5.4 牛顿第三运动定律 课时教案（表格式）2025--2026年鲁科版高中物理必修第一册

5.4《牛顿第三运动定律》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 鲁科版必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于鲁科版高中物理必修第一册第五章第四节，是力学核心知识体系的重要组成部分。在学生已掌握牛顿第一、第二定律的基础上，引入作用力与反作用力的概念，揭示物体间相互作用的对称性规律。教材通过生活实例和实验探究引导学生理解“等大、反向、共线、异物”的特点，并强调其与平衡力的区别。该定律不仅是解决连接体问题、受力分析的关键工具，也为后续动量守恒定律的学习奠定基础，在整个经典力学中具有承上启下的关键地位。
学情分析
高一学生已具备一定的观察力和逻辑思维能力，对生活中推墙、划船等现象有直观感受，但缺乏科学抽象和定量分析的能力。此前学习了力的基本概念、重力弹力摩擦力及牛顿前两定律，具备初步的受力分析技能。然而，“作用力与反作用力”易与“二力平衡”混淆，尤其在判断施力物体与受力物体时存在认知障碍。同时，学生常误认为“主动施力者力更大”，需通过实验打破直觉误区。结合高中生好奇心强、喜欢动手的特点，宜采用情境创设+实验探究+合作讨论的方式突破难点。
课时教学目标
物理观念
1. 能准确描述牛顿第三定律的内容，理解作用力与反作用力的“等值、反向、共线、异物、同性质”五要素特征。
2. 能区分作用力与反作用力和一对平衡力的本质差异，并能应用于实际问题中的受力分析。
科学思维
1. 通过设计对比实验，归纳总结出作用力与反作用力的数量关系，发展归纳推理与模型建构能力。
2. 运用控制变量法分析多个力之间的关系，提升批判性思维水平，纠正“强者用力大”的错误前概念。
科学探究
1. 能独立操作双弹簧测力计互拉实验，记录数据并得出结论，培养实验设计与数据处理能力。
2. 在小组合作中提出可验证的假设，完成探究任务，体验完整的科学探究过程。
科学态度与责任
1. 养成实事求是的科学态度，尊重实验数据，敢于质疑经验直觉。
2. 认识到自然界中力的作用是相互的，体会物理规律的普适美与对称美，增强探索自然的兴趣。
教学重点、难点
重点
1. 牛顿第三定律的内容及其五要素（大小相等、方向相反、作用在同一直线上、分别作用于两个不同物体、性质相同）。
2. 利用该定律进行简单情境下的受力分析与解释生活现象。
难点
1. 理解“作用力与反作用力总是大小相等”，即使物体处于加速状态也不改变。
2. 准确区分“作用力与反作用力”与“一对平衡力”的本质区别，避免混淆。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验探究法、合作学习法、讲授法相结合
教具准备
双弹簧测力计（带挂钩）、滑板车两辆、磁铁两块（异极相对）、气球若干、多媒体课件、视频素材
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：破冰挑战
【5分钟】 一、创设真实冲突情境，激发认知矛盾。 （一）、播放视频片段：冰面上两人互推后分开。
教师播放一段提前录制的校园情景剧视频：两名同学站在光滑冰面上背靠背站立，其中一人突然用力推开另一人，结果两人同时向相反方向滑开。播放完毕后提问：“为什么不是只有被推的人后退？推人的同学为什么会自己也后退？”引导学生思考背后的物理原理。
（二）、组织现场小实验：手掌互击与推墙体验。
邀请两位学生上台演示：面对面站立，双手掌心相对轻轻互推；随后每位学生独自用手掌猛推墙壁。提问：“当你推墙时，手有没有感觉？墙是否也在‘推’你？你能感受到这个力吗？”让学生闭眼回忆推墙瞬间手部肌肉的紧张感，强化“反作用力”的身体感知。
（三）、引出课题，建立探究主线——“谁才是真正的发力者？”
教师总结：“我们常说‘我推了他一下’，似乎我是主动方，他是被动方。但从刚才的现象看，似乎他也‘推’了我。那么，这两个力之间到底有什么关系？是不是强者就能施加更大的力？今天我们就来揭开这个谜团，走进《牛顿第三运动定律》的世界。”板书课题，明确本节课将围绕“作用力与反作用力的关系”展开系统探究。 1. 观看视频，描述现象。
