泉州市 2023 年秋季石狮市第一中学、石狮市蚶江中学联合教学开放观摩研讨活动 ——基于大单元教学的“教－学－评”一体设计与实施 《牛顿第三运动定律》教学设计 授课教师：郑荣江 单位：石狮市蚶江中学 授课时间：2023 年 12 月 20 日 指导教师：林晓榕 单位：石狮市蚶江中学 授课班级：高一（8）班 单元主题 力与运动 单元内容： 内容要求：(1)通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系;(2)理解牛 顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题;(3)通过实验， 认识超重与失重现象;(4)知道国际单位制中的力学单位，了解单位制在物理学中的重要意 义。 根据所选教学内容，形成 “牛顿运动定律”单元内容安排，如图所示: 从单元的内部结构分析，牛顿第一定律是学习运动与力关系的第一步，其中包含着丰 富的物理学史资料和科学研究方法，培养学生质疑创新能力，从定性的角度描述物体运动 状态与力之间的关系。教材中牛顿第二定律分为两节内容，第一节运用控制变量法设计探 究实验得到加速度与力、质量之间的数量关系；第二节阐释了牛顿第二定律的内容和性质， 确立了力的单位。力学单位制内容较为简单，但对物理学习有着重要意义。在受力分析中， 掌握牛顿第三定律是必不可少的知识技能，因此在形成的自主单元中，需要强调牛顿第三 定律在受力分析中的作用。牛顿运动定律的应用部分包括已知力求运动、已知运动求力、 超重和失重和共点力的平衡等内容，对于一些复杂模型，教材没有提及，教师需做补充介 绍。 单元学情：多数学生已经认识到了运动与力之间存在联系，但并没有建立运动与力关系的 内核。在变换情境之后，学生对牛顿运动定律没有形成正确的理解，存在对物体速度的大 小与力之间关系的误解。因此，需要在系统学习牛顿运动定律的过程中，强调运动状态的 改变是加速度发生了变化，以加速度为桥梁建立运动与力在数量上的关系，能够利用牛顿 运动定律判断或预测物体的受力和运动情况。 单元目标：1.理解牛顿运动定律、惯性、超重与失重等具体概念，理解“力是改变物体运动 状态的原因”，初步形成运动与相互作用观念；（物理观念） 2.体会运用逻辑推理把实验理想化的实验方法；在探究实验中，树立控制变量的意识，能用 图像表示实验数据得出结论，知道实验存在的误差；能够设计有关加速度的装置；（科学 探究） 3.知道国际单位制中的力学单位，体会单位制在物理学研究中的重要意义；（物理观念） 4.在解决现实情境问题的过程中，学会将真实情境抽象概括为可研究的物理模型，体会物理 模型建构的思想和方法；认识到加速度是联系运动和力的桥梁，会解决运动和力的两类基 1 泉州市 2023 年秋季石狮市第一中学、石狮市蚶江中学联合教学开放观摩研讨活动 ——基于大单元教学的“教－学－评”一体设计与实施 本问题；（科学思维） 5.学会用整体法和隔离法分析力学系统加速度问题和平衡问题；（科学思维） 6.了解牛顿运动定律在航天事业方面的应用，知道科学与技术之间的相互联系。（科学态度 与责任） 达成评价： 评价类型 课堂问答 随堂测验 单元测试 单元反思 表现性 任务 评价内容 伽利略是如何研究“力与运动”关系的，采用了什么科学方法；利用牛 顿第二定律解决解决相关问题的一般方法；相互作用力与平衡力的区别； 超重与失重的运动实质等。 在特定模型中牛顿第二定律的应用。 考查学生对单元知识的掌握情况，以有关牛顿运动定律的综合性问题为 主，考查学生在不同情境和模型中利用牛顿运动定律解决问题的能力。 完成单元反思表，总结单元核心概念和单元学习内容，明晰学习本单元 之后可以解决的问题，以及存在的困惑。 任务 1：设计并制作测量加速度装置。 评估目标：单元目标 2。 任务内容：在牛顿第二定律、超重与失重课时中，学生分析测量地铁启 动、电梯运行时测量加速度的方法。以此为设计参考，小组合作设计并 制作简单的加速度计，附加设计说明。 任务 2：完成单元反思表，设计单元思维导图或知识框架图。 评估目标：单元目标 1。 任务内容：设计单元思维导图或知识框架图，并能结合具体的例子说明 本单元的重点，从单元整体视角说明牛顿运动定律的理解。以小组为单 位交流讨论，解答本单元学习过程中的困惑之处，进行总结反思。 