關于高中物理牛頓第一定律的相關概念教學探索

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關于高中物理牛頓第一定律的相關概念教學探索

◇甘肅陳明來

概念教學是教學活動中一個十分重要的環節,通過概念教學讓學生對相關物理概念形成全面深刻的認識,對于教學成效提升具有顯著的作用．概念教學要針對物理概念性質和特點,制定相應的教學策略,才能達到預期的教學目標．

1力的概念教學

根據牛頓第一定律的具體表述:一切物體始終保持勻速直線運動或是靜止狀態,只有在存在外力擾動時,物體的運動狀態才會發生變化．根據這一定義不難看出,力是改變物體運動狀態的必要條件,所以在對牛頓第一定律進行概念教學時,需要對力進行概念教學．從力的定義來看,力是發生在物體之間的相互作用,即說明力是在2個或2個以上物體之間產生的,單個物體既不會產生力,也不會受到力．

對力進行概念教學,需要從力的基本定義出發,結合生活實例,使學生對力的相關概念形成充分認識和了解．比如,一個放置在水平地面上的木塊,如果沒有外界干擾,其可以保持恒久的靜止狀態．只有在外力作用下,木塊才會產生運動．通過這樣一個實例,就可以使學生對力不能單獨存在產生一定認識．再比如,用手翻書,書會一頁一頁翻動,打破了原本的靜止狀態,這就是手對書頁施加了一個外力作用,改變了書原本的狀態．通過這些事實就可以說明力是存在于物體之間的相互作用．

對此可以進行簡單總結,即力是物體之間的相互作用,也是改變物體運動狀態的原因．如果將物體推及至物質這一大范圍,就可以使力的概念在經典力學范圍之外的領域得到驗證．

2慣性概念教學

根據牛頓第一定律的描述,物體可以保持勻速運動和靜止狀態,這一基本性質通常被稱為慣性．因此,牛頓第一定律也可以被稱為慣性定律．

慣性是物體的基本性質之一,其表現形式主要有2種,一種是保持原狀,另一種是反抗改變．保持原狀是物體在沒有受到外力作用時,其可以恒久地保持原本的運動狀態;反抗改變就是在物體受到外力作用時,物體會表現出維持原本運動趨勢的現象,這一現象就是反抗改變．比如,在公交車上站立的人,在公交車剎車時會出現大幅前傾,這就是公交車剎車產生的摩擦力試圖改變人的原本運動狀態,而人具有的慣性試圖反抗這種改變,進而表現出身體前傾的現象．

慣性大小只和物體本身質量存在關聯,跟物體形狀、位置等沒有關系，但是由愛因斯坦狹義相對論可知,物體速度增大,會導致物體的慣性質量增大，也就是說,同樣質量的物體,速度大的物體慣性更大．

3慣性參考系概念教學

參考系是描述物體運動的必要條件,參考系選擇不同,物體運動描述也就不一樣，所以牛頓第一定律所表述的內容,也是在一定參考系下進行的描述．根據課本中對慣性參考系的定義來看,能夠使牛頓第一定律成立的參考系,就是慣性參考系．

通常情況下,在沒有明確表明參考系時,都是以地面作為慣性參考系進行相關問題的分析，再結合牛頓第二定律來看,其只適用于慣性參考系,由此不難看出,牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎,牛頓第二定律是對牛頓第一定律的發展和完善．

在進行概念教學時,應當明確慣性參考系的基本適用范圍,就實際例子對慣性參考系的選擇進行分析．根據參考系的選擇也可以看出,參考系和研究對象之間是不存在相對運動的,即二者之間不存在相對加速度．

4慣性運動概念教學

慣性運動是根據牛頓第一定律引出的,其基本概念是:物體在不受到外力作用的情況下,可以保持勻速直線運動或靜止狀態．這是牛頓第一定律在物體運動中的實際表現．根據慣性運動的表述不難看出,勻速直線運動和靜止都是慣性運動的一種形式．

值得注意的是,慣性運動的條件是不受外力作用,不受外力作用和外力和為0是2個不同的概念,在教學過程中需要對其進行精確區分,避免學生對不受力和合力為0產生混淆．據此也可以明白一個事實,慣性運動的存在條件是不受外力作用，但是在實際生活中,一個物體不可能不受到外力作用．所以說慣性運動只是一種理想化的運動狀態,在現實中是不可能存在的．雖然慣性運動在現實中不可能存在,但是其相關理論可以用于解決一些理想化的問題．

在牛頓第一定律教學過程中,應當加強上述概念的教學,使學生對牛頓第一定律形成全面充分的了解,以便提升牛頓第一定律的教學成果．

(作者單位：甘肅省武威市第一中學)