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

该高中物理课件以牛顿第三定律为核心，通过拍桌子、游泳划船、火箭发射等生活现象导入，引导学生从作用力与反作用力的定义出发，经实验探究总结规律，形成“现象-概念-实验-规律-应用”的学习支架。 其亮点在于实验设计融合传统与现代，用弹簧测力计静态实验和DIS传感器动态数据验证规律，培养科学探究能力。通过对比表格辨析作用力与反作用力和平衡力，结合例题强化科学思维，小结提炼核心要点帮助学生构建物理观念，教师可直接用于课堂提升教学效率。

牛顿第三定律 人教版高中物理必修第一册 · 第三章 1.7.2013 大家好，今天我们来学习高中物理中一个非常重要的基本定律——牛顿第三定律。它将帮助我们理解物体之间相互作用的本质。通过本节课的学习，我们将能够解释生活中许多有趣的物理现象，并掌握分析物体受力的关键方法。 ‹#› 课程导入 现象一：拍桌子 伸出手用力拍向桌面，为什么手掌会感到明显的疼痛？ 现象二：游泳与划船 明明手脚是向后划水，为什么人或船却能向前进？ 现象三：火箭发射 火箭升空的巨大推力从何而来？ 1.7.2013 让我们从几个生活中的现象开始思考。用力拍桌子，手会疼；游泳时向后划水，人却向前游；火箭向后喷气，却能飞向太空。这些现象都指向一个共同的结论：力的作用是相互的。一个物体对另一个物体施加力的同时，也必然受到另一个物体施加的反作用力。 ‹#› 作用力与反作用力 定义：两个物体之间的作用总是相互的。一个物体对另一个物体施加了力，后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。我们把这一对相互作用的力，称为作用力 和反作用力 。 力的作用永远是相互的。施力物体同时也是受力物体，反之亦然。 相互性 · 彼此依存 同时性 · 同生共灭 作用力与反作用力在时间上完全同步。它们同时产生、同时变化、同时消失。 异体性 · 独立效果 这两个力分别作用在两个不同的物体上。因此，它们产生的作用效果也是独立的，不能相互抵消，也不能求合力来简化分析，这是区分平衡力的关键。 1.7.2013 刚才我们看到的这些相互作用的力，在物理学上有一个专门的名称：作用力与反作用力。它们的定义很简单，就是两个物体之间相互施加的一对力。需要注意的是，谁是作用力，谁是反作用力，是人为规定的，它们总是成对出现，并且分别作用在两个不同的物体上，同时产生，同时消失。 ‹#› S N B S N A 实验探究 探究问题：作用力和反作用力的大小、方向之间存在着怎样精确的定量关系？是否会随物体的运动状态改变而变化？ 实验器材准备 选用两个规格完全相同的弹簧测力计。 1.7.2013 那么，作用力和反作用力的大小到底有什么关系呢？我们先通过一个简单的实验来探究。将两个弹簧测力计对拉，无论我们是静止还是缓慢移动，大家会发现，两个测力计的读数始终是相等的，而且方向相反。这初步证明了，作用力与反作用力大小相等，方向相反。 ‹#› 关键操作流程 将两个测力计挂钩相勾，两位同学分别向相反方向拉拽。 分三种状态观察： ① 保持静止；② 缓慢匀速运动；③ 改变拉力大小重复实验。 实验现象 无论处于静止还是缓慢运动状态，两个测力计的示数始终严格相等；拉力方向相反，且两个力同时存在、同时变化。 实验结论 初步证明：作用力与反作用力大小相等（F = -F'）、方向相反，作用在同一条直线上。这一关系不依赖于物体的运动状态。 1.7.2013 那么，作用力和反作用力的大小到底有什么关系呢？我们先通过一个简单的实验来探究。将两个弹簧测力计对拉，无论我们是静止还是缓慢移动，大家会发现，两个测力计的读数始终是相等的，而且方向相反。这初步证明了，作用力与反作用力大小相等，方向相反。 ‹#› 实验探究 DIS力传感器实验 1. 连接设备：将两个力传感器接入数据采集器并完成调零，确保初始状态准确。 2. 安装固定：将传感器的测力钩相互钩住或紧密相抵，保证接触点稳定。 3. 开始采集：在软件中启动数据记录，准备进行动态实验。 4. 实施运动：让传感器组合做水平方向的各种运动（如加速、减速、曲线运动）。 5. 数据处理：停止记录后，导出并观察计算机生成的力-时间(F-t)图像。 