单元实施： 学习层级 知识内容安排 学习时间 层级一 牛顿第一定律、惯性 预计 2 课时 探究加速度与力、质量的关系 预计 1 课时 牛顿第二定律 预计 2 课时 力学单位制、牛顿第三定律 预计 1 课时 两类基本问题 预计 2 课时 超重与失重 预计 1 课时 层级二 层级三 2 泉州市 2023 年秋季石狮市第一中学、石狮市蚶江中学联合教学开放观摩研讨活动 ——基于大单元教学的“教－学－评”一体设计与实施 第 5 章第 4 节《牛顿第三运动定律 》课时设计 牛顿第三运动定律 课题 课型 新授课 复习课 试卷讲评课 其它课 1.教学内容分析：本节选自鲁科版第五章第四节，牛顿第三定律是把物体受到的力与其他 物体受到的力联系起来的桥梁，是对牛顿第一、第二运动定律的补充。牛顿第三定律除了 能更好地分析解决之前所学过的力相互作用、运动中的各种作用力，力和运动的关系外， 它对后面碰撞问题的研究更是功不可没，在整个高中阶段的学习中，还常把受力情况复杂 的物体的受力转换到与之相互作用的物体上进行研究。 2.学习者分析：学生在初中已有“力是物体间的相互作用力”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缺陷。作为高一年级学生，他们的积极性、主动性较强，有参与 意识。因此可以通过直观的物理实验和生动的课堂讨论来调动学生的学习兴趣 3.学习目标确定：能区分一对平衡力与相互作用力；理解牛顿第三定律的内容，能用牛顿 第三定律能综合应用牛顿第二定律与牛顿第三定律对一些动力学问题进行分析和推理，获 得结论。能利用与牛顿运动定律相关的证据表达自己的观点。能根据作用力与反作用力的 定义设计实验，探究作用力与反作用力的大小、方向和作用线有怎样的关系。通过实验探 究，渗透物理方法的教育，培养学生分析问题、解决问题的能力；从认识到实验归纳总结 出物理规律并加以运用，让学生体验成功的喜悦，树立学好物理的信心。 4.学习评价设计：课堂问答“相互作用力与平衡力的区别”随堂测试以及单元测试 5.学习活动设计 教师活动：通过列表说明相互作用力与平衡力的异同点。 学生活动 环节一：导入新课 教师活动 播放在船上的人想跳到岸上最后落水的视频 【问题 1】 他为什么会落水？ 学生活动 学生观看视频，激发学习兴趣 学生：跳的一瞬间，船往后移 了 展示白鹅水中游的照片 学生观看照片 【问题 2】 鹅为什么可以向前游动？ 鹅掌划水，水对鹅有力的作用 大量的事例表明两个物体之间的作用总是相互的。我们把物 体间相互作用的这一对力、通常叫做作用力与反作用力 活动意图说明：从生活情境及学生感兴趣的话题引入，引起学生情趣。 3 泉州市 2023 年秋季石狮市第一中学、石狮市蚶江中学联合教学开放观摩研讨活动 ——基于大单元教学的“教－学－评”一体设计与实施 环节二：新课教学 【问题 3】 大家觉得可以从哪些方面来研究作用力与反作用力？ 【问题 4】 为什么要从这三方面？ 力的三要素直接影响到力的作用效果 学生：大小、方向、作用点 学生：因为这是力的三要素 活动意图说明：确定本节课的研究方向 【探究相互作用力的方向以及作用点】 请两位同学像图片中两位同学一样坐在滑板上 【问题 5】 我让后面的同学推前面的同学，你们觉得这两位同学会怎 学生：前面的同学会向前，后 么运动？ 面的同学会向后。 对两位同学进行受力分析 帮助学生得出相互作用力的方向相反、作用在两个物体上的 学生进行思考并回答问题 结论。 活动意图说明：通过现场实验加深学生的印象 【探究相互作用力的大小】 【问题 6】 学生：把两个弹簧测力计的挂 每位同学桌上都有弹簧测力计，请大家思考如何进行实验， 钩勾在一起，并且向两边拉 探究相互作用力的大小？ 学生开始实验 请同学们进行实验并填写学案 利用投屏展示一组学生的实验过程，让同学们一起进行读 数。 4 泉州市 2023 年秋季石狮市第一中学、石狮市蚶江中学联合教学开放观摩研讨活动 ——基于大单元教学的“教－学－评”一体设计与实施 【问题 7】 通过这个实验我们可以得出什么结论？ 教师总结：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 相互作用力的大小相等 【问题 8】 静止状态下可以得出这些结论，那运动状态呢？请大家再 学生发现读数很困难 进行一次实验。 介绍力的传感器并播放使用力的传感器进行的实验视频。 