人教版 (新课标)必修15 牛顿第三定律教案

3.1《牛顿第三定律》教学设计

一、前期分析：

（一）教学设计的基本思路：

本设计基于“问题教学”的理念，以“问题”来吸引学生主动参与学习过程，激励学生积极思考。旨在激发学生的学习动机，培养学生的思维能力，促使学生“爱学物理，会学物理”。

在课堂引入及整个教学过程设计中，采用了“激发疑问”策略：通过惊险有趣的实验和教师的引导来创设问题情景，设置悬念，吸引学生积极参与学习活动；在课堂评价上，采用鼓励、表扬的策略：创建支持性的课堂气氛，以保持学生积极的课堂情感体验；展望式的结束，用意也在于增强并维持学生的学习动机。在教学材料的选择上，注重与日常生产生活的联系，以提高学生对物理学价值的认识。

在整个教学设计中，突出有效的学习方式——学生在感性认识的基础上，围绕问题，通过思考、讨论进行自主学习——的设计，注重学生对学习过程的体验。在“作用力和反作用力”的概念教学中，采用了“情景体验、归纳总结”的学习方式；在“作用力和反作用力”关系的教学中，主要采用“猜测、实验探究”的学习方式；在“几个实际问题的分析”部分，主要采用“教师启发、学生独立思考、同伴交流、师生互动”的学习方式。每一个教学环节中都注重学生的有效参与和自主学习。

整个教学过程，突出物理学的特点：“实验”与“思维”的游戏；突出一种学习观：学生主动参与，积极思考。

在教学媒体的选择，以板书为主、以信息技术为辅的理念，注重现代信息技术与高中物理教学的整合。

（二）学习任务分析：

教材：人民教育出版社2004年5月版的普通高中课程标准实验教科书《物理1》必修第四章第五节“牛顿第三定律”。

牛顿第三定律是建立在大量客观事实基础上的一个实验定律，反映的是物体间的相互联系和影响，与牛顿第一、第二定律构成了一个完整的理论体系。具体来说，牛顿第三定律是对力的概念的明确和深化。教材对牛顿第三定律的讨论分为三个层次：①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；②通过实验定量地得到牛顿第三定律；③列举了牛顿第三定律在生产生活中的具体应用，并作了分析解释。教学中要突出“客观事实”这一基础，让学生在丰富的直观经验的基础上进行学习。

通过本节内容的学习，学生不仅要掌握作用力与反作用力的概念及其特征，提高受力分析的能力，且能应用牛顿第三定律解释解决有关实际问题；还要逐步熟悉物理研究和物理学习的基本方法，并提高对物理学习价值和意义的认识。

根据现代认知心理学家安德森的知识分类法，“作用力和反作用力的概念”、“牛顿第三定律的内容”等都属于陈述性知识，教学时可引导学生采用实例体验、类比、对比、作笔记等精加工策略。“利用牛顿第三定律分析、解决有关问题的方法”则属于程序性知识，教学时可引导学生采取在教师的启发下进行“思考、讨论、尝试、纠错”的学习策略。

1、教学重点：认识并理解作用力和反作用力的关系。学生不应把对它们的认识只停留在大小和方向上，应该掌握对作用力和反作用力的正确判断。

2、教学难点：作用力和反作用力的关系与平衡力的区分，应用牛顿第三定律分析、解释具体现象。

（三）学习者分析：

浙江省某一级重点中学高一学生，该校学生分成两个层次——重点班和择优班。总体来说，学生的抽象思维能力、物理思维方法和能力等正处于形成发展阶段。由于对本节内容已有一定的认知基础，学生在学习时常常觉得简单，但在解决有关的实际问题时，又经常发生各种错误。如：①认为作用力在先，反作用力在后；②认为相互作用的两个物体处于平衡状态时作用力和反作用力才大小相等，两个物体若处于加速状态，其作用力和反作用力的大小就不同；③把相互作用的一对力跟相互平衡的一对力混淆起来等等。本教学设计中有意使学生暴露出这些错误，并启发、引导学生纠错。

