3.3 牛顿第三定律(表格式)课时教案【新教材】2025--2026年人教版(2019)高中物理必修第一册

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名称 3.3 牛顿第三定律(表格式)课时教案【新教材】2025--2026年人教版(2019)高中物理必修第一册
格式 docx
文件大小 25.6KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-09-06 10:16:48

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文档简介

3.3《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 人教版高中物理必修一 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修一第三章《相互作用》的第三节,是力学体系中的核心规律之一。教材通过生活实例和实验现象引出作用力与反作用力的概念,引导学生观察两物体间的相互作用,进而归纳出牛顿第三定律的内容。本节内容不仅深化了对“力是物体间相互作用”的理解,也为后续学习受力分析、牛顿第二定律的应用以及动量守恒等知识奠定基础。教材注重从现象到本质的推理过程,强调实验验证与逻辑思维的结合,体现了物理学科“观察—猜想—实验—结论”的科学探究路径。
学情分析
高一学生已掌握重力、弹力、摩擦力等基本力的概念,并初步具备受力分析能力。但在认知上仍存在误区,如认为“主动施力者受力小”“强者 exert 力大、弱者受力小”等错误观念。学生对“相互性”理解不深,容易忽略反作用力的存在。此外,学生正处于抽象思维发展初期,对成对出现的力难以建立对称性认知。因此,教学中需通过直观实验、情境对比和思维冲突设计,帮助学生突破直觉误区,构建正确的物理图景,发展科学推理能力。
课时教学目标
物理观念
1. 理解作用力与反作用力的概念,能准确识别实际情境中的一对作用力与反作用力。
2. 掌握牛顿第三定律的内容,明确其表达式 F = -F′ 的物理意义及适用范围。
科学思维
1. 能通过实验现象和数据分析归纳出作用力与反作用力的关系,提升归纳与演绎能力。
2. 能区分作用力与反作用力和平衡力,发展对比分析与概念辨析能力。
科学探究
1. 经历用传感器探究作用力与反作用力关系的实验过程,掌握数字化实验工具的使用方法。
2. 能设计简单实验验证牛顿第三定律在不同情境下的普适性。
科学态度与责任
1. 在实验中养成严谨求实、尊重数据的科学态度。
2. 认识到自然界中力的相互性原理在科技与生活中的广泛应用,增强探索自然规律的责任感。
教学重点、难点
重点
1. 牛顿第三定律的内容及其表达式的理解。
2. 作用力与反作用力的特点:等大、反向、共线、异物、同性质、同时性。
难点
1. 区分作用力与反作用力与一对平衡力。
2. 理解“作用力与反作用力总是大小相等”,即使在运动状态不同的物体间也成立。
教学方法与准备
教学方法
实验探究法、情境教学法、合作学习、讲授法
教具准备
力传感器(两套)、数据采集器、计算机、磁性黑板、小车、弹簧、气球、滑板、多媒体课件
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入,制造认知冲突
【6分钟】 一、创设“拔河”情境,引发思维碰撞 (一)、播放视频并提问:
教师播放一段拔河比赛的视频:两队学生激烈对抗,绳子中间的红绸带左右摇摆,最终一方获胜。视频暂停在僵持阶段。
提问1:胜利的一方是不是因为 exert 了更大的拉力?
提问2:失败的一方是否 exert 的拉力较小?
提问3:如果甲队 exert 的力大于乙队,那么绳子为什么会保持静止或匀速运动?这是否违背了牛顿第一定律?
