資源簡介

4.4《牛頓第三定律》課時教案
學科 物理 年級冊別 高一上冊 共1課時
教材 粵教版高中物理必修第一冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容位于粵教版高中物理必修第一冊第四章第4節，是力學核心規律的重要組成部分。在學生已掌握牛頓第一、第二定律的基礎上，進一步揭示物體間相互作用的規律——牛頓第三定律。教材通過生活實例引入作用力與反作用力的概念，結合實驗探究其大小關系和方向特點，并強調其等大、反向、共線、異物、同性質的基本特征。該定律不僅是解決連接體問題、受力分析的基礎，也為后續學習動量守恒定律提供理論支撐，在整個力學體系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，對生活中常見的推、拉、碰撞等現象有直觀感受，但缺乏科學抽象和定量分析的能力。此前已學習了力的概念、重力、彈力、摩擦力及牛頓第一、第二定律，具備基本的受力分析能力。然而，“作用力與反作用力”容易與“平衡力”混淆，尤其在判斷受力對象和運動狀態時存在認知障礙。同時，學生對“等大反向”的直覺常被“主動施力者更強”這類前概念干擾。因此，需通過真實情境、對比實驗和深度思辨幫助學生突破思維定勢，建立正確的相互作用觀。
課時教學目標
物理觀念
1. 能準確識別實際情境中的作用力與反作用力，理解它們總是成對出現且分別作用于兩個不同物體上。
2. 掌握牛頓第三定律的內容，能用公式F = -F′表達作用力與反作用力的關系，并解釋其“等值、反向、共線、異物、同性”的五要素特征。
科學思維
1. 通過對比分析作用力與反作用力和平衡力的區別，發展比較、歸納與批判性思維能力。
2. 運用牛頓第三定律分析生活中的力學現象，如劃船、走路、火箭升空等，提升模型建構與推理能力。
科學探究
1. 設計并完成雙彈簧測力計互拉實驗，收集數據驗證作用力與反作用力的大小關系，體驗科學探究全過程。
2. 在教師引導下提出可檢驗的問題，進行合理猜想，操作儀器，記錄現象，得出結論并交流評估。
科學態度與責任
1. 在小組合作實驗中培養實事求是的科學態度和嚴謹細致的實驗習慣。
2. 認識到物理規律源于實踐又服務于社會，增強運用物理知識解釋自然現象的責任感和興趣。
教學重點、難點
重點
1. 理解作用力與反作用力的概念及其五要素特征（等大、反向、共線、異物、同性質）。
2. 掌握牛頓第三定律的內容，并能應用于解釋常見力學現象。
難點
1. 區分作用力與反作用力和一對平衡力，避免混淆受力對象。
2. 克服“主動方力更大”等前概念干擾，建立“相互作用等大”的科學認知。
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
教具準備
雙彈簧測力計、滑板車、磁鐵小車、氣球、多媒體課件、白板、粉筆
教學環節 教師活動 學生活動
創設情境，激趣導入
【5分鐘】 一、生活現象引發認知沖突 （1）、演示“滑板車推墻”實驗
教師站在滑板車上用力推教室墻壁，結果身體連同滑板車向后退去。隨即提問：“我明明是在向前推墻，為什么自己反而向后運動？難道墻也在‘推’我？”這一反常識的現象立刻吸引全體學生的注意力。緊接著播放一段短視頻：宇航員在太空艙內輕輕一推艙壁，便緩緩飄向另一側；劃槳時船槳向后推水，船卻向前行進；人走路時腳向后蹬地，人才能前進。這些畫面逐一呈現，形成強烈的視覺沖擊。
（2）、提出驅動性問題
