关于牛顿第二定律的几点思考

粟浚柏

摘 要：牛顿第二定律是高中物理学科的重要概念，也是物理学习的难点和重点。牛顿第二定律在高中阶段物理知识的学习中起着承上启下的作用，牢固掌握牛顿第二定律的内涵，对今后的物理学习有着很大的帮助。通过对牛顿第二定律的学习，借助物理实验的方法对该定律进行阐释，以期为学生加深对该定律的理解提供帮助。

关键词：高中物理；牛顿第二定律；概念；实验方法

一、牛顿第二定律概述

牛顿第二定律是我们学习物理力学知识的重要定律。掌握该定律能够为我们今后学习物理力学知识奠定坚实的基础。该定律的公式为：F=ma，F为表明物体的合外力，m为物体质量；a为物体的加速度。物体加速度同物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，并且力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。牛顿第二定律是对物理学中力和运动关系的概括，是物理学科领域中最为经典的物理学定律。我们在惯性定律中学习的物体运动并不是在外力作用下运动，而是在惯性作用下发生运动。我们没有学习惯性定律前会认为，这同我们的生活经验是相违背的。通过学习牛顿第二定律后，我们了解到，物体在没有惯性作用下是不会运动的，只有对物体施加力，物体才能以一定的速度运动。

1.相互作用力

物体在外力作用下其运动状态会发生改变。根据我们对生活中事物的观察，发现汽车在行驶过程中速度的快慢同驾驶员踩油门和踩制动踏板有直接关系。这就是物理学中讲的物体在受到较大牵引力影响下运动速度会变快，物体在运动过程中受到较大摩擦力运动速度减缓。即汽车在传动装置作用下产生牵引力，加之汽车轮胎滚动摩擦力影响，汽车运动方向和合力方向保持一致，使得汽车加速运动。

2.重力场运动

牛顿第二定律除了阐明相互作用力同运动的关系外，还涉及力学重力场中力的应用。例如，石子在斜上抛的过程中，一般初始的力不容易察觉，但随着加速度的增大运动速度会很快。需要提出的问题是，初始力作用下石子运动速度变慢和初始力大小有着直接关系（不计石子运动过程中的空气摩擦力）。所以，我们可以判定，重力是唯一对石子产生的作用力。在重力作用下，石子运动轨迹发生着明显的改变。从运动合成和分解原理分析石子运动，可将石子运动作用力分为垂直方向作用力和水平方向作用力。水平方向石子运动不受其他外力影响，所以，石子运动的速度不会发生明显变化。而垂直方向石子受到重力影响，石子运动过程中则呈现出正方向先减小，反方向迅速加速现象。

二、牛顿第二定律实验

通过实验能够帮助我们加深对牛顿第二定律的理解，使我们从牛顿第二定律的感性认知升华为理性认知。即掌握该定律的本质和内涵。

1.实验装置

如上图所示，在长木板的一端我们固定一个定滑轮，使用绳子将A、B两块质量不同材质相同的滑块相互连接搭在定滑轮上，绳子的另外一端同打点定时器的纸带连接。

2.实验过程中需注意的细节性问题

实验时，我们缓慢抬起长木板待滑块A到达如上图所示位置时将其固定。我们知道这是平衡摩擦力作用，但有的学生可能对设计成这样的实验装置不够明白，为什么要将滑块A固定在这个位置，如果将长木板抬起一定的角度，滑块A会下滑吗？是滑块A下滑速度快还是滑块B下滑速度快。打点计时器的纸带上又会出现什么样的打点轨迹等。这都需要学生在实验过程中亲自动手做实验，结合自己所学的物理知识，解释物理实验中遇到的种种问题。

3.实验分析

实验结束后，我们加深学生对定律的概念的理解，可采取在坐标纸上画图的方式来达到这一目的。牛顿第二定律关系图中a-F是过原点的，不过，在实际操作中有些学生虽然能够准确计算出想要的数据，但并不能很好地完成实验。有些学生在坐标上画图时经常会出现图像末端在原点处发生弯曲，造成图像不经过原点，这需要引起我们的注意。要学会分析摩擦力平衡状态下倾角过大或过小所对应的数据图像是什么样的，导致图像末端弯曲的主要原因是什么。

总之，我们在学习牛顿第二定律过程中，不管是理论知识学习还是实验都要坚持实事求是的科学态度，遇到问题要充分发挥自己的思维，思考问题，分析问题，处理问题，加强与其他学生的交流和沟通，共同探讨牛顿第二定律，切实掌握该定律的真正内涵。物理是一门综合性比较强的学科，知识内容比较抽象，学生不容易理解，但通过实验的方式，可以帮助我们直观地去感知和认知物理知识。本文笔者结合自己对牛顿第二定律的学习经验，探讨了牛顿第二定律的概念，并通过实验方式来进一步揭示该定律的本质内涵，以期能够为学生学习牛顿第二定律和加深对其理解提供帮助。

参考文献：

陈刚.气垫导轨上空气膜厚度的测定[J].重庆工商大学学报，2008（01）.

编辑 李建军