2. 参与体验，感受力的相互性。
3. 提出疑问，形成探究兴趣。
4. 明确学习主题与任务。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
参与体验：☆☆☆
设计意图 通过贴近生活的视频与亲身可感的身体体验，迅速激活学生的已有经验，制造“常识与现象不符”的认知冲突，引发强烈的好奇心与求知欲。以“谁才是真正发力者”作为贯穿全课的驱动性问题，赋予整堂课清晰的任务主线，使后续探究活动更具目的性和连贯性。
实验探究：数据说话
【15分钟】 一、分组实验：双弹簧测力计互拉，测量作用力与反作用力。 （一）、布置实验任务，明确操作规范与记录要求。
教师发放实验器材——每组两个量程相同的弹簧测力计，连接挂钩。宣布实验任务：“请同学们将两个测力计钩在一起，分别握住一个测力计外壳，缓慢地相互拉动。注意观察两个测力计的读数变化情况，特别是在不同拉力状态下（轻拉、匀速拉、快速猛拉）的数据是否一致。每种状态重复三次，填写实验记录表。”投影展示表格模板：
拉动方式测力计A读数(N)测力计B读数(N)是否相等备注 轻缓拉动匀速拉动快速猛拉
强调：“必须保持两测力计在同一直线上，避免斜拉影响精度；读数要待指针稳定后再记录。”
（二）、巡视指导，捕捉生成性问题，促进深度交流。
教师在各小组间巡回观察，重点关注是否存在“主观认为某一方用力更大而导致读数偏差”的操作倾向。发现一组学生故意让一人“使劲拉”，另一人“轻微抵抗”，立即介入：“你们现在是在测试‘谁更用力’，还是在验证两个力的关系？记住，我们要看仪器读数，而不是凭感觉判断。哪怕一个人想偷懒，只要连接着，他的测力计也会显示相应的数值。”帮助学生回归客观测量的本质。
（三）、收集典型数据，组织全班汇报与讨论。
邀请三组代表依次上台展示他们的实验记录。第一组数据显示无论怎样拉动，两测力计读数始终几乎完全相同；第二组在快速拉动时出现微小差异，解释为“手抖导致未完全共线”；第三组则坚持“我觉得用力大的那边读数应该更高”。教师不急于评判，而是追问：“第三组的同学，你们能否再做一次，确保平稳共线拉动？如果仍然觉得不等，那这个‘更大’的力作用在谁身上？”逐步引导学生意识到任何外力都会引起对方仪器的变化。
二、深化理解：磁铁排斥实验，拓展非接触力场景。 （一）、演示磁铁互斥实验，拓宽力的认知边界。
教师取出两块条形磁铁，标出N极与S极，将相同磁极相对靠近但不接触。随着距离减小，磁铁自动分开。提问：“刚才弹簧测力计需要接触才能产生力，而这里没有接触，它们之间也有相互作用吗？这种力是否也遵循刚才发现的规律？”引导学生认识到牛顿第三定律适用于所有类型的力，包括引力、电磁力等非接触力。
（二）、联系生活实例，构建普遍规律意识。
进一步举例：“火箭升空时向下喷出高速气体，气体反过来给火箭巨大的向上推力；人走路时脚向后蹬地，地面给人向前的摩擦力。这些看似不同的现象背后，都隐藏着同一个规律——力的作用是相互的。” 1. 分组实验，采集数据。
2. 记录结果，分析规律。
3. 汇报发现，参与讨论。
4. 思考非接触力的相互性。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据真实：☆☆☆
结论归纳：☆☆☆
设计意图 通过亲手实验获取第一手数据，培养学生尊重证据的科学精神。设置多种拉动情境，旨在打破“只有静止或匀速才相等”的片面认识，强化“任何状态下都等大”的核心观点。教师适时干预错误操作，体现课堂生成的价值。补充磁铁实验，打破“力必须接触”的迷思，展现定律的广泛适用性，帮助学生从个别现象上升到普遍规律的认知层次。
规律建构：定义升华
【10分钟】 一、提炼定律内容，精析五要素内涵。 （一）、引导学生自主概括定律表述。
基于实验结论，教师提问：“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？”鼓励学生尝试表达，如“两个力一样大”、“方向相反”、“作用在两个物体上”等。在此基础上，教师规范语言，板书完整表述：“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。”并标注关键词：总是、大小相等、方向相反、同一直线。
