牛顿力学三定律范文

牛顿力学三定律篇1

关键词：中职物理；牛顿第一定律；教学

一、关于牛顿第一定律的一些分析理解

1、惯性。惯性：任何物体都有保持静止或者是匀速直线运动状态的的属性。一般情况下，物体的惯性总是通过两种形式表现出来：反抗改变和保持原状。物体惯性的大小看改变其运动状态的难易程度，它是由物体的质量决定的，质量大物体的惯性大，否则就小，与物体运动的状态无关，一切物体都有惯性。

2、惯性运动。惯性运动是从牛顿第一定律中延伸出来的，我们可以把惯性运动定义为：在不受力的作用下物体保持静止或作匀速直线运动称为惯性运动，这同时也就是在牛顿第一定律中所涉及到的物体的运动。

3、力与运动的关系。我们应把力的理解为：力是物体之间的相互作用，是改变物体运动状态的原因，即如果这个物体没有受到任何外力的影响，那么它就会保持原状；如果这个物体受到了外力的作用，那么运动状态就可能改变，但是要改变物体运动状态则必须有受到了外力的作用。

二、关于牛顿第一定律教学思路

1、对教材进行分析。首先，对教材进行全面了解。在学习牛顿第一定律之前，我们学习了关于运动学的相关知识，运动学探讨的是对运动情况的具体描述，而没有涉及到物体运动变化的原因。牛顿第一定律是质点动力学的重要基础，它在运动学和力学的基础上进一步深入。在静力学知识背景下关于力的概念，力的合成与分解，以及由变速运动确立的加速度概念，成为学习运动定律的必要准备；其次，教师要根据教学大纲的基本要求，引入新课。在学习牛顿第一定律课程时，正确引入新课是本课是否取得圆满成功的重要基础。

2、用实践教学学习牛顿第一定律。为了能够更加深入的理解牛顿第一定律，老师可以给学生简单演示三个小实验：第一，小车下坡的之后为什么还能继续前行？这个时候作用力已经从小车身上撤离了，为什么还会运动？第二，我们把小车放在不同的坡面上往下运动，为什么他们前进的距离是不一样的？第三，物体速度不变永远运动下去，方向是否发生变化呢?这时可将实验木板小车方向调整，使小车前进的方向正对着学生，重做上面第三个实验，说明物体不受任何作用力，它既不会向左偏，也不会向右偏，将永远沿直线运动下去。这是笛卡尔研究发现的。通过前边的几个实验，老师可以给学生进行详细的解答，通过老师和学生的研究，我们可以得出以下结论：如果物体在运动中不受任何外力作用，那么它的速度将会保持不变；如果一个物体不受任何外力的作用，它既不会向右，也不会向左，而是直线运动下去。通过上述的几个小实验，我们可以很直观的让学生对牛顿第一定律进行了解。

3、掌握牛顿第一定律。首先，加强对牛顿第一定律的理论学习。通过课本知识，我们可以把牛顿第一定律概括为：任何物体总保持静止状态或匀速运动状态，直到有外力作用于它并改变这种状态为止。物体的这种保持原来的静止状态或匀速运动状态的性质我们称之为惯性，因此，我们也可以称牛顿第一定律为惯性定律。其次，突出牛顿第一定律的物理意义。中职院校学生在学习牛顿第一定律的时候，不能够单纯的学习牛顿第一定律的内容，还要帮助理解牛顿第一定律多包含的物理意义。第一，一切物体都有惯性；第二，力是改变运动状态的原因；第三，牛顿第一定律说明了一个物体在不受外力时候的运动状态是保持静止或者匀速直线运动状态的，也就是说：力不是使物体运动的原因，这一点是至关重要的。

4、发现问题，解决问题。在学习牛顿第一定律的过程中，学会发现问题解决问题是非常重要的。例如在分析具体力学相关问题的时候，有些学生看到一个物体在运动，就以为是受到了外力的作用；有的学生则认为物体的速度大是因为受力大或认为物体受力为零。这是学生保留着力是运动的原因的潜在影响。在教学中老师应该及时发现并解决这样的问题。

同时，惯性也是一个学生比较容易出错的知识点。有些同学认为只有匀速直线运动和静止的物体才有惯性，如果这个物体做其它运动就没有惯性；这种错误认识很有可能就是把“物体具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性”这个概念错误的理解为“物体只有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态时才有惯性”。在牛顿第一定律的学习中，对于惯性这个基本概念，我们应当承认是本节教学的重点和难点，想通过一节课的教学就让学生正确理解是相当困难的，所以就需要老师在后续的教学中，结合教材有针对性地不断纠正学生的错误观点，可以让学生自己举些例子来说明物体的惯性，从而加深对惯性的的正确理解。

5、巩固课堂教学效果。在学习了牛顿第一定律之后，老师应该引导学生巩固课程所学知识。牛顿第一定律告诉我们物体的运动是不需要力来维持的，物体总有保持原来运动状态的性质。老师可以让学生在课后注意一下身边的例子，看看哪一些可以用牛顿第一定律来解释，进一步巩固自己所学的知识。

三、关于牛顿第一定律教学中的物理学史意义

牛顿第一定律是科学推理得出的一种理想化的运动规律，此前伽利略曾非正式地提出过惯性定律和外力作用下物体的运动规律，这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础。在经典力学的创立上，伽利略可说是牛顿的先驱。伽利略对物理规律的论证非常严格，他创立了对物理现象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法，伽利略的这一自然科学新方法，有力地促进物理学的发展，他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。 伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端！让我们记住――“一切推理都必须从观察与实验中得来。”

