牛顿定律范文

导语：如何才能写好一篇牛顿定律，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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当前，各级教育行政部门、学校以办“人民满意的教育”为目标，为此，有些学校开展了“学生评选我最喜欢的老师”活动。通常的做法是向学生发放评价表，让学生自己选最喜欢的老师。为了体现公平、公正，为了让学生真正把自己喜欢的老师评出来，学校通常会在校园内设置投票箱，让学生不经过班主任和科任教师之手把评价表直接投进票箱，然后安排专人负责统计、汇总。这样看似可以很好地评选出学生最喜欢的老师，但我认为，根本没必要这么麻烦。只要设计下面四道开放式选题，让班主任和科任教师作答，就可以把学生最喜欢的教师评出来，作为学校参考的依据。

1.执教的班级中，你非常喜欢的学生有多少人？占全班总人数的百分之几？

2.执教的班级中，你比较喜欢的学生有多少人？占全班总人数的百分之几？

3.执教的班级中，你非常讨厌或厌烦的学生有多少人？占全班总人数的百分之几？

4.执教的班级中，你谈不上喜欢、也谈不上不喜欢的学生有多少人，占全班人数的百分之几？

看完这四道题，很多人会产生疑问，本来是让学生评选喜欢的教师，你却让教师评选自己喜欢的学生，这不是背道而驰吗？心理学家可不这么认为。他们认为，在交际中，人的情感是可以相互作用的：当你真心喜欢一个人，虽然你没有用语言表达过，也没有用行动表现过，即便你什么也没做，时间长了，对方同样可以感受到，他也会用同样的情感回报你；如果你不喜欢一个人，甚至无比讨厌，即使你什么也不说，隐藏得再深，伪装得再好，时间久了，他也会感觉到，也会用同样的方式对待你、回击你。这就是心理学上的“镜子效应”。

物理学上有一个牛顿第三定律：任何作用力，都会有一个与之相等的反作用力。在师生关系中，似乎也有这样的一个“牛顿定律”：教师怎样喜欢学生，学生就会怎样喜欢教师；教师怎样讨厌学生，学生就会怎样讨厌教师。

当学生毕恭毕敬地向老师问好时，老师不妨也微笑着说：“你好！”如果再能主动交流一些学生喜欢的话题，如热播的动画片、网络游戏等，学生就会认为自己真幸福，遇到这么可亲可爱的老师。当家长见到老师微笑着打招呼，老师决不能因为自己是孩子的老师而高高在上，而应微笑着、主动地与家长互致问候，主动交流孩子的情况。

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【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。

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1、能运用牛顿定律解答一般的动力学问题。

2、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，即首先对研究对象进行受力和运动情况分析，然后用用牛顿运动定律和运动学公式把二者联系起来。

3、通过相关问题的分析和解决，培养学生的科学态度和科学精神；

教学重点：应用牛顿运动定律解题的一般步骤，牛顿运动定律与运动学公式的综合运用。

教学难点：两类动力学问题的解题思路；物体受力和运动状态的分析，处理实际问题时物理情景建立。

教学过程：

一、 引入新课

牛顿第二定律揭示了运动和力的内在联系。力是使物体产生加速度的原因，受到力作用的物体一定存在加速度。我们可以结合运动学知识，解决有关物体运动状态的问题。另一方面，当物体的运动状态发生变化时，一定有加速度，我们可以由加速度来确定物体的受力情况。

二、 教学过程设计

§动力学的两类基本问题

本节的主要内容是在对物体进行受力分析的基础上，应用牛顿运动定律和运动学的知识来分析解决物体在几个力作用下的运动问题。

1、根据物体的受力情况确定物体的运动情况。其解题基本思路是：利用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度a；再利用运动学的有关公式求出速度和位移等。

2、根据物体的运动情况确定物体的受力情况。其解题基本思路是：分析清楚物体的运动情况，选用运动学公式求出物体的加速度；再利用牛顿第二定律求力。

3、无论哪类问题，正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提，正确分析物体受力情况和运动情况是解题的关键，加速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。可画方框图如下：

例题1 一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿着水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是4.2N.求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。

分析：这个问题是已知物体受得力，求它运动的速度和位移。先考虑两个问题：

（1） 物体受到的合力沿什么方向？大小是多少？

（2） 这个题目要求计算物体的速度和位移，而我们目前只能解决匀变速运动的速度和位移。物体的运动是匀变速运动么？

解决了这两个问题后，就可以根据合力求出物体的加速度，然后根据匀变速运动的规律

计算它的速度和位移。

引导学生分析，得出结论。

分析物体的受力情况

物体受到四个力的作用（图4.6-1），拉力F，方向水平向右；摩擦力f，方向水平向左；重力G，方向竖直向下；地面的支持力N，方向竖直向上。

物体在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力G和支持力N大小相等、方向相反，彼此平衡，物体所受的合力等于水平方向的拉力F与摩擦力f的合力。取水平向右的方向为坐标轴的正方向，则合力F合=F-f=6.4-4.2=2.2N，合力的方向是沿坐标轴向右的。物体原来是静止的，初速度为零，在恒定的合力作用下产生恒定的加速度，所以物体做初速度为零的匀加速直线运动。

