牛顿三定律范文

导语：如何才能写好一篇牛顿三定律，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

尊敬的各位评委老师：

大家下午好！我说课的题目是《牛顿第一定律牛顿第三定律》，下面我就从教材、教法、学法、教学程序等四方面谈谈自己对本课的教学设想.

一、教材分析

（一）教学内容：本节课的内容是高中物理人教版必修一第四章的内容。其中《牛顿第一定律》是第一节的内容，《牛顿第三定律》是第五节的内容。考虑到知识的特点及其连续性，在高考一轮复习当中我们将这两节的内容放到一起来处理。

（二）教材的地位和作用：牛顿运动三定律，奠定了经典力学研究理论的基础。学习和掌握牛顿运动定律是学习物理的真正起点，也是高招考试的重点内容。其中牛顿第一定律是整个力学的基础，把最基本的匀速直线运动和物体是否受力联系起来，确立了力和运动的关系，牛顿运动第三定律是以牛顿第一、第二定律为基础，两定律在基础知识学习上都起到承前启后的作用。本节知识是历年高考的必考内容，要求学生能够掌握定律的内涵和外延，并且能够应用其解决实际问题。因此，这两大定律都是本章的重点内容。

二、学情分析

（一）知识储备：通过高一、高二的学习，学生对两大定律已经有了一定的认识和理解，只是在细节上有些遗忘，在应用上不够灵活。

（二）能力储备：通过高一、高二的学习，学生的逻辑推理能力不断得到提高，物理思维也逐步向理性层次迈进，逐步形成辩证思维体系，但研究问题的科学探究方法还有待提高。

三、教学目标

根据课程标准要求，结合教材内容以及学生现有的认知基础，我制定如下三维教学目标：

（一）知识与技能

1、能够准确记忆牛顿第一定律、牛顿第三定律的内容；并能够应用其解决实际问题。

2、能够区分作用力、反作用力与平衡力。

（二）过程与方法

1、通过联系实际生活，让学生有感性的认识。

2、培养学生严谨的逻辑推理能力；通过对实例的分析，培养学生归纳、综合能力。善于思考、善于总结，把物理与实际生活紧密结合。

（三）情感、态度与价值观

结合生活实例，培养学生独立思考、实事求是的精神，善于总结并应用物理知识。

四、教学重点、难点

根据教学内容的特点以及学生的学习情况，我制定以下教学重点和难点：

（一）重点：正确认识力与运动的关系，掌握牛顿第一、第三定律的内容。

（二）难点：正确认识力与运动的关系，一对作用力和反作用力与一对平衡力之间的关系。

五、教学方法

作为一轮复习课，一要体现“教为主导，学为主体”的思想，引导学生主动探究，学会学习；二要以题讲法，“题”、“法”为用，知识、思维为体。让学生形成一定的学习风格。

六、教学过程

（一）引课

牛顿运动定律是动力学的基础。而牛顿第一定律在高考中的考查主要以选择题的形式出现，如：2012年新课标全国卷的第一题；牛顿第三定律在高考中的考查除了以选择题的形式出现，还会经常融合到计算题当中。如：2011年浙江高考第四题、2011年上海高考第二题等。

希望通过本节课的学习学生能够正确认识力和运动的关系，区分作用力、反作用力与一对平衡力之间的关系。能够应用牛顿第一、第三定律解决实际问题。

（二）新课

1、理解牛顿第一定律的内涵和外延。正确认识力与运动的关系，纠正生活中形成的直觉所引起的错误认识，建立正确的思维习惯。力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。为了突破该难点引入伽利略的斜面实验，并用其实验结论解释生活中的错误认识。

2、理解牛顿第一定律即为惯性定律。质量是衡量惯性大小大的唯一标准。通过学生列举生活中的实例说明质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。惯性大小与运动情况和受力情况都无关。

3、牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受外力和为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速直线运动状态。同时还要引出牛顿第二定律，为以后的复习埋下伏笔。如：物体受到的合外力不为零，其运动状态就要改变，物体就要产生加速度，因此要分析物体的运动情况，首先要对物体进行受力分析。

4、做学案上相应的习题，做到讲练结合。（见学案和多媒体课件）

5、理解牛顿第三定律的内容。让学生通过举例理解作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”，

6、作用力、与反作用力与一对平衡力的比较。用表格的形式体现各种异同关系。为了突破该难点要让学生大量列举生活中的实例，并加以讨论，对二者的异同点加以比较，进行归纳总结。如：马拉车的力与车拉马的力的关系，及马把车拉动的原因；拔河比赛中甲乙两队对绳的作用力的关系，及获胜方获胜的原因等等。从而纠正生活中的错误经验。

7、做学案上相应的习题，做到讲练结合。（见学案和多媒体课件）

8、牛顿第三定律在计算题中的应用。这部分应用不难，但容易被学生忽略，一般用在计算结束时。如：题中要求计算物体对地面的压力，我们一般选择物体为研究对象，计算的是物体受到的支持力的大小，而支持力和压力就是作用力和反作用力的关系，在此就要用到牛顿第三定律。在一轮复习中还要注重知识的迁移，比如牛顿第三定律在选修3-5动量守恒定律中的应用，一对作用力和反作用力的冲量和为零，因此，系统动量守恒。

9、归纳总结。完成学案上剩余习题。（见学案和多媒体课件）

篇2

牛顿根据笛卡儿和惠更斯关于碰撞的研究成果，引入冲量和动量定理，考虑到：碰撞的两个物体的动量改变大小相等，方向相反，因此，两个物体的冲量也等大反向，又因为作用时间相同，所以，两个物体受到的力等大、反向.从而，牛顿得出了牛顿第三定律：两个物体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.这个定律告诉我们，存在于两个物体间的相互作用力总是等大、反向，共线.

