第四章第5节 牛顿第三定律

《牛顿第三定律》教材分析牛顿第一、二定律描述了一个物体受力与运动的关系，牛顿第三定律是把一个物体受到的力与其他物体受到的力联系起来的桥梁，它独立的反映了力学规律的另一侧面。

因此它是对牛顿第一、二定律最有效的补充，有了它就会把受力分析的对象从一个物体扩展到多个物体，拓宽了分析思路和解题范围。

因此牛顿第三定律和牛顿第一、二定律一起建立了一个完整了理论体系，奠定了整个力学的基础。

牛顿第三定律是牛顿运动定律的重要组成部分，是物体间相互任用力的基本规律，有了第三定律就可以把牛顿运动定律的研究对象由一个物体推广到多个物体。

定律是对力的概念的完善，是进行受力分析的有效途径。

同时也是今后学习系统时区分内力和外力的依据。

另外，本节课的独特育人价值在于通过对第三定律的学习，能够启发学生观察生活中的物理现象，分析该现象的物理原理，应用所学物理知识解决实际问题，并能培养学生的团队合作精神。

学情分析学生在学习本节课前已经学习了力和运动的有关知识，对力和运动的关系有了一定的认识。

本章中最重要的知识点是“牛顿第二定律”，但是学生对研究对象仍然是分辨不清，经常混淆物体系间的内力和外力。

最难的是学生不清楚物体系间单个物体的受力，及它们之间力的关系。

经过本节课对物理现象的分析总结恰好能够解决以上所有的疑问。

学生初中学习过第三定律，因此可能有轻视思想。

学生只重视定律的结论，对定律所体现的深层次的相互作用力的特点往往注意不够，对一对相互作用力和一对平衡力的关系就不容易区分，这是本节内容应加以关注的地方。

学生已经学过几个具体的力，学会了对物体的受力分析，掌握了物体的运动规律。

但是在学生的头脑中往往有这样一种错误认识：当一个大人和一个小孩在拔河比赛时，大人之所以会胜，是由于大人施加给小孩的力大于小孩施加给大人的力。

如果直接给出牛顿第三定律，学生的感觉是简单无味，实则理解不透，更不能用来解决实际问题。

而当年牛顿便是经过大量的实验和前人的总结才得出“牛顿第三定律”。

教学中如果我们采取分组进行实验探究的方法，既可以增强学生的学习兴趣，还可以培养学生的科学探究、解决实际问题的能力。

设计思路设计实验与学生简易操作并重，实验操作与课件展示并重，理论分析与实验探究并重。

体现探究思想，经历探究过程，感受探究结果。

三维目标知识与技能1．知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念；2．理解牛顿第三定律的确切含义，能用它解决简单的问题；3．能区分平衡力与作用力和反作用力。

过程与方法1．通过学生自己设计实验，培养学生的独立思考能力和实验能力；2．通过用牛顿第三定律分析物理现象，可培养学生分析解决实际问题的能力；3．通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索，可提高学生自信心并养成科学思维习惯。

情感、态度与价值观1．培养学生实事求是的科学态度和团结协作的科学精神；2．激发学生探索的兴趣，养成一种科学探究的意识。

教学重点1．知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力；2．掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题。

教学难点正确区分平衡力和作用力、反作用力。

教学方法实验探究、讨论交流、多媒体辅助教学。

教具准备多媒体课件，弹簧秤若干、小车两个、条形磁铁两只。

课时安排1课时教学过程［新课导入］前面我们学习了研究力与运动状态之间关系的牛顿第一定律和牛顿第二定律。

力是物体与物体之间的相互作用，也就是说一个物体对另一个物体施加了力的作用同时另一物体也必然对这一物体也施加了力的作用。

那么这两个力之间存在着怎样的关系呢？这节课我们学习牛顿第三定律，来解决这两个力之间的关系。

［新课教学］一、作用力和反作用力1、力是物体与物体间的相互作用力是物体对物体的作用。

只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体。

举例：你在踢足球的时候，为什么足球会飞了出去？（对足球施加了一个力，使足球获得一个初速度，从而飞了出去。

）而你在与足球接触的时候，有没有感觉到足球也对你施加一个作用力。

如果没有，你可以去踢一下铅球，我想这时你就会有刻骨铭心的感觉。

请一位来帮助做演示。

让这位同学手中托一本课本，说明你对课本有作用力的同时，课本对你也一个力的作用。

要求全体同学用左手打一下右手，问学生哪只手会痛？（都痛）为什么？（左手对右手有一个力的作用，而右手反过来对左手也有一个力的作用。

所以都会痛）现在我们看一下这个实验。

在两只小车上各放一条磁铁，让两条磁铁同性相对。

如果这时我放开手，两只小车会怎样运动。

（同时反向）用手拉弹簧，弹簧受到手的拉力，同时弹簧发生形变，手也就受到弹簧的拉力。

坐在椅子上用力推桌子，会感到桌子也在推我们，我们的身体要向后仰。

在平静的水面上，一只船上的人用力推另一只船，另一只船也要推前一只船，两只船将同时从静止开始向相反方向运动。

我们常说，地面上的物体受到地球的吸引（重力），其实，地球也在受着地面上的物体的吸引，地球和地面上物体之间的作用也是相互的。

如此等等，不胜枚举。

观察和实验表明：两个物体之间的作用总是相互的。

一个物体对另一个物体施加了力，后一物体一定同时对前一物体也施加了力。

2、作用力与反作用力（1）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（action）和反作用力（reaction）。

物体间的作用力总是成对出现的，我们就把这一对相互作用力称为作用力与反作用力，我们可以把其中任何一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力。

