4.5 牛顿第三定律 课时教案（表格式）2025--2026年教科版高中物理必修第一册

4.5《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 教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
本节内容位于教科版高中物理必修第一册第四章第五节，是力学核心规律的重要组成部分。在学习了牛顿第一、第二定律之后，学生已具备描述物体运动状态与受力关系的基础。本节课通过实验探究和理论分析，揭示作用力与反作用力之间的定量关系——牛顿第三定律，完善了经典力学中“力”的相互性认知体系。教材从生活实例出发，引导学生观察划船、推墙等现象，提出问题，并设计弹簧测力计互拉实验进行验证，体现了“从生活走向物理”的课程理念。同时，该定律为后续学习动量守恒、碰撞问题及受力分析中的隔离法应用奠定基础，具有承上启下的关键地位。
学情分析
高一学生刚接触高中物理，虽已有初中阶段对力的初步认识，但对“力是物体间的相互作用”这一本质理解仍较模糊。生活中常存在“主动施力者才有力，被动承受者无力”的错误前概念，如认为人推墙时只有人对墙有力，而忽略墙也对人施加力。此外，学生在实验操作中对弹簧测力计读数的同步性、方向判断易出错，数据记录与分析能力尚待提升。然而，他们好奇心强，乐于动手实践，具备一定的合作探究意识。因此教学中应注重破除迷思观念，借助直观实验与情境对比，强化科学思维训练，帮助学生建立正确的相互作用观。
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相互作用力。
2. 掌握牛顿第三定律的内容，知道其表达式F = -F′的含义，并能用其解释常见现象。
科学思维
1. 经历“提出问题—设计实验—收集证据—得出结论”的探究过程，发展归纳推理与模型建构能力。
2. 能区分作用力与反作用力和平衡力的区别，提升辨析与批判性思维水平。
科学探究
1. 能独立或小组合作完成弹簧测力计互拉实验，规范操作并准确记录实验数据。
2. 分析实验现象，归纳总结出作用力与反作用力的大小、方向关系，形成科学结论。
科学态度与责任
1. 在实验中养成实事求是、尊重数据的科学态度，勇于质疑生活中的经验误区。
2. 感悟物理规律源于实践又服务于生活的价值，增强运用物理知识解释自然现象的责任感。
教学重点、难点
重点
1. 牛顿第三定律的内容及其在实际问题中的应用。
2. 作用力与反作用力的特点（等大、反向、共线、异物、同性质）。
难点
1. 破除“施力物体主动、受力物体被动”的错误前概念，真正理解力的相互性。
2. 区分作用力与反作用力与二力平衡的异同，避免混淆使用。
教学方法与准备
教学方法
实验探究法、情境教学法、合作学习法、讲授法
教具准备
双弹簧测力计套装、滑板车、气球、多媒体课件、磁铁小车、电子白板
教学环节 教师活动 学生活动
创设情境，导入新课
【5分钟】 一、生活现象引发认知冲突 （一）、演示“滑板车上推墙”实验。
教师站在滑板车上用力推教室前方墙壁，结果自己连人带车向后退去。随即提问：“我明明是对着墙向前用力，为什么反而自己向后运动了呢？”让学生观察现象并思考背后的原因。
引导语：“根据牛顿第二定律，物体运动状态改变是因为受到了合外力。那我现在向后加速，说明一定有一个向后的力作用在我身上。这个力是谁给我的？难道是墙吗？可我又没碰到它……等等，我是碰到了！这说明墙也在‘回敬’我一个力！”
（二）、播放视频片段：火箭升空与乌贼喷水游动。
展示长征火箭点火发射时向下猛烈喷出高温燃气，从而获得向上的巨大推力；再播放海洋中乌贼通过尾部喷水实现快速后退的画面。提出驱动性问题：“这些看似不同的现象，有没有共同的力学原理支撑？它们都是如何实现自我推进的？”
启发思考：“无论是人类制造的航天器，还是自然界演化出的生物，都在无声地诉说着同一个物理法则——每一个作用的背后，都藏着一个不被察觉却真实存在的回应。”正如爱因斯坦所说：“宇宙最不可理解之处，在于它是可以被理解的。”今天我们就来揭开这个隐藏在日常背后的神秘面纱。 1. 观察老师推墙后滑板车后退的现象，产生好奇与疑问。
2. 思考教师提出的“谁给了我向后的力”这一问题。
3. 观看火箭升空与乌贼游动视频，寻找其中的共同点。
4. 初步猜想可能存在某种“反作用”机制。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
初步猜想：☆☆☆
