資源簡介

5.4《牛頓第三運動定律》課時教案
學科 物理 年級冊別 高一上冊 共1課時
教材 魯科版必修第一冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容位于魯科版高中物理必修第一冊第五章第四節，是力學核心知識體系的重要組成部分。在學生已掌握牛頓第一、第二定律的基礎上，引入作用力與反作用力的概念，揭示物體間相互作用的對稱性規律。教材通過生活實例和實驗探究引導學生理解“等大、反向、共線、異物”的特點，并強調其與平衡力的區別。該定律不僅是解決連接體問題、受力分析的關鍵工具，也為后續動量守恒定律的學習奠定基礎，在整個經典力學中具有承上啟下的關鍵地位。
學情分析
高一學生已具備一定的觀察力和邏輯思維能力，對生活中推墻、劃船等現象有直觀感受，但缺乏科學抽象和定量分析的能力。此前學習了力的基本概念、重力彈力摩擦力及牛頓前兩定律，具備初步的受力分析技能。然而，“作用力與反作用力”易與“二力平衡”混淆，尤其在判斷施力物體與受力物體時存在認知障礙。同時，學生常誤認為“主動施力者力更大”，需通過實驗打破直覺誤區。結合高中生好奇心強、喜歡動手的特點，宜采用情境創設+實驗探究+合作討論的方式突破難點。
課時教學目標
物理觀念
1. 能準確描述牛頓第三定律的內容，理解作用力與反作用力的“等值、反向、共線、異物、同性質”五要素特征。
2. 能區分作用力與反作用力和一對平衡力的本質差異，并能應用于實際問題中的受力分析。
科學思維
1. 通過設計對比實驗，歸納總結出作用力與反作用力的數量關系，發展歸納推理與模型建構能力。
2. 運用控制變量法分析多個力之間的關系，提升批判性思維水平，糾正“強者用力大”的錯誤前概念。
科學探究
1. 能獨立操作雙彈簧測力計互拉實驗，記錄數據并得出結論，培養實驗設計與數據處理能力。
2. 在小組合作中提出可驗證的假設，完成探究任務，體驗完整的科學探究過程。
科學態度與責任
1. 養成實事求是的科學態度，尊重實驗數據，敢于質疑經驗直覺。
2. 認識到自然界中力的作用是相互的，體會物理規律的普適美與對稱美，增強探索自然的興趣。
教學重點、難點
重點
1. 牛頓第三定律的內容及其五要素（大小相等、方向相反、作用在同一直線上、分別作用于兩個不同物體、性質相同）。
2. 利用該定律進行簡單情境下的受力分析與解釋生活現象。
難點
1. 理解“作用力與反作用力總是大小相等”，即使物體處于加速狀態也不改變。
2. 準確區分“作用力與反作用力”與“一對平衡力”的本質區別，避免混淆。
教學方法與準備
教學方法
情境探究法、實驗探究法、合作學習法、講授法相結合
教具準備
雙彈簧測力計（帶掛鉤）、滑板車兩輛、磁鐵兩塊（異極相對）、氣球若干、多媒體課件、視頻素材
教學環節 教師活動 學生活動
情境導入：破冰挑戰
【5分鐘】 一、創設真實沖突情境，激發認知矛盾。 （一）、播放視頻片段：冰面上兩人互推后分開。
教師播放一段提前錄制的校園情景劇視頻：兩名同學站在光滑冰面上背靠背站立，其中一人突然用力推開另一人，結果兩人同時向相反方向滑開。播放完畢后提問：“為什么不是只有被推的人后退？推人的同學為什么會自己也后退？”引導學生思考背后的物理原理。
（二）、組織現場小實驗：手掌互擊與推墻體驗。
邀請兩位學生上臺演示：面對面站立，雙手掌心相對輕輕互推；隨后每位學生獨自用手掌猛推墻壁。提問：“當你推墻時，手有沒有感覺？墻是否也在‘推’你？你能感受到這個力嗎？”讓學生閉眼回憶推墻瞬間手部肌肉的緊張感，強化“反作用力”的身體感知。
（三）、引出課題，建立探究主線——“誰才是真正的發力者？”
教師總結：“我們常說‘我推了他一下’，似乎我是主動方，他是被動方。但從剛才的現象看，似乎他也‘推’了我。那么，這兩個力之間到底有什么關系？是不是強者就能施加更大的力？今天我們就來揭開這個謎團，走進《牛頓第三運動定律》的世界?！卑鍟n題，明確本節課將圍繞“作用力與反作用力的關系”展開系統探究。 1. 觀看視頻，描述現象。
2. 參與體驗，感受力的相互性。
3. 提出疑問，形成探究興趣。