在由赵凯华和陈熙谋编写的《电磁学》中，有一个这样的例子，

例1求一对垂直放置的电流元间的相互作用力，如图1，其中电流元1沿水平方向放置，电流元2沿竖直方向放置.由安培定律

dF21=μ04πI1・d1×（I2・d2×r21）r221

可以判断出：电流元1受到沿竖直向下的力，而电流元2没有受力.从这一结果看，这一对电流元受到的力的情况并不满足牛顿第三定律.难道牛顿第三定律是错误的吗？

通过阅读物理学史，我们发现，在牛顿生活的时代，物理学家们研究的相互作用都是沿着存在相互作用的两个物体的连线方向上，而且这两个物体运动的速度都处于常速范围内.在这个背景下，牛顿发现了牛顿第三定律.牛顿运动定律是建立在绝对时空观和超距作用的基础上的.所谓绝对时空观，就是空间和时间与物质及其运动无关，它们彼此也不相关，而一切物理过程都用相对于它们的空间坐标和时间坐标来描述.超距作用是指分离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.

在相当长的一段时间内，牛顿力学的思想统治了整个物理学，直到19世纪，物理学界发现了电和磁之间的关系，建立了电场、磁场的概念.在麦克斯韦建立了系统的电磁场理论后，证实了，电磁作用是通过电磁场以光速c=3×108 m/s来传递的，超距作用被否定.同时，物理学家发现：运动的电荷在磁场中受到洛伦兹力，并且运动的电荷仍能激发出磁场，这个磁场又将作用于另外一个运动电荷，因此，这两个运动电荷之间也存在相互作用.那么，两个运动电荷之间的电磁作用力满足牛顿第三定律吗？由于运动电荷之间的库仑力是满足牛顿第三定律的，因此，我们仅来讨论物体在磁场中的受力的情况.

1运动电荷间的相互作用力是否满足牛顿第三定律

例2如图2，一个带正电的电荷A，以速度A水平向右运动，在它的正右方，有一个同样带正电的电荷B，以速度B竖直向上运动.由安培定律判断得出：A受到一个竖直向下的力A，但是，B不受力.在这个例子中，FA≠FB，很明显牛顿第三定律不成立.但是所有的运动电荷间的相互作用力都不满足牛顿第三定律吗？

一些文章认为：“电荷A受到由电荷B激发的磁场所施加的作用力，同理，B受到由A激发出的磁场所施加的作用力，这两个力根本就不是一对相互作用力，因此判定两个运动电荷之间作用力不满足牛顿第三定律”.我认为这种想法太片面，因为电荷之间的相互作用是通过电荷激发的电磁场来实现的，因此在研究电磁场中作用力问题时，应该把电荷和它所激发的场作为一个研究对象.因此，可以通过间接研究两个电荷受到的力是否等大、反向，来判断牛顿第三定律是否适用！

1.1运用动量守恒定律定量分析

我们知道运动电荷产生的磁场随时间变化，从而激发涡旋电场.当我们只考虑磁相互作用时，有

对于图2所示例子，我们可以看出并不满足以上条件，所以运动电荷之间的相互作用力不满足牛顿第三定律.

1.2定性分析

如果把两个运动电荷和它们激发的场看做一个系统的话，这是一个封闭的系统，系统总动量守恒.但是，由于电磁场也是一种物质，具有动量和角动量，在非恒定情况下，它的动量和角动量会随时间变化，而且它可以和运动电荷交换动量和角动量，因此，两个电荷之间的总动量发生变化，两个电荷动量变化量的大小不等，从而作用力不满足牛顿第三定律.但是运动电荷和磁场在一起的总的动量和角动量是守恒的.

从以上分析我们可以得出结论：运动电荷之间的相互作用力，不满足牛顿第三定律.

2电流间的相互作用力满足牛顿第三定律吗？

我们知道在电磁场中的基本研究对象除了运动电荷外还有电流，那么两个电流之间的相互作用力满足牛顿第三定律吗？

由于电流的基本单位是电流元，所以我们首先来研究一下电流元的受力情况.对于文章开头的例1，两个电流元是稳恒电流元，但是稳恒电流的电场线是无头无尾的闭合曲线，因此载有稳恒电流元的电路必须是闭合的，可见孤立的稳恒电流元并不存在.所以研究稳恒状态下孤立的电流元之间的作用力是否满足牛顿第三定律没有意义.因此我们在讨论稳恒电流之间相互作用力时，不用通过研究电流元的情况来讨论.

2.1定量分析

我们知道常见的电流包括：闭合稳恒电流、非稳恒电流和非稳恒回路电流.对于闭合稳恒电流来说，对于两个闭合载流回路L1和L2，计算它们之间的相互作用力，需要将安培定律沿着两个闭合回路进行积分：

由于r012=-r021，所以F12=-F21，由此可见两个闭合稳恒电流间的相互作用力满足牛顿第三定律.