教師環視全班，語氣深沉地說：“同學們，剛才看到的一切似乎都在告訴我們一個隱藏的真相——每一個‘推’的背后，都藏著一個‘被推’。那么，這兩個力之間究竟有什么關系？它們是否相等？方向如何？作用在誰身上？今天，我們就化身‘力之偵探’，一起揭開這層神秘面紗，探索自然界中最公平的法則之一——牛頓第三定律。”這句話將整節課定位為一場科學探秘之旅，激發學生的探究欲望。
（3）、回顧舊知，鋪墊新知
教師在黑板左側寫下“牛頓第一定律：慣性定律”，“牛頓第二定律：F=ma”，并簡要回顧其含義。“我們已經知道力是改變物體運動狀態的原因，也知道了合力決定加速度。但這些力從何而來？它們是如何產生的？今天我們要追問的是：當你施加一個力時，對方會不會‘回敬’你一個力？如果有，這個力又遵循什么規律？”這樣的過渡既鞏固了已有知識，又自然引出新的研究課題。 1. 觀察教師演示實驗，描述現象。
2. 思考并嘗試解釋為何推墻后人會后退。
3. 觀看視頻，聯想生活中類似的現象。
4. 明確本節課的學習任務和探究主題。
評價任務 現象描述：☆☆☆
問題提出：☆☆☆
興趣激發：☆☆☆
設計意圖 通過真實可感的生活情境和反直覺實驗制造認知沖突，打破學生“只有主動施力才有力”的片面認知，激發好奇心與求知欲。引用航天、劃船等典型實例構建跨時空的情境鏈，體現物理來源于生活又高于生活的本質。以“力之偵探”角色代入增強課堂趣味性與參與感，為后續探究奠定情感基礎。
實驗探究，發現規律
【15分鐘】 一、雙彈簧測力計互拉實驗 （1）、布置任務，明確步驟
教師發放實驗器材——兩把精度相同的彈簧測力計，要求學生兩人一組進行合作探究。“現在，請你們將兩個彈簧測力計的掛鉤相連，一人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，特別關注：當A同學用力拉時，B同學的測力計是否有示數？兩個讀數是否始終相等？方向有何特點？請將你們的發現記錄在實驗報告單上。”教師邊講解邊示范正確操作方式，強調“緩慢勻速拉動”以減少動態誤差，確保數據可靠性。
（2）、巡視指導，捕捉生成
教師深入各小組，傾聽討論，及時糾正錯誤操作。例如，有學生試圖讓一方靜止不動而另一方猛拉，導致讀數跳動劇烈。教師輕聲提醒：“試著讓兩個人都平穩發力，就像拔河比賽開始前那種慢慢較勁的狀態。”當發現某組學生驚喜地說“哇！真的是一樣的！”時，教師順勢追問：“那如果一個人力氣大，一個人力氣小呢？讀數還一樣嗎？”引導學生思考力的大小與人體強弱無關，只取決于相互作用本身。
（3）、匯總數據，形成結論
待多數小組完成實驗后，教師邀請三組代表上臺展示他們的數據記錄表。投影顯示如下典型數據：
[組1] A拉B：2.0N，B拉A：2.0N
[組2] A拉B：3.5N，B拉A：3.5N
[組3] 快速拉拽瞬間：4.2N vs 4.1N（接近）
教師引導全班分析：“無論誰主動拉，誰被動接，兩個力的大小幾乎完全相同，即使在快速變化過程中也基本保持一致。這說明什么？”學生齊聲回答：“作用力和反作用力大小相等！”教師趁機板書：“F = -F′”，并解釋負號代表方向相反。
二、深化理解，提煉特征 （1）、動畫演示，可視化方向
教師播放精心制作的Flash動畫：兩個小球通過一根無形的彈簧連接，當左球向右施加推力時，右球同時受到向右的作用力，而左球自身則受到來自右球的向左反作用力。箭頭同步閃爍，長度一致，方向相反，作用點分別標注在兩個球上。動畫反復播放三次，配合教師解說：“看，這兩個力就像一對孿生兄弟，同時誕生，同樣大小，方向相反，卻各自住在不同的‘家’里——也就是不同的物體上。”
