对“牛顿第二定律”编写的看法

李一新

(江西省都昌县第一中学,江西 都昌 332600)

人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》(必修1)第4章第3节的内容为“牛顿第二定律”,关于此节编写笔者提出两点看法.

1 在牛顿第二定律的表达式得出过程中,对F∝ma的看法

在教科书中,牛顿第二定律中是这样得出,通过上节的探究实验,总结出一般性的规律:物体加速度大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.这就是牛顿第二定律.

牛顿第二定律可以用比例式来表示,这就是

或者

这个比例式也可以写成等式

其中k是比例系数.

再通过力的单位的定义,最后得出牛顿第二定律的表达式F=ma.

在得出牛顿第二定律的表达式的过程中,笔者对(2)式存在不同的看法,因为作用力与质量无关,而且作用力是产生加速度的原因,所以作用力与物体的质量和加速度并不存在正比例关系,它们仅仅是在数量上满足此关系,不能写成这样的正比例形式,这样是不科学的.写成这样的形式会使学生产生误解,认为作用力与加速度和质量成正比.

关于牛顿第二定律表达式的得出,笔者认为可按这样的思路编写,在写出比例式(1)后直接写成等式

然后说明牛顿在发现牛顿第二定律的同时也确定了力的单位,规定1N=1kg◦m/s2,也就是使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力大小为1N,这样(3)式中的k=1,牛顿第二定律的数学表达式就变为若物体的质量为m,产生的加速度为a,则物体所受的作用力为F=ma.这样,更具有科学性.

2 在牛顿第二定律的应用中,对例题2解法的看法

原题.一个物体质量是2kg,受到互成120°角的两个力F1和F2的作用,此外没有其他的力.这两个力大小都是10N,这个物体产生的加速度是多大?

关于此例题的解法,两个力的大小相等且成120°角,合力直接利用平形四边形定则能很快地非常简单地求出,而编者偏偏不用此方法直接求合力,而是通过力的正交分解来求合力,其目的是要介绍力的正交分解法.笔者认为这样做是不妥的,是将简单的问题复杂化,要介绍力的正交分解法可用的例题很多,为什么非要用这个题目,很让人费解.力的正交分解法通常用于物体受多个力时的情况,对于受三个以下的力求合力时,并没有很大的优势,当然并不是不能用.

以上个人看法若有不正确之处,敬请各位同仁批评指正.