2.2定性分析

因为两个电流和它们激发的电磁场组成的系统动量守恒.因为稳恒电流所激发的电磁场是稳恒的，因此电磁场的动量不改变，但是电磁场仍参与和两个电流交换动量，因此，两个电流的总动量不改变.所以，两个电流的动量变化量大小相等，方向相反，其相互作用力大小相等，方向相反，满足牛顿第三定律.

一个运动的电荷可以看做是一个非稳恒的电流元.对于非稳恒电流和非稳恒回路电流来说，我们可以通过研究非稳恒电流元即运动电荷来分析，因为它们激发的电磁场是非稳恒的，电磁场的动量和角动量会随时间变化，所以，两个电荷之间的总动量发生变化，因此，它们之间的作用力必然不会等大、反向.由此可知非稳恒电流和非稳恒回路电流间的相互作用力不满足牛顿第三定律.所以，两个电流之间的作用力要想满足牛顿第三定律，必须是稳恒、闭合的.

篇3

1、牛顿第一定律，又被称为惯性定律、惰性定律。内容为：任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到其他物体的作用力迫使它改变这种状态为止。简单的说，力是物体间的相互作用，是力改变了物体的运动状态。

2、牛顿第二定律，描述了力作用的效果，强调物体受到合外力，就会产生加速度，可能使物体的运动状态或速度发生改变。但这种改变和物体本身的运动状态是有关的。

3、在加速度和质量一定的情况下，物体加速度的大小和作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比。

4、牛顿第三定律内容为：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。也就是说，如果想要改变一个物体的运动状态，就必须要有其他物体和它相互作用。物体之间的相互作用是通过力来体现的，有作用力就必有反作用力。

（来源：文章屋网 ）

篇4

重大的科学成就与重要的科学方法的应用是分不开的.纵观牛顿力学体系的建立过程我们不难发现牛顿所运用的科学方法.

一、公理化方法

在写作《原理》时，牛顿一开始就应用公理化方法.按照定义（或译为说明）公理（或译为运动定律或基本定理）定理（或译为推论或系）的程序展开或构造力学理论.牛顿力学三定律在牛顿力学体系中，起着“公理”的作用.用现代数学语言说，即具有相容性、独立性、完备性.

相容性，即无矛盾性.作为理论体系的前提的公理（或原理、定律），应当是不相互矛盾，是相容的.不允许从所提出的某一公理出发，用逻辑推理方法得到与另一条公理相矛盾的事实.牛顿力学三定律，彼此是相容的.

独立性，即简单性，各公理彼此不是相关的.作为理论体系的前提的公理（或原理、定律）不应当有多余的，不允许出现从一条公理推出另一条公理的情况.公理应当减少到不能再减少的程度.

完备性，即统一性.从公理体系出发，能对该公理体系的各种关系给出论证，而不遗漏重要的原理.用数学语言说，就是在理论体系的所有模型之间，都能建立一一对应的关系，是同构的.

牛顿力学之所以伟大，是因为他把地上力学与天上力学统一起来，发现了第一种普遍的相互作用——引力相互作用.直接导致这些伟大成就的问题是：为什么行星按照开普勒三定律那样运动呢？

二、分析—综合方法

从整体到部分的方法是分析法；从部分到整体的方法是综合法.整体与部分不可分割，分析与综合也同样不能割裂.伽利略的自由落体定律,开普勒的行星运动三定律都是反映“整体”的规律，在数学上可称为“积分定律”；而牛顿力学第二定律，表明了力与动量的变化率之间的关系.动量的变化率要计算当时时间趋于无限小时的动量变化，是反映“部分”的规律，是“微分定律”.牛顿和莱布尼兹各自独立地找到了微分与积分之间的关系式——牛顿—莱布尼兹公式.这样便把微分（从整体到部分，是分析法）同积分（从部分到整体，是综合法）联系了起来，沟通了部分与整体之间的联系，把分析法与综合法结合成为不可分割的分析—综合法.

分析—综合法的应用，同牛顿关于科学方法论的原理，如因果性原理、统一性原理有密切关系.因为自然界存在因果性，所以可以进行分析；因为自然界存在统一性，所以可以进行综合.

三、归纳—演绎方法

从个别到一般的方法是归纳法；从一般到个别的方法是演绎法.在《原理》一书中，每当叙述做的力学实验时，牛顿总是自觉地应用归纳法.他写道：“在实验物理学上，一切定理均由现象推得，用归纳法推广之.”实验总是具体的、个别的.只有能重复的、大量的实验，才可能从中归纳出一些可能的规律.这些规律是否正确可靠，还必须通过演绎去解决具体问题，从解决问题中，通过反馈，可以或证明、或否定、或修改归纳的结果.牛顿在实验时，强调归纳法；在应用力学定律解决问题时，大量地、巧妙地应用了数学演绎的方法.归纳法与演绎法，同分析和综合一样，同样是不可割裂的.从框图可知归纳与演绎各有所侧重，又不可分割.

四、实验—抽象方法

实验的方法是科学研究的基本方法.任何实验总是一定科学理论指导下的实验，而大量的实验总可以经过科学的抽象、科学的假设上升为科学理论.无论在实验物理或者是理论物理中，科学的假说是一种重要的思维方法.牛顿力学的方法中，重视实验方法，同时也重视抽象方法.牛顿第一定律就是科学抽象的结果——这是任何实验无法直接验证的.万有引力定律既为观测实验奠定基础，同时也是科学抽象的产物.牛顿预见到研究各种相互作用力的重要性，他写道：“好多理由使我发生一种推想，以为此项现象均与某项力有关.由此项力，物体分子以某种尚未知的原因，互相倾向而成为正则的物体，或亦可相离而飞散.”

