對“牛頓第二定律”編寫的看法

李一新

(江西省都昌縣第一中學,江西 都昌 332600)

人教版普通高中課程標準實驗教科書《物理》(必修1)第4章第3節的內容為“牛頓第二定律”,關于此節編寫筆者提出兩點看法.

1 在牛頓第二定律的表達式得出過程中,對F∝ma的看法

在教科書中,牛頓第二定律中是這樣得出,通過上節的探究實驗,總結出一般性的規律:物體加速度大小跟作用力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.這就是牛頓第二定律.

牛頓第二定律可以用比例式來表示,這就是

或者

這個比例式也可以寫成等式

其中k是比例系數.

再通過力的單位的定義,最后得出牛頓第二定律的表達式F=ma.

在得出牛頓第二定律的表達式的過程中,筆者對(2)式存在不同的看法,因為作用力與質量無關,而且作用力是產生加速度的原因,所以作用力與物體的質量和加速度并不存在正比例關系,它們僅僅是在數量上滿足此關系,不能寫成這樣的正比例形式,這樣是不科學的.寫成這樣的形式會使學生產生誤解,認為作用力與加速度和質量成正比.

關于牛頓第二定律表達式的得出,筆者認為可按這樣的思路編寫,在寫出比例式(1)后直接寫成等式

然后說明牛頓在發現牛頓第二定律的同時也確定了力的單位,規定1N=1kg?m/s2,也就是使質量為1kg的物體產生1m/s2的加速度的力大小為1N,這樣(3)式中的k=1,牛頓第二定律的數學表達式就變為若物體的質量為m,產生的加速度為a,則物體所受的作用力為F=ma.這樣,更具有科學性.

2 在牛頓第二定律的應用中,對例題2解法的看法

原題.一個物體質量是2kg,受到互成120°角的兩個力F1和F2的作用,此外沒有其他的力.這兩個力大小都是10N,這個物體產生的加速度是多大?

關于此例題的解法,兩個力的大小相等且成120°角,合力直接利用平形四邊形定則能很快地非常簡單地求出,而編者偏偏不用此方法直接求合力,而是通過力的正交分解來求合力,其目的是要介紹力的正交分解法.筆者認為這樣做是不妥的,是將簡單的問題復雜化,要介紹力的正交分解法可用的例題很多,為什么非要用這個題目,很讓人費解.力的正交分解法通常用于物體受多個力時的情況,對于受三個以下的力求合力時,并沒有很大的優勢,當然并不是不能用.

以上個人看法若有不正確之處,敬請各位同仁批評指正.