4. 明確學習主題與任務。
評價任務 現象描述：☆☆☆
問題提出：☆☆☆
參與體驗：☆☆☆
設計意圖 通過貼近生活的視頻與親身可感的身體體驗，迅速激活學生的已有經驗，制造“常識與現象不符”的認知沖突，引發強烈的好奇心與求知欲。以“誰才是真正發力者”作為貫穿全課的驅動性問題，賦予整堂課清晰的任務主線，使后續探究活動更具目的性和連貫性。
實驗探究：數據說話
【15分鐘】 一、分組實驗：雙彈簧測力計互拉，測量作用力與反作用力。 （一）、布置實驗任務，明確操作規范與記錄要求。
教師發放實驗器材——每組兩個量程相同的彈簧測力計，連接掛鉤。宣布實驗任務：“請同學們將兩個測力計鉤在一起，分別握住一個測力計外殼，緩慢地相互拉動。注意觀察兩個測力計的讀數變化情況，特別是在不同拉力狀態下（輕拉、勻速拉、快速猛拉）的數據是否一致。每種狀態重復三次，填寫實驗記錄表?！蓖队罢故颈砀衲０澹?br/>拉動方式測力計A讀數(N)測力計B讀數(N)是否相等備注 輕緩拉動勻速拉動快速猛拉
強調：“必須保持兩測力計在同一直線上，避免斜拉影響精度；讀數要待指針穩定后再記錄?！?br/>（二）、巡視指導，捕捉生成性問題，促進深度交流。
教師在各小組間巡回觀察，重點關注是否存在“主觀認為某一方用力更大而導致讀數偏差”的操作傾向。發現一組學生故意讓一人“使勁拉”，另一人“輕微抵抗”，立即介入：“你們現在是在測試‘誰更用力’，還是在驗證兩個力的關系？記住，我們要看儀器讀數，而不是憑感覺判斷。哪怕一個人想偷懶，只要連接著，他的測力計也會顯示相應的數值?！睅椭鷮W生回歸客觀測量的本質。
（三）、收集典型數據，組織全班匯報與討論。
邀請三組代表依次上臺展示他們的實驗記錄。第一組數據顯示無論怎樣拉動，兩測力計讀數始終幾乎完全相同；第二組在快速拉動時出現微小差異，解釋為“手抖導致未完全共線”；第三組則堅持“我覺得用力大的那邊讀數應該更高”。教師不急于評判，而是追問：“第三組的同學，你們能否再做一次，確保平穩共線拉動？如果仍然覺得不等，那這個‘更大’的力作用在誰身上？”逐步引導學生意識到任何外力都會引起對方儀器的變化。
二、深化理解：磁鐵排斥實驗，拓展非接觸力場景。 （一）、演示磁鐵互斥實驗，拓寬力的認知邊界。
教師取出兩塊條形磁鐵，標出N極與S極，將相同磁極相對靠近但不接觸。隨著距離減小，磁鐵自動分開。提問：“剛才彈簧測力計需要接觸才能產生力，而這里沒有接觸，它們之間也有相互作用嗎？這種力是否也遵循剛才發現的規律？”引導學生認識到牛頓第三定律適用于所有類型的力，包括引力、電磁力等非接觸力。
（二）、聯系生活實例，構建普遍規律意識。
進一步舉例：“火箭升空時向下噴出高速氣體，氣體反過來給火箭巨大的向上推力；人走路時腳向后蹬地，地面給人向前的摩擦力。這些看似不同的現象背后，都隱藏著同一個規律——力的作用是相互的?！?1. 分組實驗，采集數據。
2. 記錄結果，分析規律。
3. 匯報發現，參與討論。
4. 思考非接觸力的相互性。
評價任務 操作規范：☆☆☆
數據真實：☆☆☆
結論歸納：☆☆☆
設計意圖 通過親手實驗獲取第一手數據，培養學生尊重證據的科學精神。設置多種拉動情境，旨在打破“只有靜止或勻速才相等”的片面認識，強化“任何狀態下都等大”的核心觀點。教師適時干預錯誤操作，體現課堂生成的價值。補充磁鐵實驗，打破“力必須接觸”的迷思，展現定律的廣泛適用性，幫助學生從個別現象上升到普遍規律的認知層次。
規律建構：定義升華
【10分鐘】 一、提煉定律內容，精析五要素內涵。 （一）、引導學生自主概括定律表述。
基于實驗結論，教師提問：“誰能用自己的話總結一下，兩個物體之間的作用力有什么規律？”鼓勵學生嘗試表達，如“兩個力一樣大”、“方向相反”、“作用在兩個物體上”等。在此基礎上，教師規范語言，板書完整表述：“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，作用在同一條直線上?！辈俗㈥P鍵詞：總是、大小相等、方向相反、同一直線。
（二）、逐條解析“五要素”，構建系統認知框架。
利用PPT動畫逐一拆解定律的五個關鍵特征：