在学习技能上，学生已具有一定的观察、实验、思维的能力，能进行简单的探索和思考，但在整体把握探究过程上还缺乏应有的能力。因此，设计中比较着重教师的启发和引导策略的设计。教学中要注意把握的关键是，让学生在教师的引导下主动参与到学习活动中来，在教师的启发下积极思考，以培养学生的物理实验、物理思维等科学探究的方法和能力。

二、教学目标：

（一）知识与技能：

1、在具体的情景中能进行正确的受力分析，并能识别哪些是作用力与反作用力，哪些是平衡力。

2、能复述牛顿第三定律，并能在新的情景中应用牛顿第三定律分析、解释、解决简单的问题。

3、更深入地认识“力”这一基本概念，进一步提高受力分析的能力。

（二）过程与方法：

1、体验观察、阅读、提出问题、思考、判断、讨论、总结、推广应用的整个学习过程。

2、学会使用辨析对比、阅读、思考、实验探究等基本学习方法，学习思考、解决问题的科学方法。

3、学会“从具体事例中得出一般规律，再应用于具体事例”的物理研究的基本方法；

（三）情感态度与价值观：

1、对物理产生积极的情感体验：既有趣、又实用，贴近生活，并不深奥神密。

2、关注物理学在日常生活生产中的应用，发展并保持探究生活中的物理现象的兴趣。

3、形成严密、一丝不苟的思维习惯，养成严谨、实事求是的科学态度。

4、领略自然界的神奇，体会物理学的和谐，树立辩证唯物主义世界观。

三、教学准备

录制四个录像片段：拔河比赛，河中推船，牛顿第三定律的应用，马拉车加速前进。学生每四人分成一组，每组配备下列器材：弹簧(1根)，弹簧秤(2把)。演示用器材：演示用弹簧秤两把，力传感器(2个)，气垫导轨(1架，滑块2个)，自制小车(2辆，用滚动轴承作轮子的一块滑板)，三合板、电动玩具汽车、小试管(3个)，轨道1个、轨道小车(2辆)、条形磁铁(2个，固定在小车上)。

四、教学过程设计：

（一）创设情景，设置悬念，引发疑问，唤起学生求知的欲望。

引入：教师先提出一个问题：施力物体同时也是受力物体，这句话对不对？——引出“物体间的作用是相互的”这一课题。

情景1：教师演示“鸡蛋碰石头”的实验，蛋破而石无损。提问：“有人据此现象得出：鸡蛋对石头的力远小于石头对鸡蛋的力。你认为这种说法是否正确？”

情景2：教师演示，电动玩具小车在讲台上行驶。提出“牵引力的施力物体是什么？”引导学生产生认知冲突：“牵引力是由发动机产生的，但又是地面对车轮的一个静摩擦力。施力物体是地面？发动机？”

情景3：播放拔河录像（甲队赢，乙队输）。教师提出问题：“有人认为拔河比赛中力大者赢，力小者输。你认为这个说法正确吗？”

这几个情景的主要目的是激发学生的疑问，从而激起他们探索的欲望。另一方面，也是为了让一些学生认识到，本节内容并没有他们想象的那样简单。

展示完三个情景以后，教师立即向学生表明：上述问题，都涉及到物体间的相互作用力的问题，要正确回答这几个问题，我们必须先弄清楚物体间相互作用力的一些规律。——导入新课。

（二）学生体验学习活动，建构经验，形成概念，感受学习和发现的乐趣。

让学生体验物体间作用的相互性，要求学生注意发现相互作用的一对力的一些特点。

教师：我们先从最简单的情况着手，来考察一下物体间的相互作用力的问题。

学生体验1：鼓掌（回忆或当场体验），两只手都感到痛。——左右手的作用是相互的。

学生体验2：用手敲桌子，手也感到痛；把手按在桌面上，用力往回拉桌子，手就受到桌子的阻碍？（前者说明弹力的作用是相互的，后者说明摩擦力的作用是相互的。）

学生体验3：手指拉一端固定(套在笔杆上由一位同学拿住)的弹簧。由于拉手处的钢丝很细，学生一用力拉手就会觉得痛。此实验还可说明作用力和反作用力同时产生、同时消失，同时增大、同时减小。