（2）、歸納五要素，構建概念模型
教師組織學生共同總結作用力與反作用力的五大特征：①等大（數值相等）；②反向（方向相反）；③共線（作用在同一直線上）；④異物（分別作用于兩個相互作用的物體）；⑤同性（同為彈力、摩擦力或引力等）。每一點都結合實驗現象舉例說明，如“手壓桌面，手對桌的壓力與桌對手的支持力都是彈力”。最后強調：“它們永遠成對出現，消失也同時消失，沒有‘單身’的力。” 1. 分組實驗，操作彈簧測力計互拉。
2. 記錄數據，觀察讀數變化。
3. 討論并歸納作用力與反作用力的關系。
4. 參與全班交流，分享實驗發現。
評價任務 操作規范：☆☆☆
數據準確：☆☆☆
結論正確：☆☆☆
設計意圖 通過親手實驗讓學生親歷“提出問題—設計實驗—收集證據—得出結論”的完整科學探究過程，強化實踐意識。采用小組合作形式促進同伴互助與思維碰撞。利用多媒體動畫彌補肉眼無法觀察微觀作用的局限，實現抽象概念的形象化表達。通過系統歸納“五要素”，幫助學生構建清晰、完整的物理圖景，避免碎片化記憶。
辨析深化，突破難點
【12分鐘】 一、經典案例對比分析 （1）、出示“書本靜置于桌面”情境
教師在黑板右側畫出受力分析圖：一本書放在水平桌面上。提問：“書中包含幾對作用力與反作用力？又有幾對平衡力？”學生初步回答后，教師引導逐步拆解：第一對——書對地球的引力（向下）與地球對書的引力（向上），這是萬有引力對；第二對——書對桌面的壓力（向下）與桌面對書的支持力（向上），這是彈力對。這兩對均為作用力與反作用力，分別作用于書-地球、書-桌兩個系統之間。接著分析平衡力：桌面對書的支持力（向上）與地球對書的引力（即重力，向下），這兩個力都作用于同一物體“書”上，大小相等、方向相反、作用在同一直線上，構成一對平衡力，使書保持靜止。
（2）、表格對比，厘清差異
教師投影對比表格：
比較項目作用力與反作用力平衡力作用對象兩個不同物體 同一物體力的性質一定相同不一定相同存在關系同時產生、同時消失 可獨立存在效果不抵消，各自產生效果相互抵消，合力為零
教師逐項講解，并舉反例：“比如，若桌子突然塌陷，支持力消失，重力依然存在——說明平衡力可以不共存；但只要書還在桌上，壓力和支持力必然同時存在。”
二、現場互動驗證 （1）、邀請兩名學生模擬“推手游戲”
請兩位體型差異較大的學生面對面站立，雙手相抵，緩慢推動。教師手持兩個小型電子測力計貼在其手掌背面實時顯示壓力值。結果顯示：即使一方明顯更壯實，兩者的讀數始終幾乎相等。教師幽默點評：“看來肌肉發達不代表你能‘多輸出’一個力，大自然的賬本可是絕對公平的！”
（2）、解析“馬拉車”難題
教師講述經典悖論：“有人說，馬向前拉車的力大于車向后拉馬的力，否則車怎么會前進？這種說法錯在哪里？”引導學生運用牛頓第三定律指出：馬對車的拉力與車對馬的拉力確實等大反向。車之所以前進，是因為馬蹄與地面之間的摩擦力大于車輪與地面的滾動阻力，使得系統的合外力向前。再次強調：“不能把作用在不同物體上的力拿來比較大小以判斷運動趨勢。” 1. 分析圖示情境中的力對。
2. 填寫對比表格，理解區別。
3. 觀察現場實驗，驗證定律普適性。
4. 辯論“馬拉車”問題，澄清誤區。
評價任務 概念區分：☆☆☆
邏輯清晰：☆☆☆
糾錯準確：☆☆☆
設計意圖 針對學生最易混淆的“平衡力”與“作用反作用力”，選取典型靜態情境進行深度剖析，輔以結構化表格實現可視化對比，有效降低認知負荷。通過真實人體實驗打破“強者力大”的迷思，增強說服力。引入“馬拉車”這一歷史難題，培養學生批判性思維，學會從系統角度分析復雜問題，真正實現難點的精準突破。
