牛顿三定律篇1

关键词：科技发展；三大定律；自然科学

牛顿本人总结自己时说：“如果说我比别人看的更远些，那是因为我站在了巨人的肩膀上。”

历史在不断的向前，科技也在日新月异的变化。正是因为有像牛顿这样的巨人在推动历史向前，科技才能发展的这么辉煌灿烂！现在就让我们来回顾一下，看看牛顿都站在了哪些巨人的肩膀上。

一、伽利略

高中物理首先接触的就是牛顿的三大运动定律，三大定律是牛顿一生最重要的成就之一。此定律又称为惯性定律，正是在伽利略及笛卡尔的工作基础上总结出来的。

亚里士多德曾说：在对运动的观察中我们看到，物体在水平面上的运动需要借助外力才能维持，如果外力停止作用，物体就会静止下来。伽利略针对亚里士多德的这种观点，做了著名的斜面实验：

他认为，当小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下时，无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与下落点几乎等高的地方。如果右侧变为水平，小球为了达到那个永远无法达到的高度而一直滚下去，为后来的牛顿第二定律的提出奠定了基础。

伽利略（1564-1642）是近代实验科学的先驱者，是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、力学家、哲学家、数学家，也是近代物理实验的开拓者，被誉为“近代科学之父”。他是为维护真理而进行不屈不挠斗争的战士，恩格斯称他是“不管有何障碍，都能不顾一切而打破旧说，创立新说的巨人”。因此，他被称为“近代科学之父”、“现代观测天文学之父”、“现代物理学之父”、“科学之父”。

伽利略的伟大之处还在于，他制造了第一台天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用它发现了木星的四颗卫星，亲手绘制了第一幅月面图等，并证实了哥白尼的“日心说”。他还发现了单摆的等时性，并由此制作了脉搏计。人们赞叹地说：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”

伽利略说：一切推理都必须从观察和实验中得来。他一生都在践行着这句话。

二、开普勒

牛顿的另一伟大成就是发现了万有引力定律。他由苹果落地而联想到物体为什么都只会落向地面而不是向天上飞去？提出了地球上的一切物体都受到来自地球引力的作用，并把它合理外推到宇宙中的一切天体，得到了著名的万有引力定律。

早在牛顿之前，已有不少科学家研究过引力问题。1625年，天文学家开普勒发现了行星的三大运动定律。他仅仅指出，支配行星环绕太阳做椭圆轨道运动的力来自于太阳，并且这个力随距离的增加而减小。开普勒的见解已经有了万有引力的影子。荷兰物理学家惠更斯于1659年也曾提出万有引力的概念。

开普勒（1571-1630）是德国著名的天体物理学家、数学家、哲学家。他首先把力学概念引进天文学，他还是现代光学的奠基人，发明了著名的开普勒望远镜。

开普勒的成功源于其老师第谷多年来对行星进行仔细的观察所做的大量记录。开普勒相信他老师所测数据的正确性，所以他苦思冥想了很久之后，终于提出了新的学说――开普勒三定律。

三、笛卡尔

伽利略首先用斜面实验验证了惯性的存在，后来笛卡尔做了形式上的改进。笛卡尔认为如果物体处在运动之中，那么如无其他因素影响的话，它将继续以同一速度在同一直线上运动，既不停下来也不偏离原来的方向。

笛卡尔（1596-1650）是法国数学家、哲学家和科学家，他是西方近代资产阶级哲学奠基人之一。他的哲学与数学思想对历史的影响是深远的。

笛卡尔最伟大的贡献是在数学上创立了解析几何，从而打开了近代数学的大门。当然他在物理学、生理学等领域也有值得称道的创见。

牛顿在数学上最卓越的成就就是创立了微积分。他以代数方法取代了卡瓦列里、格雷戈里、惠更斯和巴罗的几何方法，完成了积分的代数化，从此数学逐渐从感觉的学科转向思维的学科。

四、巴罗

牛顿纵然是一匹千里马，他也需要一个赏识他的伯乐，这个伯乐就是他的老师伊萨克・巴罗。

巴罗（1630-1677）是个博学的科学家，他独具慧眼，看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力，于是他将自己的数学知识，包括计算闭合曲线图形面积的方法全部传授给牛顿，并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。

牛顿在巴罗门下的这段时间是他学习的关键时期。巴罗比牛顿大12岁，精于数学和光学，他对牛顿的才华极为赞赏，认为牛顿的数学才华超过自己。巴罗让贤，这在科学史上一直被传为佳话。

