物理：《牛顿第三定律》教案（鲁科版必修1）

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牛顿第三定律
一、教材分析：
1、地位作用
　　从课程整体而言，牛顿运动定律是动力学的基础。牛顿第三定律作为其中的一个独立定律，能体现物质间普遍联系的规律，应用极其广泛。
2、教学目标
根据课程的功能及新课标的要求，并联系学生的情况，我将教学目标定位为：
a、知识目标：
1）．知道作用力与反作用力的概念
2）．理解、掌握牛顿第三定律
3）．区分平衡力跟作用力与反作用力
b、能力目标：
1）．通过观察、实验总结规律的能力
2）．在具体受力分析中应用牛顿第三定律的能力
c、德育目标：
培养学生敢于实践，勇于创新的精神；让学生体验物理世界普遍存在的对称美，同时渗透实践是检验真理的唯一标准的观点。
学生在初中已学过“力是物体间的相互作用”的知识，对定律又有着丰富的生活经验，故他们对定律的认识既熟悉而又较片面。这就迫切需要深入理解规律来弥补已有知识在处理相关问题时的缺陷。因此我把理解牛顿第三定律并用之解释生活中的相关现象列为本节课的重点。同时一对平衡力跟一对相互作用力是学生易混淆的知识，因此我把它列为本节课的难点和另一重点。
二、教法学法：
1、教学方法
　　根据教学的本质就是活动的原则，为充分发挥学生的主体作用，本课采用的教法为实验法、探索法。我通过创设问题情景，激发兴趣，把教学引导到心理层面。再以问题为中心，让学生自主实验探索，使学生积极参与建立物理规律的全过程，从而体验到创造的成功和快乐。
2、学法指导
　　学而得法是教学的最终目的，给学生恰当的学法指导可以突出教学中学生的主体地位，有利于教与学双边活动的开展，使教学轻松而高效。本节课主要教会学生“四会”：会观察、会实验探索、会分析总结规律、会应用规律解释生活中的相关现象。
三、教学设计
时间关系，我主要谈谈对引入课题、探究相互作用力大小关系、区分平衡力和相互作用力这三个问题的处理。
好的开始是成功的一半，课题的引入显得尤其重要。好奇心强是高中学生的心理特征之一，而学生在初中已学过“力是物体间的相互作用”的知识，普通的相互作用力例子不容易引起学生很大的兴趣，因此我安排这样一个演示实验：一位学生吹气球，充满气后松手放气，发现气球飞向空中的实验，提出学习完这节课就能较好地解释这一现象。实验直观有动感，能激发学生的好奇心，能激发学生探求原因，主动学习的兴趣，毕竟兴趣是最好的老师，从而成功引入课题。让学生明白生活就是物理，理论来自于生活又高于生活。
相互作用力的大小关系比较抽象，高一学生的积极性、主动性较强，有参与意识，为了让学生主动参与。因此我安排学生分组实验进行探究。摆上一堆器材：铁架台一个、弹簧秤数个、天平一台，让学生讨论，自由选择，设计实验。让学生在讨论中明确几个问题：1.测量力的最常用工具是什么？2.弹簧秤的读数反映哪个力的大小？3.如何知道弹簧秤对另一个物体反拉力的大小？4.实验中应该注意什么问题 学生在实验中出现的最大问题是：稳定性问题和同时观察的问题。通过商讨可以得出：不能一手拉着一个弹簧秤，应该将一个弹簧秤的一端固定，用手拉另一弹簧秤，保持它的读数不变，由同桌的同学进行观察。不在实验前提出实验需要注意的问题，而是让学生先有一些动手的体会，自己感受实验中的一些失败，再提出一些好的注意点。培养学生主动学习、探究的能力，给学生探究的机会，在教学中发挥其主体作用，这样获得的知识对学生来说理解得透，印象深。这个过程中还应提醒学生注意一个环节：指导学生观察两弹簧秤互勾着上下左右运动时，两弹簧秤示数的关系，多角度，多层次地让学生更深刻地理解相互作用力大小的关系。最后由教师重做实验或播放视频得出最后的结论，从而得出完整的牛顿第三定律的内容。这一过程可以让学生明确理论来自于实践的道理。
一对平衡力跟一对相互作用力是学生易混淆的知识。我创设一个简单场景：一个物体静止在桌面上，让学生画出物体、桌面受到的力，请其指出相互作用力和平衡力，自己分析平衡力跟相互作用力的异同点，完成下面表格：
对象关系 一对平衡力 一对相互作用力
大小 大小均相等
方向 方向均相反
作用线 作用线均在一直线上
作用点[来源:21世纪教育网] 作用点在同一物体上 作用点不在同一物体上
施力物与受力物 受力物相同，施力物不同 互为施力物和受力物
作用效果 可相互抵消 不可抵消
产生与消亡 不一定同时产生，不一定同时消失 一定同时产生同时消失