设计意图 以贴近生活的滑板车推墙实验切入，打破学生“只有主动施力才有作用”的直觉认知，制造认知冲突，激发探究欲望。结合高科技与自然界的典型实例，展现物理规律的普适性与统一美，渗透STS教育思想，使抽象定律具象化、生动化，为新课学习铺设情感与思维的双重起点。
实验探究，建构规律
【18分钟】 一、分组实验：弹簧测力计互拉探究 （一）、明确实验目的与步骤，布置任务。
教师发放实验任务单，明确本次探究的目标是：“探究两个物体之间相互作用力的大小与方向关系”。指导学生两人一组，各持一个弹簧测力计，将挂钩相连。要求一人缓慢拉动，另一人保持静止或配合移动，反复多次操作，注意观察两测力计示数变化是否同步、大小是否相等、指针偏转方向有何特点。
强调操作要点：视线正对刻度盘读数，拉力要沿轴线方向施加，避免侧向扭曲；每次实验重复三次取典型数据记录；特别关注当一方突然加速或减速时，双方读数的变化情况。
（二）、巡视指导，纠正操作偏差。
教师走下讲台，深入各小组进行观察与指导。发现有学生倾斜拉扯导致读数不准时，及时提醒：“请确保拉力方向与测力计外壳平行，否则会影响测量精度。”对于读数不同步的问题，提示：“注意同时读取两个测力计的数值，可以用‘三、二、一、读’的方式统一节奏。”当学生惊讶于无论谁主动拉，两个示数始终几乎相等时，鼓励他们记录下这一关键发现。
（三）、组织汇报，汇总实验数据。
邀请三组代表上台展示他们的实验记录表。投影呈现如下典型数据：
实验次数 测力计A读数(N) 测力计B读数(N) 方向关系12.02.0相反23.53.5相反300
引导全班分析：“你们发现了什么规律？这两个力的大小有什么关系？方向呢？作用对象分别是谁？”
二、归纳总结牛顿第三定律 （一）、提炼定律内容，规范表述。
基于实验结论，师生共同归纳：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，且分别作用在两个不同的物体上。教师板书定律原文：“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。”并写出数学表达式：F = -F′。
进一步解释符号意义：“负号代表方向相反；F 和 F′ 分别表示作用力与反作用力，它们性质相同，比如都是弹力、摩擦力或引力。”
（二）、深化特征理解，构建知识网络。
利用多媒体动画动态演示一对作用力与反作用力的产生过程。以手压桌面为例：手对桌面向下的压力（弹力），同时桌面对手向上的支持力（也是弹力），二者同时产生、同时消失，无法单独存在。强调五个核心特征：等值、反向、共线、异物、同质。并通过提问检测理解：“如果我把手拿开，这两个力还存在吗？”引导学生回答“都不复存在”，从而理解“同时性”。 1. 两人一组领取器材，按照任务单要求进行弹簧测力计互拉实验。
2. 同步读取并记录双方测力计示数，观察方向变化。
3. 讨论实验现象，尝试归纳力的关系。
4. 派代表汇报实验数据与初步结论。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
结论归纳：☆☆☆
设计意图 通过学生亲自动手实验，经历完整的科学探究流程，培养实验技能与协作能力。教师通过精准指导排除干扰因素，确保数据可靠性。利用真实数据支撑理论建构，体现“证据为本”的科学精神。动画辅助突破时空限制，直观展现微观机制，帮助学生建立清晰的物理图景，促进概念内化。
辨析深化，突破难点
【10分钟】 一、对比辨析：作用力与反作用力 vs 平衡力 （一）、出示典型例题，引发深度讨论。
教师在电子白板上呈现一道经典辨析题：“一本书静止放在水平桌面上，请分析书所受的重力和桌面对书的支持力是不是一对作用力与反作用力？”
先让学生独立思考1分钟，然后组织四人小组讨论。巡视过程中捕捉典型观点：有的学生认为“因为大小相等方向相反，所以是”，有的则犹豫不定。
（二）、引导层层剖析，绘制受力示意图。
请一位持“是”观点的学生发言，另一位持“否”观点的学生反驳。教师适时介入，带领全班逐步拆解：
第一步：确定研究对象。问：“我们现在讨论的是哪两个力？”答：“书的重力G，和支持力N。”
第二步：查清施力物体。问：“重力是谁施加的？”答：“地球。”问：“支持力是谁施加的？”答：“桌面。”
第三步：反向追溯。问：“那么书对地球有没有力？如果有，是什么？”引导得出“书对地球的引力”，这才是重力的反作用力。“书对桌面有没有力？”答：“有，是书对桌面的压力。”