五、数学—物理方法

篇5

牛顿第二定律

牛顿第二运动定律的常见表述是：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。该定律是由 艾萨克·牛顿在1687年于《 自然哲学的数学原理》一书中提出的。牛顿第二运动定律和第一、第三定律共同组成了 牛顿运动定律，阐述了经典力学中基本的运动规律。

（来源：文章屋网 ）

篇6

一、课前认真组织各教学环节

牛顿第三定律是力学体系的主干内容和基本定律之一，其重要程度毋庸多言。笔者在讲授该课内容时，作了精心的准备，将所授知识与前后知识联系起来，将知识的难易程度与学生的认知能力联系起来，认真安排讲授知识的先后次序，选择适宜的教学手段和方法，拟订了具体的教学活动细节。

二、新课的导入要自然切题，使学生迅速进入主题

良好的开端是成功的一半。一堂课上得是否成功，与新课的导入效果关系甚密。导入得当，可唤起学生强烈的求知欲，使学生自然地进入学习情境，为学生理解和掌握新知识奠定良好的基础。新课的导入方式很多，教师在选择时须根据具体情况而定。此次教学过程中本人针对公开课有到课教师的情况并结合本次课的教学内容，采用了即景导入法：

师：今天我们的课堂上来了许多老师，让我们用最最热烈的掌声向各位尊敬的老师表示欢迎！用力鼓掌！谁不卖力我就罚谁单独鼓掌噢。（学生掌声、笑声一片）

师：今天，我们的课就从鼓掌开始谈起吧。我想问一下大家，鼓掌后有什么感受？

生：手疼！

师：哪只手疼？

生：两只都疼。

师：为什么？这说明什么问题？

生：因为左手击打右手的同时也受到了右手的击打，说明力的作用是相互的。

师：同学们回答得非常好。这节课，我们就专门来研究物体间相互作用力的规律――牛顿第三定律。

这样，学生在轻松愉快的环境中自然地进入了主题。

三、教学重点突出，让学生熟练掌握定律内容

1.注意知识衔接，让学生轻松过渡

通过举例子并复习初中相关内容向牛顿第三定律过渡。所举例子须由浅入深，遵从由简单到复杂过程的学习认知规律。从生活中事例的定性分析到两只悬挂通草球的受力分析（此时的高一没有学，但根据初中学过的电荷间的相互作用，可引导学生分析说明电荷间的相互作用力也是大小相等，方向相反的），再到最后是两只弹簧秤对拉的定量演示实验，向学生清楚阐述；力是物体间的相互作用，A物体对B物体有作用力，B物体就必定对A物体有反作用力。作用力和反作用力是相对的，可以互换。

2.强化基本概念学习，让学生掌握牛顿第三定律的内容及其表述的本质含义

基本概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维形式，是教材的重要组成部分，是进入物理知识殿堂的大门。正确地建立、形成概念是掌握规律的基础。为此，笔者先布置学生阅读牛顿第三定律的文字叙述和数学表达式，把有疑问的地方找出来，自己则在黑板上板书其内容和数学表达式：

定律：两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。

公式：F12=-F21。

接下来先请一个同学回答牛顿第三定律的内容，再请一个同学谈体会。最后由教师讲解，并且谈自己对定律中“总是”二字的体会：就是包括一切，没有例外（课后老师们评价笔者对“总是”一词讲解得很好）。然后就对公式表达式“F12=-F21”的讲解，因为牵涉到力方向性的表达，要作为本节的一个重点之一讲述。

3.善于归纳总结，帮助学生加深记忆

通过做实验演示及列举实例，帮助学生从这些实例中通过大量的思维加工、分析、归纳，最后总结出适合记忆、理解的规律来。最后通过板书归纳，使学生对作用力和反作用力的相等性、相反性、同时性、同性质等问题获得全面的认识。

四、深化认识，突破重点

弄清“作用力与反作用力”和“二力平衡”的区别是本节难点，笔者在教学过程中应用举例分析的方法对二者进行如下比较：

1.作用力与反作用力

（1）一定是同种性质的力；

（2）时刻相等，同时作用，同时消失（同生同灭）；

（3）作用在同一直线上；

（4）作用在不同的物体上；

2.二力平衡

（1）这两个力的性质可以不同；

（2）大小相等，不存在同生同灭；

（3）作用在同一直线上；

（4）作用在同一物体上。

通过上述比较，学生很快就能深刻理解和区别作用力和反作用力互二力平衡问题，然后再通过列举实例让学生练习，进一步加深理解，轻松地突破了难点。

五、链接生活，培养学生分析实际问题的能力

通过列举鸡蛋碰撞、马拉车、拔河比赛等典型实例和学生一起分析研究，把教学内容和生活实际联系起来，充分激发学生的学习热情，使学生感受到了物理知识运用于生活实际的快乐。这样，一方面强化了学生的实践意识，提高了学生分析问题和解决问题的能力。另一方面，学生的积极主动精神和主体精神在参与教学活动中也得到了培养。