力的性质 不一定是同一性质的力 一定是同一性质的力
培养学生分析归纳的能力，从而突破难点。其后让学生解释生活中常见的有关想象，解决课题引入的问题，并为解决较难问题做个铺垫。最后解决课本问题：马拉车向前运动是因为马拉车的力大于车拉马的力吗？培养学生应用规律解释生活中的相关现象的能力。
本节课预计课堂引入3分钟，随堂实验10分钟，分组实验15分钟，整理知识5分钟，课堂练习12分钟。整堂课步步为营，环环相扣，既紧张又轻松，既让学生学到应有的知识，又能提高学生如何获取知识的能力，从中感受学习物理的乐趣。
顺势安排两个演示实验：甲皮球挤压乙皮球、两位同学踩在滑板上面对面站着，由甲推乙。并请学生画出受力示意图，巩固学生画图的能力。通过相互作用力使两物体同时形变或使两物体同时改变运动状态，以事实使学生非常形象地明确两力的同时存在。从力的三要素方面引导学生从方向、作用点、大小三方面探究作用力与反作用力之间的关系。
教师活动 学生活动 目的
一、引入新课问题1.力的作用效果有那些？问题2.力的三要素是什么？ 演示一：用甲皮球去挤压乙皮球 问题2.看到了力的什么作用效果？问题3.乙球发生形变，说明谁受到谁的作用力？问题4.甲球同时发生形变，说明谁受到谁的作用力？问题5.两力的方向如何？现撤去甲球对乙球的挤压力，请注意观察两球的形变。问题6.你观察到什么现象？说明什么？演示二：两位同学踩在滑板上面对面站着，由甲推乙问题6.看到了力的什么作用效果？问题7.两车的运动状态都发生改变，说明什么问题？从上述两个演示和分析可以看出：一个物体对另一个物体施加力的同时，也受到另一个物体对它的作用力，即力的作用是相互的，这就是今天我们要研究的内容：牛顿第三定律。 请同学作出使两球发生形变的受力示意图。请同学作出使两车运动状态发生变化的的受力示意图。 通过相互作用力使两物体同时形变或使两物体同时改变运动状态，能使学生非常形象地明确两力的同时存在。
二、引导探究实验板书课题和小标题（作用力与反作用力）问题1.什么叫作用力和反作用力？问题2.作用力与反作用力有无因果关系？问题3.作用力与反作用力的施力物和受力物有何关系？问题4.力的效果既然由力的三要素决定，你认为要研究两力的关系，应该从那些方面研究？问题5.在上述两个演示中我们已经明确了两力在那些要素上的关系？问题6.两力在方向上是何关系？问题7.两力在力的作用点上是何关系？作用力与反作用力的关系方向相反并在同一直线上作用点在两个物体上大小 表一引导学生提出探究问题：作用力与反作用力在大小上有何关系？问题8.如何研究作用力与反作用力在大小上的关系呢？（辅助引导问题如下：1.测量力的最常用工具是什么？示意一弹簧秤，并将其拉长。演示弹簧秤被拉长[来源:21世纪教育网]2.弹簧秤的读数反映哪个力的大小？3.如何知道弹簧秤对另一个物体反拉力的大小？）布置学生探究实验。教师巡视，解决学生中的问题。问题9.实验中需要注意什么问题？如何解决这些问题？解决问题9后布置同学重做实验问题10.你实验的结论是什么？（完成表一）教师演示三为了精确研究作用力与反作用力的大小关系，教师演示教材87页“做一做”（没有条件的学校，也要阅读实验原理并分析实验的图象）对于实验的图象提出如下问题：1.为什么力与时间图象完全对称？2.力的大小在发生变化，你从图象能的出什么结论？3.如果有一个力在变化的过程中变为零，则另一个力变为多少？4.两力同时为零，意味着什么？ 请同学们看教材的的第一部分：作用力与反作用力，并回答问题1、2、3。学生在三个引导问题的帮助下，设计出用两个弹簧秤互拉，既能同时读出作用力又能读出反作用力的大小，从而研究相互作用力的的关系。学生在实验中出现的最大问题是：稳定性问题和同时观察的问题。通过商讨得出：不能一手拉着一个弹簧秤，应该一个弹簧秤的一端固定，用手拉另一弹簧秤，保持它的读数不变。同桌的同学进行观察。 同学经过思考并回答问题2后，再提出问题3，进而请学生思考问题5两力同时为零意味着什么结论？——两力同时产生同时消失 通过问题6和问题7的提出与解决，学生自然回提出问题8，并思考如何解决。学生在正确回答引导问题2后（弹簧受到的拉力）提出第三个引导问题，层层深入，引导学生如何设计实验研究作用力与反作用力的大小关系。不在实验前提出实验需要注意的问题，而是让学生先有一些动手的体会，自己感受实验中的一些失败，再提出一些好的注意点。通过图象的分析，进一步强化了学生对作用力和反作用力的关系的认识，同时为后面与一对平衡力进行比较打下了伏笔。
