牛頓三大定律在高中物理中的應用

李泓睿

摘 要：牛頓三大定律是牛頓在伽利略等人的研究基礎之上進行深入研究而提出的有關于物體運動關系的三個基本定律。這三條定律為物理中力學的發展奠定了基礎，也為其他學科的發展產生了重要的推動作用。牛頓三大定律適用于宏觀低速物體的力學定律，是研究經典力學的基礎，同時也是高中物理中力學部分知識的主要支撐。因此對高中生來說，熟練掌握并且運用牛頓三大定律對學好高中物理有著非常重要的意義。下文從牛頓三大定律在高中物理中的應用入手，對這方面的問題進行了總結。

關鍵詞：牛頓三大定律；高中物理；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.232

物質的運動有著多種多樣的形式，在我們生活中最常見的要屬機械運動。簡單來說，機械運動時描述物質位置變化的運動，車輛的行駛以及機器的運轉都可以被看做是機械運動，機械運動遵循一定的客觀定律。從物理課本的結構來說，牛頓三大定律的知識主要分布了高一物理課本中，從某種方面來說可以看做是高中物理學習的開端。學好這部分知識，至少學習力學部分的知識就會有一個清晰的方向，但牛頓三大定律在高中物理中的應用卻不僅僅局限于此。

1 牛頓三大定律的主要內容

1.1 牛頓第一定律

牛頓第一定律又被稱為慣性定律，即：一切物體總會保持勻速直線運動或者靜止狀態，直到在外力的作用下改變這種狀態為止。要理解清楚牛頓第一定律，首先要具備以下認識：運動是物體的固有屬性，物體的運動在既定的條件下不需要力的作用，力是改變物體運動狀態的原因，加速度產生于此。因為牛頓第一定律成立的條件是物體不受外力的作用，所以無法用實驗來直接證明。[1]最后牛頓第一定律與第二定律是互為依托的關系，第一定律并不是第二定律合外力為零時的特例。由牛頓第一定律我們可以引出慣性的概念，即使物體保持原有勻速直線運動狀態以及靜止狀態的性質。

1.2 牛頓第二定律

如果對一個物體持續施加合外力，則該物體則會產生加速度，物體加速度的方向與合外力的方向相同，其大小與合外力的大小成正比，與物體本身的質量大小呈反比，這便是牛頓第二定律的基本內容。其描述的主要是力的效果，需要注意的是在非慣性參考系中，牛頓第二定律是不成立的。

1.3 牛頓第三定律

兩個物體，A物體在對B物體施加作用力的同時，也會受到B物體作用給A物體的反作用力。這兩個力的大小相同，但方向相關，而且作用在同一直線上，這就是牛頓第三定律的基本內容，也是我們常說的‘力的作用是相互的。在生活中經常會用到牛頓第三定律，比如當船靠岸時，人往岸邊一跳，船此時也會離開岸邊，這便是牛頓第三定律在生活中最常見的使用情景。[2]同樣在物理學習中，面對受力分析一類的題目時，牢記牛頓第三定律也能夠為實際的解題帶來新的方向。

2 牛頓三大定律在高中物理中的應用

牛頓三大定律幾乎涉及到了高中物理必修一、選修1—1以及選修2—2中的全部知識，選修3—4中的知識也有所涉及。而從物理學的構成來說，力學也屬于物理學不可或缺的組成部分。尤其與初中階段的物理相比較高中階段的物理知識已經具備了一定的難度，而且這部分知識的定理以及公式居多，很多時候都需要用到數學思維來對其進行推算，這也就是很多同學學不好這部分知識的重要原因之一。其實從牛頓三大定律，到萬有引力定律，再到機械能以及動量這部分知識，其實或多或少的都涉及到了牛頓三大定律的基本原理。在學習這部分知識時，要做到循序漸進，在打牢基礎的前提下逐步通過實際的題型來進行提高。要學會‘化繁為簡，用已知的物理概念去解釋復雜的物理現象，要透過表象看到本質。高中物理中力學知識部分的各個章節之間的聯系性還是比較密切的，在實際的學習中要注意把握這方面的規律。具備了這樣的思維，至少高中物理中與力學相關的知識學起來就不會過于吃力。

比如在學習‘圓周運動與萬有引力這部分知識時，就可以將其看做運動規律在特定曲線之內的運動。機械能與動量這部分知識也是力學的重點，功和能這部分概念雖然是由力學引入的，但卻在高中物理學中都有涉及。[3]而不管物體的運動還是粒子的運動，都適用于能量守恒定律。其實如果在日常的學習中注意觀察和總結，高中物理中很多知識都能夠找到牛頓三大定律的影子，這足以證明牛頓三大定律在高中物理學習過程中的重要地位。

3 總結

牛頓三大定律是物理力學知識的重要組成部分，高中物理中的很多知識都能夠涉及到牛頓三大定律，所以要想學好物理，準確把握并且學會借助牛頓三大定律來思考問題是非常重要的。作為學生，在日常的學習中要學會抓住知識的主干，而牛頓三大定律則是高中物理知識的主干。用牛頓三大定律來解決力學部分的問題，用解決力學部分問題的心得應用到其他知識之中，這樣才能夠學好物理。上文筆者站在高中生的角度，對牛頓三大定律在高中物理中的應用進行了總結，希望能夠對同學們物理學習的過程帶來一些思考。

參考文獻：

[1]徐振杰.牛頓三大定律的關系研究[J].科技展望，2016（33）：267.

[2]陳鮮艷.普通高中物理教材難度研究[D].陜西師范大學，2013.

[3]范增.我國高中物理核心概念及其學習進階研究[D].西南大學，2013.