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人教版高中物理必修第一册 3.3 牛顿第三定律 故事化教学 · 分页版

日期:10-04  修改时间:2026-10-04 14:46  发布者:本站  联系方式:在线留言  点击:  属于:高一物理

人教版高中物理必修第一册 3.3 牛顿第三定律 故事化教学

1 / 6
 

一、拳击手和沙袋

知识点:作用力与反作用力 · 牛顿第三定律的内容和特征
拳击手出拳打沙袋:一对相互作用力 沙袋 F(拳→袋) F'(袋→拳) F = F' 大小相等 方向相反 同一直线上 手疼,是因为沙袋也在"打"你
拳击手一拳打在沙袋上。
手疼。
沙袋也在"打"拳击手。

(2026-10-16晚上10:15。外面在刮风。楼下那家面馆的招牌灯时亮时灭,闪了两下。)

2026年12月7日,星期一,上午第二节。高一(3)班教室。

物理老师站在讲台上,屏幕亮着。他按了一下遥控器,放了一段视频。

职业拳赛。一名拳击手戴着红手套,对着一个黑色沙袋,打出一记右勾拳。

拳头砸上去的瞬间,沙袋往里凹陷了一小截,整个袋子往后荡出去几度。皮面被砸出一圈闷响。

拳击手收回拳头。他的左手抬起来,轻轻甩了甩。

慢镜头回放到这里,停住。

"他为什么甩手?"

"手疼。"

"为什么手会疼?"

教室里安静了几秒。

"因为他打了沙袋。"小理说。

"打沙袋,拳头为什么会疼?"老师又问了一遍。

小理愣了一下。他从来没想过这个问题的后半段。

打沙袋,手疼——这件事他从小就知道。可"为什么会疼",他真没想过。

老师在黑板上画了两个方块。一个标"拳",一个标"袋"。

"拳打袋——这是作用力 F。"他画了一个箭头,从拳指向袋。

"袋也'打'拳——这是反作用力 F'。"他画了另一个箭头,从袋指向拳。

"因为存在 F',所以拳头会疼。"

"力的作用是相互的。你打别人,别人也在打你。"

小理在笔记本上画了两个方块,中间画了两个方向相反的箭头。他想了想,又在旁边画了第三个箭头。

老师继续讲:"我用力打沙袋,用多大的力?"

"很大。"

"沙袋'回打'我,用多大的力?"

"……一样大?"

"对。"老师说,"这就是牛顿第三定律——作用力与反作用力,总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。"

他转身,在黑板上写下一行公式:

F = -F'

"负号表示'方向相反'。"

小理盯着那个公式。

F 等于负 F 撇。

这行字看起来简单——但他知道,它的含义很深。它说的是,世界上所有的"打",都不是单方面的。

他又低头看了一眼自己的手。手指关节上有一个浅浅的疤——是初二那年,和同学打架留下的。当时他打了对方一拳,对方也回了他一拳。

……那一拳打出去的时候,自己的手也在被"打"。

牛顿第三定律:三个特征 + 四个性质 三个特征 ① 等值:大小总相等 ② 反向:方向总相反 ③ 共线:在同一直线上 记住"等值、反向、共线" 四个性质 ① 异体性:作用在两物体上 ② 同时性:同时产生消失 ③ 相互性:成对出现 ④ 同质性:性质相同 记住"异体、同时、相互、同质" F = -F'(负号表示方向相反)
三个特征:等值、反向、共线。
四个性质:异体、同时、相互、同质。
一个公式:F = -F'。
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 公式:F = -F'(负号表示方向相反)。
③ 适用范围:普遍规律。与作用力的性质、质量大小、是否接触、运动状态、参考系选择都无关。
④ 三个特征:等值、反向、共线。
⑤ 四个性质:
    • 异体性:作用在两个物体上
    • 同时性:同时产生、同时消失
    • 相互性:总是相互、成对出现
    • 同质性:性质总是相同的
口 诀 · 一 等值反向共线,
异体同时相互同质。
你打它,它也打你,
同时出现同时没。
◆ 互动游戏 · 牛顿第三定律判断
⚡ 牛顿第三定律判断 ⏱ 20s 📊 进度 0/6 🔥 连击 0 ⭐ 0
准备好了吗?
 
