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2019-2020年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)算定律 牛頓第三定律 第一課時(shí) 4 ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 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(biāo) 1.學(xué)會(huì)在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，能找出各對(duì)作用力和反作用力. 2.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力和分析能力. 三、德育目標(biāo) 滲透實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)的觀點(diǎn). ●教學(xué)重點(diǎn) 作用力和反作用力的關(guān)系、牛頓第三定律. ●教學(xué)難點(diǎn) 相互作用力與平衡力的區(qū)別. ●教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)歸納法、分析推理法. ●教學(xué)用具 投影儀、投影片、彈簧秤兩個(gè)、小車(chē)兩輛、光滑長(zhǎng)木板、一塊條形磁鐵、一塊鐵塊. ●課時(shí)安排 1課時(shí) ●教學(xué)過(guò)程 ［用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)］ 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(lái)解決實(shí)際問(wèn)題. 3.區(qū)分相互作用力和平衡力. ●學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程 一、導(dǎo)入新課 ［教師］請(qǐng)同學(xué)們回憶一下什么是力呢？ ［學(xué)生］力是物體對(duì)物體的相互作用. ［教師］那么物體間的這對(duì)相互作用力之間有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們一起來(lái)討論這一問(wèn)題. 二、新課教學(xué) （一）力是物體間的相互作用 ［教師］什么是“相互”作用呢？ ［學(xué)生］“相互”就是說(shuō)：甲對(duì)乙有作用，同時(shí)乙對(duì)甲也有作用. ［教師］現(xiàn)在有光滑長(zhǎng)木板一個(gè)、小車(chē)兩輛、條形磁鐵一塊、鐵塊一塊.同學(xué)們能不能自己設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下“物體間力的作用是相互的”呢？ ［學(xué)生］能. ［教師］同學(xué)們要驗(yàn)證哪兩個(gè)物體間的相互作用呢？ ［學(xué)生］驗(yàn)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(xué)生］把光滑長(zhǎng)木板置于水平桌面上，把兩輛小車(chē)分別放在長(zhǎng)木板的兩端.其中一輛小車(chē)上放磁鐵，另一輛上放鐵塊. ［教師］（在學(xué)生回答時(shí)把儀器組裝好）然后再怎樣做呢？ ［學(xué)生］把兩輛小車(chē)同時(shí)放開(kāi). ［教師］放開(kāi)小車(chē)，兩輛小車(chē)相向運(yùn)動(dòng)，這能說(shuō)明什么呢？ ［學(xué)生］說(shuō)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(shí)，也受到鐵塊對(duì)它的吸引力. ［教師］為什么呢？ ［學(xué)生］因?yàn)椤傲κ俏矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因”.在實(shí)驗(yàn)中原來(lái)兩輛小車(chē)都是靜止的，放手后兩輛小車(chē)都變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，即它們的運(yùn)動(dòng)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(lái)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(shuō)磁鐵能吸引鐵，可見(jiàn)這種說(shuō)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(xí)］ 當(dāng)我們用手拍一下桌面時(shí)會(huì)有什么感覺(jué)？為什么？ 參考答案：會(huì)疼.因?yàn)樵谑謱?duì)桌子施加力的時(shí)候，桌子對(duì)手也有力的作用. ［教師］請(qǐng)同學(xué)們?cè)俜治鲆幌拢谏鲜鰞衫膬蓪?duì)相互作用力中，每一對(duì)相互作用力有幾個(gè)力？施力物體與受力物體分別是什么？ ［學(xué)生］每一對(duì)相互作用都有兩個(gè)力.