在光学方面，牛顿致力于色散和光的本性的研究，得知光是由不同颜色（即不同波长）的单色光混合而成，不同波长光的折射率是不同的。牛顿还发现了”牛顿环”，创立了光的“微粒说”，制作了望远镜。

当然，牛顿脚下远不止以上这几位巨人，亚里士多德、阿基米德、欧几里得等人的贡献也对牛顿的成功有所帮助。

牛顿三定律篇2

一、从全局观点分析力学部分教材

从全局观点分析力学部分教材，揭示物理学的基本规律，有目的地提高学生的思维品质，增强学生的物理思维能力，对此应从以下三个方面认真分析教材．

1．力学教材的基本知识结构

牛顿运动定律是经典力学的基础，也是经典物理的基础之一．动能定理和动量定理及其守恒定律为经典力学的栋梁．现行教材的体系是先讲静力学，后讲运动学，最后讲动力学．把牛顿三定律按三、一、二的顺序安排，第三定律放在静力学中讲授．这种安排符合由易到难、循序渐进的原则．即学习静力学时，有牛顿第三定律作准备知识，学习牛顿第二定律时，有力的合成与分解作先行．通过静力学的教学，要求学生正确理解力的概念．

物体受力分析是力学中的关键，几乎所有的力学问题都要涉及物体的受力分析，所以静力学教学是最重要的基础．

2．物理思维方式

思维是人脑对客观事物进行加工的过程，是人脑的功能，通过表象、概念判断和推理以及其它过程来反映客观现象的能动过程．物理思维就是运用思维的一般规律于物理学习、研究中所体现的具体的一种思维方式．

在教材分析中掌握物理思维结构，就是要掌握怎样运用思维的基本形式（概念、推理、论证等）和思维的基本方法（比较、分类、鉴别、分析、综合、归纳、证明、反驳等）以便能更好地、有目的地培养学生的思维能力．

第一章“力”要重点讲清三种力产生的条件及力的大小和方向，为物体受力分析做好准备．力的三要素，在初中已经讲过，对质点来说不会发生关于力的作用点的问题，而对刚体来说，力的作用效果除了跟力的大小和方向有关外，还跟力的作用点的位置有关．教材中虽然没有明确提出刚体概念，但所说的物体都是指刚体．力的作用点可以沿力的作用线移到刚体内任一点而不改变力的作用效果．因此，与其说力的作用点是一个要素，还不如说力的作用线是一个要素．物体的平衡，用了“平衡”和“固定转动轴的物体”等理想模型方法；“力的分解和合成”用了分析、综合、等效的方法．

第二章“物体的运动”用了理想模型（过程模型）的方法．高中教材以初中教材为基础，先提出质点这个理想化模型，在研究物体在一直线上的运动以后，立即研究物体在一个平面内运动的有关概念、规律和描述方法．运动学是力学的重要组成部分，是学习其它各章的必备知识．对平面运动的速度的合成与分解运用了分析、综合、等效的方法．

第三章“牛顿运动定律”用了经验归纳方法论．虽然第一定律不能用实验直接证明，但由第一定律推导出的一切结论都与实验结果相符合，这就间接地证明了牛顿第一定律的正确性．当今的实验已能近似地验证这个定律，例如用气垫导轨实验，运动物体——滑块在水平方向可以近似地认为不受力，因而它近似地做水平匀速直线运动．随着科学技术的日益发展，牛顿第一定律有可能得到更加严密的证明．牛顿第二定律是通过实验归纳得出的．在功和能，机械能守恒定律，动量、动量守恒这几章中，主要是用了推理的方法．如教材中机械能守恒定律是借助于运动学和动力学的知识推导出来的．但应当明确一点，这是一条实验规律，是实践经验的总结，是客观规律的反映．这此规律能够相互推导，这说明它们之间存在着内在联系．动量定理出自于牛顿第二定律，又异于牛顿第二定律．牛顿第二定律是一个瞬时的关系，而动量定理则说明状态过程，它可以按过程始末状态处理物体的动量变化，而不必涉及过程的细节．如果只考虑两个物体的孤立体系，把牛顿第三定律与牛顿第二定律结合起来，就得到作用前后的总动量不变．我们可以用实验进行检验，牛顿也正是用这个方法验证牛顿第三定律的．

