3.3 牛顿第三定律 学历案 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 3.3 牛顿第三定律 学历案 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-16 13:20:29 | ||
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文档简介
《牛顿第三定律》学历案
【设计者】陈向红
【课标要求】
理解牛顿第三定律，能用牛顿第三定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。
【学习目标】
1. 通过观察和实验知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念，提炼相互作用力的定性关系，掌握分析、概括物理规律的方法。
2. 从半定量到定量实验，从弹力到磁力再到摩擦力实验，从静态到动态实验探究作用力和反作用力大小的关系，理解牛顿第三定律。通过主动参与探究过程，培养科学推理、论证的科学思维，增强质疑创新、科学探究的意识，初步掌握科学探究的方法，提升合作探究的能力，养成严谨认真、实事求是、持之以恒的科学态度。
3. 通过对海绵和滑块受力的初步分析掌握受力分析方法，初步形成科学推理、论证的科学思维，基本形成运动与相互作用的物理观念。
4. 通过对水气球的分析能把一对平衡力和一对相互作用力区分开，提升受力分析能力的同时加强对物理本质的认识，进一步形成运动与相互作用的观念。
5. 能应用牛顿第三定律解释生产生活中的现象，解决无人机无法起飞的实际问题，提升应用知识解决问题的能力的同时培养创新思维，养成关注科学与技术的习惯。
【学习过程】
资源与建议
本节课选自人教版必修一第三章第三节，教材的内容上遵从先定性再定量的基本思路，渐次深入，逐层推进。首先通过实例说明物体间的作用力总是相互的，进而引出作用力和反作用力的概念。然后，通过实验探究作用力和反作用力的大小、方向之间的关系得到牛顿第三定律的规律，并在具体的社会实例中体会牛顿第三定意义和价值，以达到深入理解融会贯通的目的。最后，应用牛顿第三定律的知识进行受力的初步分析，通过对一对相互作用力和一对平衡力的辨析培养学生受力分析的能力，为共点力的平衡问题奠定基础。
本节位于重力、弹力、摩擦力的后面，共点力平衡、牛顿运动定律的前面，既能有利于加深对重力、弹力、摩擦力的理解，又为共点力平衡问题中的受力分析、超重失重等牛顿运动定律的应用环节奠定了知识基础，起到了承上启下的重要作用。
本节课学习的重点和难点是探究作用力和反作用力的大小、方向之间的关系。原因在于牛顿第三定律是牛顿第三定律的核心，又是整个经典力学的重要基石，此处存在的错误前概念也比较多，容易认为质量大的物体对质量小的物体作用力大于质量小的物体对质量大的物体的反作用力等。
本节课的学习首先可以帮助学生进一步分析复杂情境下运动与相互作用的关系，循序渐进的形成运动与相互作用个观念。其次可以培养学生进行实验设计获取证据的能力，提升学生基于证据进行推理的意识和能力。最后还能培养学生严谨认真、实事求是、持之以恒的科学态度。
【评价任务】
课前独自完成【自主探究】检测预习情况。
课堂合作完成合作探究。
课后独立完成作业与检测。
【自主探究】
复习巩固
问题1：物体甲对物体乙有力的作用，物体乙对物体甲有力的作用吗？
问题2：弹力的产生条件是什么？分析弹力的方法有哪些？
问题3：摩擦力的产生条件是什么？分析摩擦力的方法有哪些？
课前预习
作用力和反作用力的概念和关系
情境1：手拉弹簧，手受弹簧向 的 ， 弹簧受手向 的 。
情境2：手推桌子，手受桌子向 的 ， 桌子受手向 的 。
情境3：苹果下落，苹果受地球 的 ， 地球受苹果 的 。
情境4：鼓掌欢呼，左手受右手向 的 ， 右手受左手向 的 。
情境5：高速奔跑，脚受地面向 的 ， 地面受脚向 的 。
问题1：什么是作用力和反作用力？
问题2：作用力和反作用力之间有什么关系？
（二）探究作用力和反作用力的大小关系？
问题3：牛顿第三定律的内容是什么？
（三）对物体初步受力分析
对桌面上的静止的水杯受力分析。
问题4：受力分析的思路有哪些？
学中生疑：
【合作探究】
一、理论探究：作用力和反作用力的定性关系。
1.作用时间上有什么特点？哪些例子能够说明？
2.力的性质上有什么特点？哪些例子能够说明？
3.作用方向上有什么特点？哪些例子能够说明？
4.作用对象上有什么特点？哪些例子能够说明？
二、实验探究：探究作用力和反作用力的大小关系
学生实验：应用提供的实验器材小组设计实验探究作用力和反作用力大小的关系。
实验器材：
实验方案：
实验原理：
实验现象：
实验结论：
定量实验1：用力传感器探究摩擦力弹力的作用力和反作用力的大小关系
1.实验现象：
2.实验结论：作用力和反作用力大小 ，方向 ，作用在 直线上。
定量实验2：用力传感器探究摩擦力的作用力和反作用力的大小关系
1.实验现象：
2.实验结论：作用力和反作用力大小 ，方向 ，作用在 直线上。