三、总结实验的结果得出结论并进行运用 问题1.通过上述自己实验和老师的演示实验，关于作用力与反作用力的关系你能作怎样的表述？ 引导学生看书，用规范的物理语言来描述结论——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，作用在同一直线上。 问题2.如何解释轮船的前进？ 问题3.如何解释自行车、汽车的前进？教师演示四教师拿出小童车，提起后架，驱动动力装置，是后轮转动，在将后架漫漫放下，使后轮漫漫接触铺有粉笔灰平台上，在后轮接触粉笔灰的瞬间，粉笔灰向后飞出。问题4.为什么粉笔灰会向后飞出？根据牛顿第三定律，说明什么问题？问题5.自行车的动力是什么？引导学生阅读P88“说一说”，回答教材中的问题。问题6.既然作用力与反作用力大小相等，为什么大力士能赢呢？问题7.请比较一对相互作用力与一对平衡力的相同点与不同点？分析教材的“问题与练习”的第2题请同学到黑板画出相关受力图。布置作业：阅读教材并完成课本习题对象关系一对平衡力一对相互作用力大小大小均相等方向方向均相反作用线作用线均在一直线上作用点作用点在同一物体上作用点不在同一物体上施力物与受力物受力物相同，施力物不同互为施力物和受力物产生与消亡不一定同时产生，不一定同时消失一定同时产生同时消失力的性质不一定是同一性质的力一定是同一性质的力 学生阅读教材上关于牛顿第三定律和有关物理现象的解释。学生再次阅读教材中的相关内容。21世纪教育网学生完成下列表格 学生对自行车汽车的动力来源的理解一直较抽象，通过演示实验四，既巩固了摩擦力的知识，又强化了牛顿第三定律的理解。同时再一次破除了一种错误的观点：摩擦力总是阻力。通过此问题的分析与引导，提出一对平衡力的问题。
1、课题引入部分：
设计两个随堂实验：
一位学生甲站在滑板上，请他用力推墙。请一位学生乙描述他看到的现象：当甲向前推墙的时候，却发现墙没动，甲却向后退。这是为什么？
1、教师通过对教学内容问题化，激发学生探究的兴趣，引导学生设计探究的思路，参与探究的过程，成为学习的主体。本课题的设计过程为：
在整个教学过程中，教师是探究过程的引导者和参与者，注意将探究过程问题化。重视探究过程中学生的态度与情感的培养。
三、教学的重点和难点
1.引导学生设计探究实验的思路。
2.分析探究的实验并总结出规律
四、教学资源
学生探究的实验器材：两把弹簧秤
教师演示器材：两小皮球、两小车、两条形磁体、笔记本电脑、力的传感器、物块，小童车等
五、教学设计
21世纪教育网
1．教师设问提出研究问题，然后让学生动手实验。
2．教师演示，学生观察总结相互作用力的特点。
疑点：1.作用力与反作用力的大小相等，方向相反，作用在一条直线上，它们能平衡吗？
2．马拉车向前运动是因为马拉车的力大于车拉马的力吗？
三、师生互动设计
1．教师设问提出研究问题，然后让学生动手实验。
2．教师演示，学生观察总结相互作用力的特点。 [来源:21世纪教育网]
3．应用讨论，练习区分平衡力跟作用力与反作用力。
4．巩固练习。
教学程序
　　为突出物理学科的特点，让学生在开放而富有创新活动的氛围中学习，我安排了这样的教学程序，分为以下五个环节：
程序设计
逆向质疑，诱发探索 创设情景，激发兴趣
实验探索，寻找规律 分析归纳，总结规律
巩固反馈，知识迁移
牛顿第三定律
一、教学目标
1．在物理知识方面理解作用力和反作用力的关系，掌握牛顿第三定律的内容。
2．牛顿第三定律是通过实验得到的，在这一节课中要充分让学生体会到这一点。通过本节课的教学，要让学生在学习物理知识的同时，学会物理学研究现象、总结规律的方法。
二、重点、难点分析
1．本节教学的重点是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。学生应该掌握对作用力和反作用力的正确判断。
2．作用力和反作用力的关系与平衡力的关系有相同之处，也有不同之处，学生常常把这两种力混淆。两个相互作用力是大小相等的，但对两个物体产生的效果往往也是不同的，要通过对问题的分析解决学生头脑中不正确的认识。
三、教具
1．演示两物体间的相互作用力为弹力的小车、弹簧片、细线；
2．演示两物体间的相互作用力为摩擦力的三合板、遥控玩具汽车、玻璃棒；
3．演示两物体间的相互作用力为静电力的通草球、橡胶律、毛皮、玻璃棒、丝绸；
4．演示两物体间的相互作用力为磁场力的小车、磁铁等；