（二）、逐条解析“五要素”，构建系统认知框架。
利用PPT动画逐一拆解定律的五个关键特征：
1. **等值性**：F = -F'，数值恒等，符号表示方向相反；
2. **反向性**：方向沿同一直线但指向相反；
3. **共线性**：作用线重合，不可偏移；
4. **异物性**：分别作用于两个不同的物体，各自产生独立效果；
5. **同质性**：一定是同一性质的力，如同为弹力、同为摩擦力或同为引力。
特别强调：“正是由于‘异物性’，所以它们不能抵消，也不能构成平衡力。”
二、辨析易混概念：与平衡力的对比。 （一）、出示对比表格，组织小组讨论辨析。
投影呈现对比表：
比较项目 作用力与反作用力 一对平衡力作用对象两个不同物体同一个物体力的性质一定相同不一定相同存在依赖同时产生、同时消失可独立存在效果各自产生加速度合力为零，保持平衡
给出具体案例：“一本书静止放在桌面上，书对桌面的压力与桌面对书的支持力” vs “书所受重力与支持力”。让学生判断哪组是作用反作用，哪组是平衡力，并说明理由。
（二）、强化记忆口诀，辅助理解。
师生共同总结口诀：“一对一、二异物、三等大、四反向、五共线、六同性。”帮助学生系统记忆。 1. 尝试归纳定律内容。
2. 理解五要素含义。
3. 参与辨析练习。
4. 记忆口诀，巩固要点。
评价任务 表述准确：☆☆☆
要素完整：☆☆☆
辨析正确：☆☆☆
设计意图 由实验现象上升为理论表述，完成从感性到理性的飞跃。通过“五要素”结构化讲解，帮助学生建立清晰的知识网络。设置平衡力对比环节，直击学生常见误区，利用表格可视化差异，辅以典型例题强化辨析能力。口诀总结简洁有力，便于记忆与应用，提升课堂效率。
迁移应用：挑战闯关
【10分钟】 一、情境闯关：破解生活谜题。 （一）、设置三道关卡，开展小组竞赛。
教师宣布：“现在进入‘物理侦探’闯关环节！每组限时3分钟讨论，派代表抢答，答对加分。”
**第一关：马与车之辩**
“有人说：马拉车前进，是因为马对车的拉力大于车对马的拉力。这种说法对吗？为什么？”引导学生运用牛顿第三定律指出两力等大，车能前进是因为马受到地面的摩擦力大于车受到的阻力。
**第二关：拔河胜负之谜**
“拔河比赛中，甲队赢了乙队。是否说明甲队拉绳子的力比乙队大？”启发学生思考：两队拉力始终相等，胜负取决于脚与地面的最大静摩擦力。
**第三关：太空行走难题**
“宇航员在太空舱外作业时，若不慎松开了工具，他该如何返回舱体？”提示可用“扔出手套获得反冲力”的方案，体现定律的实际价值。
二、动态演示：气球反冲实验。 （一）、现场放飞气球，直观展示反作用力效应。
教师吹大气球，捏住口部，松手后气球乱飞。提问：“气球为什么会乱飞？空气从哪里获得动力？又给了气球什么？”引导学生分析：气体向外喷出，对周围空气施加作用力，空气反过来给气球反作用力，推动其运动。再次印证“作用力与反作用力”的存在。
（二）、延伸思考：如何让气球直线飞行？
提出挑战：“如果我们想让气球沿着导线直线前进，该怎么办？”引导学生想到用细线穿过吸管固定在气球上，形成轨道约束，从而实现定向运动，体现工程思维与物理原理的结合。 1. 小组讨论，分析问题。
2. 抢答解释，展示思维。
3. 观察实验，理解反冲。
4. 提出改进方案。
评价任务 原理应用：☆☆☆
逻辑清晰：☆☆☆
创新设想：☆☆☆
设计意图 通过设置富有挑战性的现实问题，激发学生运用新知解决问题的积极性。三个案例层层递进，涵盖宏观运动、竞技体育与航天科技，体现物理的广泛应用。抢答形式增强趣味性与竞争感。气球实验生动有趣，将抽象定律具象化，加深印象。最后的开放性问题鼓励创造性思维，实现知识向能力的转化。
课堂总结：哲理升华
【5分钟】 一、结构化回顾：梳理知识脉络。 （一）、带领学生复述定律内容与五要素。
教师指着板书提问：“今天我们学习了牛顿第三定律，请大家齐声说出它的完整表述。”全班齐读：“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。”接着逐一回顾“等值、反向、共线、异物、同质”五大特征，并强调“异物性”是区分平衡力的关键。
二、升华式总结：从物理规律到人生启示。 （一）、引用名言，引发情感共鸣。