学生体验4（游戏）：先播放一段河中推船的录像，然后教师提出在教室中模拟这一过程：把把自制滑板车放在地面上，小车上各坐一个学生。不管是甲推乙，还是乙推甲，或是甲乙互推。都看到相同的现象，即两位学生向相反方向运动。

演示实验：将固定有条形磁铁的两辆小车放在轨道上，当异名磁极接近时，两辆小车相互靠拢；当同名磁极靠近时，放手后两小车被推开，且两小车运动的距离相同。

学生通过体验、演示、讨论和教师的引导，归纳得出：

(1)物体间的作用总是相互的，也即力总是成对的出现。

(2)这一对力总是同时产生，同时消失。

(3)这一对力的性质总是相同的。

教师结合上述例子讲述：甲物体给乙物体一个力的同时，乙物体也会给甲物体一个力。力的作用是相互的，力总是成对地出现。我们把物体间相互作用的一对力，称为作用力和反作用力。通常我们把其中的一个力叫作用力，另一个力就叫做反作用力。

教师板书：一、作用力和反作用力

１、概念：物体间相互作用的一对力，叫做作用力和反作用力。

2、特点：①同时产生，同时消失；②总是性质相同。

（三）学生体验探究过程，发现规律，感受科学严谨的态度和一丝不苟的精神。

（教师）猜测：根据上述的磁铁小车实验，我们得出作用力与反作用力的大小相等、方向相反。但这只是一种定性的猜测。要证实这种猜测，必须通过精确的定量实验。

引导学生设计定量实验——两把弹簧秤互拉。学生两人一组进行实验探索，提醒学生注意在同一时刻读出两把弹簧秤的读数。实验结果：两弹簧秤的读数总是相等。

教师引导：Ａ弹簧秤测的是哪个力？方向向哪里？Ｂ弹簧秤测的是哪个力？方向向哪里？请同学们作出这两个力的示意图。这个实验有没有证实刚才的猜测？得出结论：作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，并作用在同一条直线上。这个结论就是牛顿第三定律。

教师演示：利用力传感器验证这一结论。让事先连接在电脑上的两个力传感器互拉，如图4所示。两个力传感器的受力随时间的变化曲线由计算机输出，如图5所示。此实验主要向学生展示作用力和反作用力发生变化的动态过程。

教师总结并板书：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，并作用在同一直线上。

（四）应用反思，对比辨析，迁移学生的经验，深化学生的认识。

1、播放应用牛顿第三定律实例的录像：走路，划船，气垫船，轮船，神州六号发射，直升飞机等——调节课堂气氛，让学生得到放松、休息，以整理思路。

2、播放录象：一匹马拉着一辆车正在启动。提问：马对车的力为作用力，则反作用力是哪一个力？——引导设疑：马拉车的力与车拉马的力大小相等、方向相反，则合力为零，根据牛顿第二定律，加速度为零，为什么马车还能够加速前进？

学生4人一组进行讨论（约３分钟）。经学生讨论、发言、归纳总结得出：马车加速运动的原因是马拉车的力大于车受到的阻力；作用力和反作用力不能合成；造成上述错误的原因是混淆了作用力和反作用力与平衡力。——引出“作用力和反作用力与平衡力的区别”的讨论。

3、实例分析，辨析作用力和反作用力与平衡力的异同。

教师引导：一个物体静止在水平地面上，请问它受到哪几个力的作用？这些力的反作用力分别是什么力？分别作出这些力的示意图——让学生在草稿上进行受力分析，并说明哪些是平衡力？哪些是作用力和反作用力？请联系这个例子和前面做过的实验，讨论作用力和反作用力与平衡力的不同点和共同点。