5．演示两个学生间相互作用力的小车、绳；
6．演示相互作用力大小关系的弹簧秤。
四、主要教学过程
（一）引入新课
人在划船时用桨淮河岸，发生的什么现象呢？船离开了岸。这个问题在初中已经研究过，当时对这个问题的解释是：物体间力的作用是相互的。当一个物体对另一个 物体施加力的作用时，这个物体同样会受到另一个物体对它的力的作用，我们把这个过程中出现的两个力分别叫做作用力和反作用力。下面进一步来研究两个物体之 间的作用力和反作用力的关系。
（二）教学过程设计
第六节牛顿第三定律
1．物体间力的作用是相互的
我们通过几个实验来研究今天的内容。通过实验大家要总结出作用力跟反作用力的特点及其关系。在实验中大家要注意观察现象，分析现象所说明的问题。
实验1．在桌面上放两辆相同的小车，两车用细线套在一起，两车间夹一弹簧片。当用火烧断线后，两车被弹开，所走的距离相等。
实验2．在桌面上并排放上一些圆杆，可用静电中的玻璃律。在棒上铺～块三合板，板上放一辆遥控电动玩具小车。用遥控器控制小车向前运动时，板向后运动；当车向后运动时板向前运动。

实验3．用细线拴两个通草球，当两个通草球带同种电荷时，相互推斥而远离；当带异种电荷时，相互吸引而靠近。

实验《．在两辆小车上各固定一根条形磁铁，当磁铁的同名磁极靠近时，放手小车两车被推开；当异名磁极接近时，两辆小车被吸拢。
实验5．把两辆能站人的小车放在地面上，小车上各站一个学生，每个学生拿着绳子的一端。当一个学生用力拉绳时，两辆小车同时向中间移动。
实验分析：①相互性：两个物体间力的作用是相互的。施力物体和受力物体对两个力来说是互换的，分别把这两个力叫做作用力和反作用力。
②同时性：作用力消失，反作用力立即消失。没有作用就没有反作用。
③同一性：作用力和反作用力的性质是相同的。这一点从几个实验中可以看出，当作用力是弹力时，反作用力也是弹力；作用力是摩擦力，反作用力也是摩擦力等等。
④方向：作用力跟反作用力的方向是相反的，在一条直线上。
实验6．用两个弹簧秤对拉，观察两个弹簧秤间的作用力和反作用力的数量关系可以得到以下结论。
⑤大小：作用力和反作用力的大小在数值上是相等的。
由此得出结论：
2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，作用在一条直线上。
教师举几个作用力和反作用力的实例。
提问：学生举例说明。
既然两个物体间的作用力和反作用力是大小相等的，为什么会出现这种情况：鸡蛋与石头相碰时，鸡蛋破碎而石头不破碎；马拉车时，车会向前走而马不后退呢？
鸡蛋碰石头和石头碰鸡蛋的都是鸡蛋破碎，同样大小的力作用在两个物体上会产生不同的效果。效果木同是什么原因呢？
这个效果由物体本身的特性和物体受到其它力的情况有关。物体能够承受的压强大就不易损坏；物体是否发生运动状态的变化还要看物体受到的其它力的情况。
3作用力、反作用力跟平衡力的区别
前面学习物体受到的平衡力的关系时曾提到，它们大小相等、方向相反、作用在一条直线上，平衡力跟作用力和反作用力有什么不同呢？下面通过列表的方式加以比较。
受力物体 力的性质 同时性
作用与反作用 两个 相同 同时
平衡力 同一个 相同或不同 可不同（这时已不叫平衡力了）
在列表的同时用相应的例子加以说明。
（三）小结本节内容和布置作业
五、说明
1．牛顿第三定律是从实验中得出的。这里设计的几个实验除实验5外都体现了作用力跟反作用力间的关系，实验5是为提高课堂的活跃程度而设计的。每做一个实验都应把实验装置画在黑板上，并讲清实验装置，留在黑板上的图是为后面分析实验总结出规律用的。
2．牛顿第三定律的教学除了让学生掌握定律的内容外，还应通过教学使学生体会研究物理规律的方法。在教学中要培养学生的思考能力，让学生多发表自己的看法。在学生的积极性调动起来后，教师要注意对课堂的控制。
教学目标
知识目标
　　（1）认识物体间的作用是相互的；
　　（2）会用准确的文字叙述牛顿第三定律；
　　（3）理解作用力和反作用力的关系与两个物体相互作用的方式、相互作用时的运动状态均无关；
　　（4）理解作用力和反作用力是分别作用在两个不同的物体上或分别作用在一个物体的两部分上．这两个力之间不存在平衡的问题，两个力各自引起的效果一般是不同的．
　　（5）理解作用力与反作用力是同时产生、同时消失、同样变化、同一性质的力．
　　（6）能区分相互平衡的两个力与一对作用力、反作用力．