六、创设愉悦情景，激发学生学习潜能

毋庸讳言，当今的中学生已不堪重负，为考上一所好的大学，家庭和学校都把学生当成千斤顶，甚至万斤顶了。学生几乎没有课余休息，甚至连睡觉的时间都被一再缩减；同时，物理是一门抽象思维要求较这几年来学科，很多学生都头痛不已。

心理学家认为：人在心情愉快时，思维敏捷，容易接受新知识、新事物，具有很好的学习能力，反之则易产生厌恶情绪，学习效果差。

因此，为了获得理想的教学效果，此次公开课教学中，除了认真准备各教学环节处，笔者还在课堂语言的使用上狠下功夫，应用丰富多彩的语言和幽默诙谐的表达方式，创设愉悦的课堂环境，让学生在愉快情境中轻松、愉快地接受、理解、消化知识信息。在这一点上，获得了与课师生的一致认可和高度评价。

以上就是笔者在本次公开课中的一些体验，希望能得到各位专家同仁的批评指正并能共同探讨。

参考文献：

[1]蒋甲生.谈中学物理新课的引入.临沂师专学报，Vo117 No.6,Dec 1995:94―96.

篇7

这本书主要讲了许多科学家经历种种磨难，最后终于成功的事情。

这本书既给我了知识，又教育了我，比如诺贝尔拼命刻苦钻研的精神和阿基米德到死还想着帮人们解开未解开的难题的品质等。

在这本书里，我最喜欢的人物是牛顿，他生在意大利，是一个近代科学历史上的经典的物理学的大师，他曾发现了力学三定律：惯性定律，落体定律，作用力和反作用力定律。为未来人们研究作出了很大的贡献。

此外他还创造了万有引力定律。

牛顿对光的分解研究，打开了近代光科学研究的大门。他发现，阳光可以分解成赤橙黄绿青蓝紫七色。对以后人们研究光时作出了很大的帮助。

篇8

知识目标

1、在开普勒第三定律的基础上，推导得到万有引力定律，使学生对此定律有初步理解；

2、使学生了解并掌握万有引力定律；

3、使学生能认识到万有引力定律的普遍性（它存在宇宙中任何有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其它作用力）．

能力目标

1、使学生能应用万有引力定律解决实际问题；

2、使学生能应用万有引力定律和圆周运动知识解决行星绕恒星和卫星绕行星运动的天体问题．

情感目标

1、使学生在学习万有引力定律的过程中感受到万有引力定律的发现是经历了几代科学家的不断努力，甚至付出了生命，最后牛顿总结了前人经验的基础上才发现的．让学生在应用万有引力定律的过程中应多观察、多思考．

教学建议

万有引力定律的内容固然重要，让学生了解发现万有引力定律的过程更重要．建议教师在授课时，应提倡学生自学和查阅资料．教师应准备的资料应更广更全面．通过让学生阅读“万有引力定律的发现过程”，让学生根据牛顿提出的几个结果自己去猜测万有引力与那些量有关．教师在授课时可以让学生自学，也可由教师提出问题让学生讨论，也可由教师展示出开普勒三定律和牛顿的一些故事引导学生讨论．

万有引力定律的教学设计方案

教学目的：

1、了解万有引力定律得出的思路和过程；

2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律；

3、掌握万有引力定律，能解决简单的万有引力问题；

教学难点：万有引力定律的应用

教学重点：万有引力定律

教具：

展示第谷、哥白尼，伽利略、开普勒和牛顿等人图片．

教学过程

（一）新课教学(20分钟)

1、引言

展示第谷、哥白尼，伽利略、开普勒和牛顿等人照片并讲述物理学史：

十七世纪中叶以前的漫长时间中，许多天文学家和物理学家(如第谷、哥白尼，伽利略和开普勒等人)，通过了长期的观察、研究，已为人类揭示了行星的运动规律．但是，长期以来人们对于支配行星按照一定规律运动的原因是什么．却缺乏了解，更没有人敢于把天体运动与地面上物体的运动联系起来加以研究．

伟大的物理学家牛顿在哥白尼、伽利略和开普勒等人研究成果的基础上，进一步将地面上的动力学规律推广到天体运动中，研究、确立了《万有引力定律》．从而使人们认识了支配行星按一定规律运动的原因，为天体动力学的发展奠定了基础．那么：

(1)牛顿是怎样研究、确立《万有引力定律》的呢？

(2)《万有引力定律》是如何反映物体间相互作用规律的？

以上两个问题就是这节课要研究的重点．

2、通过举例分析，引导学生粗略领会牛顿研究、确立《万有引力定律》的科学推理的思维方法．

苹果在地面上加速下落：(由于受重力的原因)：

月亮绕地球作圆周运动：(由于受地球引力的原因)；

行星绕太阳作圆周运动：(由于受太阳引力的原因)，

(牛顿认为)

牛顿将上述各运动联系起来研究后提出：这些力是属于同种性质的力，应遵循同一规律；并进一步指出这种力应存在于宇宙中任何具有质量的物体之间．

3、引入课题．

板书：第二节、万有引力定律

(1)万有引力：宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用．(板书)

(2)万有引力定律：宇宙间的一切物体都是相互吸引的．两个物体间的引力大小，跟他们之间质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比．(板书)