最后用彩色粉笔在黑板上画出三幅简图：①书受重力G（地球→书）；②书受支持力N（桌面→书）；③书对桌面压力N′（书→桌面）。明确指出G与N′才是作用力与反作用力对，而G与N是作用在同一物体（书）上的两个力，满足合力为零，属于平衡力。
二、归纳区别要点，形成表格对比 （一）、师生共建对比表格。
教师引导学生从“作用对象”、“力的性质”、“依存关系”、“效果抵消”四个方面进行系统比较，并完成以下表格：
比较项目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存在关系同时产生、同时消失 可独立存在效果不抵消，各自产生效果相互抵消，合力为零
（二）、巩固练习，即时反馈。
给出新情境：“马拉车前进，马对车的拉力与车对马的拉力是否相等？为什么马能拉动车？”组织抢答，强化“力的作用是相互的，但能否产生加速度取决于合外力”的深层理解。 1. 独立思考辨析题，形成个人观点。
2. 小组讨论，交流意见，尝试说服他人。
3. 参与班级辩论，倾听不同声音。
4. 完成对比表格，掌握区分方法。
评价任务 概念辨析：☆☆☆
逻辑推理：☆☆☆
表格填写：☆☆☆
设计意图 针对学生普遍存在的认知障碍，采用“问题驱动+小组辩论+图示解析”策略，激活高阶思维。通过具体案例的层层追问，迫使学生暴露思维盲区，在思辨中澄清概念边界。构建结构化对比表格，帮助学生形成系统的知识框架，提升元认知能力，有效突破教学难点。
联系实际，迁移应用
【7分钟】 一、解释生活现象，活用物理规律 （一）、回归导入情境，闭环解答疑惑。
重新播放滑板车推墙视频慢镜头，引导学生运用牛顿第三定律完整解释：“当我用手推墙时，我对墙施加了一个向前的作用力，根据牛顿第三定律，墙同时对我施加一个大小相等、方向相反的反作用力。这个反作用力作用在我和滑板车上，使我获得向后的加速度，从而向后运动。”
追问：“如果地面非常光滑，比如冰面，会发生什么？”引导预测：“后退得更快更远”，进而引出摩擦力在此过程中的制约作用，为后续学习埋下伏笔。
（二）、拓展应用场景，感悟科技魅力。
展示中国空间站“天宫课堂”中航天员王亚平在微重力环境下轻轻推舱壁即可飘行的视频片段。提问：“在太空中没有空气阻力，也没有地面支撑，她为何还能移动？”引导学生回答：“仍然是靠牛顿第三定律，推舱壁获得反作用力。”
进一步延伸：“这正是所有喷气式飞行器的基本原理——无论是在大气层内飞行的飞机，还是穿越星际的宇宙飞船，它们都不需要‘推空气’或‘蹬地面’，而是通过高速向后抛射物质（燃气、离子流），依靠反冲获得前进的动力。这就是所谓的‘无工质推进梦想’的现实基础。”
引用齐奥尔科夫斯基名言：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮里。”激励学生：“正是这些看似简单的力学定律，托举着我们走出地球，迈向星辰大海。” 1. 运用牛顿第三定律解释滑板车后退现象。
2. 预测不同条件下运动状态的变化。
3. 观看天宫课堂视频，理解太空移动原理。
4. 感悟物理定律在航空航天中的重大意义。
评价任务 现象解释：☆☆☆
语言表达：☆☆☆
情感认同：☆☆☆
设计意图 通过首尾呼应，实现教学闭环，增强学生的成就感与认知连贯性。引入国家重大科技成果案例，增强民族自豪感与学习使命感。将物理规律置于宏大叙事之中，让学生体会到个体学习与时代发展的深刻连接，实现知识、能力与价值观的有机融合。
课堂小结，升华主题
【5分钟】 一、结构化回顾核心知识 （一）、梳理知识脉络，强化记忆锚点。
教师带领学生共同回顾本节课的学习路径：从生活现象出发 → 提出问题 → 实验探究 → 得出结论 → 辨析易混 → 应用迁移。板书形成如下思维导图式小结：
牛顿第三定律
├─ 内容：等大、反向、共线、异物、同质
├─ 表达式：F = -F′
├─ 与平衡力区别：作用对象不同是关键
└─ 应用实例：划船、火箭、行走、太空行走等
强调：“记住一句话：天下没有单方面的力，每一个动作都有一个与之对应的反应。”
二、升华情感体验，寄托未来期望 （一）、诗意结尾，启迪人生哲理。
“同学们，今天我们学到的不仅仅是一条物理定律，更是一种看待世界的方式。牛顿第三定律告诉我们：你给予世界的，终将以某种形式回到你身边。你在学习上付出的努力，不会白白流失；你对他人释放的善意，也会在某个时刻温暖你自己。就像诗人艾青说的：‘为什么我的眼里常含泪水？因为我对这土地爱得深沉。’愿你们在未来的人生旅途中，也能像科学家一样，保持好奇，敢于质疑，勇于探索，用理性的光芒照亮前行的道路。让我们一起，做一名有温度、有力量的新时代追光者！” 1. 跟随教师回顾整节课的知识流程。
