“牛顿第三定律”教学设计
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）5-0064-3
1 教学目标
1.1 知识与技能
（1）知道两个物体间的作用总是相互的，作用力和反作用力是相对的；
（2）掌握作用力和反作用力“等值、反向、共线、异物、同时、同性质”的关系；
（3）掌握牛顿第三定律，能用定律分析说明相关具体实例；
（4）通过运用定律分析生活现象，培养学生分析问题、解决问题的能力。
1.2 过程与方法
（1）通过观察演示实验和设计实验，经历作用力与反作用力关系的探究过程；
（2）学习物理学研究现象、总结规律的方法，并且尝试运用所学定律解释生活现象。
1.3 情感、态度与价值观
（1）经过本节课的教学，学生领略到物理学中的对称美；
（2）通过演示实验和学生自主设计实验，培养学生的探究意识；
（3）学生在与同学讨论、合作中，表达了自己见解的同时又培养了团队协作精神。
2 重?c、难点
（1）重点：理解并掌握牛顿第三定律；
（2）难点：对定律中“总是”的理解。
3 设计思想
“牛顿第三定律”是人教版高中物理必修Ⅰ第四章第五节的内容。学生在学习本课之前已经学习了牛顿第一定律和第二定律。这两个定律描述了一个物体运动与受力的关系，而牛顿第三定律揭示的则是相互作用的物体之间力的关系。在整个高中阶段的学习中，常常把受力情况复杂的物体，其部分受力转换到与之相互作用的物体上进行研究。牛顿第三定律除了能更好地分析、解决之前所学过的力、运动、力和运动的关系外，在一定范围内，它与物体系统的动量守恒定律也是密切联系的。
初中阶段学生学习了重力、弹力、摩擦力等几个具体的力以及二力平衡的知识，为本节课的教学奠定了基础。但学生对物体间的相互作用问题只是定性的了解，对其认识既不全面也不深刻。日常生活中的许多经验给学生造成的一些错误的“前概念”也给本节课的教学带来了一定的困难。部分学生学完牛顿第三定律后，仍然处在记忆的层次，当实际解决问题时往往会忽视牛顿第三定律。
基于以上分析，为使本堂课围绕重点、突破难点，同时让学生在学习完本堂课后能力能得到提高，教学过程设计如下，共分3个环节：新课引入，新课教学，小结与作业。其中，新课教学又分为5个环节。
4 教学方法
本课采用讲授法、实验法、讨论法、探究法等多种教学方法相结合。
5 学习方法
学生的学习方法以自主、合作、探究等多种方法相结合。
6 教学仪器
小磁铁、塑料盆、铁条、皮鞋刷、橡皮筋、力传感器、弹簧测力计、铝块、小风扇、小童车等。
7 教学过程
7.1 新课引入
首先，向学生提出一个趣味问题：老师不小心把一个小磁铁掉进装满水的塑料盆里，同学们用什么办法可以不碰到水而把小磁铁捞起来？学生经过思考、讨论之后，可能想到用一根条形磁铁将小磁铁吸出。教师继续提问：那能不能用一根铁条把小磁铁吸出呢？学生根据初中关于相互作用的学习，得出肯定回答。教师及时设问：平时我们说磁铁能吸引铁，而不说铁吸引磁铁，是不是因为磁铁吸引铁的力大于铁吸引磁铁的力呢？这两者之间有什么关系？这就是我们今天要学习的内容――牛顿第三定律，引出课题。
【设计意图】 从生活走向物理，用生活中的一个情景开始一堂新课，能激发学生的好奇心和求知欲，并能增加学生的学习兴趣。
7.2 新课教学
7.2.1 作用力与反作用力
首先，回顾一下力的定义。鼓励学生积极思考，说说生活中的相互作用的例子。学生一般会想到鼓掌、划船、推桌子、背书包等常见的生活场景。对学生的回答给予肯定和鼓励，并引导学生分析、归纳、总结出这样一个结论：相互作用的两物体之间，力总是成对出现的。这时提出作用力与反作用力的概念。并强调可以把其中任意一个力叫做作用力，则另一个力叫做反作用力。这时再设问：大家猜想一下作用力与反作用力之间有怎样的关系？学生在探讨的过程中想到力的三要素：大小、方向、作用点。有些同学会猜想两个力的大小相等，还有些同学会猜想两个力的方向相反，作用点不同等，甚至还有些同学思维更加灵活敏锐，会想到两个力的作用线的问题。对学生的这些探讨结果，教师加以归纳总结，指出以下6个要素是我们今天要探究的主要内容，将学生的注意力引导到这6个方面上来，分别是：大小、方向、作用线、作用点、同时性、同性质。
7.2.2 探究作用力与反作用力的定性关系
这时教师演示3个简单的实验：皮鞋刷与海绵摩擦、磁铁与铁块相互吸引、带同种电荷的小球相互排斥。提示学生从作用点和性质两个方面对3个实验现象进行逐一分析。学生经过思考后归纳总结，得出结论：作用力与反作用力分别作用在两个物体上，是性质相同的一对力。继续设问：如果要探究两力的作用线，又该如何进行实验设计呢？这时将学生进行分组，交给第一组学生2个小磁针，第二组学生2根橡皮筋，让学生相互合作，讨论交流，设计实验，教师加以适当的指导。帮助学生得出“两个力的作用线始终在同一直线上。”教师再将学生的结论进行归纳：作用力与反作用力分别作用在两个物体上，是性质相同的一对力，两个力的作用线始终在同一直线上。对于他们的探究结果教师当堂给予肯定，让学生体验成功的喜悦。 7.2.3 探究作用力与反作用力的定量关系