【问题 9】 根据该实验图像，大家可以得出什么结论？ 学生观看视频 学生：相互作用力同时产生， 同时消失 活动意图说明：培养学生实践操作与观察的能力 两个弹簧测力计之间的拉力是弹力，需要相互接触才能产 生。 【问题 10】请问有不需要相互接触也能产生的力吗？非接 学生：万有引力、磁力，也有 触力也有相互作用吗？ 相互作用。 展示两台磁性小车，演示两辆小车在同极相对以及异极相对 时的运动状态。 【问题 11】 刚才的弹簧测力计实验，两测力计之间的相互 学生：作用力与反作用力的性 作用力都是弹力，两磁性小车之间都是磁力，大家能得出 质总是相同的。 什么结论？ 教师补充；这就是相互作用力的同质性 早在三百多年前牛顿就总结了这些规律，我们现在把这个定 律叫做牛顿第三定律。 【问题 12】 我们能不能用一个公式来表达这个定律？ 学生：F=-F′ 活动意图说明：总结牛顿第三运动定律 牛顿第三定律在我们的生活中以及航空航天领域都有非常 重要的运动，我们的神舟十七号飞船在 10 月 26 日成功发射， 那我们一起体会一下它发射时那个激动人心的时刻。 学生：燃气对火箭向上的力 【问题 13】是什么力推动火箭升空的呢？ 学生观看图片并回答相关问 题 展示蜂鸟以及太空上的跑步机的图片 5 泉州市 2023 年秋季石狮市第一中学、石狮市蚶江中学联合教学开放观摩研讨活动 ——基于大单元教学的“教－学－评”一体设计与实施 活动意图说明：引导学生树立高远的科学志向和科技强国的社会责任感 【问题 14】学完牛顿第三定律，请同学们思考一下赢得拔 河比赛的关键是什么？ 学生思考并回答问题 请两位同学上台进行拔河比赛，比赛结束后问输的同学为什 么会输？ 【问题 15】两位同学所受拉力是不是一样大的？一样大， 那为什么会有输有赢？ 学生众说纷纭 请赢的同学站上滑板，再进行一次比赛。并提问学生：他现 在为什么会输？ 学生：因为他与地面的摩擦力 变小了 教师分析并总结：拔河比赛的胜负与选手质量和动摩擦因素 有关 活动意图说明：制造认知冲突，激发学生思维内需。 【探究相互作用力与平衡力的异同】 【问题 16】相互作用力与平衡力有相同的特点，那它们是 一样的吗？ 学生：不一样 我们看一个例子，木棍的摩擦力 忽略不计，请画出环形磁铁 A、 B 之间的相互作用力，以及环形 学生思考并做题 磁铁 A 所受平衡力。 教师总结：相互作用力的作用点有两个而平衡力只有一个。 师；那两者还有其它异同点吗？请大家思考并填写下列表格 学生思考并填写表格 6 泉州市 2023 年秋季石狮市第一中学、石狮市蚶江中学联合教学开放观摩研讨活动 ——基于大单元教学的“教－学－评”一体设计与实施 【小试牛刀】 1、国际滑雪联合会官网近日更新的 2023 -2024 赛季赛历 显示，下赛季国际雪联单板及自由式滑雪大跳台世界杯将于 今年 11 月 30 日至 12 月 2 日在北京举办，这是该项赛事 自 2019 年以来再次回到北京。当运动员在水平赛道上匀速 滑行时，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A．运动员对地面的压力就是运动员所受的重力 B．地面对运动员的支持力与运动员对地面的压力是一对平 学生做题、听讲 衡力 C．运动员与地面之间是作用力先出现，反作用力后出现 D．地面对运动员的支持力和运动员对地面的压力大小相等 2、（多选）物体 A、B、C 叠放在水平桌面上，用水平力 F 拉 B，使三者一起匀速向右运动，则（ ） A．物体 B 对物体 C 的摩擦力水平向右 B．物体 B 对 A 物体的摩擦力水平向左 C．物体 A 对桌面的摩擦力水平向右 D．桌面对物体 A 的作用力方向斜向左 上方 3、建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量 M=60kg 的工人站在水平地面上，通过定滑轮将 m=20kg 的 建筑材料以 a=lm/s2 的加速度竖直向上加速提升，工人拉绳 方向与水平方向成 53°。忽略绳子和定滑轮的质量及两者 间的摩擦，求工人在提升建筑材料过程中，(重力加速度 g 取 10m/s2，sin53°=0.8，cos53° =0.6)求： (1)绳子对建筑材料拉力的大小 (2)工人对地面的压力大小 (3)地面对工人的摩擦力的大小 6. 板书设计 7