解：对物体受力分析如图所示，由牛顿第二定律F=ma得：

所以，4s末的速度：

4s内发生的位移：

引导学生总结解题步骤：确定对象、分析过程、受力分析、画图、列方程、求解、检验结果。

三、总结应用牛顿运动定律解题的一般步骤

（1）明确研究对象。可根据题意选择某个物体或几个物体组成的系统为研究对象。（所选研究对象应是受力情况或运动情况清晰、便于解题的物体。）

（2）正确分析研究对象的受力情况，画出受力示意图。可以按力的性质――重力、弹力、摩擦力、其他力的次序分析物体所受各个力的大小和方向；再根据力的合成知识求得物体所受合力的大小和方向。也可以根据牛顿第二定律F合=ma，在加速度a的大小方向已知或可求时，确定合力F合的大小和方向。

（3）正确分析研究对象的运动情况，画出运动过程示意简图。若所研究运动过程的运动性质、受力情况并非恒定不变时，则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详细分析。每个阶段是一种性质的运动。要弄清楚各运动阶段之间的联系（如前一阶段的末速度就是后一阶段的初速度等）。

（4）已知受力情况时，运用牛顿第二定律或者已知运动情况时运用运动学公式求出加速度。

（5）利用运动学公式或牛顿运动定律进一步解出所求物理量。

（6）检验结果是否合理或深入探讨所得结果的物理意义、内涵及外延等。

四、课上训练

静止在水平地面上的物体的质量为2 kg，在水平恒力F推动下开始运动，4 s末它的速度达到4 m/s，此时将F撤去，又经6 s物体停下来，如果物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小.

解析：物体的整个运动过程分为两段，前4 s物体做匀加速运动，后6 s物体做匀减速运动.前4 s内物体的加速度为

设摩擦力为Fμ，由牛顿第二定律得

后6 s内物体的加速度为

物体所受的摩擦力大小不变，由牛顿第二定律得

由②④可求得水平恒力F的大小为

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2、牛顿第二定律:物体在受到合外力的作用会产生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小正比于合外力的大小与物体的惯性质量成反比。

3、牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。

4、牛顿运动定律包括牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律三条定律，由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中总结提出。 其中，第一定律说明了力的含义：力是改变物体运动状态的原因；第二定律指出了力的作用效果：力使物体获得加速度；第三定律揭示出力的本质：力是物体间的相互作用。

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1对牛顿运动定律关系的认识

由于亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”这一错误观点的影响，动力学在其后的两千年间一直没有多大进展，牛顿第一定律的重要历史功勋在于彻底颠覆了这一错误观点，让伽利略所发现的“理想实验”方法闪烁出灿烂光芒，并深刻地革新了人们的思想，建立了影响深远的正确观点，驱动了动力学的蓬勃发展。他指出：保持运动状态不变是物体的固有属性，即物体有惯性，力的作用不但不是维持其速度不变，而且恰好反是改变其速度的原因。

直接验证这一全新的观点必须找到一种完全不受任何外力的环境，而获得这种理想状况是绝无可能的，为了观点的间接验证和用于解决现实问题，这就需要研究影响物体速度改变的因素。牛顿循着找外因和内因这一正确思路进行深入思考后得出了正确结论。首先，物体速度发生改变是因为获得了加速度，而通过观察与分析发现力是能改变速度的唯一外因，这说明力的根本作用是使物体产生加速度。通过“控制变量法”实验得出“物体可获得的加速度与外力成正比”。再者，物体本身具有保持运动状态不变的惯性，这说明惯性必定是阻碍速度改变的内因。一辆空车和它在装满货物时，在相同牵引力下由静止开始运动，它的运动状态改变的情况并不相同，这一方面说明物体的惯性有大有小，另一方面说明物体所含物质的多少即质量也在影响速度改变的难易程度。再详细分析又可发现速度改变越困难的物体，即惯性越大的物体，其质量也正好越大，而且质量也恰好是物体本身的一种内在的固有的属性，由此可认为质量是惯性大小的量度，是影响速度改变难易的深层次内因。通过“控制变量法”实验得出“物体能获得的加速度与质量成反比”。最后通过简化，成功导出了牛顿第二定律F=ma。

