3.3 牛顿第三定律 教学设计 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦牛顿第三定律，围绕相互作用力的特点及与平衡力的区别展开。通过台秤水盆演示实验，以手入水台秤示数变化的认知冲突，结合初中浮力知识引出反作用力，搭建新旧知识联系的学习支架。 该设计以学生实验为核心，通过按压油笔芯、气球挤压等体验相互作用，弹簧测力计互拉实验量化分析等大反向特点，培养科学探究与科学思维。对比平衡力深化概念，首尾呼应解决导入问题，助力学生构建物理观念，为教师提供生动高效的教学范例。

《牛顿第三定律》教学设计 一、课程基本信息 学科：物理 年级：高一 学期：第一学期 课题来源：人教版高中物理必修第一册教材，第三章第三节 二、目标素养 1.物理观念：知道一对平衡力和一对相互作用力的区别与联系。 2.科学思维：通过弹簧测力计互相拉动的实验，引导学生进行科学推理、寻找规律、最终得出作用力与反作用力之间的定量关系。 3.科学探究：通过“手入水盆”、按压油笔芯、两个气球挤压等实验让学生自发的形成作用力和反作用力的概念 4．科学态度与责任：通过应用二力平衡和牛顿第三定律分析生活中的实际问题，感受物理知识在现实生活中的应用，开拓思维。 3、 教学重难点 教学重点： 1.对相互作用力特点的认识。 2.“相互作用力”和“一对平衡力”的区别。 3.受力分析的步骤和方法。 教学难点： 1.会在案例及物理模型中寻找相互作用力。 2.会利用“牛顿第三定律”分析生活现象。 4、 教学媒体与资源选择 1.ppt课件 2.实验仪器：台秤、水盆、笔芯、气球、白纸、弹簧测力计或力传感器、图表 3.学习任务单，作业练习单 四、教学过程： 【导入新课】 演示实验1：将水盆放在台秤上，请一位同学读出台秤的示数，然后用纸将台秤表盘遮挡，并请该同学将手伸入水中但不触碰水盆。 提出问题1：此时表盘的示数会不会发生变化？ 生：部分学生认为不会变化，部分学生认为会发生变化 师：揭开白纸，台秤的示数增大 提出问题2：这位同学的手并没有碰触到水盆，那么为什么台秤的示数会发生变化呢？这其中的原因究竟是什么？让我们带着这个问题，开始今天的学习——牛顿第三定律。 （设计目的：通过一个简单的演示实验，在大多数学生认为台秤的示数不会增加的情况下，出现与学生想法截然不同的实验结果，以这样的认知冲突来吸引学生的学习兴趣。并且学生在初中阶段已经学习过浮力的相关知识，只是在初中阶段大多学生只能认识到水对物体的浮力，却无法认识到物体对水的反作用力，借助于这一实验，可以对学生已有的知识体系深化挖掘，并点明本节课主题，即牛顿第三定律） 【新课教学】 环节一：相互作用力的特点 师：在初中阶段，我们知道力是施力物体对受力物体的一种作用效果，那么请大家思考这样一个问题，当一个物体对另外一个物体施加力的时候，是不是只有受力物才受到力的作用呢？ 学生实验1： 仪器：油笔芯（每组一只） 过程：让学生用手指尖按压油笔芯 提出问题3：手指按压笔尖，有什么感觉？ 生：感到疼痛 演示实验2：拿出两个完全相同的气球，用一个气球去挤压另外一个气球，让学生观察两个气球的变化 生：两个气球的形状都发生了变化，并且变化幅度大体相同。 提出问题4：那么综合上述两个实验，我们可以得到什么样的规律呢？ 生：两个物体之间的作用总是相互的，手指按压笔尖的时候，笔尖也会给手指一个力，所以手指会痛。A气球挤压B气球的时候，两个气球同时发生形变，说明两个气球同时产生了弹力。 师：物体之间的力总是成对出现的，一个物体对另一个物体施加了力，那么另一个物体也一定会对前一个物体施加力。我们将这一对力称为相互作用力，其中一个是作用力，另外一个就是反作用力。 （设计目的：通过学生实验和演示实验，让学生直观感受物体间作用力是相互的，并引导学生对规律进行总结，得到初步结论） 提出问题5：在按压笔尖的时候，手指对笔尖的力向哪里，笔尖对手指的力又指向哪里？两个气球互相挤压的时候呢？ 学生分组讨论，选出代表回答，并在课件展示完整的受力分析，得到结论：一对相互作用力方向相反 提出问题6：当我们更用力的按压笔尖，有什么感受？减小按压笔尖的力，又有什么感受？先前用一个气球挤压另外一个气球时，两个气球同时发生几乎等量的形变，而当分开气球时，气球的形变又近乎同时消失，我们能从中得到什么样的结论呢？ 引导分析，学生讨论得到结论：一对相互作用力总是同时变化，同时产生，同时消失，而且是同性质的力。 