实验方案3：用传感器探究变速运动状态下作用力和反作用力的大小关系
1.实验现象：
2.实验结论：作用力和反作用力大小 ，方向 ，作用在 直线上。
归纳总结：牛顿第三定律的内容和表达式
1.内容：物体间的作用力和反作用力总是大小 ，方向 ，作用在 直线上。
2.表 达式：
三、学以致用
1．对物体受力的初步分析——对滑块和海绵受力分析
受力分析思路总结：
2.辨析一对平衡力和一对相互作用力的相同点和不同点。
一对平衡力 一对相互作用力
大 小
方 向
是否作用在一条直线上
作用对象
力的性质
作用效果
（是否能抵消）
作用时间
【当堂练习】如图所示，苹果放在凳子上，凳子放在在水平地面上，涉及凳子、苹果、地球三个物体之间的作用力和反作用力一共有几对？这几对力中苹果受哪几个力？属于什么力？凳子受哪几个力？地球受哪几个力？
3.应用规律，解决疑惑
1.对希罗机受力分析解释旋转原理。
2.找寻生活中的牛顿第三定律现象。
【学科核心素养落实——科学探究】
无人机飞行原理
无人机利用旋翼实现前进和停止。力的相互性意味着旋翼推动空气时，空气也会反向推动旋翼，这是无人机能够上上下下的基本原理。旋翼旋转地越快，升力就越大，反之亦然。现在的无人机能够做三件事情：悬停、爬升和降低。当悬停时，无人机四个旋翼产生的推力等于向下的重力。爬升时，增加四个旋翼的推力从而产生一个大于重力的向上的力。在该动作完成之后，无人机的推力可以相对减少，但为了使其继续向上飞行，仍必须保证向上的力要大于向下的力。降落时则需要减少旋翼的推力速度，使合力向下。
实际的问题：旋翼可正常旋转，电量充足，操作正确，但无人机无法起飞，请应用本节课学到的知识和方法探索现象背后的真实原因，思考解决方法。
（提示：试着用传感器或者弹簧测力计测量无人机与空气间的力）
【作业与检测】
一、作用力和反作用力
1.用球拍击打飞过来的网球时，若球击球拍的力为，球拍击球的力为，则
A. 先产生，再产生
B. 与是一对平衡力
C. 与两力的性质不同
D. 和大小相等，方向相反
2. 如图所示，质量相等的甲、乙两人所用绳子相同，甲拉住
绳子悬在空中处于静止状态；乙拉住绷紧绳子的中点把绳子
拉断了，则
A. 绳子对甲的拉力小于甲的重力
B. 绳子对甲的拉力大于甲对绳子的拉力
C. 乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定小于乙的重力
D. 乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定大于乙的重力
3.下列说法正确的是
A. 甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感到痛，说明甲对乙施加了力，而乙未对甲施加力
B. “风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的
C. 磁铁吸引铁钉时，磁铁不需要与铁钉接触，说明力可以脱离物体而存在
D. 网球运动员用力击球，网球在空中飞行过程，网球受力的施力物体不再是人
（二）牛顿第三定律及应用
4.如图所示，轻质细绳将物体A、B通过两个定滑轮分别连在同一弹簧测力计的两端，其中GA=10 N，GB=100 N，B是边长为20 cm的正方体，整个装置处于静止状态(不计弹簧测力计的重力及滑轮与绳子的摩擦)，下列说法正确的是( )
A. 弹簧测力计的示数为0 N
B. 弹簧测力计的示数为90 N
C.B物体对支撑面的压力为100 N
D. B物体对支撑面的压强为2.25×103 Pa
5.如图所示，A、B两物体叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使两者一起向右作匀速直线运动，下列判断正确的是
A. A、B间无摩擦力
B. A对B的静摩擦力大小为F，方向水平向右
C. A受到的摩擦力水平向左
D. B受到了水平向右的静摩擦力和水平向左的滑动摩擦力
（三）受力分析辨析一对平衡力和一对相互作用力
6. “鸡蛋碰石头自不量力”，在鸡蛋碰石头的过程中，下列说法中正确的是
A. 石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头的作用力是一对平衡力
B. 鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大
C. 鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力一样大
D. 鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大
7.如图所示，甲、已两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是
