关于高中物理牛顿第一定律的相关概念教学探索



关于高中物理牛顿第一定律的相关概念教学探索

◇甘肃陈明来

概念教学是教学活动中一个十分重要的环节,通过概念教学让学生对相关物理概念形成全面深刻的认识,对于教学成效提升具有显著的作用．概念教学要针对物理概念性质和特点,制定相应的教学策略,才能达到预期的教学目标．

1力的概念教学

根据牛顿第一定律的具体表述:一切物体始终保持匀速直线运动或是静止状态,只有在存在外力扰动时,物体的运动状态才会发生变化．根据这一定义不难看出,力是改变物体运动状态的必要条件,所以在对牛顿第一定律进行概念教学时,需要对力进行概念教学．从力的定义来看,力是发生在物体之间的相互作用,即说明力是在2个或2个以上物体之间产生的,单个物体既不会产生力,也不会受到力．

对力进行概念教学,需要从力的基本定义出发,结合生活实例,使学生对力的相关概念形成充分认识和了解．比如,一个放置在水平地面上的木块,如果没有外界干扰,其可以保持恒久的静止状态．只有在外力作用下,木块才会产生运动．通过这样一个实例,就可以使学生对力不能单独存在产生一定认识．再比如,用手翻书,书会一页一页翻动,打破了原本的静止状态,这就是手对书页施加了一个外力作用,改变了书原本的状态．通过这些事实就可以说明力是存在于物体之间的相互作用．

对此可以进行简单总结,即力是物体之间的相互作用,也是改变物体运动状态的原因．如果将物体推及至物质这一大范围,就可以使力的概念在经典力学范围之外的领域得到验证．

2惯性概念教学

根据牛顿第一定律的描述,物体可以保持匀速运动和静止状态,这一基本性质通常被称为惯性．因此,牛顿第一定律也可以被称为惯性定律．

惯性是物体的基本性质之一,其表现形式主要有2种,一种是保持原状,另一种是反抗改变．保持原状是物体在没有受到外力作用时,其可以恒久地保持原本的运动状态;反抗改变就是在物体受到外力作用时,物体会表现出维持原本运动趋势的现象,这一现象就是反抗改变．比如,在公交车上站立的人,在公交车刹车时会出现大幅前倾,这就是公交车刹车产生的摩擦力试图改变人的原本运动状态,而人具有的惯性试图反抗这种改变,进而表现出身体前倾的现象．

惯性大小只和物体本身质量存在关联,跟物体形状、位置等没有关系，但是由爱因斯坦狭义相对论可知,物体速度增大,会导致物体的惯性质量增大，也就是说,同样质量的物体,速度大的物体惯性更大．

3惯性参考系概念教学

参考系是描述物体运动的必要条件,参考系选择不同,物体运动描述也就不一样，所以牛顿第一定律所表述的内容,也是在一定参考系下进行的描述．根据课本中对惯性参考系的定义来看,能够使牛顿第一定律成立的参考系,就是惯性参考系．

通常情况下,在没有明确表明参考系时,都是以地面作为惯性参考系进行相关问题的分析，再结合牛顿第二定律来看,其只适用于惯性参考系,由此不难看出,牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,牛顿第二定律是对牛顿第一定律的发展和完善．

在进行概念教学时,应当明确惯性参考系的基本适用范围,就实际例子对惯性参考系的选择进行分析．根据参考系的选择也可以看出,参考系和研究对象之间是不存在相对运动的,即二者之间不存在相对加速度．

4惯性运动概念教学

惯性运动是根据牛顿第一定律引出的,其基本概念是:物体在不受到外力作用的情况下,可以保持匀速直线运动或静止状态．这是牛顿第一定律在物体运动中的实际表现．根据惯性运动的表述不难看出,匀速直线运动和静止都是惯性运动的一种形式．

值得注意的是,惯性运动的条件是不受外力作用,不受外力作用和外力和为0是2个不同的概念,在教学过程中需要对其进行精确区分,避免学生对不受力和合力为0产生混淆．据此也可以明白一个事实,惯性运动的存在条件是不受外力作用，但是在实际生活中,一个物体不可能不受到外力作用．所以说惯性运动只是一种理想化的运动状态,在现实中是不可能存在的．虽然惯性运动在现实中不可能存在,但是其相关理论可以用于解决一些理想化的问题．

在牛顿第一定律教学过程中,应当加强上述概念的教学,使学生对牛顿第一定律形成全面充分的了解,以便提升牛顿第一定律的教学成果．

(作者单位：甘肃省武威市第一中学)