 

⚡ 牛顿第三定律判断

6 个关于牛顿第三定律的说法,判断正误。
用"等值、反向、共线、异体、同时、相互、同质"七条判断。
答得越快、连击越高,得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第三章第3节「牛顿第三定律」. 人民教育出版社, 2019: 97-100.
  2. 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 15-18.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-16|修改时间:2026-10-16
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

二、拔河到底比什么?

知识点:拔河问题 · 应用牛顿第三定律 · 谁是"赢"的决定因素
拔河:甲队和乙队之间的相互作用力 甲队 乙队 F_甲乙(甲拉乙) F_乙甲(乙拉甲) 甲受地面摩擦 乙受地面摩擦 F_甲乙 = F_乙甲,两队拉力一样大,胜负取决于地面摩擦力
拔河的时候,两队之间拉力大小相等。
那谁赢?
看的是——谁和地面的摩擦力更大。

(作用力和反作用力总是相等。那拔河比赛——两队拉力一样大,怎么分输赢?)

(10:42。楼下那个招牌灯又闪了两下。外面的风好像更大了。)

2026年12月7日,星期一,上午第二节。高一(3)班教室。

屏幕上换了一段视频。

操场。塑胶跑道。两队初中生,一队穿红色校服,一队穿蓝色。粗麻绳横在中间,系着一根红布条,下面一道白线。

裁判吹哨。

两队同时用力。红衣队先占上风,绳子中间的红布条偏过去十几厘米。蓝衣队调整姿势,脚跟抵住地面,往后拽。红布条慢慢往回调,然后——越过白线。

红队赢了。蓝队几个男生被拽得往前滑了两步。鞋底在地上擦出两道白痕。

"红队为什么赢?"

"拉力大。"后排有人说。

"不对。"老师说。

他转身在黑板上写了两行:

甲对乙的拉力 F_甲乙

乙对甲的拉力 F_乙甲

"这是一对作用力和反作用力。根据牛顿第三定律——大小相等。"

"也就是说,红队拉蓝队的力,和蓝队拉红队的力,是完全一样的。一样大。"

教室里又安静了一下。小理盯着黑板——他从来没有想过这个问题。拔河明明"分输赢",怎么可能两边拉力一样大?

"那红队为什么赢?"

"看地。"老师说。

他在黑板上画了两个小人,一个标"红",一个标"蓝"。然后分别画了地面给两个队的摩擦力。

"红队能拉动蓝队,是因为红队的脚能'抓'住地面。"

"红队和地面之间有一个摩擦力,方向向后——阻止他们往前滑。蓝队和地面之间也有一个摩擦力,方向向后——阻止他们往后滑。"

"谁的脚'抓'地更牢,谁就赢。"

"拔河比赛,比的是——谁和地面的摩擦力大。"

小理明白了。他想起去年秋季运动会——他们班输给三班。当时大家都说"三班人壮"、"三班力气大"。现在他才知道:其实是"三班的鞋底花纹更深"、"三班的体重更沉"。

老师继续讲:

"蓝队被拽过去的时候,脚在地面上'滑'——那是滑动摩擦力。红队的脚没动——那是静摩擦力。"

"所以赢的队伍,是最大静摩擦力更大的队伍。"

小理低头画图。他在两个队的脚下各画了一个向后的箭头。

然后他忽然想到一个奇怪的问题——

"老师,"他问,"如果双方都站在冰面上呢?"

"拔不动。"老师说。

"那……比赛怎么分输赢?"

"分不了。"老师说,"绳子中间的红布条一直在白线上——谁都不动。"

小理在笔记本上写下这句话:

"拔河——比的是'抓地',不是'力气'。"

下课铃响了。他还坐在那里,盯着黑板上那两行公式。

F_甲乙 = F_乙甲。

……两个力一样大。但结果,却不一样。

马拉车:为什么车能动? 车 马拉车 车拉马 地面对马的摩擦力 马拉车 = 车拉马,但地面给马的摩擦力 > 地面给车的摩擦力 (所以它们这对作用力不影响车动不动)
马拉车,车也拉马。
两个力大小相等。
但车能动——因为地面对马的摩擦力更大。
拔河问题的分析:
① 两队之间的拉力 F_甲乙 和 F_乙甲 是一对作用力与反作用力——大小相等。
② 胜负的决定因素:地面给队伍的摩擦力。
③ 谁的脚与地面的摩擦力(最大静摩擦力)更大,谁就赢。

易错点:不能认为"赢的一方拉力大"。两队拉力一样大——只是赢的一方"抓地"更好。
口 诀 · 二 两队拉力一样大,
分胜负看"抓地"功。
谁的摩擦大谁赢,
不是谁的拉力大。
◆ 互动游戏 · 拔河问题判断
⚡ 拔河问题判断 ⏱ 18s 📊 进度 0/6 🔥 连击 0 ⭐ 0
准备好了吗?
 