第二定律的建立不但巩固了第一定律，而且让它由定性的观念描述阶段发展到可定量分析的程度，也就是让这一思想有了广泛的实用价值。

事物之间是相互联系在一起的，要想把第二定律真正用来解决复杂的实际问题，还必须考虑清楚物体之间的相互作用规律，于是牛顿第三定律就必须也必然要诞生了。

简单说，第一定律提出了一个崭新的观念，第二定律发现了用该观念解决现实问题的方法，第三定律则是不可或缺的配套工程。三条定律构成了一个完整的体系，促使了经典力学的发展与完善，可非常圆满地解决宏观低速运动。

2对牛顿运动定律内容的理解

牛顿第一定律又称惯性定律，它指出一切物体在任何时候在任何情况下都具有惯性，这种固有性质不能被克服，力的作用改变的不是惯性而是运动状态即速度。

惯性大小唯一取决于质量，与速度、受力等无关。静止的物体，其惯性表现为要物体永远静止，运动的物体表现为想保持现有的速度不增不减不变向。

不受外力的状态是不存在的，但若物体所受外力的效果能完全抵消，则相当于不受外力，例如受平衡力时，所以第一定律也有一定实用价值。

从应用的角度看，第二定律是体系的核心。一要把握其使用条件上的相对性，即必须以惯性系为参考系，二要把握其内涵上的对应性，即a与F存在以下对应关系：①、时间对应：a与F同“生”同“死”、同变同定，（瞬时性）；②空间对应：a与F必定同向，（矢量性）；③、数量对应：质量一定时a与F成正比，（同体性）；④、地位对应：F合产生a合，F分对应a分，（独立性和叠加性）。

也就是说，物体只有在同方向上受到力的作用才具有该方向的加速度；力恒定不变，加速度也恒定不变；力随着时间改变，加速度也相应地随着时间改变；在某一时刻，力停止作用，加速度也随即消失，而物体由于具有惯性，将保持该时刻的运动状态不变即速度不再改变。

牛顿第二定律从根源上看是要研究a与F、m间的决定关系，结果发现a与F成正比，a与m成反比，也就是说a=F/m是加速度a的决定式，a=Δv/t仅是从运动学角度量度a的式子。F=ma和m=F/a也只表示可从动力学角度量度F和m。

牛顿第三定律的涵义可概括为作用力和反作用力总是“同‘生’同‘死’、同性同线、等大反向异物”。这一关系最易与一对平衡力的“等大反向、同线同物”相混淆，其实由“异物”与“同物”可看出相互作用力绝不可能平衡。

一对平衡力相当于“一对仇敌对付第三人”，它们对同一物体运动状态的改变效果可以完全抵消。作用力和反作用力则是两者之间彼此相互作用，由于分别对不同物体产生效果，所以绝不可能抵消。

3对牛顿运动定律教学的处理

教师虽深刻理解了牛顿运动定律，但如何让学生建立起与其基础相适应、与教学要求相协调的理解水平，还需把握好“度”、“序”、“法”。

“度”，包括知识描述的精确度与知识应用的深难度。该高中学习的定量描述就不要在初中就要求，也不要在初学时就举复杂情境实例，当然也不要在反复学习时老是举同一水平层次的实例。

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一、教学设计思路

牛顿运动定律是经典力学的基础，是整个高中物理学习所必须掌握的重要内容，是整个力学的核心。牛顿第三定律揭示了自然界物体之间的联系性和相互性，是我们以后学习动量守恒定律等知识的基础，所以掌握牛顿第三定律尤为重要。

本节教学是在学生生活经验和原有知识经验的基础上展开的，在教学中抓住学生潜意识中的问题，利用实验探究逐层深入解决。通过本课题的学习，加深学生对牛顿第三定律的理解，引导学生有意识地利用该定律解释有关实际问题，培养学生分析归纳能力和尊重事实的科学态度。

二、学习任务分析

本节课要让学生通过实验体验探究、通过思考归纳总结，明确作用力和反作用力之间的关系，从而理解牛顿第三定律的内容，并能够用来解决有关的实际问题。

三、学情分析

学生对力的概念有一定的理解，对常见的三种性质力重力、弹力和摩擦力有一定的认识，能对物体进行基本的受力分析，也知道两个物体间存在相互作用力，为本课的学习做好了知识方面的准备。学生具备了一定的分析问题、解决问题能力，为本课的学习做好了能力方面的准备。学生具有一定的研究性学习和协作学习的能力和意识，具有一定的科学探究的思想，为本课的学习做好了思想意识上的准备。学生对两个物体间相互作用力的关系不是很了解，更没有系统的概念，尤其对变速运动中作用力与反作用力等大的认识被生活经验掩盖了，所以，突破学生对作用力与反作用力等大的认识是关键。