在第一對(duì)相互作用中有：（1）磁鐵對(duì)鐵塊有引力.此時(shí)磁鐵是施力物，鐵塊是受力物；（2）鐵塊對(duì)磁鐵有引力.此時(shí)鐵塊是施力物，磁鐵是受力物.在第二對(duì)相互作用中有：（1）手對(duì)桌面的壓力.此時(shí)手是施力物，桌面是受力物；（2）桌面對(duì)手的彈力.此時(shí)桌面是施力物，手是受力物. ［教師總結(jié)］可見(jiàn)，在相互作用的兩個(gè)物體中，每個(gè)物體既是施力物，又是受力物.同時(shí)每對(duì)相互作用都伴隨有兩個(gè)力的出現(xiàn)，我們把這兩個(gè)力分別叫作用力和反作用力.即：如果我們把其中一個(gè)力叫作用力，那么另一個(gè)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(duì)力中，屬于作用力和反作用力的是 . (1)A所受的重力和B對(duì)A的支持力 (2)B所受的重力和B對(duì)A的支持力 (3)A對(duì)B的壓力和B對(duì)A的支持力 (4)A所受重力與A對(duì)B的壓力 （5）B對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)B的支持力 答案與解析：正確選項(xiàng)為（3）（5） 選項(xiàng)（3）中，A對(duì)B的壓力，施力物體是A，受力物體是B；而B(niǎo)對(duì)A的支持力，施力物體是B，受力物體是A.這兩個(gè)力是發(fā)生在A和B間的相互作用，所以他們是一對(duì)作用力和反作用力.同理可得（5）中的兩個(gè)力也是一對(duì)作用力和反作用力. 2.如圖所示，長(zhǎng)木板平放在地面上，用F=10 N的力拉動(dòng)木板上的鐵塊，使其勻速運(yùn)動(dòng)，木板靜止，木板受力的個(gè)數(shù)是幾個(gè)？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(gè)力的作用；重力的反作用力是木塊對(duì)地球的引力，地面對(duì)它支持力的反作用力是它對(duì)地面的壓力，鐵塊對(duì)它壓力的反作用力是它對(duì)鐵塊的支持力，鐵塊對(duì)它摩擦力的反作用力是它對(duì)鐵塊的摩擦力，地面對(duì)它摩擦力的反作用力是它對(duì)地面的摩擦力. 對(duì)于分析木塊受力的個(gè)數(shù)，我們可以根據(jù)一重、二彈、三摩擦的順序去逐個(gè)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(guò)上述練習(xí)可知： （1）作用力和反作用力是發(fā)生在兩個(gè)物體之間的一對(duì)力. (2)任一物體既是對(duì)另一物體的施力物，同時(shí)也是另一物作用的受力物. (3)相互作用的一對(duì)力中，任何一個(gè)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(guò)上面的學(xué)習(xí)，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(lái)討論這一問(wèn)題. ［教師］請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本“實(shí)驗(yàn)”的有關(guān)內(nèi)容，閱讀時(shí)注意下列問(wèn)題： （1）在課本實(shí)驗(yàn)的裝置中，有幾對(duì)作用力和反作用力？ （2）在這幾對(duì)相互作用中，我們研究的是哪一對(duì)相互作用力？ （3）為什么要研究這一對(duì)相互作用力？ ［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課文實(shí)驗(yàn) ［教師］準(zhǔn)備好儀器后，檢查閱讀情況. ［學(xué)生甲］在課本所用的實(shí)驗(yàn)裝置中存在三對(duì)相互作用力:墻對(duì)B的拉力和B對(duì)墻的拉力；B對(duì)A的拉力和A對(duì)B的拉力；A對(duì)手的拉力和手對(duì)A的拉力. ［學(xué)生乙］實(shí)驗(yàn)中我們研究的是A對(duì)B的拉力和B對(duì)A的拉力這一對(duì)相互作用力. ［學(xué)生丙］因?yàn)檫@一對(duì)相互作用力中的兩個(gè)力的大小都可以通過(guò)彈簧秤的示數(shù)讀出來(lái),便于我們研究它們間的大小關(guān)系. ［教師］下面請(qǐng)兩位同學(xué)完成一下這個(gè)實(shí)驗(yàn),然后把觀察到的結(jié)果告訴同學(xué)們. ［學(xué)生］完成實(shí)驗(yàn). ［教師］你們觀察到什么結(jié)果呢？ ［學(xué)生］（1）兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)相同. （2）兩個(gè)彈簧秤的受力方向相反. （3）改變其中一個(gè)彈簧秤的拉力時(shí)，另一個(gè)彈簧秤的示數(shù)也同時(shí)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(shuō)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(shí)變化的.