⚡ 拔河问题判断

6 个关于拔河、马拉车等情景的说法。
用"作用力与反作用力大小相等"+"看地面摩擦力"两条原则。
每题限时,连击越高得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第三章第3节「牛顿第三定律」. 人民教育出版社, 2019: 100-102.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 116-120.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-16|修改时间:2026-10-16
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

三、火箭在真空里怎么飞?

知识点:牛顿第三定律的应用 · 真空中的火箭 · 与空气无关
火箭发射:没有空气也能飞 F(火箭) F'(气体) F = F' 作用力 = 反作用力 真空里没有空气——火箭照样飞
火箭点火,向下喷出高温气体。
气体向下冲,火箭向上飞。
这是作用力与反作用力。

(拔河的摩擦,还是"借助地面"。那如果,不借助地面呢?)

(11:10。风停了。窗户不再晃。外面好像安静了一点。)

2026年12月7日,星期一,上午第二节。高一(3)班教室。

老师换了另一段视频。

酒泉卫星发射中心。夜。

镜头是从很远的地方拍的。一枚白色的长征号火箭,竖立在发射塔上,灯光照得通亮。倒计时的数字在屏幕左下角跳着。

十、九、八、七、六、五、四、三、二、一——

点火。

底部猛地喷出一大片橘黄色火焰,白色的烟雾翻滚着向两侧扩散。轰鸣声穿透屏幕。几秒后,火箭从塔架上升起来。一开始很慢,几乎是一米一米地爬。然后越来越快,最后消失在云层里。

"火箭为什么能飞?"

"因为它往下喷火。"小理说。

"喷火就能飞吗?"

小理愣了一下。

"火箭往上飞——它'推'的是什么东西?"

"空气?"

"那如果——"老师说,"我说这枚火箭,已经飞到了大气层外面。那地方没有空气。它还怎么飞?"

教室里安静了一下。

然后老师把视频切到了另一段。这次是在一个实验室里。一枚小火箭,装在一个透明玻璃管里。管子是密封的,抽空了空气。点燃引信——

小火箭在真空管里,升起来了。

"看到了吗?"

"真空里也能飞。"小理说。

"为什么?"

"因为……"小理盯着视频,"火箭往下喷气体,气体也往下'推'火箭?"

"不对。"老师说,"是气体'向上'推火箭。"

"哦对。"小理改口,"气体向下被喷出,气体给火箭一个向上的反作用力。"

"火箭和气体会互相推。"

他在黑板上写:

火箭对气体的力 F(向下)

气体对火箭的力 F'(向上)

"这两个力,是一对作用力与反作用力。"

"大小相等、方向相反、作用在同一直线上。"

"火箭不需要'空气'——它只需要'喷出的气体'。"

小理低头画图。他画了一枚火箭,在它下面画了几条斜着向下的线(气体),然后在火箭上画了一个向上的箭头。

他忽然想到一件事。

"老师,"他问,"为什么火箭要做成'两头尖'的样子?"

"流线型。"

"那在真空中,还需要'流线型'吗?"

"不需要。"老师说,"流线型是为了减小空气阻力。真空中没有空气阻力,什么形状都行。"

"但火箭飞行的大部分路程——是在大气层里。所以在地面发射的时候,还是要设计成流线型。"

小理点了点头。

他忽然觉得,物理和"经验"总差着一层:生活中我们看到"喷气",联想到"推动空气";物理告诉我们,"喷气"真正推的是"气体本身",空气只是一个"旁观者"。

……原来,火箭的"飞",靠的不是"空气",靠的是它自己。

牛顿第三定律的适用范围:普遍规律 与什么无关? ✓ 与力性质无关 ✓ 与质量大小无关 ✓ 与是否接触无关 ✓ 与运动状态无关 ✓ 与参考系选择无关 ✓ 静止或运动中均适用 ✓ 宏观、微观都适用 ✓ 接触力、场力都适用 无论在哪儿、无论什么力——作用力与反作用力都相等
牛顿第三定律是"普遍规律"。
与力性质、质量大小、是否接触、运动状态、参考系选择都无关。
真空、地面、太空——都适用。
牛顿第三定律的应用——火箭问题:
① 火箭向下喷出高温气体,气体对火箭产生向上的反作用力。
② 火箭与气体之间的力——大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
③ 与空气无关:火箭不靠"空气"飞行,靠的是"喷出的气体"。所以真空里也能飞。