牛顿第一定律亦称“惯性定律”，它科学地阐明力和运动的关系，提出了一切物体都具有惯性，它是物理学的一条基本定律。

【参考文献】

[1]吴进校.对“牛顿第一定律”一节的几点认识

[2]樊国亮.浅谈牛顿第一定律的意义

牛顿力学三定律篇2

关键词：万有引力定律 开普勒 胡克 弗拉姆斯蒂德 哈雷

牛顿给胡克回信的原话是：“笛卡尔所做的是搭了一架好梯子，你在很多方面都把梯子升高了许多，特别是把薄膜的颜色引入哲学思考。如果我看得更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。”[1]牛顿所说的巨人谁？谁是牛顿的“好梯子”？下面我们就介绍协助牛顿建立万有引力定律过程中的几个物理学家。

一、开普勒

在《原理》中，牛顿是从分析开普勒三定律或“行星假设”的物理意义着手进行研究的。开普勒行星运动规律的发现为牛顿万有引力的发现提供了事实依据。

牛顿在《论运动》和《原理》的开头，对开普勒定律的讨论的思路是这样的：“（1）开普勒讨论的是在中心力作用下运动的单体体系。综合惯性运动与中心力两种因素。（2）对这个体系，由“公理：运动定律”推导出它的数学体系。把这种推导与面积定律联系起来，……（3）牛顿证明了行星的椭圆轨道运动是惯性运动与一个特殊的、与距离平方成反比的向心力相结合的结果，并推导了谐和定律。”[2]27牛顿正是解决行星的椭圆轨道所遵循的力学问题而发现万有引力的。

二、罗伯特・胡克

从牛顿1675年2月给胡克的回信中可知，牛顿不认为胡克对他有帮助，但胡克确实指导牛顿发现万有引力定律。

在1671年发表了《试由观察证实地球周年运动》，在这篇文章中，提出了三条假设：“第一，所有天体都具有一种指向其中心的引力；第二，所有做惯性运动的物体，都将沿着直线运动，直到它们受作用而发生偏转弯折；第三，天体离太阳距离越近，吸引作用越强。”他在这里提出的这三条假设，实际上已包含了有关万有引力的一切问题，所缺乏的只是定量的表述和论证。

在1679年，胡克与牛顿之间进行了关于引力问题的交流。在1679年11月24日，胡克写信给牛顿，邀请牛顿讨论“我的假设或观点：……即行星的运动综合了切线方向的直线运动和朝向中心物体的吸引运动”。胡克向牛顿建议行星运动应该有两部分：由惯性运动分量和指向太阳的向心力组成。

在1679年11月28日，牛顿在回信中拒绝讨论胡克的假设，信中说：“自己关于发现周日运动的想像，即设想一个自由落体落到地球上，通过地面进入地球内部，而不受任何物质的阻碍，则该落体将沿着一条螺旋形轨道运行。在旋转数圈后，最终旋入（或十分接近）地心。”胡克回信说，物体不会按螺线运动，而是按“一种带椭圆状的曲线”运动，它的轨道将“像一椭圆”。1679年12月31日，牛顿写信给胡克说：“我同意你的意见，……如果假定它的重力是均匀的，[物体将]不按螺线下沉那个真正的中心，而是以交替升降的形式运行。”[1]

从后人清理牛顿同胡克的这些通信中看出，直至1679年，牛顿在天体运动的问题上，还是不得要领的。牛顿是在胡克的启发下，才走上正确的行星动力学的研究道路。因此，胡克是牛顿当之无愧的一架 “好梯子”。

三、约翰・弗拉姆斯蒂德

约翰・弗拉姆斯蒂德对月球的观测，协助牛顿发现万有引力定律，并为万有引力定律提供了观测数据支持。

1694年开始，牛顿访问了弗拉姆斯蒂德并且向他索要关于月球运动的观测资料，此后牛顿为了验证万有引力理论，还多次写信给弗拉姆斯蒂德索取资料。弗拉姆斯蒂德都满足了牛顿。弗拉姆斯蒂德1700年对他的朋友洛瑟普说：“[牛顿]曾一度想使月球运行表符合他设想的定律，但是，当他开始将自己的定律与天体（即月球的观测位置）进行比较时，他发现自己错了，并不得不全部抛弃自己的定律。我曾给他提供了二百个以上的月球的观测位置，人们会认为这些材料足以限定任何理论；既然他已修改了自己的理论，并把自己的理论调整到完全符合这些观察，所以他的理论描述了这些观察也就不足为奇了。”[3]

可见，牛顿著名的“月球检验”的观测数据来自于弗拉姆斯蒂德之手。他是牛顿没有提到过的一位科学家，是被牛顿踩着肩膀的巨人。

四、埃德蒙・哈雷（Edmond Halley）

哈雷用《原理》的观点，应用于彗星上，发现了彗星的周期是76周年。彗星的准时回归，也验证了万有引力定律的正确性。早在1682年，哈雷在访问巴黎天文台时，恰好遇上了那年的大彗星，他与台长卡西尼一道观测了这颗彗星，并计算了彗星接近太阳时的轨道。经过坚持不懈地观测和精密计算，1705年哈雷发表了《彗星天文学论说》一书中大胆预言，1682年出现的那颗彗星一定会再次回来，回归的日期在1758年底到1759年初，时间间隔是76年。并且指出，根据牛顿在《原理》中提到的天体“摄动”理论，这次回归的时间间隔稍长的原因是彗星在接近木星时会受到“摄动”影响。在《原理》第三版序中，牛顿说：“哈雷博士比以前更精确地计算了该彗星的椭圆轨道，沿此轨道，彗星穿越天穹九宫，其精确性与行星在天文学给出的椭圆上运行并无二致。”[4]1758年岁末，哈雷预言中的慧星按时回归，牛顿的理论得到验证，《原理》的正确性经受了实践的考验。