1.7.2013 刚才的实验是静态或缓慢运动的情况，那么在变速运动时，这个关系还成立吗？为了得到更精确的结论，我们使用DIS力传感器进行动态验证。通过计算机实时绘制的力-时间图像，我们可以清晰地看到，无论物体如何运动，两条力的曲线都完美地呈现出“等大、反向、同时”的特点。这有力地证明了我们的猜想。 ‹#› 等大性：大小始终相等 任意时刻两条力的曲线关于时间轴对称，峰值与谷值的绝对值完全一致，直观体现了力的大小对等关系。 反向性：方向截然相反 一条曲线始终在时间轴上方（正方向），另一条始终在下方（负方向），清晰展示了力的矢量方向相反的特征。 同时性：变化步调一致 两条曲线的波动完全同步，力的产生、变化与消失在时间维度上无先后之分。 总结：作用力与反作用力的关系 异体 力分别作用在两个不同的物体上，施力物体同时也是受力物体。 等大 无论物体运动状态如何，作用力与反作用力的大小在任何时刻都严格相等。 反向 两个力的方向始终相反，分别指向对方。 共线 力的作用线完全重合。 同时 力是成对出现的，同时产生、同时变化、同时消失。 同性 作用力与反作用力的性质必然相同。 牛顿第三定律 1.内容：两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 2.表达式： F = -F' 说明：式中 F 代表作用力，F' 代表反作用力，负号表示二者方向相反。 1.7.2013 通过刚才的实验，我们得出了物理学中一个非常重要的定律——牛顿第三定律。它的内容是：两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。我们可以用一个简洁的矢量式 F = -F' 来表示。这里的负号代表方向相反。请大家记住这六个核心特征：异体、等大、反向、共线、同时、同性。 ‹#› 牛顿第三定律 “总是”强调了该定律的普适性——这意味着在物理学的范畴内，这一规律没有任何例外情况，适用于我们所能观察到的所有相互作用场景。 与物体性质无关 它不受物体的材质、形态或物理状态影响，是跨越物质形态的基本准则。 与运动状态无关 无论物体是静止，还是处于匀速、加速、减速甚至复杂的曲线运动中，无论系统是否处于平衡状态，作用力与反作用力的大小和方向关系永远保持恒定不变。 与力的性质无关 无论是需要接触才产生的弹力、摩擦力，还是可以隔空传递的万有引力、库仑力、磁力，牛顿第三定律都普遍适用。 1.7.2013 在牛顿第三定律的描述中，“总是”这两个字至关重要。它告诉我们，这个定律具有绝对的普适性。不管相互作用的物体是什么材质，不管它们是静止还是高速运动，也不管这个力是接触力还是非接触力，作用力与反作用力大小相等、方向相反的关系永远成立。这体现了物理规律的和谐与统一。 ‹#› 【例1】 (多选)下图是利用传感器记录的两个物体间的作用力和反作用力的变化图线,根据图线可以得出的结论是(　　) A.作用力大时,反作用力大 B.作用力和反作用力的方向总是相反的 C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的 D.相互作用的两个物体一定都处于静止状态 答案:AB 解析:从题图上可以看出作用力和反作用力关于时间轴对称,即大小相等、方向相反,A、B选项正确;由本图不能看出相互作用力作用在同一物体上,相互作用的两个物体不一定处于静止状态,C、D选项错误。 难点辨析 对比维度 一对作用力与反作用力 一对平衡力 受力物体 作用在两个不同的物体上，即“异体” 作用在同一个物体上，即“同体” 力的性质 一定是同一种性质的力（如均为弹力） 不一定是同一种性质的力（如弹力与重力） 时间关系 同时产生、同时变化、同时消失，无先后 无必然的时间关联，撤去一个另一个可存在 作用效果 各自产生效果，力的作用效果不能抵消，不可求合力 效果相互抵消，合力为零，使物体保持平衡状态 根本区别：受力物体的“同”与“异” 作用力与反作用力是作用在两个不同的物体上，彼此独立产生效果；而一对平衡力是作用在同一个物体上，效果相互抵消。这是区分两者最关键的判断依据。 1.7.2013 这张表格清晰地对比了两者的区别。请大家重点关注第一行和第四行。最根本的区别在于受力物体：作用力与反作用力作用在两个不同的物体上，而平衡力作用在同一个物体上。