　　（7）能综合运用牛顿第二、第三定律综合解决有关问题．
能力目标
　　培养语言表达能力、观察能力．
情感目标
　　与实际问题相结合，培养学习兴趣．
教学建议
教材分析
　　先通过大量的实例和分析，让学生再一次体会力是物体间的相互作用，建立作用力和反作用力的概念．然后通过小实验给出牛顿第三定律，并讨论牛顿第三定律在生活和生产中的广泛应用．
教法建议
　　1、本节内容学生在初中已有一定基础．教学中要利用实验、视频资料或课件，多举例子，让学生观察、体会力是物体间的相互作用，并让学生描述物体间的相 互作用，这样不仅锻炼了学生的口头表达能力，而且养成在分析问题时选取谁做研究对象的好习惯．
　　2、通过典型例子的分析，让学生总结出相互作用力与二力平衡的异同之处，能够很好的区别它们．
教学设计示例
教学重点：牛顿第三定律；作用力和反作用力与二力平衡的异同
教学难点：相互作用力与二力平衡的异同
示例：
一、力是物体间的相互作用
　　1、举例并分析：
　　例1、实验：水槽中两个软木塞上的铁条和磁铁的相互作用．（视频资料）
　　问题：观察到什么现象？如何解释？（表述中要明确受力物和施力物）
　　例2、实验：坐在椅子上用手推桌子，会感觉到桌子也在推我们．（具体体验）
　　问题：感觉到什么？如何解释？（表述中要明确受力物和施力物）
　　让学生看书上的例子或举例．
　　2、作用力和反作用力的定义．
　　3、作用力和反作用力的关系：
　　实验：做书55页实验，读出弹簧秤示数，看两个弹簧秤示数是否相等？
　　结论：两个弹簧秤示数相等．改变手拉弹簧的力，两个弹簧秤示数也随着改变，但两个示数总相等．说明作用力和反作用力大小相等，方向相反．
二、牛顿第三定律（反作用定律）
　　1、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，作用在一条直线上．用公式表示为
　　2、区分相互作用力与平衡力
　　例题：粉笔盒静止在讲台上．请分析粉笔盒受到哪几个力的作用？它们的反作用力是什么力？作用在谁身上？（画出示意图）
　　在学生能够正确回答后，继续提问：粉笔盒所受到的平衡力和粉笔盒与桌子间的相互作用力有什么共同特点？有什么不同点？（以上问题根据学生情况设问）
相同点 不同点
相互作用力 大小相等，方向相反，作用在一条直线上． 两力必性质相同；同时出现，同时消失；分别作用在两个物体上（互为施力物和受力物）；与运动状态及参考系无关．
平衡力 同上． 性质可以不相同；可以不同时消失；同时作用在一个物体上；（研究对象）
　　3、牛顿第三定律在生活和生产中的应用：根据学生情况处理．
　　提供直升机螺旋桨转动的视频资料．
http://21世纪教育网// - 1
扩展资料
牛顿第三定律的适用范围
　　牛顿运动定律是建立在绝对时空以及与此相适应的超距作用基础上的所谓超距作用，是指分离的物体间不需要任何介质，也不需要时间来传递它们之间的相互作用．也就是说相互作用以无穷大的速度传递．
　　除了上述基本观点以外，在牛顿的时代，人们了解的相互作用．如万有引力、磁石之间的磁力以及相互接触物体之间的作用力，都是沿着相互作用的物体的连线方向，而且相互作用的物体的运动速度都在常速范围内．
　　在 这种情况下，牛顿从实验中发现了第三定律．“每一个作用总是有一个相等的反作用和它相对抗；或者说，两物体彼此之间的相互作用永远相等，并且各自指向其对 方．”作用力和反作用力等大、反向、共线，彼此作用于对方，并且同时产生，性质相同，这些常常是我们讲授这个定律要强调的内容．而且，在一定范围内，牛顿 第三定律与物体系的动量守恒是密切相联系的．
　　但是随着人们对物体间的相互作用的认识的发展，19世纪发现了电与磁之间的联系，建立了电场、磁场的概念；除了静止电荷之间有沿着连线方向相互作用的库仑力外，发现运动电荷还要受到磁场力即洛伦兹力的作用；运动电荷又将激发磁场，因此两个运动电荷之间存在相互作用．在对电磁现象研究的基础上，麦克斯韦（1831－1879）在1855～1873年间完成了对电磁现象及其规律的大综合、建立了系统的电磁理论，发现电磁作用是通过电磁场
　　以有限的速度（光速c）来传递的，后来为电磁波的发现所证实．