环节二：相互作用力的大小关系 师：经过刚刚的实验和思考，我们已经对相互作用力的特点有了初步的认识，有同学在刚才的实验中发现一对相互作用力的大小应该是相同的，但我们得到这一结果的实验过程却并不严谨，靠的是自己的“感觉”而非数据支持，所以请大家开动脑筋，想一想我们能否利用已经学到的知识，设计一个实验来探究一对相互作用力的大小关系。 学生讨论，教师稍加引导，得到不同的实验方案。 （设计目的：一方面让学生明确科学探究中保持严谨的重要性，同时让学生通过小组讨论开拓思路，应用刚刚学习到的知识自行设计实验，可以提升学生应用知识解决问题的能力，并培养探究意识及探究能力。） 师：由于仪器的限制，大家提出的很多优秀的实验方案我们本节课都无法完成，大家可以在课后完成自己小组的实验设想，在下节课来进行展示。而本节课中，我们将采用弹簧测力计来进行探究，一对相互作用的大小究竟是否相等，不同的运动状态又是否会对这一结果产生影响。 学生实验2： 仪器：弹簧测力计（每组两个） 过程：将两个弹簧测力计勾连在一起，让学生随意拉动，并填写表格。 实验步骤 试验次数 弹簧测力计A示数 弹簧测力计B示数 大小关系 A不动 拉动B 第一次 第二次 第三次 B不动 拉动A 第一次 第二次 第三次 同时拉动A、B做匀速运动 第一次 第二次 第三次 同时拉动A、B做匀变速运动 第一次 第二次 第三次 结论：无论拉动哪个弹簧测力计，两个弹簧测力计的示数都是相同的，即一对相互作用始终等大，并且和运动状态无关。 学生总结相互作用力的特点：等大，反向，同时产生，同时变化，同时消失，与运动状态无关。 任务布置：请大家拿出作业练习单，完成课堂练习第一部分。 学生完成后对照答案，存在问题的题目请作对的学生来讲解，如有需要教师再进行补充。 （设计目的：例题训练可以巩固学生刚刚学到的知识，并让学生学会用知识分析实际案例，学生讲解对比教师讲解的好处是学生之间思维方式相似，错误的学生更容易发现自己为什么错以及错在哪里，同时也能锻炼讲题同学的语言表达能力。） 环节三：一对相互作用力与一对平衡力的异同 提出问题7：我们在初中阶段学习过，一对等大反向的力可以抵消作用效果，也就是可以平衡的。那么一对相互作用力能否平衡呢？ 学生对此展开讨论，有些同学认为是可以平衡的，有些同学则认为不行，请不同的学生阐述自己的观点和理由。 师：中国有一句老话，叫做鸡蛋碰石头。在这个过程之中鸡蛋给石头的力和石头给鸡蛋的力是等大反向作用在同一条直线上的的，那么这两个力能否互相平衡呢？ 生：如果这两个力可以互相平衡，作用效果抵消，那么鸡蛋碰石头就永远也碰不碎，这不符合实际情况，所以这一对相互作用的作用效果是不能抵消的，也就是不能平衡的。 提出问题8：那么为什么我们初中学习一对等大、反向、作用在同一条直线上的两个力可以平衡，到了今天又不能平衡呢？ 师：回答这个问题之前，我们先回顾一下初中学习的有关平衡力的知识。（ppt展示一对平衡力的概念——如果作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上，那么这两个力就彼此平衡） 提出问题9：他们的区别在哪里呢？ 生：一对平衡力是作用在同一个物体上的，而一对相互作用力是作用在两个不同物体上的。 任务布置：一对平衡力和一对相互作用力的区别不止如此，请完成学习任务清单上“一对平衡力和一对相互作用力”的异同表格。 环节四：物体受力的初步分析 提出问题10：在刚刚的问题处理之中，我们发现在处理很多问题时，我们都需要做出受力分析，那么对研究对象做受力分析的一般步骤又有哪些呢？ 任务布置：完成作业练习单第二部分的内容。 学生完成后对照答案，存在问题的题目请作对的学生来讲解，如有需要教师再进行补充。 【课堂小结】 最初的问题：在课堂刚开始的时候，我们提出了一个问题，为什么在手放进水盆但不接触水盆，台秤示数会增大？现在大家心中有答案了么？ 学生讨论总结：因为水对手有向上的浮力，故而手对水一定有向下的反作用力，所以台秤的示数会增大。 （设计目的：通过对刚刚学习的规律的应用，在前后呼应完善课堂结构的同时，让学生体会物理来源于生活又回归于生活的学科特点，加深学生对核心概念与概念体系的运用） 【课后思考】 请大家想象这样一个场景，在高精度的电子秤上放置一个烧杯，假设烧杯底部停留了一只果蝇，当果蝇从烧杯底部起飞悬停在烧杯内部时，电子秤的示数是否会发生变化，如果会，是变大还是变小？ （设计目的：将“手入水盆”的场景进一步拓展，一方面可以在思考中加深学生对本节课只是内容的理解，另一方面也能锻炼学生归纳总结物理模型的能力，对学生形成正确的科学思维有极大的正面意义。） 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 $