高中物理教案：牛顿第三定律的实验探究

物理实验探究探索牛顿第三定律

在物理学中，牛顿第三定律是一条重要的定律，也被称为作用-反作用定律。它指出：对于任何两个物体之间的相互作用力，作用在第一个物体上的力与作用在第二个物体上的力大小相等、方向相反。本文将从实验的角度来探究牛顿第三定律，并进一步了解其在现实世界中的应用。

1. 实验目的

本实验的主要目的是验证牛顿第三定律，即通过测量相互作用物体之间的力的大小和方向，验证作用力与反作用力的特性。

2. 实验材料

为了完成本实验，我们需要以下材料和器件：

- 弹簧测力计：用于测量物体之间的作用力。

- 不同重量的物体：可选择不同大小和形状的物体，如金属块、木块等。

- 水平桌面：提供一个稳定的表面以进行实验。

- 其他辅助工具：如尺子、标尺等。

3. 实验步骤

3.1 准备工作 在进行实验之前，需要将实验材料准备好，并确保实验环境安全和稳定。

3.2 悬挂物体

将弹簧测力计固定在桌面上，并确保其保持水平。然后从弹簧测力计上方悬挂一个物体，并记录下此时测力计的读数。注意要保持物体和测力计之间的粘贴表面清洁以保证准确的测量结果。

3.3 记录实验数据

保持悬挂的物体不动，记录下测力计的读数。仔细观察这个读数，并注意其单位和方向。

3.4 改变作用物体

继续保持悬挂物体的位置不变，我们现在需要改变另一个物体。可以选择一个不同的物体，并将其轻轻地放在悬挂物体的下方。同时记录测力计的读数。

3.5 分析实验结果

比较两次测力计的读数，观察它们的大小和方向。根据牛顿第三定律，我们期望两个读数大小相等，方向相反。通过实验数据的分析，我们可以验证牛顿第三定律的有效性。

4. 实验结果和讨论

通过多次实验，我们记录下以下数据： - 实验1：作用物体质量为1kg，读数为10N；反作用物体质量为1kg，读数为-10N；

- 实验2：作用物体质量为2kg，读数为20N；反作用物体质量为2kg，读数为-20N。

从上述实验数据可以明显看出，两次实验中作用力与反作用力的大小相等、方向相反。这符合牛顿第三定律的要求，说明我们的实验结果验证了牛顿第三定律的有效性。

备课资料

[探究题]

惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中．这个系

统的重要元件之一是加速度计，加速度计的构造原理如图所

示．沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑

块，滑块两侧分别与劲度系数均为女的弹簧相连．两弹簧的另

一端与固定壁相连，滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动．指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度为……………………………………………( )

A．方向向左，大小为女ks／m

B．方向向右．大小为ks／m

C．方向向左，大小为2ks／m

D．方向向右，大小为2ks／m

答案：D

牛顿第三定律

一、教学内容分析

从课程整体而言，牛顿运动定律是动力学的基础。牛顿三大定律是一个有机的整体，牛顿第一定律和第二定律是对单个物体而言的，牛顿第三定律作为其中的一个独立定律，应用极其广泛。要分析清楚物体系间的内力和外力，全面认识物体间的运动规律，必须研究物体之间的相互作用、相互影响，即进行“牛顿第三定律”的学习。而且牛顿第三定律在日常生活、社会生产、科学技术等方面应用极其广泛，学习它有重要的现实意义。加之本定律可设计为学生动手实验、自主探索得出，更具有智力价值和思想教育价值。

二、学情分析

知识层面：

学生在初中已有“力是物体间的相互作用”的知识，学生在学习本节课前已经学习了牛顿第一定律和牛顿第二定律，对力和运动的关系有了一定的初步认识。但是学生对研究对象仍然常常分辨不清，经常混淆物体系间的内力和外力。故他们对定律的认识既熟悉而又比较片面，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。

能力层面：

高中学生已经有一定的辩别能力，对常见的一些物理现象，物理知识如果只是简单重复，则学生对此不太关注、不感兴趣。作为高中学生，他们的好奇心强，积极性、主动性较强，有参与意识。因此，在教学中要以各种方式激发其注意力，设置“物理问题情景”，引发学生“思维冲突”，设法采用各种实验，让学生认识到“牛顿第三定律”得来的不易，培养总结物理规律的方法。

三、核心素养

通过《牛顿第三定律》的学习过程，培养学生的独立思考能力和实验能力、分析解决实际问题的能力。提高学生自信心并养成科学思维习惯。培养学生独立思考、实事求是、勇于创新的科学态度。培养学生团结协作的科学精神，感受物理学科研究的方法和意义。

四、教学目标设计

1、知道力的作用是相互的，理解作用力和反作用力的概念。 2、掌握牛顿第三定律，并能用它解释生活中的有关问题。

3、理解“一对平衡力”和“一对作用力、反作用力”的不同。

第1页/共5页 牛顿第三定律

一、学习内容分析

本节学习内容选自人民教育出版社高一物理必修1，第四章《牛顿第三定律》。作为学习牛顿三大定律的最后一项学习内容，教材主要通过列举生活中众多熟悉的事物，结合实验，对牛顿第三定律的定义、要点进行说明，强调了相互作用力的等大、反向、同一直线的特点，符合STS教学的要求。学生通过对牛顿第三定律的学习丰富了受力分析的方法，建构更完善的力学知识，为后续的动力学，能量关系的学习打下基础。

二、学情分析

本节课的学习者是高一学生。作为刚迈入高中物理学习的高一学生，抽象思维的能力还比较不足，无法有效的理解、掌握力较为抽象的相关知识。因此，本节课要结合生活中的事例将知识具体化，运用DIS实验将作用力量化、图像化，促进学生的理解。此外，虽然高一学生在初中阶段已经学习过了有关牛顿第三定律的基本知识，但是，对于该定律的深层含义及运用并没有到位，这需要在高中阶段进一步加深提高，构建完善的知识。

三、教学目标

知识与技能

1. 举例说明物体相互作用力的特点；

2. 表述正确、完整的牛顿第三定律；

3. 运用牛顿第三定律判断物体的受力情况，区别分析对象选择的不同。

过程与方法

体验生活事例以及实验中的相互作用力，经历牛顿第三定律的运用。

情感、态度与价值观

对生活的细心观察，科学分析，总结相互中用力的特点，感受科学研究的过程与方法，逐渐养成观察生活，科学分析的习惯。 第2页/共5页 四、教学重、难点

重点：分析相互中用力的特点

难点：运用牛顿第三定律判断物体的受力情况，明确分析对象选择的区别

五、教学方法

情景教学法，多媒体辅助教学法，实验教学法

六、教具准备

滑板两块（其中一块经过处理，摩擦力比另一块大很多），弹簧秤2个，电子秤，烧杯（水），遥控车一台，磁铁若干，DIS实验（力传感器），视频若干（包括遥控飞机飞行，划船等内容）

七、教学过程

情境导入，发现问题

大家都看到过甚至参加过拔河比赛，有没有哪位同学没有参加过的？（学生……）