开普勒行星的运动规律的发现，为万有引力的发现提供了事实依据，是万有引力定律研究的开端。胡克的理论指导和弗拉姆斯蒂德对月球的观测数据都协助牛顿发现万有引力定律。哈雷对慧星的研究验证了万有引力定律。他们都是牛顿的“好梯子”。

参考文献

[1]武际可.伟人的阴暗面[J].力学与实践，2003，25（3）：74-77

[2]朱荣华.物理学史选[M].北京：高等教育出版社.2003

[3]王波.被“踩”肩膀的巨人[J].视野，2009（6）

牛顿力学三定律篇3

1 准备应用“变易学习法”

变易理论指出，教师在上课之前，就需要根据自己的教学经验，结合前测和学前访谈，了解学生对学习内容的不同理解（V1），侦测和确认学生学习的难点.为此我们设计了一份关于牛顿第三定律的前测试卷，试题的来源主要是各省市质检卷和高考试卷，侦测范围为高一年级的12个教学平行班.

试卷的得分统计及对部分学生的访谈结果表明，在初中阶段，学生已经对牛顿三大运动定律有了定性的了解，进入高一之后则进一步深入学习了直线运动公式及牛顿第一、第二两条定律.学生已经能够初步掌握单个物体受力和运动状态变化的关系，并能对相关物理量进行计算.但是他们对物体间的相互作用还处于定性了解的阶段，在实际运用中无法利用牛顿第二定律和牛顿第三定律解决多个物体相互作用情景下的实际问题.

以前测第10题为例：

如图1所示，在等臂托盘天平两盘中，一盘放着一个质量为m的物体，另一盘放着电磁铁和铁块，天平平衡.当电磁铁接通的瞬间，铁块被吸引而离开盘底，则铁块未到达电磁铁而加速上升的过程中，天平右盘会上升还是下降吗？试分析？

学生在该题的得分基本为0，但与分数相比，我们更关注的是学生对此题的认知程度.在前测试卷上，学生被要求将对该题的思路写出来，同时结合前测后对不同类型学生的访谈，归纳出了三种不同层次的认知水平：

（1）铁块从盘底上升之后即脱离了左侧系统，因此左侧失去一部分质量变轻，右盘下降.

（2）铁块从盘底上升后仍然和磁体之间有相互吸引，天平仍平衡.

（3）铁块从盘底上升后对电磁铁有向下的拉力且更大，左侧下降右盘上升.

第一种认知表明学生并未认识到物体间相互作用，第二种则是认识到物体间存在相互作用但未能用牛顿第二定律进一步分析其变化，第三种则表明学生能够很好的将牛顿第二定律和第三定律结合进行分析解题.测试结果显示停留在第一种和第二种认知水平上的学生占大多数.

更为有趣的是，我们也找了高二、高三两个年段的部分中等学生进行了测试和访谈.结果表明这部分学生仍然在这个题目中表现不佳.要找出这种现象的原因，需要反观传统的牛顿第三定律教学模式，通过收集牛顿第三定律相关的教学论文和教案，我们所见的教学模式大致有如下四个阶段：

第一阶段：以学生为主体，教师为学生创设不同的分组实验体验，如一对弹簧秤相互作用，固定于小车上的两个磁铁，以及教师进行的DIS演示实验，在此基础上提出牛顿第三定律.

第二阶段：进行阶段分析小结，阐述相互作用力的相互性、同时性，同质性.

第三阶段：再进一步应用其他例子说明相互作用力与平衡力的异同.

第四阶段：最后利用课堂练习进行检测和巩固.

资料显示：虽然课堂结构略有不同，但教师不约而同的将教学重心更多放在作用力的相互性、同时性，同质性以及相互作用力与平衡力的异同等方面.这种教学模式的缺陷在于未能从整体的角度进行牛顿运动定律的教学.在牛顿三大运动定律中，前两个定律是对单个物体而言，而在自然界中，物体之间总是互相联系，密不可分的.要全面了解物体的运动规律，就需要研究物体间的相互作用，这也是牛顿第三定律所要揭示的内容.反映在教学过程中，要使学生将受力分析对象从一个物体扩展到多个物体，就要使其能将牛顿三大定律融合为一个有机整体.

教师在前测后的集备交流中，结合自身多年的教学实践分析了学生在这类题目中出现困难的原因（V2）.学生在先前学习经验中，并没有明确将牛顿第二定律和牛顿第三定律的应用对象区别开：判断物体相互作用力之间关系时使用牛顿第三定律，判断物体运动状态变化问题时则应该使用牛顿第二定律，这也是我们所确定的牛顿第三定律教学的关键特征.

2 针对关键特征的教学设计

在设计改进教案之时，参与集备的教师在如何处理学习内容上便有了不同的意见（V2）.一个典型的忧虑即是当改变已有成熟的教学模式，采用“变易理论”进行指导对教学设计进行改进之后，相对于接受传统教学的学生，改进班学生是否会在知识的掌握和应用上出现落后情况.而最大的忧虑则是如何跨越理论和实践的“鸿沟”进行突破和创新，为此在进行教学研究的过程中，需要专家的参与和指导.一个课堂学习研究小组的成员来自两方面：其一来自一线教师；其二是来自专业机构的研究员，如学科教学专家和课堂学习研究的专家.

综合几次课前集备讨论的结果，改进版的教案与传统教案的最大区别在于创设了单一情境，教学围绕着该情境不断展开，课堂之初即提出了一个问题：

有个农夫把马套上车，准备赶路（图2），有同学就告诉那个农夫：“马不可能拉动车的，因为根据牛顿第三定律，马向前拉车的力与车向后拉马的力，是一对相互作用力，大小相等，方向相反，所以两个力相互抵消了，车就不可能前进了.如果车前进了，则说明牛顿第三定律是错误的.”