A. 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B. 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C. 若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D. 若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
【学习札记】
提示：对所学知识点、物理方法、思维、模型进行总结。
【设计者】陈向红
【课标要求】
理解牛顿第三定律，能用牛顿第三定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。
【学习目标】
1. 通过观察和实验知道力的作用是相互的，了解作用力和反作用力的概念，提炼相互作用力的定性关系，掌握分析、概括物理规律的方法。
2. 从半定量到定量实验，从弹力到磁力再到摩擦力实验，从静态到动态实验探究作用力和反作用力大小的关系，理解牛顿第三定律。通过主动参与探究过程，培养科学推理、论证的科学思维，增强质疑创新、科学探究的意识，初步掌握科学探究的方法，提升合作探究的能力，养成严谨认真、实事求是、持之以恒的科学态度。
3. 通过对海绵和滑块受力的初步分析掌握受力分析方法，初步形成科学推理、论证的科学思维，基本形成运动与相互作用的物理观念。
4. 通过对水气球的分析能把一对平衡力和一对相互作用力区分开，提升受力分析能力的同时加强对物理本质的认识，进一步形成运动与相互作用的观念。
5. 能应用牛顿第三定律解释生产生活中的现象，解决无人机无法起飞的实际问题，提升应用知识解决问题的能力的同时培养创新思维，养成关注科学与技术的习惯。
【学习过程】
资源与建议
本节课选自人教版必修一第三章第三节，教材的内容上遵从先定性再定量的基本思路，渐次深入，逐层推进。首先通过实例说明物体间的作用力总是相互的，进而引出作用力和反作用力的概念。然后，通过实验探究作用力和反作用力的大小、方向之间的关系得到牛顿第三定律的规律，并在具体的社会实例中体会牛顿第三定意义和价值，以达到深入理解融会贯通的目的。最后，应用牛顿第三定律的知识进行受力的初步分析，通过对一对相互作用力和一对平衡力的辨析培养学生受力分析的能力，为共点力的平衡问题奠定基础。
本节位于重力、弹力、摩擦力的后面，共点力平衡、牛顿运动定律的前面，既能有利于加深对重力、弹力、摩擦力的理解，又为共点力平衡问题中的受力分析、超重失重等牛顿运动定律的应用环节奠定了知识基础，起到了承上启下的重要作用。
本节课学习的重点和难点是探究作用力和反作用力的大小、方向之间的关系。原因在于牛顿第三定律是牛顿第三定律的核心，又是整个经典力学的重要基石，此处存在的错误前概念也比较多，容易认为质量大的物体对质量小的物体作用力大于质量小的物体对质量大的物体的反作用力等。
本节课的学习首先可以帮助学生进一步分析复杂情境下运动与相互作用的关系，循序渐进的形成运动与相互作用个观念。其次可以培养学生进行实验设计获取证据的能力，提升学生基于证据进行推理的意识和能力。最后还能培养学生严谨认真、实事求是、持之以恒的科学态度。
【评价任务】
课前独自完成【自主探究】检测预习情况。
课堂合作完成合作探究。
课后独立完成作业与检测。
【自主探究】
复习巩固
问题1：物体甲对物体乙有力的作用，物体乙对物体甲有力的作用吗？
问题2：弹力的产生条件是什么？分析弹力的方法有哪些？
问题3：摩擦力的产生条件是什么？分析摩擦力的方法有哪些？
课前预习
作用力和反作用力的概念和关系
情境1：手拉弹簧，手受弹簧向 的 ， 弹簧受手向 的 。
情境2：手推桌子，手受桌子向 的 ， 桌子受手向 的 。
情境3：苹果下落，苹果受地球 的 ， 地球受苹果 的 。
情境4：鼓掌欢呼，左手受右手向 的 ， 右手受左手向 的 。
情境5：高速奔跑，脚受地面向 的 ， 地面受脚向 的 。
问题1：什么是作用力和反作用力？
问题2：作用力和反作用力之间有什么关系？
（二）探究作用力和反作用力的大小关系？
问题3：牛顿第三定律的内容是什么？
（三）对物体初步受力分析
对桌面上的静止的水杯受力分析。
问题4：受力分析的思路有哪些？
学中生疑：
【合作探究】
一、理论探究：作用力和反作用力的定性关系。
1.作用时间上有什么特点？哪些例子能够说明？
2.力的性质上有什么特点？哪些例子能够说明？
3.作用方向上有什么特点？哪些例子能够说明？
4.作用对象上有什么特点？哪些例子能够说明？
二、实验探究：探究作用力和反作用力的大小关系
学生实验：应用提供的实验器材小组设计实验探究作用力和反作用力大小的关系。
实验器材：
实验方案：
实验原理：
实验现象：
实验结论：
定量实验1：用力传感器探究摩擦力弹力的作用力和反作用力的大小关系
1.实验现象：
2.实验结论：作用力和反作用力大小 ，方向 ，作用在 直线上。
定量实验2：用力传感器探究摩擦力的作用力和反作用力的大小关系
1.实验现象：
2.实验结论：作用力和反作用力大小 ，方向 ，作用在 直线上。
实验方案3：用传感器探究变速运动状态下作用力和反作用力的大小关系
1.实验现象：
2.实验结论：作用力和反作用力大小 ，方向 ，作用在 直线上。
归纳总结：牛顿第三定律的内容和表达式