四、教学重点

（1）作用力与反作用力共存、等大的理解和应用；

（2）作用力与反作用力不能抵消观点的认识。

教学难点：在实际生活情境中体会作用力与反作用力等大的规律。

五、三维教学目标

1. 知识与技能。

（1）知道力的作用是相互的，理解作用力与反作用力的概念；

（2）会在具体问题中确定一对作用力和反作用力；

（3）理解牛顿第三定律的确切含义，能用它分析解决简单的问题。

2. 过程与方法。

（1）学生通过观察分析生活中相互作用的现象，思考归纳力的相互作用的规律；

（2）学生通过实验，探究力的相互作用的大小关系。

3. 情感态度与价值观。

（1）学生经历实验观察、讨论探究等学习活动，激发探索的兴趣，培养尊重客观事实的科学态度和团结协作的精神；

（2）学生通过知识在实际生活的应用，培养透过现象看本质、溯本求源的意识。

六、教学过程

第一环节：强化作用力与反作用力共存的认识，强化作用力与反作用力性质相同、方向相反的认识课前发给每位同学一只气球，请同学们开动脑筋想一想“利用你手中的气球可以做什么”？尝试各种方式方法实践你的设想，并且利用所学习的科学知识加以解释。看谁的设计最有创意。这节课交流一下，利用手中的气球可以做什么呢？给学生时间一个一个说清楚。对每一种设想，教师都强调说清谁是作用力？谁是反作用力？它们的方向如何？是什么性质的力。在学生的潜意识里，并不关注反作用力的存在，也有学生不会分析反作用力。设计这些交流

的意图是强化学生对反作用力存在的认识，深化学生对作用与反作用共存的认识、方向相反及性质相同的认识。

【体验探究1、2】、示范画示意图、学生画示意图，设计意图还是在强化作用力与反作用力关系中性质与方向的认识。通过交流分享，同学间互相取长补短。

第二环节：学生体验探究作用力与反作用力大小的关系

【体验探究3】是想让学生通过实验认可作用力与反作用力是等大的。但学生的生活经验让他们对变速运动中作用力与反作用力等大的认识又模糊了。如果问学生马为什么能拉车向前跑，学生的回答往往是马的拉力大；拔河、掰腕子谁会赢？学生的回答是谁劲大谁赢，但拉力比什么力大？劲比什么大却分不清楚。

通过【体验探究4】引导学生走出误区。磁铁拉钩码的实验，意图是使学生讨论后达成共识：一个物体的状态如何改变，取决于它的受力，物体间的作用力与反作用力总是大小相等。用弹簧秤拉绑有弹簧秤的木块的实验，意图是使学生体会并认可：无论物体是静止、匀速还是变速运动时，作用力与反作用力总是大小相等的。作用力和作用力可以同时变化，在变化过程中保持大小相等。

这些工作都是为了让学生体会研究物理问题的方法，最后能够清楚的掌握，物体间的作用力与反作用力总是大小相等，又可引发出一些学生的另一个问题，作用力与反作用力能否抵消。从概念上讲“物体之间的作用力与反作用力”说明两个力作用在不同物体，不能抵消；从力的作用效果上讲，每个力各自产生自己的作用效果，互不抵消。

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知识目标：

知道牛顿第一定律,常识性了解伽利略理想实验的推理过程.

能力目标：

1.通过斜面小车实验,培养学生的观察能力.

2.通过实验分析,初步培养学生科学的思维方法(分析、概括、推理).

情感目标：

1.通过科学的简介,对学生进行严谨的科学态度教育.

2.通过伽利略的理想实验,给学生以科学方法论的教育.

教学建议

教材分析

教材首先通过回忆思考的形式提出问题：如果物体不受力，将会怎样？通过小车在不同表面运动的演示实验，使学生直观的看到物体运动距离与阻力大小的关系，为讲解伽利略的推理作准备。然后讲述伽利略的推理方法和通过推理得出的结论，再介绍迪卡儿对伽利略结论的补充，牛顿最后总结得出的牛顿第一定律。通过这些使学生了解定律的得出是建立在许多人研究的基础上的，正如牛顿所说：“如果说我所看的更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故”。最后指出牛顿第一定律不是实验定律，而是用科学推理的方法概括出来的，定律是否正确要通过实践来检验。给学生以科学方法论的教育。

本节课的重点是揭示物体不受力时的运动规律，即牛顿第一运动定律。

教法建议

1.学生学习牛顿第一定律的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩盖了本质的错误观念，认为物体的运动是力作用的结果。如推一个物体，它就动，不再推它时，它便静止。为使学生摆脱这种错误观念，首先要把运动和运动的变化区别开，树立从静到动和从动到静都是“运动状态改变”的概念，这是为了揭示力和运动的关系做的重要铺垫。其次，通过实验确立“力是改变运动状态的原因”的概念。再通过推理建立“不受力运动状态不变”的概念。

