牛顿运动定律

【摘要】牛顿定律是力学的基础理论，应用非常广泛，涉及本章的试题综合性比较强，涉及的知识点比较多，考核的能力也比较全面，应当引起足够的重视。

【关键词】牛顿定律，高考，重视

一、高考动向

牛顿运动定律是经典力学的核心内容,也是高考考查的重点和热点.涉及牛顿运动定律的考题信息给予方式灵活,解题信息除了以文字叙述和示意图的形式给予外,近年高考及模拟题中还以图表、图象、照片等多种形式给予.解题信息的多种方式给予,可综合考查学生的理解能力、分析能力、推理能力、综合运用知识的能力等。牛顿运动定律是力学中重中之重的部分，对比近年来的高考考查内容，有几个特点：

（一）进一步加强对牛顿运动定律尤其是牛顿第二定律的理解和应用。如平抛运动的应用、直线运动、曲线运动（特别是圆周运动）的特点。超重、失重、牛顿定律在天体问题中的应用，弹力的求解等。其命题方式是从基本的概念定义入手去引领题目内容，出发点也是人们相对熟悉的问题。其解题的关键是明确是明确题目是想呈现什么样的知识点，才能恰当的构建物理情景，再结合牛顿运动定律给予解决。

（二）旧题、常规题推出新意。这类题的整体框架落脚点相应比较低，主要是起点有新意。审题时必须通过题目的表述找出常规知识点，作为突破口，化难为易，同时也必须注意近几年这类题前面的描述相应的少了，这有利于找准核心的知识点。

（三）牛顿运动定律与天体运动的结合仍是热点。因为它符合科技发展的认识需要，万有引力定律的涉及并用于讨论天体运动的知识点是高考的重点内容，近几年高考中出现率达100%，山东高考一般是一道选择题，全国卷可能是一道选择题，也可能是一道中等难度的计算题。总体来说，牛顿定律是力学的基础理论，应用非常广泛，涉及本章的试题综合性比较强，涉及的知识点比较多，考核的能力也比较全面，应当引起足够的重视。

二、教学困惑

1687年，牛顿在他的《自然哲学的数学原理》(以下简称《原理》)一书中，提出了三条运动定律，它们构成了动力学的基础。因此，牛顿运动定律在高中物理教学中具有重要地位和作用。但是，在高中物理教学中讲授牛顿运动定律，尤其是讲授牛顿第二定律时,并没有按照牛顿第二定律确立的历史过程和线索进行讲授，而是在首先给出力和质量的单位及它们的量度方法后，通过学生对加速度与力，加速度与质量关系的实验探究得出了牛顿第二定律。对此，有一种意见认为，这样的教学结构有违史实，尤其是掩盖了正是在牛顿第二定律建立的过程中，才确立了力和质量如何量度的科学内涵，是不可取的。于是，建议按照第二定律确立过程的历史发展线索，重新设计牛顿运动定律的教学结构和线索。这就出现了两个问题。第一，现行的牛顿第二定律的教学结构和线索是否真的是不可取的；第二，如何设计一种新的教学结构和线索，既符合牛顿第二定律确立的历史过程，特别是这一过程中前辈科学家的思维方式，以便取其精髓，有所教益，又能与学生的已有基础和认知水平相衔接。我认为，对牛顿运动定律的确立过程进行必要的历史追向，是可取的，但是如何进行教学才能达到最大的效益。

三、教材分析

（一）牛顿第一定律。牛顿第一定律是牛顿定律的基石，正是因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，才导致牛顿第二定律得出。与此同时，它本身还包含着力、惯性、和参考系这些极富成果的科学概念，成为物理学理论的支柱和基石。另外，伽利略的研究过程蕴涵了重要的科学方法，教学中要引导学生领会牛顿第一定律的含义，充分说明伽利略“理想实验”的实验基础和推理过程，展示了伽利略斜面理想实验的猜想依据、推断结果这一思维过程，通过教学让学生明确运动和力的关系，提升对力、惯性、质量等基本概念的理解。惯性是学生学习运动和力的基础，因其抽象难懂而成为难点。新课标中本节内容对学生有以下基本要求：1、了解亚里士多德对力和运动关系的论述及存在的错误。2.认识伽利略研究运动和力关系的思想方法，了解理想实验的作用。3.知道速度是描述物体运动状态的物理量。4.理解牛顿第一定律的内容，能够运用牛顿第一定律解释有关现象。5.知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体惯性大小的量度。6.运用惯性概念，解释有关实际问题。在发展要求中：1.了解运动学和动力学研究角度的差异。2.会识别惯性系与非惯性系。

（二）牛顿第二定律。对于实验的探究根据斜面小车，打点计时器实验来探究即可。对于牛顿第二定律的由来通过控制变量法来探究出来，关于实验的基本思路，由于初中阶段的学习，学生应该很清楚，但让学生结合自身的生活经验和一些常识，对加速度与力、加速度与力、加速度与质量间的定量关系进行合理的猜想还是必要的，因为这与实验数据的处理直接相关。因为正比、反比关系用图像进行数据处理比较直观，而且有利于减少误差的影响和进行误差分析，所以实验用图像方法处理数据。但a-m间的双曲线关系却不是能准确、直观看出的，这时用1/m的数据作为横坐标，就能够使问题变得简单。这一处理方法将会对学生的思维和心理产生深刻的影响。从而探究出三者之间的关系。

教科书将牛顿第二定律的探究试验和公式表达分成了两节内容，目的在于加强试验探究和突出牛顿第二定律在力学的重要地位。牛顿第二定律的首要价值是确立了力与运动之间的直接关系，即因果关系。本节内容是在上节实验的基础上，通过分析说明，提出了牛顿第二定律的具体内容表述，得到了牛顿第二定律的数学表达式。教科书突出了牛顿的单位1牛顿的物理意义，并在最后通过两个例题介绍牛顿第二定律应用的基本思路。它们也是学习理解牛顿第二定律的基本组成部分。

（三）牛顿第三定律。本节分三个层次对牛顿第三定律进行研究：一是通过实际现象的分析以及学生的亲身感受，定性地讨论物体间的作用是相互的，同时发生的，同时变化，作用在一条直线上；二是通过实验定量地得到反映物体间相互作用力是大小相等，对于静止物体间的相互作用力通过弹簧测力计分析其大小是相等的，而对于运动物体之间的相互作用力以及碰撞时物体之间的相互作用力是否总是相等，本节课通过计算机辅助实现了此环节，帮助学生深刻地建立了任何物体不管其运动状态如何，它们之间的作用力和反作用力总是相等的。三是说明该定律的意义和应用。