4、证明作用力与反作用力在加速运动中相等。演示：把两个力传感器分别固定在气垫导轨上的两滑块上，相互拉住。两个力传感器都接到电脑上。右边滑块通过一跨过定滑轮的细绳与一砝码相连。在细绳拉力作用下，两滑块一起作加速运动，如图6所示。由电脑显示的图象可知，两传感器的读数始终相等。

经学生讨论、归纳得出“作用力和反作用力与平衡力的异同”，教师板书：

 作用力和反作用力 平衡力

区别 作用在两个物体上 作用在一个物体上

 同时产生，同时消失 不一定同时产生，同时消失

 性质总是相同 性质不一定相同

联系 大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。

(五)总结结论，解释疑惑，活化学生对牛顿第三定律的理解。

教师总结:通过前面的分析和讨论,我们已经有了以下结论：①物体间相互作用的一对力称之为作用力和反作用力；②作用力和反作用力总是同时产生、同时消失；总是性质相同；总是大小相等，方向相反，并作用在同一直线上。

下面我们利用这些结论来分析解决一开始提到的三个问题，板书：

三、实例分析：①鸡蛋碰石头；②汽车牵引力；③拔河问题。

1、鸡蛋碰石头：

引导学生得出：鸡蛋碰石头的力等于石头碰鸡蛋的力，之所以蛋破而石无损，是因为鸡蛋比较脆弱，而石头比较坚固。

2、汽车牵引力：

引导、启发：将电动玩具汽车放在桌面上，关闭开关，问学生：“现在有没有牵引力？”将玩具汽车拿离桌面，闭合电源开关，问学生：“现在发动机已经在工作了，有没有牵引力呢？”

演示：在桌面上并排放一些试管，在试管上铺一块薄板。使正在转动的车轮接触薄板，薄板向右运动。制动薄板，将打开电源的玩具汽车放在板上，车与板分别向相反方向运动，如图7所示。

组织小组讨论，引导学生归纳总结得出：发动机启动车轮，使车轮转动对地面施加一个向后的静摩擦力，从而使车轮受到一个向前的静摩擦力——即牵引力。

3、拔河问题：

实验启发：挑选班上两位高大男生来跟一位女生来进行拔河比赛。让两位男生坐在滑板小车上，女生站在地上。比赛结果：女生赢。

引导：请同学们分别对拔河中的甲队、乙队、绳子进行受力分析，并说出哪些是作用力和反作用力，哪些是平衡力？根据学过的物理知识判断这些力的大小关系。然后讨论甲队胜过乙队的原因是什么？

经过学生分析、讨论得出：拔河中，甲队胜过乙队的原因是甲队与地面的最大静摩擦力大于乙队与地面的最大静摩擦力；甲队拉绳子的力和乙队拉绳子的力是相等的。

（六）拓展视野，引发学生新的疑问，结束课堂教学。

在幻灯片投影一篇阅读材料（见附录），教师和学生一起阅读，教师对材料作一定的解释。

布置作业：（1）设计拔河比赛的改进措施；（2）牛顿第三定律的课后练习。

五、教学过程流程图：

符号说明：

六、教学设计后记：

在教学实践中还发现以下一些问题。①实验器材的不足造成学生体验的不足。目前大部分中学里，实验器材缺乏还是一个严重的问题。②教学策略的经常使用，导致失效。如“鸡蛋碰石头”的问题情景中，当问到“石头碰鸡蛋的力大于鸡蛋碰石头的力，对不对？”时，学生会齐声回答“不对”。并不是每个学生都明白其中的道理，而是一般情况下，教师提出的似是而非的说法都是错的。③活跃课堂气氛的措施导致负面效果。如在进行“一名女生与两名男生的拔河比赛”游戏时，学生的注意力过多地被游戏吸引，对其物理本质反而缺少关注。 ④教师引导与学生自主学习的矛盾难于解决。对生源质量一般的学校，教师引导过少则学习活动无法进行，教师引导过多导致学生产生依赖，使学生的能力得不到发展。在教学实践中，有时候这个“程度”把握相当困难。