“振动与波”一章研究的主要方法是从一般到特殊的推理过程，运用了动力学和运动学的基本规律，导出满足机械能和机械振动规律的新结论．

3．数学是表达物理学规律最精确的语言

在教学过程中，只有将教材的教学方法、结构搞清楚，才能达到运用数学方法解决物理问题的目的．在“力”这一章中，重点解决什么是矢量和矢量的运算方法问题．对物理矢量必须透彻理解，掌握其数学运算法则——矢量的平行四边形法则．引导学生对“代数和”与“矢量和”进行对比，体会矢量的质的差别，从而自觉地运用矢量运算法则．在“物体的运动”这一章中，先提出质点这个理想化模型，并研究质点动力学中的几个基本概念、位移、速度、加速度等．从数学角度分析这些量之间的函数关系（包括文字叙述、数学公式、函数图象等），再进行运动的合成与分解的矢量运算．

在“牛顿运动定律”这一章中，牛顿运动定律起着承上启下的作用，即能进一步加深对静力学、运动学知识的理解，又能为顺利学习机械能和动量铺平道路．牛顿第二定律的数学表达式，只有以地球和相对地球静止或做匀速直线运动的物体为参照系才是适用的．教材由分析物体只受一个力产生加速度与力的关系，过渡到分析物体受几个力产生加速度，以及加速度与力的关系，从而概括出能适合各种情况的牛顿第二定律的数学表达式ΣF＝ma．在公式中，力与加速度都是矢量，故此式是一个矢量式．牛顿第二定律概括了力的独立性原理（或力的叠加原理），即几个力同时作用在一个物体上所产生的加速度，应等于每个力单独作用时所产生的加速度的叠加——矢量和．在解题中，运用了正交分解法等基础知识．

机械能和动量这两章是在运动学和动力学的基础上，讨论力的空间和时间积累效应，从而引出功和能、冲量和动量等概念．功和能将矢量运算变成了代数运算．教材从力对物体做功引出动能和动量定理，研究了重力、弹力做功的特点，引出势能的概念，得出在只有重力、弹力做功时，机械能守恒．最后，从一般的功能原理阐明功的本质是能量变化的量度作为本章的总结．能的转换和守恒揭示了物理学各部分的内在联系．在讨论动量定理时，应强调牛顿第二定律的关系式是一个瞬时关系，而动量定理则说明状态过程，应用它研究某一过程而不是研究某一瞬时，只有在t0时，才是相等的．实验是讲述动量守恒定律的基础，教材这样处理是考虑到动量守恒定律的产生不是从牛顿运动定律推导得出的，而是一个独立的物理规律．而动量守恒定律的适用范围远远超出牛顿力学的适用范围．对动量守恒定律的数学表达式没有具体给出，目的是避免学生只是死记公式，注重培养学生学会运用物理规律对具体问题进行具体分析的能力．在应用动量守恒定律时，应选用惯性系，物体的动量mv、速度v的大小和方向也与参照系的选取有关．应特别注意计算同一系统中各部分的动量不能用不同的参照系．机械振动和机械波是较复杂的机械运动，它需要力学、圆周运动、运动图象等知识作基础．简谐运动是最简单、最基本的振动，是讲清波的关键．建立振动和波的联系与区别，是突破机械波教学难点的关键．

二、物理教学即要发展学生的智力又要培养学生的能力

物理教学即要发展学生的智力，又要培养学生的能力，而后者较前者更为重要．从物理学本身来看，它研究的各种现象和规律是互相联系的．例如功和能的概念及能的转换和守恒定律，又渗透在各个分科中．教学职能即要从人类知识的总汇中挑选最精华的，运用最科学的方法传授给学生，又要使他们具有独立获取知识和驾驭知识的能力．要重视知识的传授，离开知识的掌握，能力的发展就成为无源之水，无本之木．

1．系统化结构化的教学

在中学物理教学中，贯穿力学的两条主线——动能定理和动量定理、机械能转换和守恒定律及动量守恒定律．这两个定理、两个定律来源于牛顿运动定律，与牛顿三定律一起构成质点动力学的基本规律，是力学部分的重点知识．围绕这两条主线，要深入分析牛顿运动定律，为这两个定理打好基础．动量定理、动能定理是在牛顿定律基础上派生出来的定理或推论，它们提供的表达式与牛顿运动定律等价，可代替牛顿二定律的矢量表达式中的某分量式，而不是什么新的表达式．但是动量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，能量守恒和转换定律也是反映自然现象的最重要的规律之一．它们的作用远远超出了机械运动的范围．

2．培养学生的独立实验能力和自学能力

要培养思想活跃，有创新精神和创造能力的人材，必须加强学生的实验能力和自学能力．物理实验是将自然界中各种物理现象在一定条件下，按照一定的物理规律创造一定的条件使它重现．做物理实验，必须满足于一定的条件才能获得预想的结果，如设计实验步骤、选择测量仪器、正确观察现象、完整的读取数据、严格的计算，是做好实验不可缺少的过程．让学生按照上述过程有目的的科学训练，自觉地掌握科学实验的规律，激发学生的学习积极性就能增强学生灵活运用物理知识解决实际问题的能力．