式中：为万有引力恒量；为两物体的中心距离．引力是相互的(遵循牛顿第三定律)．

（二）应用（例题及课堂练习）

学生中存在这样的问题：既然宇宙间的一切物体都是相互吸引的，哪为什么物体没有被吸引到一起？（请学生带着这个疑问解题）

例题1、两物体质量都是1kg，两物体相距1m，则两物体间的万有引力是多少？

解：由万有引力定律得：

代入数据得：

通过计算这个力太小，在许多问题的计算中可忽略

例题2.已知地球质量大约是，地球半径为km，地球表面的重力加速度．

求：

（1）地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力？

（2）地球表面一质量为10kg物体受到的重力？

（3）比较万有引力和重力？

解：（1）由万有引力定律得：

代入数据得：

（2）

（3）比较结果万有引力比重力大．原因是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力．

（三）课堂练习：

教师请学生作课本中的练习，教师引导学生审题，并提示使用万有引力定律公式解题时，应注意因单位制不同，值也不同，强调用国际单位制解题．请学生同时到前面，在黑板上分别作1、2、3题．其它学生在座位上逐题解答．此时教师巡回指导学生练习随时注意黑板上演算的情况．

（四）小结：

1、万有引力存在于宇宙中任何物体之间(天体间、地面物体间、微观粒子间)．天体间万有引力很大，为什么？留学生去想（它是支配天体运动的原因）．地面物体间，微观粒子间：万有引力很小，为什么？它不足以影响物体的运动，故常常可忽略不计．

2、应用万有引力定律公式解题，值选，式中所涉其它各量必须取国际单位制．

（五）布置作业(3分钟)：教师可根据学生的情况布置作业．

探究活动

组织学生编写相关小论文，通过对资料的收集，了解万有引力定律的发现过程，了解科学家们对知识的探究精神，下面就是相关的题目．

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一、探究性提问

新教材鼓励学生进行探究性活动，那么探究性问题的设计则体现教师对新教材的理解层次.例如，在“自由落体运动”的教学中，根据伽利略反驳亚里斯多德的观点，设计成这样的问题：假如越重的物体下落得越快，越轻的物体下落得越慢，那么将这个重物和这个轻物拴在一起下落，快慢情况又如何呢？有的同学说，两物相加更重了，应该下落得更快；有的同学说，重物的下落由于受到轻物的牵制，下落肯定要比原来慢.学生经过充分的思考和讨论，寻找正确的答案.这样通过挖掘教材，设置问题，让问题在学生新的需要与原有水平之间产生冲突，激发了学生的学习动机，不断切入学生思维的最近发展区，不断地缩短学生原有水平与学习目标之间的距离，从而拓展学生的心智品质.

二、铺垫性提问

如，在“电场强度”这一节对如何定义电场强度这一问题，学生的回答往往不着边际.教师应针对学情，在知识联系的“挂钩点”设计好问题，使学生的思维有明确的目的性，应对这一问题做相应的铺垫性提问，如问：“电场强度是客观存在的，但我们看不见也摸不着，那我们怎么去研究呢？（稍作停顿）就好比我们在初中学过磁场，我们知道磁场也看不见摸不着，我们是怎么研究磁场的呢？我们怎么知道空间有没有磁场的呢？”学生很可能回答“在研究的位置放一个小磁针，通过小磁针的受力偏转来判断.”进而会给出在研究电场的位置放一个带电体，通过带电体的受力来研究.这时，教师再做一些小结工作：其实，电场有一个基本性质，那就是对放入其中的电荷有力的作用；这样，我们把看不见摸不着的电场强度转化成能感知到的力来研究，这是物理学中的一种重要的研究方法.我觉得这样处理比教师直接告诉学生“电场有一个基本性质，就是对放入其中的电荷有力的作用”，从而放入一个电荷从受力角度去研究更符合学生的认知规律，学生也更容易接受.教师在钻研新教材时应对课堂上要提的问题认真做好铺垫准备，让学生回答切入点更鲜明.

三、观察性提问

新课程由于突出了科学探究，很多地方都安排了实验或活动，目的是培养学生的观察能力和提出问题的能力.例如，学生在学习了电磁感应的知识后，对电磁感应中电能的来源产生疑惑.我就在“电磁感应中的能量转化”一节的教学中设计了这样一个DIS实验：让同样一个线框分别在匀强磁场和非匀强磁场中摆动.实验现象是线框在匀强磁场中是等幅摆动，而在非匀强磁场中摆动的振幅会越来越小.此时，教师不用提问，学生都知道老师会问什么.同学们很快想到：在匀强磁场中没有感应电流没有安培力，没有电能产生，机械能守恒；而在非匀强磁场中安培力做负功，机械能减少，机械能转化为电能. 接着我又问：能量又是如何转化的呢？然后和同学们一起讨论安培力做功的作用. 通过这些问题的层层设问和讨论，不断激发学生的思维火花，使之成为有序的思维训练过程.

四、类比性提问

人教版选修3-1第一章“静电场”中电势差、电势以及电势能的概念都非常抽象，为了突破这个难点，本人在教学过程中运用了类比（与重力和重力做功、重力势能等类比）的教学方法以及设置类比性的问题，让学生从熟悉的领域过渡到陌生的领域，取得了良好的教学效果.