引导语:我们常以为“力气大的赢”,但物理世界往往颠覆直觉。今天我们要揭开这场力量对决背后的真正法则——牛顿第三定律。它告诉我们:每一个作用的背后,都有一个对等的回应。
(二)、引出课题并板书:
教师在黑板上书写课题:“3.3 牛顿第三定律”,并强调:“这不是一场‘谁更用力’的比赛,而是一次‘力的对称性’的展示。真正的胜负,取决于系统的整体受力与惯性,而非单方面的‘用力大小’。” 1. 观看视频,思考问题。
2. 表达个人观点。
3. 提出质疑与猜想。
4. 明确学习任务。
评价任务 观点明确:☆☆☆
质疑合理:☆☆☆
参与积极:☆☆☆
设计意图 以拔河比赛这一学生熟悉且充满胜负情绪的情境导入,制造强烈的认知冲突,激发探究欲望。三个递进式问题直指本节课核心——作用力与反作用力的大小关系,打破“强者用力大”的日常错觉。引用“力的对称性”提升物理美感,为后续实验探究埋下伏笔。
实验探究,发现规律
【18分钟】 一、数字化实验:力传感器实时监测 (一)、演示实验 setup 与原理讲解:
教师展示两套力传感器,分别固定在两个小车上,两车通过轻绳连接,置于光滑水平轨道上。传感器通过数据线连接至计算机,实时显示两力的大小与方向曲线。
讲解:当A车拉B车时,传感器A测得A对B的作用力F_AB,传感器B测得B对A的反作用力F_BA。我们将同时记录这两个力随时间的变化。
提问:你预测这两个力的大小关系是怎样的?是否可能一方更大?
学生自由猜测后,教师开始实验:
1. 静止状态下,轻轻拉动A车,观察两传感器读数;
2. 快速加速A车,带动B车运动;
3. B车突然刹车,A车继续前进;
4. 双方互拉,模拟拔河僵持状态。
每次操作后,暂停画面,引导学生观察电脑屏幕上两条力-时间曲线的重合情况。
(二)、数据分析与规律归纳:
教师放大曲线图,指出无论在静止、加速、减速还是相互拉扯过程中,F_AB与F_BA的数值始终相等,方向相反,作用在同一直线上。
提问:这个规律是否只适用于特定情况?
为进一步验证,教师更换实验方式:
1. 用手直接拉传感器,另一端固定在墙上;
2. 将两个弹簧测力计钩在一起,互相拉伸;
3. 吹一个气球松手,观察其反冲运动。
在每种情况下,均引导学生观察并确认“两力等大反向”的现象。
最终师生共同总结:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
教师板书牛顿第三定律内容,并写出表达式:F = -F′。
二、深入理解定律内涵 (一)、提炼作用力与反作用力的六大特征:
教师引导学生结合实验,归纳:
1. 异物性:分别作用在两个不同物体上;
2. 等值性:大小总是相等;
3. 反向性:方向总是相反;
4. 共线性:作用在同一直线上;
5. 同时性:同时产生、同时变化、同时消失;
6. 同性质:同为弹力、摩擦力或引力等。
举例说明:人推墙时,手对墙的力(弹力)与墙对手的力(弹力)是一对作用力与反作用力,同时存在,性质相同。
(二)、辨析常见误区:
教师强调:“即使一个物体在运动,另一个静止,它们之间的作用力与反作用力依然等大。”
举例:卡车撞自行车,虽然自行车被撞飞,但卡车也受到同样大小的反作用力(只是因其质量大,加速度小,不易察觉)。
1. 观察实验现象,记录数据。
2. 分析曲线,归纳规律。
3. 参与讨论,理解特征。
4. 澄清误区,建立正确认知。
评价任务 数据准确:☆☆☆
归纳完整:☆☆☆
理解深入:☆☆☆
设计意图 利用数字化传感器实现实时、精确、可视化的力测量,突破传统弹簧测力计读数滞后、误差大的局限,让学生亲眼“看见”力的对等性,增强说服力。多种情境验证提升规律的普适性认知。系统归纳六大特征帮助学生构建完整概念框架。通过“卡车撞自行车”等反直觉案例,彻底打破“运动物体用力大”的迷思。
对比辨析,深化理解
【12分钟】 一、作用力与反作用力 vs 平衡力 (一)、情境对比分析:
教师展示两个典型情境:
情境1:书静止在桌面上。
提问:书受到的重力与桌面对书的支持力是否为一对作用力与反作用力?