2.通过图9-1演示实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心，可对学生进行简单的科学推理方法的教育。在此演示实验中可通过设计不同的问题渗透研究方法。

3.本节课可按着人类对知识的认识顺序组织教学，让学生体会规律的认识过程，对学生进行学史教育。从亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充——牛顿的总结。

教学设计示例

牛顿第一定律

教学重点:通过对小车实验的分析比较得出牛顿第一定律。

教学难点:

1．明确“力是维持物体运动的原因”观点是错误的。

2．伽利略理想实验的推理过程

教学用具：斜面，小车，毛巾，棉布，玻璃板，微机,实物投影，大倍投电视。

教学过程

一、实验引入：批驳亚里士多德的观点

[演示1]在桌面上推动木块（或板擦）从静止开始慢慢向前运动，撤掉推力,木块立即停止。

分析:日常生活中也有许多类似的现象，（如推桌子）。这些现象从表面上看,“必须有力作用在物体上,才能使物体继续运动,没有力的作用,物体就要停下来.”即：板擦的运动需要推力去维持。于是,古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力去维持”。这种观点在历史上曾被沿用两千多年,但时沿用两千年是否就一定正确呢？也可能有人曾表示过怀疑或有人认为就是错误的,但没某能说服别人的理由。

[演示2]在桌面上推动木块（或板擦）从静止使之向前运动，用力推出,木块向前运动一段距离后停止。

分析：推力撤掉，还要向前运动，与里士多德的观点不符。

分析：木块:静止——运动——静止。两个过程中是否都有力存在？在这两个过程中力的作用是维持原来的运动状态还是改变运动状态？

二、讲授新课:

1.规律总结过程

方法1.教师引导

伽利略的贡献：理想实验

[演示]（通过实物投影仪把实验过程反映在大倍投电视上）

介绍器材

实验前提条件：每次实验都需从斜面上的同一高度下滑，为什么？

实验过程：让小球从同一斜面的同一位置滚下后分别在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上运动，每次记下小球停下时的位置。做标记的位置是什么位置？（停下来的位置）

实验纪录：

实验次数表面材料阻力大小滑行距离

1毛巾最大最短

2棉布较大较长

3玻璃较小长

推理想象光滑表面阻力为零无限长

实验分析：

三次实验，小车最终都静止，为什么？

三次实验，小车运动的距离不同，这说明什么问题？

小球运动距离的长短跟它受到的阻力有什么关系？

若使小车运动时受到的阻力进一步减小，小车运动的距离将变长还是变短？

根据上面的实验及推理的思想，还可以推理出什么结论？

推理：小球在光滑的阻力为零的表面，将会怎样运动？

实验结论：通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。”即作匀速运动。

[微机模拟实验]:简介伽利略理想实验

迪卡儿的补充

如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去。

牛顿的成果：补充与概括

师:物体除了运动的以外,还有静止的。那么，静止的物体在没有受到外力作用时，保持什么状态呢？（牛顿补充：将保持静止状态）

师（引导学生概括）:我们现在已经有了伽利略的研究成果,又有了迪卡儿和牛顿的补充,把两者进行一下概括：一切物体在没有受到外力作用时，将如何呢？（对概括出来大致意思的同学给予鼓励）

介绍：牛顿抓住时机,概括总结得出著名的牛顿第一运动定律

方法2：学生探究式学习

针对基础较好的学生，可以由学生在老师的指导下自己完成斜面小车实验，根据现象学生分组讨论,明确亚里士多德的观点的问题根源．由学生互相补充确定实验结论。

2.定律分析

定律成立条件：不受外力作用

运动规律：总保持匀速直线运动状态或静止状态。

师（回应课题引入实验）：回想我们最开始的实验，有推力板擦运动,撤去推力板擦停下来，从表面现象上得到的结论运动需要力维持是错误的，但这种现象是千真万确摆在我们面前的，我们如何用牛一的观点正确的解释这个现象呢?

三、巩固练习

1．一物体放在桌上静止,假若某瞬间撤掉所有的外力,物体将怎么样?