五、质疑性提问

质疑是创新的起点，许多科学发现都是从疑问开始的，提出问题从某种意义上说比解决问题意义更大.例如，经常听到很多老师有这样说：“牛顿第一定律是牛顿第二、第三定律的基础.牛顿第一定律只有在惯性系中才成立，所以牛顿第二、第三定律只能在惯性系中才成立，在非惯性系中不成立.”此时可以提问：“这里说的牛顿运动定律是否包括第三定律？牛顿第三定律与参考系有无关系？”经过讨论，学生认识到，牛顿第三定律研究物体之间的相互作用力，并不涉及运动的描述，所以它对任何参考系都成立.可见，“牛顿第三定律与参考系无关”.在课堂提问中，教师应该是大胆质疑、勇于创新的典范，这就要求教师必须认真开展教学研究，才能使课堂提问成为一种高超的启发艺术.

六、理论联系实际提问

理论联系实际是物理学的核心，实践是检验真理的唯一标准.由于高中生知识水平及阅历有限，教师不可能每一节课都能与实际紧密联系起来.但教师若能在课堂上适时地提出激发学生一些理论联系实际的问题，不仅更容易掌握知识，而且印象深刻.例如，在变压器和电能的输送这部分内容中有这样一个问题：原线圈的电压U1、原线圈的电流I1、变压器的输入功率P1，副线圈的电压U2、副线圈的电流I2、变压器的输出功率P2，谁决定谁？对于U1决定U2学生容易理解，而对于I2决定I1和P2决定P1学生较难理解.倘若教师能在此提出一个联系实际的问题：“I1相当于发电厂的输出电流，P1相当于发电厂的输出功率；I2相当于用户的电流，P2相当于用户消耗的功率.你说，你们家的电流由谁控制，你们家的功率又有谁控制？是你们家用多少电，发电厂给多少电，还是发电厂给多少电你们家用多少电？”这个问题提出来，夸张一点说，对于谁决定谁的问题，学生终身难忘.

新课程对教师的提问技能提出了更高的要求，恰如其分的

提问不但可以活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，了解学生掌握知识情况，而且可以开启学生心灵，诱发学生思考，开发学生智能，调节学生思维节奏，与学生作情感的双向交流.通过提问，可以引导学生进行回忆、对比、分析、综合和概括，达到培养学生综合素质的目的.

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一、物理规律的类型

1．实验规律物理学中的绝大多数规律，都是在观察和实验的基础上，通过分析归纳总结出来的，我们把它们叫做实验规律．如牛顿第二定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律、气体实验三定律等．

2．理想规律有些物理规律不能直接用实验来证明，但是具有足够数量的经验事实．如果把这些经验事实进行整理分析，去掉非主要因素，抓住主要因素，推理到理想的情况下，总结出来的规律，我们把它叫做理想规律．如牛顿第一定律．

3．理论规律有些物理规律是以已知的事实为根据，通过推理总结出来的，我们把它叫做理论规律．如动能定理是根据牛顿第二定律和运动学公式推导出来的．又如万有引力定律是牛顿经过科学推理而发现的．

二、物理规律教学的基本方法

在物理规律的教学过程中，不仅要让学生掌握规律本身，还要对规律的建立过程、研究问题的科学方法进行深入了解，更重要的是如何应用规律来解决具体问题．为此，对不同的物理规律应采用不同的教学方法．

1．实验规律的教学方法

（1）探索实验法

探索实验法就是根据某些物理规律的特点，设计实验，让学生通过自己做实验，总结出有关的物理规律．

例如在牛顿第二定律的教学中，让学生通过实验探索加速度与力的关系以及加速度与质量的关系．使学生得出：在质量一定的条件下，加速度与外力成正比；在外力一定的条件下，加速度与质量成反比的结论．在此基础上，教师指导学生总结加速度、外力和质量间的关系，得出牛顿第二定律．

采用探索实验法，不但能使学生将实验总结出来的规律，深刻理解、牢固记忆，而且还能充分调动学生学习的主动性，增强学习兴趣，更重要是通过这种方法使学生掌握了研究物理问题的基本方法．

（2）验证实验法

验证实验法是采用证明规律的方法进行教学，从而使学生理解和掌握物理规律．具体实施时先由教师和学生一起提出问题，将物理规律直接告诉学生，然后教师指导学生并和学生一起通过观察分析有关现象、实验结论，验证物理规律．

在“力的合成方法”的教学中，采用如下的方法和步骤：

①复习旧知识引入新课题，提出问题．以天花板上的吊灯受力分析为例，可用一根绳子吊住灯，使它不向下掉；也可用两根绳子吊住它．用一根绳子吊灯时，灯受一个拉力作用；用两根绳子吊时，灯受两个拉力作用．可以看出两个拉力作用的总效果跟一个拉力产生的效果相同．

提出问题：“合力与分力二者间有何关系？”

②将平行四边形定则明确告诉学生．

③让学生通过实验验证平行四边形定则，再在此基础上，进行理论探讨，得出合力大小与方向的表达式．验证实验法的最大特点是学生学习十分主动．这是因为在验证规律时，学生已知问题的答案，对于下一步的学习目的及方法已经清楚，所以更加有的放矢．

（3）演示实验法

演示实验法就是教师通过精心设计的演示实验，引导学生观察，根据实验现象，师生共同分析、归纳，总结出有关的物理规律．

如在“焦耳定律”的教学中，可采用如下的方法：

①根据日常生活和生产实际经验，分析出电热I与电流强度Q、电阻R和通电时间t有关．

②研究方法：控制变量法．当电流I、时间t相同时，研究电热Q与电阻R的关系．当电阻R、时间t相同时，研究电热Q与通电时间t的关系．

③通过演示实验找出Q与I、R和t的关系．这个演示实验的关键是如何提高实验的可见度．我们采用先进的教学设备——实物投影仪将温度计液柱的升降情况直接投影到大屏幕上．让全体学生都能看到温度计液柱的变化．由实验得出结论：当I与t一定时，R越大，Q越大；当R与t一定时，I越大，Q越大；当I与R一定时，t越大，Q越大．

