4.4 牛顿第三定律 课时教案-2025-2026学年高一上学期物理沪科版必修第一册

4.4 《牛顿第三定律》课时教案

学科

物理

年级册别

高一上册

共1课时

教材

沪科版高中物理必修第一册

授课类型

新授课

第1课时

教材分析

教材分析
本节内容选自沪科版高中物理必修第一册第四章《牛顿运动定律》的第四节“牛顿第三定律”。在学生已掌握牛顿第一、第二定律的基础上，本课通过实验与生活实例揭示物体间相互作用的规律——作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上且分别作用于两个不同物体。该定律是理解力的相互性本质的关键，为后续学习受力分析、连接体问题及动量守恒奠定基础。

学情分析
高一学生对“力”的概念已有初步认识，但常存在误区：如认为“主动施力者用力大”“强者对弱者的力更大”等直觉错误。同时，学生具备一定的观察能力和动手能力，喜欢参与实验活动。然而，在区分“作用力与反作用力”和“平衡力”方面容易混淆。因此，教学应注重通过直观实验打破认知偏差，借助对比辨析强化概念本质，促进科学思维发展。

课时教学目标

物理观念
1. 理解牛顿第三定律的内容，能准确表述作用力与反作用力的关系；
2. 能识别实际情境中的一对作用力与反作用力，并说明其特点。

科学思维
1. 通过实验数据分析归纳出作用力与反作用力的数量关系，提升归纳推理能力；
2. 能从受力对象、性质、时间等方面比较“作用力—反作用力”与“平衡力”的异同，增强概念辨析能力。

科学探究
1. 设计并操作双弹簧测力计互拉实验，收集数据验证牛顿第三定律；
2. 在真实情境中提出关于力的相互性的问题，并尝试用定律解释现象。

科学态度与责任
1. 认识到自然界中力的作用是相互的，形成客观看待事物的科学态度；
2. 养成尊重事实、勇于质疑经验直觉的良好科学品质。

教学重点、难点

重点
1. 牛顿第三定律的基本内容及其表达式 F = -F′ 的含义；
2. 作用力与反作用力的同时性、等值性、反向性和共线性特征。

难点
1. 区分“作用力与反作用力”与“二力平衡”的差异；
2. 理解作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，不能抵消。

教学方法与准备

教学方法
实验探究法、情境探究法、讲授法

教具准备
数字传感器（双力探头）、计算机实时显示系统、弹簧测力计（两支）、滑板车两辆、磁铁小车组、气球、视频资料

教学环节

教师活动

学生活动

情境激疑：谁在推谁？
【6分钟】

一、创设冲突情境，挑战日常直觉

（一）、播放慢动作视频：冰面推人
画面展示两名质量相近的学生站在光滑冰面上，甲突然用力推乙，结果两人同时向后退开。
提问：“是谁让乙后退的？又是谁让甲后退的？”
预设学生回答：“甲推了乙，所以乙后退；甲自己也受到了反作用力。”
继续追问：“如果甲力气比乙大，他推的时候，两人受到的力一样大吗？”
引发争议，部分学生可能认为“力气大的人施加的力更大”。
（二）、引入经典悖论故事：马与车之争
讲述古希腊哲学家提出的疑问：“马拉着车前进，根据牛顿第三定律，马对车向前的拉力等于车对马向后的拉力，这两个力大小相等、方向相反，应该互相抵消，那为什么车还能前进呢？”
引导学生思考：“这个推理错在哪里？是不是说明牛顿第三定律有问题？”
制造强烈的认知冲突，使学生意识到仅凭直觉无法解释复杂现象，必须深入探究力的本质关系。
（三）、明确学习任务：
“今天我们就来揭开这个谜团——深入研究物体之间的相互作用规律，学习牛顿第三定律。我们要回答三个核心问题：
第一，两个物体之间的作用力究竟谁大谁小？
第二，它们是否真的会‘抵消’？
第三，为什么看似平衡的力却能让系统产生运动？”

1. 观看视频，描述现象并尝试解释。
2. 参与讨论，表达对“力大小”的直觉判断。
3. 思考马与车的矛盾问题，产生探究欲望。
4. 明确本节课要解决的核心问题。

评价任务

现象观察：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
认知冲突：☆☆☆

设计意图

以“冰面推人”这一视觉冲击强的生活实例切入，迅速吸引注意力；再通过“马与车”的历史哲学悖论深化思维矛盾，激发深层探究动机。两个情境层层递进，既贴近学生经验，又超越常识，成功构建了一个富有张力的学习起点，为后续实验验证和理论建构做好铺垫。

实验探究：力的对话
【15分钟】

一、精准测量：捕捉力的“对称性”

（一）、演示数字传感器实时互拉实验：
 

1. 观察数字传感器曲线，分析数据规律。
2. 动手操作弹簧测力

教师将两个力传感器固定在实验台上，用一根细绳连接，邀请两名学生分别握住一个传感器手柄，进行缓慢互拉。
电脑屏幕同步显示两条力-时间曲线，颜色区分。
操作过程：
1. 初始静止状态，两力均为零；
2. 学生A开始缓慢施力，B保持不动——观察曲线变化；
3. B也开始回应施力，双方逐渐加大拉力；
4. 忽然松手或猛力一拉，观察瞬态响应。
引导学生重点关注：两条曲线是否始终关于横轴对称？最大值是否相同？何时出现峰值？
结论：无论谁“主动”拉，也不管拉力如何变化，两个力总是大小相等、方向相反、同时出现、同时消失。
（二）、学生分组验证：弹簧测力计互拉实验
发放器材：每组两支弹簧测力计，要求学生将其挂钩相连，水平放置于桌面。
任务一：一人固定一支，另一人拉动；记录两测力计读数。
任务二：两人同时用力拉；再次记录读数。
任务三：快速猛拉一次，观察指针动态。
教师巡视指导，提醒读数视线垂直刻度盘，避免视差误差。
鼓励学生反复尝试不同方式，体会“无论怎样拉，读数总相等”的规律。
（三）、拓展感知：多种相互作用形式
1. 磁铁排斥实验：将两块同名磁极相对的小车置于轨道上，释放后观察运动情况，说明磁力也满足第三定律；
2. 气球反冲演示：吹大气球后松手，气球乱飞——解释气体喷出时对气球产生反作用力；
3. 手拍桌子体验：提问：“你感觉疼的是手还是桌子？”引导学生理解作用力与反作用力的感受差异源于受力对象不同。

计，记录并比较读数。
3. 尝试不同拉法，验证力的对等性。
4. 参与磁铁、气球等趣味实验，拓宽认知。

评价任务

操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
规律发现：☆☆☆

设计意图

采用“高精尖+低成本”双轨实验策略：数字传感器提供精确、动态、可视化的证据，破除“眼见不一定为实”的局限；传统弹簧测力计让学生亲手操作，增强体验感。多类型实验覆盖接触力与非接触力，全面印证定律普适性。整个过程体现“提出假设—设计实验—收集证据—得出结论”的完整探究链条。

规律建构：定律诞生
【10分钟】

一、归纳总结：从现象到原理

（一）、组织学生自主表述定律内容
提问：“根据刚才的所有实验，谁能用自己的话总结一下两个物体之间的作用力有什么规律？”
鼓励多名学生发言，逐步完善：
- 两个力总是成对出现；
- 大小相等；
 

1. 基于实验现象，尝试归纳定律要点。
2. 理解定律的文字与数学表达。
3. 分析“马与车”问题中的受力关系。
4. 明确作用力与反作用力不抵消的原因。