2. 复述牛顿第三定律的核心要点。
3. 理解定律背后的哲学意蕴。
4. 感受教师寄语中的鼓励与期望。
评价任务 知识梳理：☆☆☆
要点复述：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 采用结构化与升华式相结合的总结方式，既帮助学生系统整合知识，构建清晰的认知结构，又将物理规律上升至人生哲理层面，实现学科育人功能的最大化。优美的语言营造诗意氛围，激发学生的情感共鸣与长远追求，让课堂在理性与温情交织中圆满落幕。
作业设计
一、基础巩固题
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，才存在作用力与反作用力
　C．作用力与反作用力一定是同种性质的力
　D．地球对苹果的引力大于苹果对地球的引力
2. 人走路时，脚蹬地的力为F ，地对脚的反作用力为F ，则F 与F 的大小关系是（ ）
　A．F > F 　　 B．F = F 　　 C．F < F 　　 D．无法确定
二、能力提升题
3. 如图所示，甲、乙两人在冰面上游戏。甲推乙一下，结果两人同时向相反方向滑去。已知甲的质量大于乙的质量，请判断：
（1）甲对乙的推力F甲对乙与乙对甲的推力F乙对甲的大小关系是__________；
（2）甲的加速度a甲与乙的加速度a乙的大小关系是__________。（填“＞”、“＝”或“＜”）
三、实践探究题
4. 设计一个小实验，验证气球放气时会反向运动。写出实验器材、步骤，并用牛顿第三定律解释现象。
四、拓展阅读题
5. 查阅资料，了解“离子推进器”在深空探测中的应用。简述其工作原理，并说明它如何体现牛顿第三定律。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. 【答案】C
【解析】作用力与反作用力同时产生、同时消失，故A错误；任何情况下都存在，与运动状态无关，B错误；二者性质一定相同，如同为弹力或摩擦力，C正确；大小始终相等，D错误。
2. 【答案】B
【解析】脚蹬地的力与地对脚的力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，二者大小相等。
二、能力提升题
3. （1）F甲对乙 ＝ F乙对甲
（2）a甲 ＜ a乙
【解析】（1）相互作用力大小总相等；（2）由牛顿第二定律 a = F/m 可知，在作用力大小相等的情况下，质量大的加速度小。
板书设计
牛顿第三定律
──────────────────────
一、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、
　　作用在同一直线上。
二、表达式：
　　F = -F′
三、特点：
　　等大 │ 反向 │ 共线 │ 异物 │ 同质
　　　↓　　 ↓　　 ↓　　 ↓　　 ↓
　　同时产生、同时消失
四、与平衡力的区别：
　　┌───────────────┐
　　│　　作用力与反作用力　　│　　平衡力　　│
　　├───────────────┤───────────────┤
　　│ 作用对象：两个物体　　　│ 同一物体　　│
　　│ 力的性质：一定相同　　　│ 不一定相同　│
　　│ 效果：不抵消（异物）　　│ 可抵消合力　│
　　└───────────────┘───────────────┘
五、应用：
　　划船、火箭升空、行走、太空行走
教学反思
成功之处
1. 以滑板车推墙实验作为导入，极具视觉冲击力，迅速抓住学生注意力，有效激发探究兴趣，实现了“从生活走向物理”的课程理念。
2. 实验探究环节组织有序，学生参与度高，通过亲手操作、数据分析，自主建构定律内容，充分体现了“做中学”的教学思想，提升了科学探究素养。
3. 辨析环节采用小组讨论与班级辩论相结合的方式，成功引导学生暴露并纠正了“重力与支持力是作用反作用”的典型错误认知，突破了教学难点。
不足之处
1. 部分学生在实验读数时未能完全做到同步观察，导致个别数据出现微小偏差，今后需加强实验协同训练，可引入手机慢动作录像辅助回看分析。
2. 对于“马能拉动车”的解释，仍有少数学生陷入“力大胜力小”的误区，说明对“加速度由合外力决定”这一前提理解不够牢固，需在下一节课结合牛顿第二定律进一步强化。
3. 课堂时间分配略显紧张，最后的情感升华部分稍显仓促，未能让更多学生分享自己的感悟，今后可适当压缩前面讲解，预留更多互动空间。