淺談牛頓三定律的教學體會

牛頓三定律在力學中占有極其重要的地位，在我多年的物理教學工作中，對牛頓三定律的內容進行了反復學習和思考。總結了幾點初淺的認識，現簡述如下：

一、牛頓第一定律

內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。數學表達式為： =0 =0 或 =0 =0

說明：

1、物體如果不受任何外力作用時，物體的運動狀態必然是勻速直線運動或靜止 ，二者必取其一。這是物體運動的一種特殊規律——沒有加速度的運動 ，即 =0。

2、物體不受任何外力作用是不存在的，如果所受外力作用的合力為零時，即 =0 時，物體實際上是在平衡力作用下運動，也遵循這一特殊規律——仍是沒有加速度的運動，即 = 0

3、只有外力作用下才能改變物體的運動狀態，表明力的涵義，力是改變物體運動狀態（產生加速度）的原因。

4、物體總有保持勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質 ，這種性質叫做慣性。因此 ，牛頓第一定律也叫慣性定律。慣性是一切物體固有的屬性。質量是物體慣性大小的量度。力不能改變物體的質量，所以力不能改變物體的慣性 。在此，注意糾正認為“只有靜止或做勻速直線運動的物體才有慣性”以及認為“力可以改變物體的慣性”等錯誤說法 。

5、慣性大小的量度只與物體本身的質量有關。要認識做變速運動的物體的慣性，表現在改變它的運動狀態必須有力的作用，不同的物體改變運動狀態的難易程度不同，進而明確一切物體有慣性，且不同的物體的慣性有大小之分。注意糾正認為“物體慣性大小除決定于物體的質量外，還決定于物體的運動速度”的錯誤看法。一定要認識慣性與物體運動狀態無關。特別要明確的是這里的“不同物體”僅指“質量”的不同。

6、在外力相同的條件下，質量大的物體與質量小的物體相比較，運動狀態難改變，這說明物體的質量越大，慣性越大。力只能改變“物體的慣性狀態”，如果把力說成是“克服慣性”的因素就錯誤了。在此，要注意區分“慣性”和“慣性狀態”。

二、牛頓第二定律

內容：物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。數學表達式為： =M 或 =M

說明：

1、當物體的質量一定時，加速度的大小與合外力的大小成正比。即表明任一物體在不同外力作用下，物體的加速度與外力之間的同向正比關系；當合外力一定時，加速度與質量成反比。即表明了不同物體在相等的外力作用下，物體的加速度與物體質量之間的反比關系，并且加速度方向始終與合外力方向相同。

2、在持續不斷的恒定外力作用下，物體具有持續不斷的恒定加速度；外力隨著時間而改變，加速度就隨著時間按照外力變化的“規律”而改變，即 = 表明加速度與外力的瞬時關系，而物體運動速度與外力并沒有直接聯系（例如彈簧振子做簡諧振動可以清楚地表明這一點）。在此，要糾正“做勻加速直線運動的物體當合外力減小時，速度就減小”以及“做勻加速直線運動的物體當合外力的方向改變時，物體運動方向也隨之改變”等錯誤認識。

3、物體只有受到外力作用時，物體才具有加速度。外力停止作用，加速度隨即消失。而加速度 總是跟著 的變化而變化。每一瞬時的 ，只對應此時刻的 。不能認為后來的加速度是先前的加速度積累而成。表明加速度與外力具有同時性。這一點引導學生學習時要特別強調。

4、當物體所受合外力等于零時，即 =0，則 =0，這是物體受力處于平衡狀態的一種特殊情況，即為牛頓第一定律。說明牛頓第二定律與牛頓第一定律既是統一的，又是獨立的。

三、牛頓第三定律

內容：兩物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。數學表達式為： = ′

說明：

1、作用力和反作用力同時產生，同時消失。

2、作用力和反作用力同時增大，同時減小。

3、作用力和反作用力總是相同性質的力。如同為彈力或同為摩擦力等。

4、無論相互作用的兩個物體是運動還是靜止，作用力和反作用力總是大小相等，方向相反。

5、作用力和反作用力與一對平衡力有著本質的不同。作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，所以它們之間不存在相互平衡的問題，二者不能相互抵消。一對平衡力是作用在同一物體上的大小相等、方向相反、在同一直線上的兩個力，二者能相互抵消。因此，在分析物體受力時，切勿將一對平衡力與作用力和反作用力相混淆。

四、牛頓三定律的關系及適用范圍

牛頓三定律之間緊密聯系。牛頓第一定律描述了物體不受外力時的慣性現象，定性地說明了一個物體機械運動狀態的變化與其它物體對這個物體的作用力之間的關系。牛頓第二定律定量地說明一個物體機械運動狀態的變化與其它物體對這個物體的作用力之間關系。牛頓第三定律說明引起物體機械運動狀態變化的物體之間的作用力具有相互作用的性質，并提出相互力之間的定量關系。牛頓第二定律側重說明一個特定物體；牛頓第三定律側重說明兩個物體之間相互聯系相互制約的關系。

牛頓三定律是描述質點受力運動規律的理論。因此，有一定適用范圍。以牛頓三定律為基礎的經典力學，只適用于研究宏觀物體做低速運動的問題，也就是不考慮物體質量隨速度的變化，只研究物體受力與狀態變化的規律，牛頓三定律只能適用于慣性參考系。

（作者單位：六盤水職業技術學院）