2．对于牛顿第一定律的看法，下列观点正确的是()

A．验证牛顿第一定律的实验可以做出来，所以惯性定律是正确的

B．验证牛顿第一定律的实验做不出来，所以惯性定律不能肯定是正确的

C．验证牛顿第一定律的实验做不出来，但可以经过在事实基础上，进一步科学推理得出惯性定律

D．验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来，但总有一天可以用实验来验证。

四、小结

人们对物体的运动规律的认识是经历了漫长的时间的。物体在不受力时的运动规律，它是经过亚里士多德对人们近两千年的思想束缚，伽利略的科学推理，才最终由牛顿总结出来的。牛一的重要贡献是：1）力不是维持物体运动的原因，2）力是改变物体运动状态的原因。

五、作业:阅读本节教材

探究活动

牛顿力学的建立

【组织形式】个人或自由结组

【活动目的】

牛顿力学的建立不是牛顿一个人的功劳，而是许多科学家努力研究的最终结果，查阅资料了解牛顿力学的建立过程，及牛顿力学的体系。

【活动流程】

制订查阅和查找方式；收集相关的材料；分析材料并得出一些结论；写出论文；与其他组交流。

【备注】

1、网上查找的资料要有学习的过程记录。

2、和其他成员交流。

斜面小车实验的再研究

【组织形式】个人或自由结组

【活动目的】

运用不同的物体表面，通过实验探究，加深对伽利略推理思维的理解。

【活动流程】

制订实验方案；准备器材；实验并记录现象，分析材料并得出一些结论；与老师所做实验比较优缺点；与其他组交流。

篇8

牛顿第一定律（又称惯性定律，牛顿力学第一运动定律）为：物体在不受外力作用情况下，运动的物体按原来的方向继续向前运动，静止的物体继续保持静止状态。自从它问世以来，乞今已有数百年的历史了。在这数百年中，人们一直把它认为是不可撼动的绝对真理。同时人们还把该定律的“继续向前运动”和“继续保持静止状态”现象称为“惯性”。笔者在研究圆周运动时，却发现牛顿第一定律、惯性的理论和概念是错误的，现将理由陈述于下：

一、物体受外力作用的绝对性。

笔者认为宇宙中的任何物体，在任何时间、地点都受要到外力的作用。例如地面上的物体，首先要受到地心引力（重力）的作用，周围车辆通过时引起的地面振动，物体周围的电、磁场的作用，声音传播时空气的振动，光照到物体时产生的光压，宇宙中的万有引力……等等，都会对物体产生力的作用。当物体在某参照系中相对静止时，系体物所受各外力的合力为零的结果。如果物体所收各种外力的合力一旦不等于零，则物体就会在该参照系中产生加速度――即产生运动。故物体受外力的作用是绝对的。不受外力作用的物体是不存在的。

二、牛顿第一定律的错误

众所周知，从牛顿第一定律中可以看出；物体的继续向前运动或是继续保持静止状态的条件是物体不受外力作用。前面讲过，物体受外力作用是绝对的，故该定律的条件是假想的，实际中是不存在的。据此，所谓惯性的概念也是不能成立的。例如人（或物体）在汽车上随汽车一起以地面为参照系向前运动时，首先是汽油的化学能使汽车获的动能而向前运动的，同时人或物在重力的作用下与汽车间存在着摩擦力，人或物在这个摩擦力作用力下也获得了动能而随汽车一起向前运动。当汽车突然刹车时，是汽车受到了与前进方向相反的作用力而抵消了汽车的动能，使车由运动变为静止状态，由于能是物体作功的本领，当汽车突然刹车时，人或物因为具有向前运动的动能,就会克服汽车对人或物的摩擦力、空气阻力（或与人、物运动方向相反的其它阻力）作功，而使人或物继续向前运动。当动能被上述各种阻力消耗殆尽时，人或物才能静止下来。故人或物在汽车刹车时的继续向前运动，乃是外力作用的结果，并不是什么惯性作用。

其次，人或物随汽车一起作匀速直线运动时，汽车要受到车内各部件间的摩擦力、车和地面的摩擦力和空气阻力的阻碍作用，汽油的化学能所产生的推动力则要不断克服上述各种力作功，并且汽油所产生的推动力和上述各种阻力作的功相等时，才能使运动状态的汽车作匀速直线运动。据此，汽车的匀速直线运动，亦是在汽油的化学能产生外力作用的结果，也不是什么“惯性”作用。

那么，什么是所谓的“惯性”呢？有人是这样的解释：“物体的基本属性之一。反映物体保有运动状态的性质。在不受外力或合力为零时表现物体保持静止状态或作匀速直线状态”①

前面已经阐明；惯性的概念系来自牛顿第一定律，它的条件是物体不受外力作用。而物体受外力的合力为零的前提是；物体受到了外力的作用，据此：“……在不受到外力作用……”对惯性一辞在此处的解释是错误的。