随后的DIS演示（图3）则是以两个仪器分别代表车和马，据此实验结果说明相互作用力的相互性、同时性及同质性等特征.并以牛顿第三定律肯定了故事中同学表述中正确的部分：“马向前拉车的力与车向后拉马的力，是一对相互作用力，大小相等，方向相反”.

但可以看出，这并没有解决为什么车会前进的问题，出现这一现象的原因在于学生并没有关注到隐藏在该情境中新事物的特征.变易理论指出，当某一事物的一些特征出现变动，而其他特征维持不变，则变动的特征便会被辨识到.为使辨识的过程能够出现，学生必须感到事物正在变动.教师不能强迫学生审辨，但却可以创造机会，即通过“变易图式”，引起学生对某些特征的关注，从而审辨到该特征，使它们从背景移到前景.基于此，在应用马拉车的情境完成作用力反作用力与平衡力的异同教学之后，与传统教学只是进行问题的讲解和分析不同，改进班对最终解决“所以两个力相互抵消了，车就不可能前进了.如果车前进了，则说明牛顿第三定律是错误的”这个情境采用了如下的变易范式（V3）：

在马拉车这一不变的情境中，教师重点分析改变马的拉力使车分别做加速、匀速和减速运动这一变易范式.在每一种运动中，教师引导学生分析不同运动过程中车的受力情况，并同时对比作用力反作用力之间关系.在教师引导下，学生逐层建构出以下三个结论：

①不同运动过程中，作用力反作用力关系未发生变化，而车的受力情况却大不相同.

②作用力反作用力由于作用在不同物体上无法抵消，也不能作为车运动状态是否变化的判断依据.

③在判断车的运动状态时应该将注意力聚焦在车受到的力上.

类似的，也可以让马的拉力保持不变，改变车重从而改变车受到的摩擦力.通过这一系列经过系统安排的“变”与“不变”，学生很快就审辨出牛顿第二、第三定律在应用对象上的不同之处.

综合对比改进教学和传统教学这两种模式，最大的区别有两个：

首先，传统教学创设了大量不同的实例进行教学，学生的思维在不同的情境中跳转.这种教学模式注重不同情境间相通的地方，通过对不同实例的分析有利帮助学生理解牛顿第三定律的内在属性，但较少涉及这些情境中所包含的其他物理规律.改进班的教学设计始终围绕马拉车的问题情境，而把其他实例的应用留作了课后练习.这种教学模式注重同一情境内不同的地方，使学生经历同一事物的不同方面，进而审辨出牛顿第三定律的关键特征并使之与其他规律区别开来.

其次，传统教学在牛顿第二、三定律应用对象上的区别时采取了经验性的做法，教师在实际课堂中虽然也应用了马拉车的实例组织学生进行讨论，但未能有意识的采取改进班的“变易图式”，只是简单指出了问题的答案.改进班则注重使用变易范式系统地安排力的变化，如让马的拉力保持不变，通过车上货物重量变化改变车所受的摩擦力，使车处于不同的运动状态进行分析.通过这一系列变与不变的关系使学生深刻理解所学习内容的关键特征.

3 教学效果评测及反思

在分别进行了6个班传统教学和6个班的改进教学之后，我们把前测的试卷再次进行了后测，需要说明的是研究开始之初（前测结束后），教师并未进行讲评，课堂教学也不能涉及前测出现的试题，传统组和改进组使用完全相同的上课素材.另外，无论是前测或是后测都以闭卷形式作答，同时安排教师监考以期最大限度的保证数据的可靠性.表1为传统班和改进班后测数据对比：

其中，第1～5题客观题每小题2分，第6～10题主观题每小题3分，测试满分为25分，表格括号内数据为标准差，t值为12.072，p

牛顿力学三定律篇4

一、从全局观点分析力学部分教材

从全局观点分析力学部分教材，揭示物理学的基本规律，有目的地提高学生的思维品质，增强学生的物理思维能力，对此应从以下三个方面认真分析教材．

1．力学教材的基本知识结构

牛顿运动定律是经典力学的基础，也是经典物理的基础之一．动能定理和动量定理及其守恒定律为经典力学的栋梁．现行教材的体系是先讲静力学，后讲运动学，最后讲动力学．把牛顿三定律按三、一、二的顺序安排，第三定律放在静力学中讲授．这种安排符合由易到难、循序渐进的原则．即学习静力学时，有牛顿第三定律作准备知识，学习牛顿第二定律时，有力的合成与分解作先行．通过静力学的教学，要求学生正确理解力的概念．

物体受力分析是力学中的关键，几乎所有的力学问题都要涉及物体的受力分析，所以静力学教学是最重要的基础．

2．物理思维方式

思维是人脑对客观事物进行加工的过程，是人脑的功能，通过表象、概念判断和推理以及其它过程来反映客观现象的能动过程．物理思维就是运用思维的一般规律于物理学习、研究中所体现的具体的一种思维方式．

在教材分析中掌握物理思维结构，就是要掌握怎样运用思维的基本形式（概念、推理、论证等）和思维的基本方法（比较、分类、鉴别、分析、综合、归纳、证明、反驳等）以便能更好地、有目的地培养学生的思维能力．

第一章“力”要重点讲清三种力产生的条件及力的大小和方向，为物体受力分析做好准备．力的三要素，在初中已经讲过，对质点来说不会发生关于力的作用点的问题，而对刚体来说，力的作用效果除了跟力的大小和方向有关外，还跟力的作用点的位置有关．教材中虽然没有明确提出刚体概念，但所说的物体都是指刚体．力的作用点可以沿力的作用线移到刚体内任一点而不改变力的作用效果．因此，与其说力的作用点是一个要素，还不如说力的作用线是一个要素．物体的平衡，用了“平衡”和“固定转动轴的物体”等理想模型方法；“力的分解和合成”用了分析、综合、等效的方法．