可見(jiàn)：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(xiàn)上.這就是牛頓第三定律. ［思考與練習(xí)］ 我們用手拍打桌面時(shí)，用的力越大，手就覺(jué)得越疼，這是為什么呢？ 答案與解析：當(dāng)我們用手拍打桌面時(shí)，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(duì)作用力和反作用力是大小相等的.所以當(dāng)我們用力拍桌子時(shí)，桌面對(duì)手的作用力也會(huì)增大，故手就會(huì)感覺(jué)更疼. ［教師］請(qǐng)同學(xué)們?cè)俜治鲞@樣幾個(gè)問(wèn)題： （1）人在走路的時(shí)候，人與地球之間的相互作用力有幾對(duì)？ （2）各對(duì)作用力和反作用力在性質(zhì)上有什么關(guān)系？ （3）各對(duì)作用力和反作用力所作用的對(duì)象有何關(guān)系？ ［學(xué)生活動(dòng)］思考、討論 ［教師］檢查討論結(jié)果. ［學(xué)生A］人在走路時(shí)，人與地球間的相互作用力有三對(duì)，分別是：地球?qū)θ说囊Γㄖ亓Γ┖腿藢?duì)地球的引力、人對(duì)地球的壓力和地球?qū)θ说闹С至?、地球?qū)θ说哪Σ亮腿藢?duì)地球的摩擦力. ［學(xué)生B］各對(duì)作用力和反作用力在性質(zhì)上是相同的；第一對(duì)都是引力，第二對(duì)都是彈力，第三對(duì)都是摩擦力. ［學(xué)生C］作用力和反作用力的作用對(duì)象是不同的.第一對(duì)中作用對(duì)象分別是人和地球，第二對(duì)中作用對(duì)象分別是人和地球，第三對(duì)中作用對(duì)象仍分別是人和地球.雖然作用對(duì)象都是人和地球，但作用力和反作用力并不同時(shí)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(xiàn)上外，還有性質(zhì)相同，作用對(duì)象不同的關(guān)系.所以我們可以用下面一句話(huà)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(xiàn). ［鞏固練習(xí)］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(dòng)，F(xiàn)的反作用力是______（填寫(xiě)是哪一物體對(duì)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(duì)人的彈力，人；鐵塊對(duì)地球的吸引力，地球；鐵塊對(duì)地面的壓力，地面；鐵塊對(duì)地面的摩擦力，地面. 2.關(guān)于兩個(gè)相互作用的物體間的作用力和反作用力的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是 A.先有作用力，才有反作用力 B.只有兩個(gè)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，作用力和反作用力大小相等 C.只有兩個(gè)物體的質(zhì)量相同時(shí)，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(xiàng)都不對(duì) 答案與解析：正確選項(xiàng)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(xiàn)”.可知，作用力和反作用力是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)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(jiàn)在本題中A、B、C、D四個(gè)選項(xiàng)都是錯(cuò)誤的. (三)相互作用力與平衡力間的關(guān)系 ［教師］請(qǐng)同學(xué)們回憶一下什么是平衡力？ ［學(xué)生］作用在物體上的兩個(gè)力，如果大小相等，方向相反，且作用在一條直線(xiàn)上，那么這兩個(gè)力就是一對(duì)平衡力. ［教師］請(qǐng)同學(xué)們分析一下，手豎直握著酒瓶的瓶頸，而酒瓶靜止時(shí)，瓶子的受力中有幾對(duì)作用力和反作用力？有幾對(duì)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(xué)生1］有兩對(duì)作用力和反作用力. ［學(xué)生2］有一對(duì)平衡力. ［學(xué)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(xiàn)上. ［教師總結(jié)］通過(guò)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(xiàn)、都反向. ［教師］那么是不是說(shuō)相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一樣的呢？ ［學(xué)生］不是一樣的. ［教師］那它們究竟有什么區(qū)別呢？