作用力与反作用力的叫法没有硬性的规定，我们可以把这对相互作用力中任意一个称为作用力，那么对应的另一个力就为反作用力。

举例：粉笔盒放在讲台上，它就会受到讲台对它的支持力。

同时粉笔盒就会有一个压力作用于讲台。

我们可以把支持力称为作用力，那么压力就为反作用力。

我们也可以把压力称为作用力，那么这时支持力就为反作用力。

重力同样也有反作用力，重力是由于地球的吸引而产生的。

由于力的作用是相互的，地面上的物体受到地球的吸引，反过来地球也要受到地面上的物体的吸引。

所以重力的反作用力为物体对地球的吸引力。

（2）所有实际力都有它的反作用力由于力的作用总是相互的，所以一个物体受到的所有实际力都有它的反作用力。

（3）作用力与反作用力的施力物体和受力物体刚好相互交换水平面对物体的支持力（施力物体为水平面，受力物体为物体）的反作用力就为物体对水平面的压力。

压力施力物体为物体，受力物体为水平面。

与它的作用力刚好相反。

即甲对乙的力的反作用力是乙对甲的力。

所以将某个力的施力物体和受力物体调换后所得到的力即是该力的反作用力。

甲对乙的力乙对甲的力二、牛顿第三定律现在有请坐在墙边的同学用力打一下墙壁，有的用力较大，这时手就会痛；用较小的力轻轻的打一下，手就不会痛。

作用力和反作用力的大小之间、方向之间有什么样的关系？这又是一个定量的问题，而定量的问题只靠日常的观察和经验是解决不了的，它需要通过实验来测量。

【实验】探究作用力与反作用力的关系把A 、B 两个弹簧测力计连接在一起，B 的一端固定，用手拉弹簧测力计A 。

如图所示，可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动。

这时，弹簧测力计A 受到B 的拉力F ′，弹簧测力计B 则受到A 的拉力F 。

F 与F ′的关系是否有变化？现在请同学们一边看一下课本的实验内容，一边做这个实验。

在做实验的过程观察、分析弹簧秤A 对弹簧秤B 的拉力和弹簧秤B 对弹簧秤A 的拉力之间的关系。

并画出两只弹簧秤互相拉伸时的相互作用力的示意图。

把A 、B 两只弹簧秤联结在一起，用力拉弹簧秤A ，这时两只弹簧秤就都有了示数。

两只弹簧秤互相拉伸时的相互作用力F 与F ′有什么规律？力是矢量，既有大小又有方向，因此我们必须同时考虑这两个方面。

从弹簧秤B 读出的是什么？（A 对B 的拉力） 从弹簧秤A 读出的是什么？（B 对A 的拉力） 这两个力是一对什么力？（作用力与反作用力） 它们的大小关系呢？（相等） 方向呢？（相反）改变一下手拉弹簧秤的力，观察一下两只弹簧秤的读数是怎样变化的？（两只弹簧秤的读数同时发生变化，而且读数总保持相等）作用力反作用力【多媒体课件展示、分析上面的实验】这个实验表明：作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在一条直线上。

【做一做】用传感器探究作用力与反作用力的关系实验时把一只力传感器连在计算机上，传感器的钩子上挂钩码，钩子受力的大小随时间变化的情况，可以由计算机屏幕显示。

如图所示，实验时把两只力传感器同时连在计算机上，其中一只系在墙上，另一只握在手中。

横坐标轴上下两条曲线分别表示两只传感器受力的大小。

用力拉一只传感器，可以看到，在一只传感器受力的同时，另一只传感器也受到力的作用，而且在任何时刻两个力的大小都是相等的、方向都是相反的。

运动中两物体间的作用力和反作用力同样遵从牛顿第三定律，这一点可以用力传感器清楚地显示。

把一只力传感器系在一个物体上，另一只握在手中，当通过传感器用力拉物体时，尽管物体的运动状态可能变化，力的大小也可能随时间变化，但在任何时刻，作用力和反作用力总保持大小相等、方向相反。

这表明，牛顿第三定律所阐明的作用力与反作用力的关系，不仅适用于静止物体之间，也适用于运动物体之间，即这种关系与物体的运动状态无关，与参考系的选择也无关。

1、内容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，作用在同一条直线上。

这就是牛顿第三定律（Newton third law）。

在生活和生产中牛顿第三定律的例子是很多的。

划船时桨向后推水，水就向前推桨，从而将船推向前进。

与此类似，轮船的螺旋桨旋转时也是向后推水，水同时给螺旋桨一个反作用力，推动轮船前进。

汽车的发动机驱动车轮转动，由于轮胎和地面间的摩擦，车轮向后推地面，地面给车轮一个向前的反作用力，使汽车前进。

汽车受到的牵引力就是这样产生的。

若把驱动轮架空，不让它跟地面接触，这时车轮虽然转动，但车轮不推地面，地面也就不产生向前推车的力，汽车就不会前进。

陷在泥泞中的汽车，尽管车轮飞转，车也不能前进，就是这个道理。

为了避免这类问题，多数越野车可以按需要分别由前轮或后轮驱动。

2、公式F＝－F′3、作用力和反作用力的内涵作用力和反作用力总是互相依存，同时存在的，没有因果之分。

①大小相等②方向相反③作用在一条直线上④同时产生，同时存在，同时消失⑤力的性质相同⑥适用于一切性质的力⑦适用于一切运动状态4、作用力和反作用力的特性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，我们把其中一个力称为作用力，那么另一个就为反作用力。

②同时性通过上面的实验观察我们知道，当我改变手的拉力时，两只弹簧秤的读数是同时在变化的。

作用力变大，反作用力就变大。

作用力变小，反作用力就变小。

作用力消失，反作用力也就消失。

没有作用力就没有反作用力，两者互为依存。

③同类性同类性就是说作用力与反作用力的性质是相同的。