牛顿第三定律的普遍性:与力的性质无关;与质量大小无关;与是否接触无关;与运动状态无关;与参考系选择无关。
口 诀 · 三 火箭喷气向上飞,
作用反作用配对。
真空里面也能飞,
不靠空气靠自己。
◆ 互动游戏 · 相互作用力配对
⚡ 相互作用力配对 📊 进度 0/5 🔥 连击 0 ⭐ 0
谁是它的反作用力?
请选择正确答案
 
点击上方选项,选择答案
 
 

⚡ 相互作用力配对

5 道配对题。
找出与给定力配对的"作用力与反作用力"。
连击越高得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第三章第3节「牛顿第三定律」. 人民教育出版社, 2019: 102-104.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 120-122.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-16|修改时间:2026-10-16
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

四、桶吊起来,有几个力?

知识点:平衡力与作用力、反作用力的区别 · 物体受力分析
悬挂水桶的受力分析 天花板 水桶 G(重力) F(拉力) G 与 F:平衡力 作用在同一物体(桶)上 效果可抵消,合力为零 性质:可能不同 F 与 F':相互作用力 分别作用在桶、绳上 效果不抵消,不可求合力 性质:一定相同
桶吊起来,看起来只有两个力。
实际上——有两对力。
一对是平衡力,一对是相互作用力。

(作用力和反作用力"大小相等",跟"平衡力"好像一样。到底有什么区别?)

(11:38。走廊里传来一阵脚步声。有人在搬桌子,桌腿擦地"吱——"的一声。)

2026年12月7日,星期一,上午第二节。高一(3)班教室。

老师从讲台下面拿出一个红色塑料桶。桶不大——比脸盆小一圈,是那种老式的、带提手的。

他把一根细绳拴在桶的提手上,挂到讲台边那个挂钩上。

桶轻轻晃了两下。停住了。

"这个桶,受几个力?"

小理盯着看。

"两个——重力和绳子的拉力。"

"对。"老师说,"这两个力——大小相等,方向相反,作用在同一直线上。它们是一对平衡力。"

然后他问:"那绳对桶的拉力的反作用力是什么?"

小理愣了一下。

他之前只看"桶"。现在老师让他看"绳"。

"桶对绳的拉力。"

"对。这就是一对'作用力与反作用力'。"

老师在黑板上画了两个表格。左边一个标"平衡力",右边一个标"相互作用力"。

比较项 一对平衡力 一对作用力与反作用力
作用对象 同一物体 两个物体
作用效果 可抵消,合力为零 不能抵消,不可求合力
力的性质 不一定相同 一定相同
作用时间 不一定同时变化消失 同时产生、同时消失

小理低头抄。

"所以——"老师说,"判断一对力是平衡力还是相互作用力,就看三点:作用在几个物体上?效果能不能抵消?性质是不是一样?"

"平衡力——作用在同一个物体上;相互作用力——作用在两个物体上。"

小理在笔记本上画了三个箭头。他忽然想到——之前做题的时候,遇到"悬挂物体",总是搞不清楚两个力是不是平衡。现在他明白了:

如果两个力作用在"同一个物体"上,并且效果抵消——是平衡力。

如果两个力分别作用在"两个物体"上——是作用力与反作用力。

下课铃响了。老师把水桶取下来,放在讲台边上。小理看了一眼——桶里什么都没有,是空的。

他忽然想到一个好玩的问题:如果水桶里装水呢?