正因如此，作用力与反作用力的效果不能抵消，而平衡力的效果可以抵消，使物体保持平衡状态。 ‹#› 【例2】 如图所示,物体静止于一斜面上,则下列说法正确的是(　) A.物体所受的重力和斜面对物体 的支持力是一对平衡力 B.物体对斜面的压力和斜面对物体 的支持力是一对平衡力 C.物体所受的重力和斜面对物体的支持力是一对作用力和反作用力 D.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力 答案:D 三、物体受力的初步分析 1、分析物体的受力的两条思路。 （1）根据物体运动状态的变化来分析和判断其受力情况，这是下一章学习的内容； （2）根据各种力的特点，从相互作用的角度来分析物体的受力。 【例3】一个木块静止在粗糙斜面上，画出木块受力示意图 分析：一般情况下，我们按重力、弹力和摩擦力的顺序来分析它的受力情况。木块受到，方向竖直向下重力G；垂直于斜面向上的弹力FN ，木块受沿斜面向上的静摩擦力。 假设木块和斜面之间没有摩擦，木块就会向下滑动，由此可以判断，静止的木块相对斜面有向下滑动的趋势，所受的静摩擦力 Ff 是沿斜面向上的。 Ff G FN 受力分析一般步骤有： 1.明确研究对象（研究哪一个物体） 2.分析场力（重力，以后会学到电场力，磁场力） 3.分析弹力（拉力，支持力等） 4.分析摩擦力 注意：只分析研究对象受到的力，不分析施加的力。 随堂练习： 1．关于一对作用力与反作用力，下面说法中正确的是（ ） A．物体相互作用时，先产生作用力，然后才产生反作用力 B．作用力和反作用力的合力为零 C．作用力和反作用力总是同时产生，同时消失，分别作用在两个物体上 D．放在水平面上的书所受重力和桌面对书的支持力为一对作用力与反作用力 C 2．电动滑板车是继传统滑板之后的又一滑板运动的新型产品形式，深受年轻人的喜爱。如图所示，电动滑板车置于水平地面上，下列说法正确的是（　　）   A．人站在滑板车上保持静止时，人所受的重力和地面对滑板车的支持力是一对平衡力 B．人站在滑板车上保持静止时，滑板车对人的支持力与滑板车对地的压力是一对作用力和反作用力 C．人向上起跳时，滑板车对人的支持力等于人对滑板车的压力 D．人向上起跳时，人所受的支持力大于人对滑板车的压力 C 3．如图所示，三个木块A、B、C，质量均为m，在水平推力F作用下静止靠在竖直的墙面上。已知A的左侧是光滑的，重力加速度为g，下列说法正确的是（　 　） A．A对B的摩擦力竖直向下，大小是mg B．B对C的摩擦力竖直向下，大小是2mg C．C对B的摩擦力竖直向上，大小是mg D．墙对C的摩擦力竖直向上，大小是3mg ABD 【答案】ABD A．对A受力分析，B对A的摩擦力与A的重力平衡，所以B对A的摩擦力竖直向上，大小是mg，由牛顿第三定律知，A正确； BC．对A、B组成的整体受力分析，C对B的摩擦力与整体的重力平衡，所以C对B的摩擦力竖直向上，大小是2mg，根据牛顿第三定律知，B对C的摩擦力竖直向下，大小是2mg，B正确，C错误。 D．对A、B、C组成的整体受力分析，墙对C的摩擦力与整体的重力平衡，所以墙对C的摩擦力竖直向上，大小是3mg，D正确； 小结： 一个核心定律 牛顿第三定律 (F = -F')，揭示了物体间相互作用的本质规律：两个物体之间的作用力与反作用力总是同时存在、成对出现。 一对核心概念 深刻理解作用力与反作用力，它们具有异体、等大、反向、共线、同时、同性的六大特征。 一个关键辨析 重点区分“作用力与反作用力（异体）”和“平衡力（同体）”。 一种思维方法 掌握“实验探究规律，规律解释现象”的科学路径。从观察实验现象归纳出理论，再将理论工具应用于解释生活中的物理场景。 1.7.2013 最后，我们来总结一下本节课的内容。我们学习了一个核心定律——牛顿第三定律，理解了一对核心概念——作用力与反作用力，并掌握了一个关键辨析——区分作用力与反作用力和平衡力。更重要的是，我们学会了一种科学的思维方法：通过实验探究规律，并将其应用于生活。希望大家课后能多加练习，真正掌握这部分知识。 ‹#› 感谢观看 THANKS FOR WATCHING 1.7.2013 今天的课程到此结束，感谢大家的聆听！ ‹#› $