学生仍然进行分组，让他们自己动手做一做课本上两弹簧测力计互拉实验并且提出实验要求：分别在静止和缓慢运动情况下观察两弹簧测力计的示数，多次实验并且做好记录。学生得出作用力与反作用力大小相等的结论。接下来向学生介绍力传感器和传感器的工作原理，把力传感器连接在电脑上，传感器钩子上挂上钩码，钩子受力大小随时间变化的情况可以由计算机显示，并且告知学生力传感器可以显示动态下相互作用的两物体即时受力情况这一优点。参照课本演示此实验，在分析电脑图像时，要求学生就图像对称的含义进行思考。并且设置2个问题：（1）两条曲线完全对称说明每一时刻两力具有什么关系？（2）两力是同时改变，同时消失的吗？通过这2个问题的解答，帮助学生理顺思路，提供思考的方向。其中，问题1的设计使学生顺利得出作用力与反作用力大小相等、方向相反的结论。问题2的设计使学生从同时性角度认识作用力和反作用力的关系。学生得出结论后，再设疑问：如果相互作用的两个物体，一个是固体，一个是液体，它们的作用力与反作用力还会相等吗？这样适时的设问，又将学生引进思考当中，当学生感觉到要解决这个问题有点困难时，教师便演示浮力和浮力的反作用力这一实验。这个实验是利用弹簧测力计求出铝块所受浮力，圆盘测力计求出铝块对水的压力，比较浮力与压力，进而验证作用力与反作用力大小相等。学生对浮力并不陌生，但是往往会忽视浮力的反作用力――也就是物体对水的压力。这个实验不但直观地把浮力的反作用力展现在学生面前，同?r还验证了浮力与浮力的反作用力大小相等这一结论，给学生留下深刻的印象。经过这样几个实验探究，学生对作用力与反作用力大小相等的理解应当是很深刻的，认识到相互作用的两物体无论是处在静止或是运动状态，还是处在不同的运动状态，其作用力与反作用力总是大小相等的。最后，让学生归纳作用力与反作用力的关系，简写为：等值、反向、共线、异物、同时、同性质，这时引入牛顿第三定律的内容。
【设计意图】 通过这种开放的教学过程，给学生创造出一个自由的发展空间，让学生投入到积极探索、认真思考，主动与别人合作的状态中去。
7.2.4 例题分析，讲练结合
为巩固学生对以上知识的把握，设口答练习。第一题的目的在于让学生具体体会力的作用是相互的，作用力和反作用力的说法是相对的。第二题要求学生能清晰地理解什么是一对平衡力，什么是一对作用力和反作用力，这一问题是物体受力分析的基础。
问题一 人在行走过程中，人与地球的作用力与反作用力有哪几对？人受到的力是这些力中的哪几个？地球受到的力又是哪几个？
问题二 一个铁环静止挂在弹簧测力计下，弹簧测力计示数是4 N，求铁环所受重力，写出求解过程。
7.2.5 牛顿第三定律的应用
（一）小风扇变轻实验
在电风扇不工作时观察弹簧测力计的示数，当电风扇工作时，观察示数有何变化，并解释这一现象。
思考：（1）如果在月球上做这一实验，还会出现上述现象吗？为什么？（2）直升飞机升空的原理。
（二）小童车“吹飞”粉笔灰实验
首先向学生说明：汽车车轮有驱动轮和从动轮之分，一般都是后轮驱动。现有一个小童车，将小童车驱动轮架空，使后轮慢慢接触铺有粉笔灰的平台上，在后轮接触粉笔灰的瞬间，粉笔灰向后飞出，为什么粉笔灰会向后飞出？
思考：（1）如果小童车接触的是地面，又会出现怎样的现象呢？（2）汽车前进的原理。
【设计意图】 实验简单易做，效果明显，起到了吸引学生注意、引发学生学习兴趣的目的。通过牛顿第三定律的两个应用，学生体会到物理来源于生活，服务于生活。这两个实验又活跃了课堂气氛，让学生在愉快的学习过程中体会牛顿第三定律在生活中的作用，而设置的思考题又培养了学生利用知识去分析问题、解决问题，同时应用知识的能力。
7.3 小结与作业
接下来以问答的形式来完成课堂小结。
1.本节课学习了作用力与反作用力的哪些性质？
作用力与反作用力大小相等；方向相反；作用在同一直线上；作用点不同；同时产生，同时消失；性质相同。
2.正确表述牛顿第三定律，解决新课引入时遗留的问题。
作业：课本中“问题与练习”的第4题。
8 板书设计
1.力的作用是相互的。
2.作用力和反作用力：物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力。
3.作用力和反作用力的关系：等值、反向、共线、异物、同时、同性质。
4.牛顿第三定律：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。数学表达式：F=F'。
9 课后反思
本节课共有3个环节，其中新课教学又分为5个环节，都是围绕教学目标展开。为了突出重点、突破难点，设计了5个实验，通过这5个实验，来完成知识的形成过程。引导学生通过合作交流，积极探索，进而达到知识的建构。为了直观展示牛顿第三定律的应用，又再设计了2个实验，整个设计中实验虽然较多但却不重复，且能吸引学生的兴趣，达到较好的教学效果。