物 理学的深入发展，暴露出牛顿第三定律并不是对一切相互作用都是适用的．如果说静止电荷之间的库仑相互作用是沿着二电荷的连线方向，静电作用可当作以“无穷 大速度”传递的超距作用，因而牛顿第三定律仍适用的话，那么，对于运动电荷之间的相互作用，牛顿第三定律就不适用了．如图所示．运动电荷B通过激发的磁场作用于运动电荷A的力为 （并不沿AB的连线），而运动电荷A的磁场在此刻对B电荷却无作用力（图中未表示它们之间的库仑力）．由此可见，作用力 在此刻不存在反作用力，作用与反作用定律在这里失效了．
　　实验证明：对于以电磁场为媒介传递的近距作用，总存在着时间的推迟．对于存在推迟效应的相互作用，牛顿第三定律显然是不适用的．实际上，只有对于沿着二物连线方向的作用（称为有心力），并可以不计这种作用传递时间（即可看做直接的超距作用）的场合中，牛顿第三定律才有效．
但是在牛顿力学体系中，与第三定律密切相关的动量守恒定律，却是一个普遍的自然规律．在有电磁相互作用参与的情况下，动量的概念应从实物的动量扩大到包含场的动量；从实物粒子的机械动量守恒扩大为全部粒子和场的总动量守恒，从而使动量守恒定律成为普适的守恒定律．
探究活动
题目：如何在拔河比赛中获胜
组织：以自然组为小组
方式：研究方案并进行比赛
评价：可操作性、引起兴趣、与实际结合．
习题精选
1、跳高运动员从地面跳起, 这是由于（ ）
　　A、运动员给地面的压力等于运动员受的重力
　　B、地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力
　　C、地面给运动员的支持力大于运动员受的重力
　　D、地面给运动员的支持力等于运动员给地面的压力
2、手托着一木块，由静止开始向下加速运动，手对木块的支持力应该（ ）
　　A、小于木块对手的压力 B、等于木块对手的压力
　　C、大于木块对手的压力 D、小于木块所受的重力
3、用弹簧拉着木块在水平面上做匀速直线运动，弹簧拉木块的力与木块拉弹簧的力是 （ ）
　　A、一对平衡力
　　B、一对作用力反作用力
　　C、大小相等，方向相反，作用在一条直线上
　　D、大小相等，方向相反，作用在同一物体上
答案：1、CD 2、BD 3、BC
典型例题
作用力与反作用力
　　例1 一个物体静止地放在水平桌面上，试证明物体对桌面的压力的大小等于物体所受重力的大小．
　　分析与解答：设一质量为 的物体放在水平桌面上，桌面对物体的支持力大小为 ，物体对桌面的压力大小为 ，如图所示，则依据牛顿第二定律可知：
　　依据牛顿第三定律可知：
　　所以 ，即物体对桌面的压力的大小等于物体所受重力的大小．
　　说明：做证明题时，首先必须把相关的物理情景和所使用的物理量交代清楚，在证明过程中要把证明依据交代清楚，有必要的推理过程，最后有结论．
牛顿运动定律的应用
　　例2 跳高运动员从地面起跳的瞬间，下列说法哪些是正确的 （ ）
　　A、运动员给地面的压力大于运动员受到的重力
　　B、地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力
　　C、地面给运动员的支持力大于运动员对地面的压力
　　D、地面给运动员的支持力等于运动员对地面的压力
　　分析与解答：地面给运动员的支持力和运动员对地面的压力是一对作用力和反作用力，永远大小相等，方向相反，作用在一条直线上，与运动员的运动状态无关．所以选项C错误，选项D正确．跳高运动员从地面起跳的瞬间，必有向上的加速度，这是因为地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力，运动员所受合外力竖直向上的结果．所以选项B正确．依据牛顿第三定律可知，选项A正确．
牛顿第三定律公式的缺陷
牛顿第三定律的原理是：物体间的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体。相互作用的一对力叫做作用力与反作用力。物体间的作用力与反作用力的大小相等、方向相反、作用在一条直线上。可用F= -F′表示。负号表示它们的方向相反。
经过认真思考，对于公式F= -F′，我们觉得有些问题解释不清。
先从静态看：A和B两块大小相等的物体顶在一起，请专家帮我们区分一下，哪块物体是作用力F，哪块物体是反作用力-F′？
再从动态看：A和B两辆完全一样的汽车，用同样的速度，在一条直线上方向相反地对驶，在相撞的一瞬间，谁是作用力F，谁是反作用力-F′？
撇开谁是作用力、谁是反作用力的问题不说，就上面提到的两辆汽车撞击的结果而言，它们的破损程度应是完全一致的，好像符合F= -F′公式。但是，同样是A和B两辆完全一样的汽车，A停在原地不动，B快速行驶头对头地撞向A，其结果是：A的破损程度远远地大于B，且B在撞击A之前 的速度越快，破损程度的差距就越大；反过来，如果是B停在原地不动，A快速行驶头对头地撞向B，则B的破损程度远远地大于A。此时，作用力和反作用力为何 不相等？
