只有兩個物體的質(zhì)量相同時，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，所以可以是不同性質(zhì)的力 E.以上選項都不對 答案與解析：正確選項是E 根據(jù)牛頓第三定律中關(guān)于作用力和反作用力關(guān)系的描述：“同值、同性、同變化，異物、反向、又共線”.可知，作用力和反作用力是同時產(chǎn)生、同時消失、同時變化的，并且它們的大小不論在什么情況下都相同，也始終屬于同種性質(zhì)的力.由此可見在本題中A、B、C、D四個選項都是錯誤的. (三)相互作用力與平衡力間的關(guān)系 ［教師］請同學們回憶一下什么是平衡力？ ［學生］作用在物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，且作用在一條直線上，那么這兩個力就是一對平衡力. ［教師］請同學們分析一下，手豎直握著酒瓶的瓶頸，而酒瓶靜止時，瓶子的受力中有幾對作用力和反作用力？有幾對平衡力？作用力和反作用力的關(guān)系跟兩平衡力間關(guān)系有何相同之處？ ［學生1］有兩對作用力和反作用力. ［學生2］有一對平衡力. ［學生3］它們間的相同處有： （1）大小都是相同的. (2)方向都是相反的. （3）都是在同一直線上. ［教師總結(jié)］通過上例分析可知，作用力和反作用力的關(guān)系跟兩平衡力間關(guān)系的相同之處可以概括為：同值、共線、都反向. ［教師］那么是不是說相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一樣的呢？ ［學生］不是一樣的. ［教師］那它們究竟有什么區(qū)別呢？請同學們結(jié)合前面的例子，從作用對象、力的性質(zhì)、作用效果、作用時間四個方面加以分析. ［學生活動］舉例、討論. ［教師］在學生討論的基礎(chǔ)上總結(jié)，作用力和反作用力的關(guān)系與兩平衡力關(guān)系的不同點主要有： （1）作用對象不同 作用力和反作用力是作用在兩個物體上的，而平衡力是作用在同一物體上的. (2)力的性質(zhì)是不相同的. 作用力和反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力中的兩個力不一定同性. (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對象上，所以它們的作用效果不能相互抵消,而平衡力中的兩個力作用在同一物體上，它們的作用效果是可以相互抵消的，這也正是我們所說的“平衡”的真實體現(xiàn). (4)作用時間不同 作用力和反作用力是同生、同滅、同變化的，而平衡力都不一定要有這種關(guān)系，它可以一個力消失而另一個力獨立存在，同時也可以一個力不變而另一個力變化. ［思考與練習］用投影片出示 水平桌面上放一黑板擦，黑板擦處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)在給它一個豎直向上的、逐漸增大的作用力F，直至把黑板擦提起來，試分析： （1）原來靜止時有幾對作用力和反作用力？有幾對平衡力？ （2）從施加向上逐漸增大的作用力到黑板擦將要提起時，這段時間內(nèi)，原來兩對相互作用力的大小如何變，平衡力又如何變？ （3）提起來后，原來兩對相互作用力又如何改變，平衡力又如何改變？ 答案與解析：（1）原來靜止時有兩對作用力和反作用力： 重力G和黑板擦對地球的吸引力F1；黑板擦所受支持力FN和黑板擦對桌面的壓力FN′.平衡力有一對：重力G和支持力FN. (2)、（3）答案見下表： 第一對相互作用力 第二對相互作用力 平衡力 G F1 兩者關(guān)系 FN FN′ 兩者關(guān)系 G FN 兩者關(guān)系 提起前 不變 不變 G=F1 不變 不變 FN=FN′ 不變 不變 G=FN 提起時 不變 不變 G=F1 減小 減小 FN=FN′ 不變 減小 G≠FN 提起后 不變 不變 G=F1 零 零 FN=FN′ 不變 零 G≠FN ［教師總結(jié)］通過上例的分析，我們可以更加清楚作用力與反作用力的關(guān)系跟平衡力間關(guān)系的異同.望同學們在以后的學習中加強練習,以加深對它們的理解. ［鞏固訓(xùn)練］ 豎直方向的電線下吊著靜止的電燈，下面的說法中正確的是 A.電燈受到的重力和電線對它的拉力是一對作用力和反作用力 B.電線對電燈的拉力大小，等于電燈受到的重力 C.電燈對電線的拉力就是電燈受到的重力，這兩個力的性質(zhì)相同 D.電燈對電線的拉力和電線對電燈的拉力是一對作用力和反作用力 答案與解析：正確選項為是BD. 一對平衡力是指大小相等、方向相反、作用在一條直線上、作用在同一個物體上的兩個力，這兩個力的性質(zhì)可以相同也可以不同，作用效果是相互抵消，符合二力平衡條件. 作用力和反作用力是指大小相等、方向相反、作用在一條直線上的兩個力.這兩個力的性質(zhì)一定相同，因為兩個力作用在兩個不同的物體上，作用效果不能相互抵消. 由上述分析可知，電燈受到的重力和電線對它的拉力作用在同一物體——電燈上，它們是一對平衡力，而不是一對作用力和反作用力，故A項錯誤、B項正確. 電燈對電線的拉力性質(zhì)上屬于彈力，而電燈受到的重力性質(zhì)上屬于引力，故C項錯誤. 電燈對電線的拉力和電線對電燈的拉力，性質(zhì)上都屬于彈力，分別作用在電線和電燈兩個物體上，是一對作用力和反作用力，故D項正確. 三、小結(jié) 本節(jié)課我們主要學習了： 1.任何力的產(chǎn)生必須有兩個物體，而且力是成對出現(xiàn)的，其中一個是作用力，另一個是反作用力. 2.作用力和反作用力之間的關(guān)系就是牛頓第三定律的內(nèi)容. 3.正確區(qū)分平衡力和相互作用力. 四、作業(yè) 1.課本P55練習三. 五、板書設(shè)計