1.内容：物体间的作用力和反作用力总是大小 ，方向 ，作用在 直线上。
2.表 达式：
三、学以致用
1．对物体受力的初步分析——对滑块和海绵受力分析
受力分析思路总结：
2.辨析一对平衡力和一对相互作用力的相同点和不同点。
一对平衡力 一对相互作用力
大 小
方 向
是否作用在一条直线上
作用对象
力的性质
作用效果
（是否能抵消）
作用时间
【当堂练习】如图所示，苹果放在凳子上，凳子放在在水平地面上，涉及凳子、苹果、地球三个物体之间的作用力和反作用力一共有几对？这几对力中苹果受哪几个力？属于什么力？凳子受哪几个力？地球受哪几个力？
3.应用规律，解决疑惑
1.对希罗机受力分析解释旋转原理。
2.找寻生活中的牛顿第三定律现象。
【学科核心素养落实——科学探究】
无人机飞行原理
无人机利用旋翼实现前进和停止。力的相互性意味着旋翼推动空气时，空气也会反向推动旋翼，这是无人机能够上上下下的基本原理。旋翼旋转地越快，升力就越大，反之亦然。现在的无人机能够做三件事情：悬停、爬升和降低。当悬停时，无人机四个旋翼产生的推力等于向下的重力。爬升时，增加四个旋翼的推力从而产生一个大于重力的向上的力。在该动作完成之后，无人机的推力可以相对减少，但为了使其继续向上飞行，仍必须保证向上的力要大于向下的力。降落时则需要减少旋翼的推力速度，使合力向下。
实际的问题：旋翼可正常旋转，电量充足，操作正确，但无人机无法起飞，请应用本节课学到的知识和方法探索现象背后的真实原因，思考解决方法。
（提示：试着用传感器或者弹簧测力计测量无人机与空气间的力）
【作业与检测】
一、作用力和反作用力
1.用球拍击打飞过来的网球时，若球击球拍的力为，球拍击球的力为，则
A. 先产生，再产生
B. 与是一对平衡力
C. 与两力的性质不同
D. 和大小相等，方向相反
2. 如图所示，质量相等的甲、乙两人所用绳子相同，甲拉住
绳子悬在空中处于静止状态；乙拉住绷紧绳子的中点把绳子
拉断了，则
A. 绳子对甲的拉力小于甲的重力
B. 绳子对甲的拉力大于甲对绳子的拉力
C. 乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定小于乙的重力
D. 乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定大于乙的重力
3.下列说法正确的是
A. 甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感到痛，说明甲对乙施加了力，而乙未对甲施加力
B. “风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的
C. 磁铁吸引铁钉时，磁铁不需要与铁钉接触，说明力可以脱离物体而存在
D. 网球运动员用力击球，网球在空中飞行过程，网球受力的施力物体不再是人
（二）牛顿第三定律及应用
4.如图所示，轻质细绳将物体A、B通过两个定滑轮分别连在同一弹簧测力计的两端，其中GA=10 N，GB=100 N，B是边长为20 cm的正方体，整个装置处于静止状态(不计弹簧测力计的重力及滑轮与绳子的摩擦)，下列说法正确的是( )
A. 弹簧测力计的示数为0 N
B. 弹簧测力计的示数为90 N
C.B物体对支撑面的压力为100 N
D. B物体对支撑面的压强为2.25×103 Pa
5.如图所示，A、B两物体叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使两者一起向右作匀速直线运动，下列判断正确的是
A. A、B间无摩擦力
B. A对B的静摩擦力大小为F，方向水平向右
C. A受到的摩擦力水平向左
D. B受到了水平向右的静摩擦力和水平向左的滑动摩擦力
（三）受力分析辨析一对平衡力和一对相互作用力
6. “鸡蛋碰石头自不量力”，在鸡蛋碰石头的过程中，下列说法中正确的是
A. 石头对鸡蛋的作用力和鸡蛋对石头的作用力是一对平衡力
B. 鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大
C. 鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力一样大
D. 鸡蛋破了，但是鸡蛋对石头的作用力比石头对鸡蛋的作用力大
7.如图所示，甲、已两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是
A. 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B. 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C. 若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D. 若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
【学习札记】
提示：对所学知识点、物理方法、思维、模型进行总结。