牛顿三定律篇3

[关键词]惯性惯性定律力运动

牛顿第一运动定律作为牛顿物理学的基石，首先对人类认识运动和力的关系作了历史的回顾，着重介绍了伽利略研究运动和力的关系的思想方法及卓越贡献，而后讲述了牛顿第一定律的内容和物体惯性的概念。为后续的牛顿运动定律的学习打下好的基础。

一、牛顿第一定律的课堂分析

（一）教学三维目标

①知识与技能

1.借助伽利略的理想实验理解力和运动的关系，知道其主要推理过程及结论。

2.理解牛顿第一定律，并理解其意义

3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度.

②过程与方法

1.培养学生在实验的基础上通过推理得到结论的方法

2.通过伽利略的理想实验，使学生受到科学方法论的教育

3.通过对惯性现象的解释，培养学生灵活运用所学知识的能力

③情感、态度与价值观

1.通过物理学史的简介，对学生进得严密的科学态度教育，了解人类认识事物本质的曲折

2.通过对伽利略对力和运动关系的研究，培养学生敢于坚持真理，不迷信权威的精神和科学探究精神。

（二）教学重点分析

教学重点：牛顿第一定律惯性

（三）教学难点分析

教学难点：力和运动的关系。学生在从生活经验中得到了一种被现象掩盖了本质的错误认识。

（四）学情分析

高一学生已具备一定的分析推理，逻辑思维能力。但对于学习习惯方面，主动性不强，认知习惯被动，并且以被动学习为主，所以我们最好采取探究式教学。

二、牛顿第一定律的课堂教学

（一）历史的回顾

正如一切规律的发现一样，牛顿第一定律的发现也经历了一个漫长而曲折的历史过程，早在十七世纪前的两千多年里，人们普遍认为力是维持物体运动状态的原因，代表人物有古希腊的哲学家亚里士多德，他通过自己的观察提出：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下来。这一结论一直沿用了两千多年，直到十七世纪意大利物理学家伽利略对他的结论提出了质疑，并设计了一个理想实验来指出亚里士多德的错误，应该说伽利略对力与运动的认识已经很接近牛顿第一定律了，但是他的认识还不够准确，他认为，只有在水平面上物体才能够保持速度的特征，数十年后就牛顿继续了伽利略的研究成果，并以自己的发现做出了完整准确的结论：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使他改变这种状态为止。之后爱因斯坦与诺特尔等伟大的科学家又用了不同的方法对牛顿第一定律进行了不同的更为形象的表述。

其实在整个牛顿第一定律发现的历史过程中其中心主要围绕着运动与力的矛盾展开的，两种对立观点成为牛顿第一定律发展的主线，一种观点是力是维持物体运动的原因，另一种观点是力是改变物体运动状态的原因。

通过分析，运动并不需要力来维持.物体保持静止或匀速直线运动状态是其固有属性，力可以改变它的运动状态.

运动并不需要力来维持，力不是维持物体运动，而是改变物体运动状态的原因.“力是物体运动的原因”，“力维持了物体的运动”.“物体在不受力作用时就要停下来”，“物体受力越大，运动越快”等等说法都是生活中形成的错误经验.这也是教学中的难点。

（二）教学方法

本节属于一节规律课的教学，且牛顿第一定律属于物理定律，物理定律一般是在物理实验观察的基础上，经过归纳推理判断等思维方法所获得的结论.虽然牛顿第一定律是从实验中推理归纳出来的，但是它并不可以用实验进行验证，因为牛顿第一定律描述的是一种理想状态.

（三）教学手段

本课我们主要通过演示伽利略的理想实验来进行的，如果能配合以多媒体教学，应用flash进行演示，同时配合以板书版画进行讲解，这样可以使教学更深动，更直观，同学们也会更容易的掌握.

三、关于牛顿第一定律的习题

牛顿第一定律是一节规律课，同时它又是最简单最基本的规律，所以我认为我们必须以概念题为重点，通过做题让同学们彻底掌握牛顿第一定律的内涵，从而应用牛顿第一定律解决相关的问题。

结束语：牛顿第一定律是一节非常重要的规律课，对牛顿第一定律掌握的好坏直接影响着同学们日后对动力学的学习与研究，因此，我们就这一节课的课堂教学进行了综合的，深刻的探讨。

[参考文献]

[1][英]罗宾·柯林伍德.自然的观念.华夏出版社，1999，1，2版，195.