1. **等值性**：F = -F'，數值恒等，符號表示方向相反；
2. **反向性**：方向沿同一直線但指向相反；
3. **共線性**：作用線重合，不可偏移；
4. **異物性**：分別作用于兩個不同的物體，各自產生獨立效果；
5. **同質性**：一定是同一性質的力，如同為彈力、同為摩擦力或同為引力。
特別強調：“正是由于‘異物性’，所以它們不能抵消，也不能構成平衡力?！?br/>二、辨析易混概念：與平衡力的對比。 （一）、出示對比表格，組織小組討論辨析。
投影呈現對比表：
比較項目 作用力與反作用力 一對平衡力作用對象兩個不同物體同一個物體力的性質一定相同不一定相同存在依賴同時產生、同時消失可獨立存在效果各自產生加速度合力為零，保持平衡
給出具體案例：“一本書靜止放在桌面上，書對桌面的壓力與桌面對書的支持力” vs “書所受重力與支持力”。讓學生判斷哪組是作用反作用，哪組是平衡力，并說明理由。
（二）、強化記憶口訣，輔助理解。
師生共同總結口訣：“一對一、二異物、三等大、四反向、五共線、六同性?！睅椭鷮W生系統記憶。 1. 嘗試歸納定律內容。
2. 理解五要素含義。
3. 參與辨析練習。
4. 記憶口訣，鞏固要點。
評價任務 表述準確：☆☆☆
要素完整：☆☆☆
辨析正確：☆☆☆
設計意圖 由實驗現象上升為理論表述，完成從感性到理性的飛躍。通過“五要素”結構化講解，幫助學生建立清晰的知識網絡。設置平衡力對比環節，直擊學生常見誤區，利用表格可視化差異，輔以典型例題強化辨析能力?？谠E總結簡潔有力，便于記憶與應用，提升課堂效率。
遷移應用：挑戰闖關
【10分鐘】 一、情境闖關：破解生活謎題。 （一）、設置三道關卡，開展小組競賽。
教師宣布：“現在進入‘物理偵探’闖關環節！每組限時3分鐘討論，派代表搶答，答對加分。”
**第一關：馬與車之辯**
“有人說：馬拉車前進，是因為馬對車的拉力大于車對馬的拉力。這種說法對嗎？為什么？”引導學生運用牛頓第三定律指出兩力等大，車能前進是因為馬受到地面的摩擦力大于車受到的阻力。
**第二關：拔河勝負之謎**
“拔河比賽中，甲隊贏了乙隊。是否說明甲隊拉繩子的力比乙隊大？”啟發學生思考：兩隊拉力始終相等，勝負取決于腳與地面的最大靜摩擦力。
**第三關：太空行走難題**
“宇航員在太空艙外作業時，若不慎松開了工具，他該如何返回艙體？”提示可用“扔出手套獲得反沖力”的方案，體現定律的實際價值。
二、動態演示：氣球反沖實驗。 （一）、現場放飛氣球，直觀展示反作用力效應。
教師吹大氣球，捏住口部，松手后氣球亂飛。提問：“氣球為什么會亂飛？空氣從哪里獲得動力？又給了氣球什么？”引導學生分析：氣體向外噴出，對周圍空氣施加作用力，空氣反過來給氣球反作用力，推動其運動。再次印證“作用力與反作用力”的存在。
（二）、延伸思考：如何讓氣球直線飛行？
提出挑戰：“如果我們想讓氣球沿著導線直線前進，該怎么辦？”引導學生想到用細線穿過吸管固定在氣球上，形成軌道約束，從而實現定向運動，體現工程思維與物理原理的結合。 1. 小組討論，分析問題。
2. 搶答解釋，展示思維。
3. 觀察實驗，理解反沖。
4. 提出改進方案。
評價任務 原理應用：☆☆☆
邏輯清晰：☆☆☆
創新設想：☆☆☆
設計意圖 通過設置富有挑戰性的現實問題，激發學生運用新知解決問題的積極性。三個案例層層遞進，涵蓋宏觀運動、競技體育與航天科技，體現物理的廣泛應用。搶答形式增強趣味性與競爭感。氣球實驗生動有趣，將抽象定律具象化，加深印象。最后的開放性問題鼓勵創造性思維，實現知識向能力的轉化。
課堂總結：哲理升華
【5分鐘】 一、結構化回顧：梳理知識脈絡。 （一）、帶領學生復述定律內容與五要素。
教師指著板書提問：“今天我們學習了牛頓第三定律，請大家齊聲說出它的完整表述。”全班齊讀：“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，作用在同一條直線上。”接著逐一回顧“等值、反向、共線、異物、同質”五大特征，并強調“異物性”是區分平衡力的關鍵。