其次，物体所受外力的合力等于零，只是物体受外力作用的各种情况中的一个特例，并不能和物体没有受到外力作用进行等同，这是物体受外力作用的绝对性所决定的。

三、匀速直线运动物体的功能转化关系

众所周知：匀速直线运动物体具有的动能为物体质量和运动速度平方的乘积的二分之一，其公式为：ED=1/2・mv2。式中的ED为动能，m为物体的质量，V为运动速度。由于能是物体做功的本领，所作的功亦可用：W=F・S公式来表示。式中的F是对运动物体施加的外力，S则是在力F作用下所通过的距离。当汽车刹车时，人或物就会在外力F的作用下克服摩擦力，空气阻力作功而使人继续向前运动。人或物旧克服上述阻力作功时，其动能与所作的功相等。其公式为：1/2・mv2=F・S。据此，人或物在汽车刹车时的继续向前运动，归根结底，来源于汽油的化学能所产生的推动力，所以亦可证明所谓的“惯性”是不存在的。

综合以上所述，由于牛顿第一定律的“物体不受外力作用”的条件是假想的，所以牛顿第一定律是错误的。

结论：

1、牛顿第一定律所描述的物体运动规律为：运动的物体按原来的方向继续向前运动，静止的物体继续保持静止状态，其条件是物体不受外力作用。然而实践证明这个条件是不存在的，物体受外力作用是绝对的。故牛顿第一定律是错误的。

2、惯性的概念是在牛顿第一定律的基础上建立起来的。而所谓的“惯性”实际的表现为：

（1）对相对静止的物体来说：：系该物体所受到的外力的合力为零的结果，并不能和没有受到外力相等同。

（2）对作匀速运动的物体来说：系运动的物体所受的外力和摩擦力（及其它阻力）的合力为零的结果，也是运动物体的推动力克服摩擦力（及其它阻力）作功的表现。

（3）一物体被另一物体带动而一起作直线运动时，当带动物体突然停止运动时，被带动的物体因具有动能而要克服摩擦力（及其它阻力）作功而继续相前运动。

综合上述内容，都是外力作用的结果。故惯性的概念是错误的。

[注释]

篇9

伟人牛顿在“第一运动定律”中指出“一切体在不受任何外力的作用下，总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.”然而我用鸡蛋和圆锥重做试验，结果却与其截然相反,这时不禁使我对“匀速直线运动”六个字产生怀疑和推想----地球在宇宙之中绕太阳不断地公转,它的运动则不是“匀速直线运动”.如果说地球在运动的时候受到了外力，是外力改变了它的运动方向，则此定律将不攻自破.因为在宇宙之中就有着外力的存在，那此不表明：一切物体（包括地球在内）皆受外力了吗？所以此定律中的“匀速直线运动”六个字不能成立。

(二)

在宇宙之中本无“静止”一说，所谓的“静止”是指两个物体相对而言的.在宇宙中绝对“静止”的物体是不存在的，因为整个宇宙都是在不断地运动(运动：包括宇宙收缩或宇宙膨胀两种观点。)的，所以此定律中的“静止”二字不成立.

(三)

在牛顿看来物体只有受到了外力，它的运动状态才会发生变化。岂不知他忽略了一点，在宇宙之中有许多物体自身也可以引发出力，同时它的运动状态也在时时的发生变化。再如地球，他好比就是一个大型的发动机，他把自身的内部能量转化为了动能（动能：也可称之为力。）从而驱动自身的转动；而后又由自转带动了公转；在转动的时候地球的表面又与气体相互摩擦，从而也产生了电和磁（磁：也可称之为引力。）等之类的许多物质。紧接上文通过地球和鸡蛋的转动，以及各种能量转换的结果，我们也可以推想：地球即使脱离了太阳系的轨道在不受任何外力的条件下，他的运动状态也绝不会是“匀速直线运动”状态，更不可能会是“静止”状态。

（四）

回首历史,在此定律中还有许的多疑点但均已无需细驳.大约在公元140年——1757年前后，在西方一直存有两种对立的学说：(1)托勒密的天动学说，（2）尼古拉•哥白尼的地动学说。与之恰巧的是牛顿的三大定律都是在此间阐明的。由于受到这两种不同学说的影响，他错误地将自己的“力学理念”和“运动规则”，都横架在了这两者之间。因而他又怎能从真实的宇宙中来了解到“运动”的变化呢？

篇10

亚里士多德是开拓者

在人类历史的长河中，运动和力如影随形，总是和人们的生活、生产密切相关.比如：马拉车则车前进，不再拉，前进的车会停下来；人推车则车前进，不再推，前进的车会停下来……那么，运动和力之间究竟有什么关系呢？

公元前4世纪，被西方称为“最博学的人”，古希腊最伟大的哲学家和科学家亚里士多德（图1），最早提出了这个问题，并根据生活生产经验给出了猜想：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止在一个地方，所以物体的运动需要力来维持.