重力变大。拉力的反作用力也变大。两个都变大——因为水桶还是静止。

他在笔记本上加了一行:

"装水后:G 变大,F 也变大,但 G = F 还成立(因为静止)。"

……一对平衡力,一对作用力与反作用力。同一件事里,藏着两对关系。

物体受力分析的四个步骤 1 明确研究 对象 确定要分析的 那个物体 2 按顺序 找力 重力→接触力 →其他 3 只画性质力 不画效果力 (如"向心力") 4 检查 不重不漏 每个力都能 找到施力物体 先找重力(一般都有),再找接触力(弹力、摩擦力),最后检查
受力分析四步:明确研究对象 → 按顺序找力 → 只画性质力 → 检查不重不漏。
先找重力,再找接触力。
平衡力与作用力、反作用力的比较:
比较项 一对平衡力 一对作用力与反作用力
作用对象 同一物体 两个物体
作用效果 可抵消,合力为零 不能抵消,不可求合力
力的性质 不一定相同 一定相同
作用时间 不一定同时变化消失 同时产生、同时消失
共同点 等值、反向、共线
受力分析四步:明确研究对象 → 按顺序找力 → 只画性质力 → 检查不重不漏。
口 诀 · 四 平衡力在同一物,
效果抵消可求和。
相互作用分两物,
性质相同不可消。
◆ 互动游戏 · 平衡力 vs 相互作用力
🧮 平衡力 vs 相互作用力 ⏱ 20s 📊 进度 0/5 ⭐ 0
第 1 / 5 题
 
准备好了吗?
 
 

🧮 平衡力 vs 相互作用力

5 道判断题。
判断给出的一对力是平衡力还是作用力与反作用力。
全部答完,看看你能拿几颗星!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第三章第3节「牛顿第三定律」. 人民教育出版社, 2019: 104-106.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 122-126.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-16|修改时间:2026-10-16
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

综合闯关

(11:58。下课前两分钟。有人开始收拾笔记本。拉链声"呲啦"响了一下。)
6 道综合题,覆盖牛顿第三定律、拔河、马拉车、火箭、平衡力、受力分析。
◆ 互动游戏 · 终极挑战
🏆 终极挑战 ⏱ 20s 📊 进度 0/6 ⭐ 0
第 1 / 6 题
 
准备好了吗?
 
 

🏆 终极挑战

6 道综合题,每题限时 20 秒。

 

知识点总结

(12:16。写完了。窗外天又阴下来。教室里有人关了灯,只剩我的那盏。)

概念 定义/公式 关键点
作用力与反作用力 两个物体之间的作用总是相互的;物体间相互作用的这一对力,叫做作用力和反作用力 成对出现,同时存在
牛顿第三定律 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 F = -F';三个特征:等值、反向、共线;四个性质:异体、同时、相互、同质
适用范围 普遍规律 与力的性质、质量大小、是否接触、运动状态、参考系选择均无关
拔河问题 两队拉力大小相等 胜负取决于地面摩擦力(最大静摩擦力更大的赢)
马拉车问题 马拉车 = 车拉马 车能动,是因为地面对马的摩擦力更大
火箭问题 火箭喷气 = 气体推火箭 真空里也能飞,与空气无关
平衡力 作用在同一物体上,效果可抵消,合力为零 性质不一定相同;不一定同时变化
作用力与反作用力 作用在两个物体上,效果不抵消,不可求合力 性质一定相同;同时产生、同时消失
受力分析四步 明确研究对象 → 按顺序找力 → 只画性质力 → 检查不重不漏 先找重力,再找接触力
核心思想:牛顿第三定律说——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。它们是"两个物体之间的"。所以拔河不看拉力,看摩擦力;马拉车不看拉力,看地面的摩擦力;火箭不靠空气,靠气体。而平衡力作用在"同一个物体"上——两码事。
等值反向共线,
异体同时相互同质。
两队拉力一样大,
胜负要看摩擦力。
火箭不靠空气飞,
平衡力在同一物。

参考资料

  1. 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第三章第3节「牛顿第三定律」. 人民教育出版社, 2019: 97-106.
  2. 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 15-18.
  3. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 116-126.
  4. Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M.《费曼物理学讲义》第一卷, 第12章「力的特性」. 上海科学技术出版社: 118-126.
作者与联系方式
作者:小理
工作室:小理物理工作室
邮箱:xiaoli@kuailexue.cn
网址:https://www.kuailexue.cn
人教版高中物理必修第一册 3.3 牛顿第三定律 · 故事化教学 · 分页版
小理物理工作室 · 2026-10-16
四个故事 · 五个互动游戏 · 一句核心:作用力与反作用力,总是大小相等,作用在两个物体上。