引导学生分析:重力施力体是地球,受力体是书;支持力施力体是桌子,受力体是书。两者同作用于书,是一对平衡力。而书对桌子的压力与桌子对书的支持力才是一对作用力与反作用力。
情境2:人站在地面上。
提问:人受到的重力与地面对人的支持力是什么关系?人对地面的压力与地面对人的支持力呢?
学生分析后明确:前者是平衡力(同物、反向、等大、共线),后者是作用力与反作用力(异物、同性质、同时)。
(二)、表格归纳区别:
教师引导学生共同完成对比表格:
比较项作用力与反作用力平衡力 作用对象两个不同物体同一物体力的性质一定相同 不一定相同是否同时存在同时产生 、同时消失不一定 | 效果不能抵消(作用于不同物)可使物体保持平衡
(三)、课堂练习:
判断下列各组力是否为作用力与反作用力:
1. 苹果落地时,地球对苹果的引力与苹果对地球的引力。(√)
2. 悬挂的灯泡,电线对灯的拉力与灯对电线的拉力。(√)
3. 水平桌面上的木块,受到的重力与桌面支持力。(×)
学生独立完成,教师点评。 1. 分析情境,对比概念。
2. 填写表格,归纳异同。
3. 完成练习,巩固理解。
4. 参与讨论,澄清模糊。
评价任务 辨析准确:☆☆☆
表达清晰:☆☆☆
应用正确:☆☆☆
设计意图 通过典型情境对比,直击学生易混淆点。表格归纳法清晰呈现核心差异,强化记忆。课堂练习及时反馈,确保学生能准确区分两类力,为后续受力分析打下坚实基础。强调“效果不同”帮助学生理解为何作用力与反作用力不能抵消。
联系生活,拓展应用
【5分钟】 一、生活中的牛顿第三定律 (一)、小组讨论:
教师提出问题:请列举生活中体现牛顿第三定律的现象,并解释其原理。
学生分组讨论,教师巡视指导。代表发言:
预设答案:
1. 走路:脚向后蹬地,地给人向前的反作用力;
2. 划船:桨向后划水,水给桨向前的推力;
3. 火箭升空:向下喷气,气体给火箭向上的反冲力;
4. 枪的后坐力:子弹向前射出,枪身向后运动。
(二)、科技应用介绍:
教师补充:
1. 喷气式飞机:利用高速喷出气体获得前进动力;
2. 水下推进器:通过螺旋桨推动水流获得反作用力;
3. 磁悬浮列车:电磁铁与轨道间的作用力与反作用力实现悬浮与推进。
强调:人类对反作用力的利用,是航天、航海、交通等领域进步的关键。 1. 小组讨论,列举实例。
2. 分享交流,补充完善。
3. 听取讲解,拓展视野。
4. 形成科学认知。
评价任务 举例恰当:☆☆☆
解释合理:☆☆☆
表达完整:☆☆☆
设计意图 通过小组讨论促进合作学习,培养学生迁移应用能力。从走路到火箭升空,层层递进,展现定律的广泛适用性。补充高科技案例,激发学生民族自豪感与科学探索欲,体现物理服务于社会的价值。
课堂总结,升华主题
【4分钟】 一、结构化回顾 (一)、知识梳理:
教师带领学生回顾:
1. 作用力与反作用力:等大、反向、共线、异物、同性、同时;
2. 表达式:F = -F′;
3. 与平衡力的区别:作用对象不同,效果不同;
4. 生活与科技中的广泛应用。
二、升华式总结 (一)、哲理提升:
教师深情总结:“牛顿第三定律告诉我们:你 exert 的每一个力,都会收到一个对等的回应。这不是简单的物理规律,更是一种宇宙的平衡哲学。在生活中,你给予世界的善意,终将以某种方式回到你身上;你对他人施加的压力,也会以反作用的形式影响自己。正如诗人艾米莉·狄金森所写:‘I'm nobody! Who are you ’——每一个‘我’都存在于与他者的相互作用之中。愿你们不仅学会分析力的对等,更能领悟人际交往中的‘作用与反作用’,做一个懂得尊重、理解与回应的人。” 1. 跟随回顾,梳理知识。