通过分析，我们认为牛顿第三定律的公式存在着缺陷：
首先，公式F= -F′，没有将这一定律的原理完全准确地体现出来。就是说,它的原理“物体间的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体。”应该是双向性的。按照它的原 理，A是施力物体即作用力，B是受力物体即反作用力；但A同时也是受力物体即反作用力，因此，B同时也是施力物体即作用力。
而F= -F′容易给人造成一种错觉，好像A物体和B物体两个物体之中只有一个是主动力、另一个是被动力。
所谓主动力，即是指相对运动着的两个物体之间，不需要施加外力，完全是出自各自自身的原因而将引发相互作用力的内在的、本质性的力。主动力又可称为内因力。例如物质引力等。
所谓被动力，即是指相对运动着的两个物体之间，并非出自各自自身的原因，而是靠施加外力而相互产生作用力的外在的、现象性的力。被动力又可称为外因力。例如物质弹力等。
如果说，作用力就是反作用力，反作用力就是作用力，只不过它们大小相等、方向相反的话，那么这一概念并未将物体间的相互作用力的内因和外因区别开，好像物体间的相互作用，不分内因和外因。这显然与现实不符。
其实，A和B都有主动力，也必然会给对方带来被动力。不能因为我们看到苹果落到地上，就认为地球有引力而苹果没有引力，或者认为是苹果向地球移动有主动 力，而地球没有动就没有主动力。倘若我们站在苹果上，相对说，我们会觉得是地球向苹果移动；而我们是站在地球上，相对说，我们自然会觉得是苹果向地球移 动。事实上，苹果和地球就二者的相对运动性质而言是双向的，它们都具有自己的主动力，都有主动力就都是施力物体，因此A和B都有作用力；同时，它们在彼此 的作用力之下必然都产生被动力，都有被动力就都是受力物体，因此A和B也都有反作用力。
公式F= -F′，它所体现出来的正确含义应是：在两个物体间的相互作用中，其中一物体所发生的主动力会相应地给另一物体带来被动力；主动力与被动力的大小相等、方 向相反、作用在一条直线上。就是说，A有多少主动力或作用力，就会给B带来多少被动力或反作用力；或者B有多少主动力或作用力，就会给A带来多少被动力或 反作用力。
但是，A的主动力和B的主动力不见得总是一样的；A的被动力和B的被动力也不见得总是一样的。因此，两个物体之间会因速度不同、质量不同、形状不同和物质构成的形态不同等因素而出现不同的结果。
“鸡蛋碰石头，鸡蛋破了，石头完好”，并不是由于鸡蛋的作用力和石头的反作用力不同造成的，而是鸡蛋的主动力和石头的被动力远小于石头的主动力和鸡蛋的被 动力，是源于二者的主动力和被动力均不同，所以产生了鸡蛋破而石头完好的结果。这说明，两个物体之间相互作用时，物体各自的主动力有多大，与物体自身的速 度、质量、形状、物质构成的形态等因素有关。相同的物体，一个速度快、一个速度慢，速度快的物体的主动力就会大于速度慢的物体的主动力；相同的物体，一个 质量大、一个质量小，质量大的物体的主动力就会大于质量小的物体的主动力。如果两个物体不相同，那结果就更是千变万化：金属子弹撞击金属板，为什么金属板 会出现凹槽或被击穿出一个洞？苹果垂直撞击水泥地面，为什么不能将地面砸出一个洞，苹果反倒会在一瞬间反弹离开地面？如果苹果垂直撞击沙地，为什么苹果不 会反弹离地面反而会将沙地砸出一个“陨坑”？如果苹果垂直撞击稀泥巴地，为什么苹果会落入其中不见了踪影？要是苹果撞击水面，为何苹果在落进水里的同时， 可在瞬间将水面撞击出一个空洞？
因此，两个物体之间的相互作用，会因为物体各自的质量、密度、物质构成、弹性、形状、速度能量以及它们作用在彼此对方物体上产生的位移等不确定的关系，出 现一些不同的结局。即：有可能两个物体都静止；有可能一个静止，一个运动；有可能都运动，但有时一个运动快、一个运动慢，也有时二者的运动速度一样；有可 能一个质量大、一个质量小，一个密度大、一个密度小，一个平坦、一个尖端……等等这些不确定性会导致两物体的主动力和被动力不平衡。