遷移應用，拓展升華
【8分鐘】 一、解釋科技與生活現象 （1）、分析火箭升空原理
教師播放長征火箭發射升空的震撼視頻，火焰噴射、濃煙滾滾。隨后提問：“火箭沒有翅膀，也沒有東西推它，它是靠什么飛上天的？”引導學生回憶實驗中“氣球放氣后反沖飛行”的小游戲。“火箭發動機向下高速噴出熾熱氣體，給氣體一個向下的巨大作用力；根據牛頓第三定律，氣體就給火箭一個等大的向上反作用力，這就是推力。這就是‘反沖運動’的本質。”教師在黑板上繪制簡圖，標注出“燃氣對火箭的推力↑”與“火箭對燃氣的噴射力↓”，并引用錢學森的話：“人類要走向星辰大海，就必須掌握反作用推進的奧秘。”
（2）、探討交通與運動安全
教師展示汽車碰撞測試慢鏡頭：車輛撞擊墻面瞬間，車身劇烈變形。“為什么安全帶和安全氣囊如此重要？”學生回答后，教師深化：“碰撞時，車對人體施加巨大的向前作用力，使人有飛出去的趨勢；而安全帶施加向后的拉力，阻止這種運動。這正是作用力與反作用力在保護生命。”再延伸至體育項目：“跳遠運動員起跳時用力蹬地，地面對腳的反作用力越大，跳得就越遠——所以訓練腿部力量就是在提升‘獲得反作用力’的能力。”
二、微型項目挑戰 （1）、設計“無接觸推動小車”裝置
教師提出挑戰任務：“現有兩輛帶磁鐵的小車，如何讓A車不動的情況下，僅靠磁力讓B車運動起來？反過來呢？”學生分組討論方案，并現場演示：同名磁極相對時排斥，A車推開B車的同時自身也會后退；異名磁極吸引時，兩車相向運動。教師總結：“每一次推動，都是雙向的承諾；每一次靠近，都是相互的奔赴。這不僅是物理，也是哲學。” 1. 觀看視頻，解釋火箭升空原理。
2. 討論交通安全中的力學應用。
3. 參與磁力小車實驗設計與演示。
4. 領悟物理規律背后的哲理意蘊。
評價任務 解釋合理：☆☆☆
聯系實際：☆☆☆
創意表達：☆☆☆
設計意圖 通過高科技案例展現牛頓第三定律的重大價值，增強民族自豪感與學科認同感。聯系交通安全與體育競技，體現物理知識的實用性與人文關懷。設置開放性微型項目，鼓勵創新思維與動手實踐，實現知識的創造性轉化。結尾融入詩意語言，將科學規律升華為人生哲理，實現情感態度價值觀的自然滲透。
課堂總結，詩意收束
【5分鐘】 一、結構化回顧 （1）、師生共同梳理知識脈絡
教師指著板書總結：“今天我們揭開了力的世界中最公平的法則——牛頓第三定律。它告訴我們：力永遠成對出現，有作用必有反作用，二者等大、反向、共線、異物、同性。無論是指尖輕觸紙張，還是巨艦劈波斬浪，這條規律無處不在。”
二、升華式結語 （2）、引用名言，啟迪心靈
教師深情說道：“物理學家費曼曾說：‘我要告訴你大自然的運作方式，不是因為它有用，而是因為它美。’當我們明白每一次握手都包含著兩股相等的力量，每一次奔跑都依賴大地無聲的托舉，我們便不再只是世界的過客，而是宇宙律動的一部分。愿你們今后行走世間，既能勇敢地施予力量，也能謙卑地感受回饋——因為真正的力量，從來不是征服，而是共鳴。”這段話將物理規律上升至生命哲學的高度，余音繞梁，令人回味無窮。 1. 跟隨教師回顧本節核心內容。
2. 記錄板書要點，形成知識框架。
3. 靜心聆聽總結，感悟科學之美。
4. 內化定律內涵，樹立正確力觀。
評價任務 知識整合：☆☆☆
情感共鳴：☆☆☆
價值認同：☆☆☆
設計意圖 采用“結構化+升華式”雙重總結策略，既幫助學生構建系統化的知識網絡，又通過優美的語言和深刻的哲思觸動心靈，實現理性與感性的統一。引用費曼名言彰顯科學之美，結尾寄語引導學生從物理視角理解人際關系與社會責任，充分體現“立德樹人”的教育宗旨。