2. 倾听感悟,内化提升。
3. 思考人生,建立联系。
4. 树立价值观,展望未来。
评价任务 知识完整:☆☆☆
理解深刻:☆☆☆
情感共鸣:☆☆☆
设计意图 通过结构化回顾强化知识体系。升华式总结将物理规律与人生哲理巧妙融合,引用诗歌增添人文气息,体现“课程育人”理念。用富有哲思的语言引导学生从物理世界走向人生思考,实现情感态度与价值观的双重提升。
作业设计
一、基础巩固
1. 判断下列说法是否正确,错误的请改正:
(1)作用力与反作用力可以相互抵消。
(2)马拉车的力大于车拉马的力,所以马能拉动车。
(3)鸡蛋碰石头,鸡蛋破了,说明石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力。
2. 一个质量为60kg的人站在电梯中,电梯以2m/s 的加速度上升(g=10m/s )。求:
(1)人对电梯地板的压力大小;
(2)电梯地板对人的支持力大小;
(3)上述两力是否为作用力与反作用力?是否为平衡力?
二、拓展探究
1. 设计一个家庭小实验,验证“作用力与反作用力等大反向”,可用气球、小车、弹簧秤等物品。
2. 查阅资料:为什么宇航员在太空舱内可以“漂浮”?这与牛顿第三定律是否矛盾?
3. 思考:如果地球突然消失,月亮会怎样运动?从作用力与反作用力角度解释。
【答案解析】
一、基础巩固
1. (1)错误。作用力与反作用力作用在不同物体上,不能抵消。
(2)错误。两力等大,马能拉动车是因为马与地面的摩擦力大于车与地面的摩擦力。
(3)错误。两力等大,鸡蛋破是因为其承受能力弱。
2. 解:
(1)人对电梯压力 N′ = m(g+a) = 60×12 = 720N;
(2)电梯对人支持力 N = 720N;
(3)是作用力与反作用力(异物、同性、等大反向);不是平衡力(作用在不同物体)。
二、拓展探究
1. 示例:将气球吹大后松手,观察其反冲运动。
2. 太空舱绕地球做自由落体运动,失重状态,但万有引力仍存在,符合牛顿第三定律。
3. 月亮将沿切线方向做匀速直线运动,因地球消失后引力消失,作用力与反作用力同时消失。
板书设计
3.3 牛顿第三定律
一、内容:
  两物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
  F = -F′
二、特点:
  ① 异物性 ② 等值性 ③ 反向性
  ④ 共线性 ⑤ 同时性 ⑥ 同性质
三、与平衡力的区别:
   比较项作用力与反作用力平衡力 作用对象两个不同物体同一物体| 效果不能抵消(作用于不同物)可使物体保持平衡
四、应用:
  走路、划船、火箭升空、喷气飞机
教学反思
成功之处
1. 以“拔河”为主线情境贯穿始终,有效激发学生兴趣,实现从生活经验到科学规律的自然过渡。
2. 数字化实验直观呈现力的实时变化,极大增强了证据的说服力,学生印象深刻。
3. 对比辨析环节设计精准,有效破解了“作用力与反作用力 vs 平衡力”的学习难点。
不足之处
1. 部分学生对“同时性”理解仍显模糊,需增加慢动作视频或动画演示。
2. 拓展探究题对部分学生难度偏大,可提供分层作业选项。
3. 课堂时间紧张,学生自主设计实验环节未能充分展开,可考虑延伸至课后实践。