請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合前面的例子，從作用對(duì)象、力的性質(zhì)、作用效果、作用時(shí)間四個(gè)方面加以分析. ［學(xué)生活動(dòng)］舉例、討論. ［教師］在學(xué)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(diǎn)主要有： （1）作用對(duì)象不同 作用力和反作用力是作用在兩個(gè)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(gè)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(duì)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(gè)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(shuō)的“平衡”的真實(shí)體現(xiàn). (4)作用時(shí)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(gè)力消失而另一個(gè)力獨(dú)立存在，同時(shí)也可以一個(gè)力不變而另一個(gè)力變化. ［思考與練習(xí)］用投影片出示 水平桌面上放一黑板擦，黑板擦處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)在給它一個(gè)豎直向上的、逐漸增大的作用力F，直至把黑板擦提起來(lái)，試分析： （1）原來(lái)靜止時(shí)有幾對(duì)作用力和反作用力？有幾對(duì)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(shí)，這段時(shí)間內(nèi)，原來(lái)兩對(duì)相互作用力的大小如何變，平衡力又如何變？ （3）提起來(lái)后，原來(lái)兩對(duì)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(lái)靜止時(shí)有兩對(duì)作用力和反作用力： 重力G和黑板擦對(duì)地球的吸引力F1；黑板擦所受支持力FN和黑板擦對(duì)桌面的壓力FN′.平衡力有一對(duì)：重力G和支持力FN. (2)、（3）答案見(jiàn)下表： 第一對(duì)相互作用力 第二對(duì)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(shí) 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(guò)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(xué)們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中加強(qiáng)練習(xí),以加深對(duì)它們的理解. ［鞏固訓(xùn)練］ 豎直方向的電線(xiàn)下吊著靜止的電燈，下面的說(shuō)法中正確的是 A.電燈受到的重力和電線(xiàn)對(duì)它的拉力是一對(duì)作用力和反作用力 B.電線(xiàn)對(duì)電燈的拉力大小，等于電燈受到的重力 C.電燈對(duì)電線(xiàn)的拉力就是電燈受到的重力，這兩個(gè)力的性質(zhì)相同 D.電燈對(duì)電線(xiàn)的拉力和電線(xiàn)對(duì)電燈的拉力是一對(duì)作用力和反作用力 答案與解析：正確選項(xiàng)為是BD. 一對(duì)平衡力是指大小相等、方向相反、作用在一條直線(xiàn)上、作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)力，這兩個(gè)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(xiàn)上的兩個(gè)力.這兩個(gè)力的性質(zhì)一定相同，因?yàn)閮蓚€(gè)力作用在兩個(gè)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(xiàn)對(duì)它的拉力作用在同一物體——電燈上，它們是一對(duì)平衡力，而不是一對(duì)作用力和反作用力，故A項(xiàng)錯(cuò)誤、B項(xiàng)正確. 電燈對(duì)電線(xiàn)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(xiàng)錯(cuò)誤. 電燈對(duì)電線(xiàn)的拉力和電線(xiàn)對(duì)電燈的拉力，性質(zhì)上都屬于彈力，分別作用在電線(xiàn)和電燈兩個(gè)物體上，是一對(duì)作用力和反作用力，故D項(xiàng)正確. 三、小結(jié) 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了： 1.任何力的產(chǎn)生必須有兩個(gè)物體，而且力是成對(duì)出現(xiàn)的，其中一個(gè)是作用力，另一個(gè)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(xí)三. 五、板書(shū)設(shè)計(jì)