有人说，“既然公式F= -F′，那么马拉车的力与车拉马的力就应大小相等、方向相反，其结果是，它们应处于平衡状态，也就是说马应该永远拉不动车。”这就是公式F= -F′容易给人造成一个错觉的很好说明。其实，马之所以能拉动车，是因为马的主动力和车的被动力大于车的主动力和马的被动力。有时出现马拉不动车的情况， 说明马的主动力和车的被动力与车的主动力和马的被动力正好相等。
其次，公式F= -F′只能适用于静态物体或两个物质性质等各种因素完全相同的动态物体。譬如，苹果落在地上之后，苹果向地面的作用力和地面向苹果的反作用力大小相等、方 向相反、作用在一条直线上。这一静止状态与公式F= -F′是相符的。又如，前面我们举例所说的A和B两辆完全相同的汽车用同样的速度对驶相撞的一瞬间，也与公式F= -F′是相符的。
但是，现实中很多现象都是动态的，且两个相互作用的物体性质等各种因素并不总是完全相同的，也就与这一公式对应不上。
甲乙两队拔河比赛，如果按照公式F= -F′，甲乙两队谁也胜不了，双方应该出现平局才对。然而，大部分情况是，不是甲队胜，就是乙队胜。其原因在于，甲乙两队不是静态的“物体”，也不是完全 相同的动态“物体”，公式F= -F′解释不了这一情况。有人为了坚持公式F= -F′的正确性，认为“甲队对乙队的作用力和乙队对甲队的反作用力是大小相等的。两队出现胜负之分的原因可以这样看：甲队和乙队的运动情况是分别由他们各 自所受合力决定的。两队拔河时，除他们之间的相互作用力，还有地面作用在甲队和乙队上的摩擦力。当甲队用力蹬地时，地面作用在甲队上的静摩擦力增大，当这 个力大于乙队对甲队的反作用力时，甲队就向后运动，于是取得胜利。而这时对乙队来说，甲队对乙队的作用力大于地面对乙队的摩擦力，乙队向前运动，负于甲 队。同样大小的作用力和反作用力，作用在甲乙两队上产生了不同的效果，只能说明他们所处的条件不同。”如此解释实在牵强。
如果将甲乙两队分出胜负的原因归结为“地面摩擦力”，那么我们可以作一个假设来分析一下：甲乙两队是在太空中“拔河”，他们的动力是火箭助推器，他们各自 朝着相反方向加力。此时已经没有“地面摩擦力”了，按照上述所作的解释，甲乙两队应该打平手了，因为F= -F′。但从现实情况来看，甲乙两队不见得打平手，这就要看他们谁的推力大，推力大的一方应该获胜。其原理是：甲队的主动力和乙队的被动力是相等的；乙队 的主动力和甲队的被动力也是相等的；他们都符合F= -F′。但是，甲队和乙队之间的主动力、被动力不见得相等，于是就会出现胜与负。
通过上述分析我们可以作出结论：
如果一对主动力和被动力，与另一对主动力和被动力是平衡的话，那么它的公式应是：
（FA= -FA′）=（FB= -FB′）
我们把上述这个公式称作第一公式。在这个公式中，前后两个括号内的小公式单独属于定式，是不变的，它们都各自与F= -F′相等，但前后两个括号内的小公式之间不见得总是相等的：
1、它可能相等，如第一公式所示；
2、可能前者大于后者，即第二公式：（FA= -FA′）﹥（FB= -FB′）；
3、也可能前者小于后者，即第三公式：（FA= -FA′）﹤（FB= -FB′）。
综观苹果落到地上的总的动态过程，我们会发现，苹果在下落时并不是一下子沾在地上，它会因地面情况的不同，即（FA= -FA′）与（FB= -FB′）的比值关系不一致而出现不同的结果。当苹果的作用力和地面的反作用力，小于地面的作用力和苹果的反作用力时（例如水泥地面比苹果硬，苹果比水泥 地面的弹性强），苹果会在瞬间反弹离地面，其原因是：地面的作用力和苹果的反作用力大于苹果的作用力和地面的反作用力，并在一定的时间内大于地球引力所 致，否则苹果就不会反弹离地面。相反，当苹果的作用力和地面的反作用力，大于地面的作用力和苹果的反作用力时（例如沙子地面比苹果软），苹果不但不会在瞬 间反弹离地面，反而会将沙子地面砸出一个“陨坑”，其原因是：地面的作用力和苹果的反作用力小于苹果的作用力和地面的反作用力，并且小于地球引力所致。
综上所述，公式F= -F′本身并没有错，但用它来准确、全面地解释牛顿第三定律原理，明显存在着一定的缺陷。而使用我们总结出来的三个公式，可以更好地体现出牛顿第三定律的原理，并且可以更有说服力地解释很多现实问题。
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引导学生设计探究实验并进行实验
与学生共同分析实验并总结规律。教师运用传感器和计算机验证规律。
应用规律引导学生分析有关物理现象。
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