教师深情说道：“牛顿曾说：‘我之所以看得远，是因为我站在巨人的肩膀上。’而今天，我们也可以说：每一个前行的脚步，都离不开来自外界的反作用力。就像划船时桨向后推水，水才把船推向远方；就像我们每一次努力，都会在世界留下痕迹，也会收获回响。”
（二）、联系成长，激励正向行为。
“在生活中，你给予他人善意，往往会收获温暖；你付出努力，终将得到成长的回馈。这何尝不是一种人生的‘第三定律’？愿你们既能勇敢地施加自己的‘作用力’，也能坦然接受世界的‘反作用力’，在相互作用中不断前行，成就更好的自己。” 1. 齐声复述定律内容。
2. 回顾五要素要点。
3. 倾听总结，感悟哲理。
4. 内化情感态度价值观。
评价任务 知识回顾：☆☆☆
情感投入：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 通过集体复述强化记忆，完成知识闭环。采用“知识点+生活哲理”的升华模式，将物理规律延伸至人生哲学，赋予冰冷的公式以温度与意义。引用牛顿名言增强文化底蕴，结尾寄语温暖有力，既呼应开头的“谁才是真正发力者”之问，又提升了课堂的精神境界，实现“教书育人”的深度融合。
作业设计
一、基础巩固：概念辨析
1. 下列关于作用力与反作用力的说法中，正确的是（ ）
A. 先有作用力，后有反作用力
B. 只有物体处于静止状态时，作用力与反作用力才大小相等
C. 作用力与反作用力可以相互抵消
D. 作用力与反作用力一定性质相同
2. 人站在地面上静止不动时，下列各组力中属于作用力与反作用力的是（ ）
A. 人的重力与地面对人的支持力
B. 人对地面的压力与地面对人的支持力
C. 人的重力与人对地面的压力
D. 地球对人的引力与人对地球的引力
二、能力提升：情境分析
3. 解释现象：游泳运动员在水中向后划水，身体为什么会向前游动？请用牛顿第三定律说明。
4. 拓展思考：如果地球上所有人同时向东跳起，地球会不会因此发生微小的反向转动？为什么？（提示：考虑系统内力与整体运动）
【答案解析】
一、基础巩固
1. D 【解析】作用力与反作用力同时产生、同时消失，与运动状态无关，不能抵消，且性质相同。
2. B、D 【解析】B项：人压地 vs 地撑人，异物、同性质（弹力）；D项：地球吸引人 vs 人吸引地球，异物、同性质（引力）。A项为平衡力，C项无直接作用关系。
二、能力提升
3. 游泳运动员向后划水，对水施加向后的力（作用力），根据牛顿第三定律，水同时对人体施加向前的反作用力，推动人体前进。
4. 不会。因为所有人与地球构成一个封闭系统，跳跃时人对地球的力是系统内力，虽然地球会受到反作用力，但由于质量极大，加速度极小，且跳跃结束后恢复原状，整体动量守恒，不会发生持续转动。
板书设计
§5.4 牛顿第三运动定律
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实验现象：
→ 手推墙，手痛
→ 互拉测力计，读数相等
→ 磁铁相斥，自动分离
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★ 定律内容：
F = -F'
作用力 = -反作用力
● 五要素：
① 等值 —— 大小相等
② 反向 —— 方向相反
③ 共线 —— 同一直线
④ 异物 —— 作用于两物体
⑤ 同质 —— 力的性质相同
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作用反作用力 vs 平衡力：
作用反作用力平衡力作用对象两个物体同一物体是否抵消否 是存在依赖同时生灭可独立
教学反思
成功之处
1. 以“谁才是真正发力者”为主线贯穿全课，情境真实、任务明确，有效激发了学生探究欲望。
2. 实验设计突出学生主体，双弹簧测力计互拉数据直观可信，有力支撑了“总是等大”的核心结论。
3. 课堂总结实现知识与情感的双重升华，将物理规律转化为人生哲理，增强了课程的育人功能。
不足之处
1. 拔河比赛案例讨论时间略显不足，部分学生仍存“赢=用力大”的误解，需增加模拟演示。
2. 对“系统内力不影响整体运动”的拓展点到为止，学有余力的学生未能深入探讨动量守恒。
3. 板书布局虽清晰，但右侧对比区书写稍挤，下次可用彩色粉笔区分更醒目。