[2]《物理教学论》李新乡，张德启，张军明，王守江主编.科学出版社，2005年9月

[3]《中学物理教学概论》阎金译，田世昆主编.高等教育出版社，1999年5月第1版

[4]《中学物理教学法》许国梁主编，高等教育出版社，1981年1月第1版

牛顿三定律篇4

牛顿第一运动定律，简称牛顿第一定律。又称惯性定律、惰性定律。常见的完整表述：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。

2、牛顿第二定律

牛顿第二运动定律的常见表述是：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。该定律是由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中提出的。牛顿第二运动定律和第一、第三定律共同组成了牛顿运动定律，阐述了经典力学中基本的运动规律。

3、牛顿第三定律

牛顿三定律篇5

牛顿第二定律

牛顿第二运动定律的常见表述是：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。该定律是由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中提出的。牛顿第二运动定律和第一、第三定律共同组成了牛顿运动定律，阐述了经典力学中基本的运动规律。

（来源：文章屋网）

牛顿三定律篇6

1.日常生活中

例1甲、乙两人发生口角，甲在乙的胸口上打了一拳致使乙受伤，法院判决甲应支付乙医疗费.甲狡辩说：我打了乙一拳，根据牛顿第三定律知，乙对我也有相同大小的作用力，所以乙并没有吃亏.那么这一事件判决的依据在哪里？（）

A.甲打乙的力大于乙对甲的作用力，判决甲付给乙医疗费

B.甲打乙的力大小等于乙对甲的作用力，但拳头的承受力大于胸口的承受力，所以乙受伤而甲未受伤，甲又主动打乙，故判决甲支付乙的医疗费

C.甲打乙的力大小等于乙对甲的作用力，甲的拳和乙的胸受伤的程度不同，甲轻而乙重，故判决甲支付乙的医疗费

D.由于是甲用拳打乙的胸口，所以甲对乙的力远大于乙胸对甲拳的作用力，故判决甲支付乙的医疗费

解析：此题的创新之处在于由物理原理上升到了法院审理.甲打乙的胸口时，从物理角度看，甲打乙的力与乙对甲的反作用力，是一对作用力与反作用力，大小是相等的，故A、D选项错误.但是从生理角度看，因为甲的拳头与乙的胸口承受外力的限度不同，所以甲的拳头与乙的胸口的疼痛感受和受伤情形不同；此外，从法理角度看，是甲主动出手伤人的，甲是施暴者，乙是受害人.故B选项正确，C选项错误.

点评：本题通过生活中的事例，考查作用力与反作用力的特点及应用的能力.

2.生产中

例2在高空工作时，作业人员站在墙边的高架窄板上，必须面壁站立，而不能背对墙站立否则在弯腰时很容易从架板上摔下来，这里包含的物理知识是（）.

A.面向外很容易眼晕，导致恐高症

B.万一摔倒可以扶着墙壁

C.防止弯腰时臀部碰墙，受到墙的反作用力，而向外摔去

D.下面有保护网，这种要求是不必要的

解析：只有C符合作用力与反作用力关系的物理原理，人在弯腰时，臀迅速后移，很容易对墙产生一个较大作用力，而墙的反作用力会使人向外摔去.所以C项对.

点评：本题通过高空建筑的作业人员，考查作用力与反作用力的特点及学以致用的能力.

3.体育活动中

例3拔河比赛：如图1，甲、乙两队进行拔河比赛，不管谁胜谁负，甲对乙的拉力总等于乙对甲的拉力.

图1

分析：受力如图3.若乙队负，可以以乙队为研究对象，水平方向上乙受两个力的作用，甲对乙的拉力T甲乙和地对乙的摩擦力f乙，其中T甲乙＞f乙，造成乙队负.

4.现代科技中

例4地处西北戈壁滩的酒泉卫星发射中心，用长征二号捆绑式大力运载火箭把我国自己设计的载人航天飞船“神舟”六号发送上天.下列关船和火箭上天的情况叙述正确的是（）.

A.火箭尾部向外喷气，反过来喷出的气体对火箭产生一个作用力，从而获得向上的推力

B.火箭的推力是由于喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力作用于火箭而产生的

C.火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽向后喷气也不会产生推力

D.飞船进入轨道后，卫星和地球间存在一对作用力和反作用力

解析：火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，因而B、C错误，A项正确；当火箭运载卫星进入轨道之后，卫星与地球之间依然存在作用力与反作用力，即地球吸引卫星，卫星也吸引地球，故D项正确.