第二章“物体的运动”用了理想模型（过程模型）的方法．高中教材以初中教材为基础，先提出质点这个理想化模型，在研究物体在一直线上的运动以后，立即研究物体在一个平面内运动的有关概念、规律和描述方法．运动学是力学的重要组成部分，是学习其它各章的必备知识．对平面运动的速度的合成与分解运用了分析、综合、等效的方法．

第三章“牛顿运动定律”用了经验归纳方法论．虽然第一定律不能用实验直接证明，但由第一定律推导出的一切结论都与实验结果相符合，这就间接地证明了牛顿第一定律的正确性．当今的实验已能近似地验证这个定律，例如用气垫导轨实验，运动物体——滑块在水平方向可以近似地认为不受力，因而它近似地做水平匀速直线运动．随着科学技术的日益发展，牛顿第一定律有可能得到更加严密的证明．牛顿第二定律是通过实验归纳得出的．在功和能，机械能守恒定律，动量、动量守恒这几章中，主要是用了推理的方法．如教材中机械能守恒定律是借助于运动学和动力学的知识推导出来的．但应当明确一点，这是一条实验规律，是实践经验的总结，是客观规律的反映．这此规律能够相互推导，这说明它们之间存在着内在联系．动量定理出自于牛顿第二定律，又异于牛顿第二定律．牛顿第二定律是一个瞬时的关系，而动量定理则说明状态过程，它可以按过程始末状态处理物体的动量变化，而不必涉及过程的细节．如果只考虑两个物体的孤立体系，把牛顿第三定律与牛顿第二定律结合起来，就得到作用前后的总动量不变．我们可以用实验进行检验，牛顿也正是用这个方法验证牛顿第三定律的．

“振动与波”一章研究的主要方法是从一般到特殊的推理过程，运用了动力学和运动学的基本规律，导出满足机械能和机械振动规律的新结论．

3．数学是表达物理学规律最精确的语言

在教学过程中，只有将教材的教学方法、结构搞清楚，才能达到运用数学方法解决物理问题的目的．在“力”这一章中，重点解决什么是矢量和矢量的运算方法问题．对物理矢量必须透彻理解，掌握其数学运算法则——矢量的平行四边形法则．引导学生对“代数和”与“矢量和”进行对比，体会矢量的质的差别，从而自觉地运用矢量运算法则．在“物体的运动”这一章中，先提出质点这个理想化模型，并研究质点动力学中的几个基本概念、位移、速度、加速度等．从数学角度分析这些量之间的函数关系（包括文字叙述、数学公式、函数图象等），再进行运动的合成与分解的矢量运算．

在“牛顿运动定律”这一章中，牛顿运动定律起着承上启下的作用，即能进一步加深对静力学、运动学知识的理解，又能为顺利学习机械能和动量铺平道路．牛顿第二定律的数学表达式，只有以地球和相对地球静止或做匀速直线运动的物体为参照系才是适用的．教材由分析物体只受一个力产生加速度与力的关系，过渡到分析物体受几个力产生加速度，以及加速度与力的关系，从而概括出能适合各种情况的牛顿第二定律的数学表达式ΣF＝ma．在公式中，力与加速度都是矢量，故此式是一个矢量式．牛顿第二定律概括了力的独立性原理（或力的叠加原理），即几个力同时作用在一个物体上所产生的加速度，应等于每个力单独作用时所产生的加速度的叠加——矢量和．在解题中，运用了正交分解法等基础知识．

机械能和动量这两章是在运动学和动力学的基础上，讨论力的空间和时间积累效应，从而引出功和能、冲量和动量等概念．功和能将矢量运算变成了代数运算．教材从力对物体做功引出动能和动量定理，研究了重力、弹力做功的特点，引出势能的概念，得出在只有重力、弹力做功时，机械能守恒．最后，从一般的功能原理阐明功的本质是能量变化的量度作为本章的总结．能的转换和守恒揭示了物理学各部分的内在联系．在讨论动量定理时，应强调牛顿第二定律的关系式是一个瞬时关系，而动量定理则说明状态过程，应用它研究某一过程而不是研究某一瞬时，只有在t0时，才是相等的．实验是讲述动量守恒定律的基础，教材这样处理是考虑到动量守恒定律的产生不是从牛顿运动定律推导得出的，而是一个独立的物理规律．而动量守恒定律的适用范围远远超出牛顿力学的适用范围．对动量守恒定律的数学表达式没有具体给出，目的是避免学生只是死记公式，注重培养学生学会运用物理规律对具体问题进行具体分析的能力．在应用动量守恒定律时，应选用惯性系，物体的动量mv、速度v的大小和方向也与参照系的选取有关．应特别注意计算同一系统中各部分的动量不能用不同的参照系．机械振动和机械波是较复杂的机械运动，它需要力学、圆周运动、运动图象等知识作基础．简谐运动是最简单、最基本的振动，是讲清波的关键．建立振动和波的联系与区别，是突破机械波教学难点的关键．

二、物理教学即要发展学生的智力又要培养学生的能力

物理教学即要发展学生的智力，又要培养学生的能力，而后者较前者更为重要．从物理学本身来看，它研究的各种现象和规律是互相联系的．例如功和能的概念及能的转换和守恒定律，又渗透在各个分科中．教学职能即要从人类知识的总汇中挑选最精华的，运用最科学的方法传授给学生，又要使他们具有独立获取知识和驾驭知识的能力．要重视知识的传授，离开知识的掌握，能力的发展就成为无源之水，无本之木．