作業設計
一、基礎鞏固題
1. 判斷下列說法是否正確，錯誤的請改正：
（1）人推墻的力大于墻推人的力，所以人后退。
（2）作用力與反作用力可以相互抵消。
（3）雞蛋碰石頭，雞蛋破了，說明石頭對雞蛋的作用力大于雞蛋對石頭的作用力。
（4）汽車牽引拖車前進，是因為汽車對拖車的拉力大于拖車對汽車的拉力。
2. 完成下列受力分析填空：
當一個蘋果靜止掛在樹枝上時：
（1）蘋果受到的重力，其反作用力是__________________________；
（2）樹枝對蘋果的拉力，其反作用力是__________________________；
（3）蘋果對樹枝的拉力，其反作用力是__________________________。
二、能力提升題
3. 小明穿著旱冰鞋推墻，結果自己向后滑動。請畫出小明受力分析圖，并標出墻對小明的作用力方向。說明這個現象體現了哪條物理定律？
4. 閱讀材料：我國“天問一號”探測器成功登陸火星。其降落過程中使用了“變推力發動機”進行懸停避障。請結合牛頓第三定律，解釋發動機如何通過向下噴氣實現減速下降。
三、實踐探究題
5. 回家后做一個小實驗：將吹好的氣球口松開，觀察它的運動軌跡。記錄現象，并用牛頓第三定律解釋原因。建議拍攝視頻或拍照上傳班級群分享。
【答案解析】
一、基礎鞏固題
1. （1）錯誤。應改為：人推墻的力等于墻推人的力，由于人質量較小，獲得的加速度較大，故后退明顯。
（2）錯誤。應改為：作用力與反作用力作用在不同物體上，不能相互抵消。
（3）錯誤。應改為：兩者大小相等，雞蛋破是因為其抗壓能力弱。
（4）錯誤。應改為：兩者大小相等，汽車能拉動拖車是因為牽引力大于地面阻力。
2. （1）蘋果對地球的引力；（2）蘋果對樹枝的拉力；（3）樹枝對蘋果的拉力。
二、能力提升題
3. 圖略。小明受到墻施加的水平向后的彈力，此力使其產生向后的加速度。體現牛頓第三定律。
4. 發動機向下高速噴出氣體，對氣體施加向下的作用力；氣體則對探測器施加向上的反作用力，此力與重力方向相反，實現減速下降。
板書設計
牛頓第三定律
——作用力與反作用力
一、實驗發現：
雙彈簧測力計互拉 → F = F′
二、內容表述：
F = -F′
大小相等｜方向相反｜作用在同一直線上
分別作用在兩個物體上｜同時產生、同時消失
三、五要素：
等大　反向　共線　異物　同性
四、與平衡力區別：
作用反作用力平衡力 對象 兩物體一物體效果不抵消抵消
五、應用實例：
→ 火箭升空：燃氣↓ → 推力↑
→ 走路跑步：腳蹬地 ←→ 地推腳
→ 氣球反沖：放氣← → 飛行→
教學反思
成功之處
1. 以“滑板車推墻”實驗開場，強烈激發學生興趣，迅速聚焦注意力，實現了良好的導入效果。
2. 實驗探究環節組織有序，學生動手充分，數據真實可信，有效促進了科學探究素養的發展。
3. 通過“馬拉車”“火箭升空”等典型案例，成功突破了概念混淆與前概念干擾兩大難點。
不足之處
1. 部分小組在實驗操作中仍存在急拉猛拽現象，導致讀數波動較大，今后需加強操作規范的前期培訓。
2. 對于學困生而言，平衡力與作用力的對比表格信息密度較高，理解仍有困難，應增加個別輔導。
3. 時間分配略顯緊張，最后的微型項目未能讓所有小組充分展示，下次可適當壓縮導入時間。

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