“牛頓第三定律”在高中物理教材中占有非常重要的地位。學生在學習了牛頓第三定律以后,往往對研究對象仍然分辨不清,經(jīng)�；煜矬w系間的內(nèi)力和外力。最難的是學生不清楚物體系間單個物體的受力以及物體之間力的關系。經(jīng)過本節(jié)課對物理現(xiàn)象的分析總結恰好能夠解決以上所有的疑問。但現(xiàn)行教材中所提供的感性材料尤其是讓學生自己動手操作的材料太少,而傳感器之類的實驗器材在很多學校尤其是農(nóng)村中學幾乎沒有,所以很難保證學生能夠取得很好的課堂學習效果。
針對以上情況,我們設計了幾個小的探究實驗,讓學生親自動手操作,感受作用力和反作用力的關系。在此基礎上引導學生自己總結歸納出牛頓第三定律,這樣能取得事半功倍的效果。
1 實驗器材
彈簧測力計2 個、橡皮筋2 條、條形磁鐵2塊、細玻璃棒4 根、長木板1 個、小木塊1 個、細繩套若干個。
2 實驗過程
(1) 探究作用力和反作用力的定性關系
實驗一:定性探究兩彈簧間的相互作用的拉力。將兩彈簧秤掛鉤掛在一起,用力向相反的方向拉兩彈簧,觀察彈簧秤的示數(shù)變化情況。
實驗二:定性探究兩磁鐵間的相互作用的磁力。在2 塊蹄形磁鐵下面分別墊2 個玻璃棒且放在光滑的水平桌面上,相互靠近,先是同名磁極相對,然后異名磁極相對,分別由靜止釋放,觀察兩磁鐵的運動情況。
實驗三:定性探究物體間的相互作用的摩擦力。水平桌面上放一小車,小車上面放一木塊,小車左端固結一個彈簧秤,在小木塊右端用另一彈簧秤向右緩慢拉動小木塊,如圖1 所示。提示學生通過觀察兩彈簧秤的示數(shù)變化,思考小木塊和長木板間的摩擦力的變化。
總結結論:彈力、磁力、摩擦力等作用都是相互的,相互作用力的一對力性質(zhì)相同,同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失,而且分別作用在兩個物體上。
(2) 探究作用力和反作用力的定量關系
實驗四: 探究作用力和反作用力大小關系。
重復實驗一,待兩彈簧示數(shù)穩(wěn)定后,讓學生觀察比較兩彈簧秤的讀數(shù),看是否相等。改變彈簧秤的示數(shù),重復實驗。
重復實驗三,學生比較兩彈簧秤的示數(shù)的大小是否相等,進而得出小車和木塊間相互作用的摩擦力的大小關系,然后改變幾次讀數(shù)觀察。
實驗五: 探究作用力和反作用力方向關系。
甲橡皮筋一端掛在鐵架臺上,另一端通過細繩套與乙橡皮筋某一端相掛,乙橡皮筋另一端用手抓住。用力將兩橡皮筋拉直,觀察兩橡皮筋的方向。多次改變拉力方向,重復以上實驗。
實驗四和實驗五結論:兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在一條直線上,這就是牛頓第三定律。
3 實驗設計主要特點
本設計注重學生學習過程的親身體驗,體現(xiàn)了“自主性學習”和“探究性學習”的教學思想。其主要特點是:
①安排學生分組探究實驗,代替以前的演示實驗,讓所有學生都參與進課堂教學活動中,提高學生學習的積極性和主動性。
②在學法上以學生為主體,突出學生自主發(fā)現(xiàn)問題,開展合作探究,進行實驗探究,引導分析總結等,較好地將新課程理念結合于教學實際中。
③實驗器材簡單易收集,即使是條件比較差的學校,也能開展分組實驗,進行探究。
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