1．系统化结构化的教学

在中学物理教学中，贯穿力学的两条主线——动能定理和动量定理、机械能转换和守恒定律及动量守恒定律．这两个定理、两个定律来源于牛顿运动定律，与牛顿三定律一起构成质点动力学的基本规律，是力学部分的重点知识．围绕这两条主线，要深入分析牛顿运动定律，为这两个定理打好基础．动量定理、动能定理是在牛顿定律基础上派生出来的定理或推论，它们提供的表达式与牛顿运动定律等价，可代替牛顿二定律的矢量表达式中的某分量式，而不是什么新的表达式．但是动量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，能量守恒和转换定律也是反映自然现象的最重要的规律之一．它们的作用远远超出了机械运动的范围．

2．培养学生的独立实验能力和自学能力

要培养思想活跃，有创新精神和创造能力的人材，必须加强学生的实验能力和自学能力．物理实验是将自然界中各种物理现象在一定条件下，按照一定的物理规律创造一定的条件使它重现．做物理实验，必须满足于一定的条件才能获得预想的结果，如设计实验步骤、选择测量仪器、正确观察现象、完整的读取数据、严格的计算，是做好实验不可缺少的过程．让学生按照上述过程有目的的科学训练，自觉地掌握科学实验的规律，激发学生的学习积极性就能增强学生灵活运用物理知识解决实际问题的能力．

培养学生的自学能力是教师的一项重要工作任务．调动学生的学习积极性，就得改变由教师“一讲到底”的状况，避免由于教师教学方法的单调，而使学生产生厌烦情绪．

牛顿力学三定律篇5

关键词：牛顿第一定律；牛顿第二定律；运动定律应用解析

一、如何使学生深入了解牛顿第一定律

牛顿第一定律认为，所有物体均是保持着匀速直线运动的状态或是静止的状态，除非有一个来自外部的力使得物体被迫改变其一贯保持的这种状态。这就是牛顿第一定律的实质和精髓。这一定律是运动定律的基础，实际理解起来并不简单，在教学过程中应注意以下几点：

（1）在日常教学当中，很多老师认为牛顿第一定律可以被理解成牛顿第二定律在特殊情况下（即力之和等于0，ΣF=0）的一种表现，描述的是物体合外力为零的一种运动，事实上这种看法并不能被称之为科学。在牛顿定律当中，我们不能仅仅去关注其表面上提到的“力”和“惯性”这两个概念，这里我们应该强调一个更为重要的概念，即为一个特殊的参考系――惯性系。这个惯性系的非常重要的意义就在于，在这样一个参考系中，如果一个物体不受外力的作用，那么它将保持着匀速直线运动或者静止的状态。

（2）在进行牛顿第一定律的教学时，我们要将其与“惯性”放在一起进行串联。亚里士多德曾经指出，物体要是运动，必须要受力，这也是目前学生普遍拥有的一种错觉。所以，当他们在理解“物体不受外力则会保持静止”这一说法时不会很困难，但是在理解“物体不受外力仍可以保持匀速直线运动”时则会产生较多认知上的困难。所以，教师在对这一部分知识进行教学时，要注意让学生亲身体验，主动实验，参与到定理的实际演练当中，这样才能对经验中保持的错误的看法有所警觉而进行有意识的改正。

二、如何使学生深入了解牛顿第二定律

牛顿第二定律是这样表述的：物体运动时的加速度的大小与其所受的力成正比，但是与其质量成反比例关系。加速度a的方向是与作用力的方向一致。数学表达式：F=ma牛顿第二定律是运动定律教学的重点，同时又是个难点，在教学时应特别强调以下几点：

（5）F=ma在数量上、单位上以及方向上均确定了F，m和a三者的关系，所以在运用的时候需要注重单位的统一。尤其是力的单位。

（6）F=ma只适用于宏观和低速物体，而且只适用于惯性系。一般在中学阶段，只用于质点动力学或刚体的平动。对于非共点力系或刚体的转动，需要用到刚体动力学；对于非惯性系，这些内容都已超出目前中学物理的范围，我们不去研究。

应用运动定律解题，一般解决两类问题。一是已知运动状态求力，二是已知力求运动情况。在解题过程中要灵活应用，不要生搬硬套。

牛顿力学三定律篇6

1 牛顿第一定律的改写

牛顿第一定律是由英国科学家牛顿总结概括出来的，又称为惯性定律.该定律对力和运动状态这两者之间的关系进行了阐述，并提出惯性的概念，是物理学中的一条基本定律.其内容为：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止.高中生初次接触牛顿定律，对于定律中涉及到的“匀速直线运动或静止状态”和所反映的“惯性”概念的理解较为模糊.为了使得定律更容易理解，我们在保持定律原意的基础上，将定律改写.

改写牛顿第一定律，实际上是为了加强学生的理解，使用通俗易懂的语言描述该定律，根据牛顿第一定律的实质，我们可以将其改写为： 一切物体总有保持当下时刻运动速度的特性，直到有外力迫使它改变该速度为止.其中“运动速度”是学生在小学就有所了解的名词，在初中又进一步学习与速度有关的知识，因此，学生对改写后的牛顿第一定律抵触性较低，积极性较高.

2 改写牛顿第一定律的实际意义

改写后的牛顿第一定律词义表达比较浅显，教师可以带领学生从发现过程、定律的内容、定律的实质、定律和惯性的关系以及定律的应用这五个方面理解改写后的牛顿第一定律.

2.1 了解定律的发现过程

亚里士多德提出“力是维持物体运动的原因”，而伽利略在17世纪了这一理论，提出“物体在运动中不受外力作用，它的速度将保持大小不变.”这一理论是牛顿第一定律的前身，它正确地阐述了牛顿第一定律的内容，改写后的定律与伽利略提出的正确理论中都涉及到“速度”一词，两个理论意思相近，都通俗易懂，能够为学生深入理解牛顿第一定律提供帮助.