这个观点来自于实际经验，并且还能用实际经验进行验证，所以被人们广泛接受，并维持了近两千年.因此说，亚里士多德在动力学方面的最大贡献是：第一次提出了运动和力之间存在关系的论点，开创了一个新的研究领域.

伽利略首创了理想实验方法

由于亚里士多德的威望和影响.他的错误结论被当作信条.直到16世纪，意大利著名数学家、天文学家、物理学家、近代实验科学的先驱者伽利略（图2），首先对亚里士多德的观点大胆地提出了质疑并进行了深入的研究.

伽利略认为：物体的运动并不需要力来维持，运动之所以会停止下来，是因为受到摩擦阻力.当他把这个观点给别人讲解并试图让别人接受时.却遇到了阻力，毕竟亚里士多德的观点早已深入人心.于是，伽利略设计了众所周知的斜面滚球“理想实验”，也可以说.他是为了让别人信服自己的想法，才设计了这个实验.

“理想实验”过程如下：

第一步：从斜面一侧由静止滚下的小球，若没有任何摩擦，在另一侧斜面上将达到原来的高度，如图3甲，（这是一个大家都能够接受的事实，可以把它当作一个公理）

第二步：还是没有摩擦，把另一侧斜面近似放平.为了达到原来的高度，小球将经过更长的距离，如图3乙.（这也是经过推理大家都能接受的一个结论）

第三步：如果将另一侧斜面完全放平，贴着地面，物体将如何运动？如图3丙.

被提问的人肯定会在前两步的基础上得出：小球为了回到原来的高度，将永远运动下去.

由此可见：如果没有摩擦，一旦物体具有某一速度。物体将保持这个速度继续运动下去，运动不需要力维持.到这里，伽利略的新观点才被别人“不得不”接受！

这个结论，打破了自亚里士多德以来关于当外力停止作用时物体便静止的陈旧观念，很接近惯性定律了.但伽利略的惯性原理仅限于地球上，并没有把它用于宇宙间，使之成为普遍适用的定律.所以，伽利略的惯性原理还存在着很大的局限性，还不能说伽利略发现了惯性定律.

伽利略的“理想实验”是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，略去次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律，它是科学研究中的一种重要方法.同时，他第一个走出了亚里士多德“直观观察就能得出结论”的误区，提出了依靠实验来验证自己观点的科学研究方法.

笛卡儿补充了伽利略的观点

1644年，与伽利略同时代的法国科学家笛卡儿（图4），在伽利略研究的基础上进行了更深入的研究，他认为：如果运动物体不受任何力的作用，它不会向左、右方向偏，将永远沿原来的方向做匀速运动.这个观点弥补了伽利略的不足！笛卡儿的观点又比伽利略前进了一大步！

牛顿总结出惯性定律

1687年，英国伟大的物理学家、数学家牛顿（图5）摆脱了亚里士多德的影响，继续了伽利略重视实验和逻辑推理的研究方法，吸收了笛卡儿的研究成果，把惯性定律作为第一原理正式提了出来：一切物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态.他又进一步提出了“保持匀速直线运动状态和静止状态是物体的固有属性”的观点.

同时，牛顿又把惯性定律应用于地球上的物体运动和天体运动的解释，给惯性定律赋予了普遍意义.至此，人们对于运动和力的认识达到第一阶段比较完善的程度.

后来，爱因斯坦等科学家又进一步发展了牛顿第一定律，使之成为现代航空航天技术的理论基础之一.

牛顿第一定律的建立过程留给我们的启示有：

1.该定律不是从实验中直接得出来的.但它又有深厚的实验基础，它是在实验的基础上通过进一步的科学推理而得到的，由这个定律进一步得出的一切科学推论都经受住了实践的检验.

2.该定律的得出是建立在许多人研究的基础上的，正如牛顿所说：“如果说我所看得更远一点，那是站在巨人肩上的缘故.”

所以说，没有哪一个定律是终极真理.物理学的大厦永不封顶，还等待同学们继续为它添砖加瓦呢！

跟踪练习：

1.人类航天航空技术的发展，得益于物理学中关于运动和力的研究.对“运动和力的关系”的研究大致经历了以下几个阶段：

①古希腊哲学家亚里士多德根据经验和思辨认为：力是____物体运动的原因.

②伽利略通过实验说明：运动物体如果不受其他物体的作用，将会做________.

③英国科学家____概括了伽利略等人的研究成果.总结出著名的惯性定律.

2.下列关于“牛顿第一定律”建立的说法正确的是（ ）.

A.它是通过理论推导出来的

B.它是通过实验直接得出的

C.它是可以通过实验来进行验证的

D.它是在实验的基础上，通过分析、推理得出的

参考答案：1.维持 匀速直线运动 牛顿 2.D

心语