④根据演示实验结论，分析得出焦耳定律．这种方法要充分发挥演示实验的作用，增强演示实验的效果．

2．理想规律的教学方法

理想规律是在物理事实的基础上，通过合理推理至理想情况而总结出的物理规律．因此在教学中应用“合理推理法”．如在牛顿第一定律的教学中，要引导学生通过在不同表面上做小车沿斜面下滑的实验，发现平面越光滑，摩擦阻力越小，小车滑得越远．如果推理到平面光滑、没有摩擦阻力的情况下，小车则将永远运动下去，且速度不变，做匀速直线运动，从而总结出牛顿第一定律．又如理想气体状态方程也是在理想条件下得出的．

3．理论规律的教学方法

理论规律是由已知的物理规律经过推导，得出的新的物理规律．因此，在理论规律教学中应采用“理论推导法”．

如在“动能定理”的教学中，教师提出问题：质量为m的物体在外力f的作用下，由速度v1，经过位移s，达到速度v2．请学生运用所学的知识，找出外力所做的功跟物体动能变化的关系．学生在老师的指导下，根据牛顿第二定律和运动学规律，都能运用“理论推导法”推导出动能定理的数学表达式．

三、物理规律教学中应注意的问题

1．弄清物理规律的发现过程

物理规律的发现，大致分为3种情况：

（1）实验规律都是经过多次观察和实验，进行归纳推理得到的．如牛顿第二定律、气体实验三定律等．

（2）理想规律都是由物理事实，经过合理推理而发现的．如牛顿第一定律，理想气体状态方程．

（3）理论规律是由已知规律经过理论推导而得到的新规律．如万有引力定律是由牛顿第二定律推导出来的．

2．注意物理规律之间的联系

有些物理规律之间是存在着相互关系的．以牛顿第一定律与牛顿第二定律为例，两个定律是从不同的角度回答了力与运动的关系．第一定律是说物体不受外力时做什么运动，第二定律是说物体受力作用时做什么运动．第一定律是第二定律的基础，没有第一定律，就不会有第二定律．虽然第一定律可以看成是第二定律的特例，但不能去掉第一定律．

3．要深刻理解规律的物理意义

在规律教学过程中，要引导学生深刻理解规律的物理意义，防止死记硬套．为此应做好以下几点：

（1）从理论上解释实验规律，做到从理论和实验两个方面来充分认识物理规律．如玻意尔定律是实验定律，也可以从分子动理论来解释它，做到理论与实验相统一．

（2）要从物理意义上去理解物理规律的数学表达式．如ρ＝m/v．对同一物质而言，不能说密度跟质量成正比，跟体积成反比．因为同一物质的密度是不变的．

（3）要引导学生总结物理规律间的相互联系，以便更深入的理解物理规律．如动量守恒定律与牛顿第三定律的关系；动能定理、动量定理跟牛顿第二定律的关系等．

（4）要充分认识物理规律中各个物理量的物理意义．如F=ma中的F指的是物体所受的合外力；在E=ΔΦ/Δt中，要区别Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的物理意义；又如在a=Δv/Δt中，要区别v、Δv、Δv/Δt的物理意义．

4．注意物理规律的适用范围

物理规律往往都是在一定的条件下建立或推导出来的，只能在一定的范围内使用．超越这个范围，物理规律则不成立，有时甚至会得出错误结论．这一点往往易被学生忽视，他们一遇到具体问题，就乱套乱用物理规律，或者盲目外推，得出错误结论．因此，在物理规律教学中，要引导学生注意物理规律的适用范围，使他们能够正确使用物理规律解决实际问题．

四、运用物理规律解决实际问题

在规律教学中，要指导学生运用物理规律去分析和解决具体的物理问题，在使用中进一步加深对物理规律及其物理意义的理解．

1．培养学生运用物理规律解决实际问题的能力

例题的作用就是示范性，通过对例题的分析，总结出解决问题的思路、方法与步骤，引导学生应用物理规律解决实际问题．如牛顿第二定律的应用可分为3个方面：

（1）由力F求加速度a．

（2）由加速度F求力a．

（3）由m=F/a来解释惯性与质量的关系．

针对上述3种情况，可以各设计一个典型例题，指导学生运用牛顿第二定律解决实际问题，从而达到培养学生运用物理规律解决实际问题的能力．

2．强化训练学生运用物理规律解决具体问题的能力

精心挑选习题，让学生通过适量训练，在实践中总结运用物理规律解决实际问题的方法与技巧，从而达到提高运用物理规律解决物理问题的能力．注意习题要少而精，不搞题海战术．

3．适时组织测验，检查学生运用物理规律解决实际问题的能力

适时、定期组织物理测验，是检查物理规律教学效果的有效途径．值得注意的是，在运用物理规律的过程中，要指导学生不断总结分析问题和解决问题的方法与技巧，能做到举一反三．

综上所述，我们对物理规律的教学进行了系统、全面、具体的研究，总结出了一般规律．但教学是一门创造性艺术，只有在教学中不断创新，敢于试验，大胆改革，才能提高物理规律的教学水平．

参考文献