2.2 加深对定律内容的理解

要想深入了解牛顿第一定律的内容，要从以下三方面入手：

（1）牛顿第一定律中的“任何物体”说明牛顿第一定律的适用范围是所有物体.

（2）“直到外力迫使它改变……”说明了“力”是改变物体运动状态的条件.

（3）“保持匀速直线运动或静止状态”是此内容的结论.

以上是对牛顿第一定律内容的分析，将定律改写之后，原定律中的“保持匀速直线运动或静止状态”被转换成了“保持当下时刻运动速度”；“改变运动状态”变成了“改变运动速度”，清晰地说明了该定律的条件、范围和结论，且强调了“当下时刻”的重要性，帮助学生轻松掌握定律内容.

2.3 加深对定律实质的理解

牛顿第一定律的实质也有三个方面：

（1）一切物体都有惯性.利用改写之后的定律解释这一实质，“一切物体总有保持当下运动速度的性质”中“保持当下时刻的运动速度”说明物体的速度没有发生改变，教师可以以此为切入点，提出速度有快有慢，如果速度为零时，物体是什么状态，学生很容易理解，并回答是“静止状态”；如果物体的直线运动速度一直为5 m/s或者是1 km/h，那么物体保持什么运动，学生也能很容易理解为匀速运动.总结速度为零以及速度不变这两种现象，物体的状态为静止或者是匀速直线运动，那么学生对于牛顿第一定律中“任何物体都要保持匀速直线运动或是静止状态”的理解就会简单很多.

（2）外力是迫使物体改变运动状态的原因.利用改写后的牛顿第一定律来理解这一实质，“直到外力迫使它改变该速度”中“该速度”指的是物体原有的速度，即速度为零或者速度不变的情况，也就是“静止状态或者匀速直线运动状态”，那么“改变该速度”就很好理解了，在某一特定的时刻，物体的速度被相应时刻的力所改变，学生自然而然地想到某一时刻的状态被当时的力改变，了解了外力是迫使物体改变运动状态的原因这一实质.

（3）力不是维持物体运动的原因.利用改写后的牛顿第一定律来解释，在不受外力的作用下，物体会“保持当下时刻的运动速度”，每一个特定时刻，物体都没有受到力而改变速度，即当下时刻的运动状态没有改变，也就是说物体的运动过程不需要力，进而得出力不是维持物体运动状态的原因这一实质.

为了更加形象地解释定律的实质，教师可以组织学生现场进行“推课本”的实验，拿起物理课本，放在桌面上轻轻推动，当手对课本有了一定的推力时，课本开始运动，且每一个时刻都对应着特定时刻的力，即当下的力对应着当下速度的改变.松开手，课本就恢复到之前的状态，运动速度为零，也就即恢复到改写的定律中“保持当下时刻的速度”，进行多次实验，学生能够发现，力改变了物体的运动状态，但不是物体维持运动状态的原因.

2.4 了解定律与惯性的关系

牛顿第一定律说明了两个问题：说明了力与运动的关系；提出了惯性的概念.通过“一切物体总有保持当下时刻运动速度的特性”来说明这一特性即惯性是所有物体固有的属性，包括固体、液体、气体；因为在不受外力作用的某一时刻，物体的速度没有发生改变，能够说明物体的惯性与力无关.由于高中学生首次接触到“惯性”这一名词，需要通过牛顿第一定律中的运动状态来理解，若学生对于运动状态的意义理解不够充分，那么容易出现思路混乱，知识结构不清的现象.而改写之后的定律能够引导学生通过“速度”来了解惯性，通俗易懂，学生很容易掌握惯性的概念.

例如，举出例子来形象地解释惯性的定义，组织学生观察橡皮和书本，当没有外力作用的每一个特定时刻，二者都保持静止状态，提出生活中的所有物品同样具有这一性质，来帮助学生理解惯性.为了探究惯性的影响因素，教师可以组织学生轻抛橡皮和书本，学生会发现用同样的力度，质量较轻的橡皮飞出的速度快，进而得出惯性和质量有关.

2.5 学会在实践中应用

学习理论知识的目的在于增强学生的实践能力.因此，通过具体的例题来讲解定律并组织学生进行测试，能够有效提高学生的应用能力.例如，将以下题目来作为例题，教师引导学生在实践中理解牛顿第一定律.

例题 对牛顿第一定律的理解，不正确的是

A.一切物体都具有惯性

B.物体不受力的作用也能运动

C.物体受到力，运动状态一定改变

D.物体的运动状态改变，一定受到力

在实践中应用牛顿定律的思路为：（1）确定研究对象；（2）确定研究过程；（3）进行受力分析；（4）根据力的改变推断出状态的改变；（5）具体问题具体分析.

3 需要注意的问题

第一，是牛顿在第一定律中没有说明静止状态或者匀速直线运动状态的参考系是什么，我们一般将物体运动理解为在绝对空间内的相对运动，即以空间内的“土地”或者是其他物体为参考系.

第二，虽然力是改变物体运动状态的原因，但是，不是所有的力都可以改变物体的运动状态，例如，物体在受到多个外力作用时，运动速度没有改变，这时物体受到的合力为零.