二、升華式總結：從物理規律到人生啟示。 （一）、引用名言，引發情感共鳴。
教師深情說道：“牛頓曾說：‘我之所以看得遠，是因為我站在巨人的肩膀上?！裉欤覀円部梢哉f：每一個前行的腳步，都離不開來自外界的反作用力。就像劃船時槳向后推水，水才把船推向遠方；就像我們每一次努力，都會在世界留下痕跡，也會收獲回響。”
（二）、聯系成長，激勵正向行為。
“在生活中，你給予他人善意，往往會收獲溫暖；你付出努力，終將得到成長的回饋。這何嘗不是一種人生的‘第三定律’？愿你們既能勇敢地施加自己的‘作用力’，也能坦然接受世界的‘反作用力’，在相互作用中不斷前行，成就更好的自己?！?1. 齊聲復述定律內容。
2. 回顧五要素要點。
3. 傾聽總結，感悟哲理。
4. 內化情感態度價值觀。
評價任務 知識回顧：☆☆☆
情感投入：☆☆☆
價值認同：☆☆☆
設計意圖 通過集體復述強化記憶，完成知識閉環。采用“知識點+生活哲理”的升華模式，將物理規律延伸至人生哲學，賦予冰冷的公式以溫度與意義。引用牛頓名言增強文化底蘊，結尾寄語溫暖有力，既呼應開頭的“誰才是真正發力者”之問，又提升了課堂的精神境界，實現“教書育人”的深度融合。
作業設計
一、基礎鞏固：概念辨析
1. 下列關于作用力與反作用力的說法中，正確的是（ ）
A. 先有作用力，后有反作用力
B. 只有物體處于靜止狀態時，作用力與反作用力才大小相等
C. 作用力與反作用力可以相互抵消
D. 作用力與反作用力一定性質相同
2. 人站在地面上靜止不動時，下列各組力中屬于作用力與反作用力的是（ ）
A. 人的重力與地面對人的支持力
B. 人對地面的壓力與地面對人的支持力
C. 人的重力與人對地面的壓力
D. 地球對人的引力與人對地球的引力
二、能力提升：情境分析
3. 解釋現象：游泳運動員在水中向后劃水，身體為什么會向前游動？請用牛頓第三定律說明。
4. 拓展思考：如果地球上所有人同時向東跳起，地球會不會因此發生微小的反向轉動？為什么？（提示：考慮系統內力與整體運動）
【答案解析】
一、基礎鞏固
1. D 【解析】作用力與反作用力同時產生、同時消失，與運動狀態無關，不能抵消，且性質相同。
2. B、D 【解析】B項：人壓地 vs 地撐人，異物、同性質（彈力）；D項：地球吸引人 vs 人吸引地球，異物、同性質（引力）。A項為平衡力，C項無直接作用關系。
二、能力提升
3. 游泳運動員向后劃水，對水施加向后的力（作用力），根據牛頓第三定律，水同時對人體施加向前的反作用力，推動人體前進。
4. 不會。因為所有人與地球構成一個封閉系統，跳躍時人對地球的力是系統內力，雖然地球會受到反作用力，但由于質量極大，加速度極小，且跳躍結束后恢復原狀，整體動量守恒，不會發生持續轉動。
板書設計
§5.4 牛頓第三運動定律
[左側區域]
實驗現象：
→ 手推墻，手痛
→ 互拉測力計，讀數相等
→ 磁鐵相斥，自動分離
[中間主區]
★ 定律內容：
F = -F'
作用力 = -反作用力
● 五要素：
① 等值 —— 大小相等
② 反向 —— 方向相反
③ 共線 —— 同一直線
④ 異物 —— 作用于兩物體
⑤ 同質 —— 力的性質相同
[右側對比區]
作用反作用力 vs 平衡力：
作用反作用力平衡力作用對象兩個物體同一物體是否抵消否 是存在依賴同時生滅可獨立
教學反思
成功之處
1. 以“誰才是真正發力者”為主線貫穿全課，情境真實、任務明確，有效激發了學生探究欲望。
2. 實驗設計突出學生主體，雙彈簧測力計互拉數據直觀可信，有力支撐了“總是等大”的核心結論。
3. 課堂總結實現知識與情感的雙重升華，將物理規律轉化為人生哲理，增強了課程的育人功能。
不足之處
1. 拔河比賽案例討論時間略顯不足，部分學生仍存“贏=用力大”的誤解，需增加模擬演示。
2. 對“系統內力不影響整體運動”的拓展點到為止，學有余力的學生未能深入探討動量守恒。
3. 板書布局雖清晰，但右側對比區書寫稍擠，下次可用彩色粉筆區分更醒目。

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