牛顿力学三定律篇7

他是一位美国物理学家，天文学家和数学家。在天文学方面，1672年牛顿创制了反射望远镜，他还解释了潮汐的现象，指出潮汐的大小不但痛塑望月有关，而且与太阳的引力也有关系，另外，牛顿从理论上推测地求不是球体，而且两极稍扁，赤道略鼓，并有词说明了岁者现象等。

在物理学上，牛顿基于伽利略开普勒等人的工作，建立了三条运动基本定律和万有引力定律，并建立了经典力学的理论体系。在数学上，牛顿创立了“牛顿二项定理”，分学。在光学方面，牛顿发现白色日光有不同颜色德光构成，并制成“牛顿色盘”关于光的本性，牛顿创立了光的“微粒说”。

在牛顿的着作《自然科学原理》中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。牛顿对人类的贡献是巨大的，正如恩格斯所说：“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解，而创立了科学的光学；由于创立了二项定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了的本质，而创立了科学的力学。”

为纪念尼殴杜恩的贡献，目际天文学联合会决定打662和小行星命名为牛顿小行星。我感受到科学是无比神圣和奥妙，我们要像牛顿那样不断探索科学的奥秘，努力学习。

牛顿力学三定律篇8

论文关键词：七问理清“牛顿第一定律”

 

亚里士多德的观点是：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要停下来。所以说力是维持物体运动的原因。

伽利略的观点是：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是物体受到摩擦力的缘故；若没有摩擦阻力，运动的物体以同一速度沿一条直线运动，既不会停下来，也不会改变方向，将永远运动下去。

笛卡儿的观点是：除非物体受到外力作用，否则物体将会永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。

第二问：什么是伽利略的理想实验？

1．猜想：当一个球沿斜面向上滚动时，它的速度增大，而向下滚动时，它的速度减小。由此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。

2．现实：球在水平面上越滚越慢，最终停止！

3．原因：摩擦力！

4．推断：没有摩擦阻力，球将永远滚动下去！

5．设计理想实验证明：

如图所示，让小球沿一个斜面从静止状态开始滚下，小球将滚上另一个斜面初中物理论文，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。减小后一斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时它要滚得远些。继续减小第二个斜面的倾角，球达到同一高度就会滚得更远。若将后一斜面放平，球将永远滚下去。

6．实验的理想性在于：

现实中不可能消除一切阻力，水平面不可能做得无限长！伽利略的理想实验建立在可靠的实验基础之上，是一种把逻辑推理和可靠事实结合起来的重要的科学研究方法，从而确立了实验在物理研究中的基本地位。

7．理想实验的推论：

力不是维持物体运动的原因，而恰恰是改变物体运动状态的原因。

第三问：牛顿第一定律的具体内容是什么？

牛顿在总结前人研究的基础上，根据他自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，提出了三条运动定律，其中第一条定律的内容是：

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

第四问：什么是物体的运动状态？

运动状态是指物体进行机械运动时相对某个参考系的运动快慢与运动方向的状态，速度是运动状态的特征物理量。速度的大小变化或方向变化或者大小和方向都变化时，我们就会认为物体的运动状态发生了改变。

第五问：怎样理解惯性？

1．定义：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫惯性。所以，牛顿第一定律又叫做惯性定律。

2．对于惯性的理解应注意以下三点：

（1）惯性是物体本身固有的属性，跟物体的运动状态无关，跟物体的受力无关，跟物体所处的地理位置无关，一切物体都有惯性；

（2）质量是物体惯性大小的量度，质量大则惯性大，其运动状态难以改变，质量小则惯性小，其运动状态容易改变；

（3）外力作用于物体上能使物体的运动状态改变，但不能认为克服了物体的惯性免费论文。

3．对于惯性理解的误区：

（1）物体只有在匀速直线运动或静止状态时才有惯性

正确的理解：惯性是物体的固有属性，与物体的状态无关。

（2）惯性是一种力

牛顿是在惯性系中总结出了运动定律，如果参考系是变速的，即非惯性系，牛顿定律就不能直接应用了，因此人们假想出了“惯性力”将牛顿定律推广到非惯性系上使用，使用非惯性系中的“惯性力”是一种虚拟力。

正确的理解：惯性是指物体抵抗运动状态变化的“本领”，不是一种力。

（3）速度大的物体惯性大，因为速度大的物体停下来比较难……

正确的理解：惯性与物体的速度无关，质量是其唯一的量度。

4．生活中的惯性现象：

（1）公共汽车中的乘客——开车一挺胸，停车腰一弓初中物理论文，转弯象个不倒翁。

（2）跳高运动员助跑也是利用了惯性

（3）拍走身上的灰尘还是利用了惯性

……

第六问：牛顿第一定律的意义是什么？

1．牛顿第一定律导出了力的概念：

力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因。又根据加速度的定义：，有速度变化就一定有加速度，所以可以说：力是使物体产生加速度的原因。（注意：不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”，也不能说“力是改变加速度的原因”。）

2．牛顿第一定律导出了惯性的概念：

一切物体都有保持原有运动状态的性质，这就是惯性。惯性反映了物体运动状态改变的难易程度（惯性大的物体运动状态不容易改变）。质量是物体惯性大小的量度。

3．牛顿第一定律描述的是理想化状态

牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的运动状态是匀速直线运动或者静止，而不受外力的物体是不存在的，所以牛顿第一定律所描述的状态是一种理想化状态。这种状态虽不能实现，但在现实中却可以用合力为零的状态代替它，或者说合力为零与不受外力是等效的，这时仍可正确反映力和运动的关系。

4．牛顿第一定律或者惯性定律正确揭示了运动和力的关系，它被称为牛顿物理学的基石，力学的第一原理。正因为它破除了长达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，才得出牛顿第二定律。同时，它本身还包含着力、惯性和参考系这些科学概念。轻视惯性定律的科学地位，甚至把惯性定律看做牛顿第二定律的特例是错误的。

第七问：牛顿第一定律是实验定律吗？

牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的规律，它是牛顿以伽利略的理想实验为基础，在总结前人的研究成果、加之丰富的想象而推理得出的一条理想条件下的规律，它无法用实验来验证。