牛顿三大定律在高中物理中的应用

李泓睿

摘 要：牛顿三大定律是牛顿在伽利略等人的研究基础之上进行深入研究而提出的有关于物体运动关系的三个基本定律。这三条定律为物理中力学的发展奠定了基础，也为其他学科的发展产生了重要的推动作用。牛顿三大定律适用于宏观低速物体的力学定律，是研究经典力学的基础，同时也是高中物理中力学部分知识的主要支撑。因此对高中生来说，熟练掌握并且运用牛顿三大定律对学好高中物理有着非常重要的意义。下文从牛顿三大定律在高中物理中的应用入手，对这方面的问题进行了总结。

关键词：牛顿三大定律；高中物理；应用

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

物质的运动有着多种多样的形式，在我们生活中最常见的要属机械运动。简单来说，机械运动时描述物质位置变化的运动，车辆的行驶以及机器的运转都可以被看做是机械运动，机械运动遵循一定的客观定律。从物理课本的结构来说，牛顿三大定律的知识主要分布了高一物理课本中，从某种方面来说可以看做是高中物理学习的开端。学好这部分知识，至少学习力学部分的知识就会有一个清晰的方向，但牛顿三大定律在高中物理中的应用却不仅仅局限于此。

1 牛顿三大定律的主要内容

1.1 牛顿第一定律

牛顿第一定律又被称为惯性定律，即：一切物体总会保持匀速直线运动或者静止状态，直到在外力的作用下改变这种状态为止。要理解清楚牛顿第一定律，首先要具备以下认识：运动是物体的固有属性，物体的运动在既定的条件下不需要力的作用，力是改变物体运动状态的原因，加速度产生于此。因为牛顿第一定律成立的条件是物体不受外力的作用，所以无法用实验来直接证明。[1]最后牛顿第一定律与第二定律是互为依托的关系，第一定律并不是第二定律合外力为零时的特例。由牛顿第一定律我们可以引出惯性的概念，即使物体保持原有匀速直线运动状态以及静止状态的性质。

1.2 牛顿第二定律

如果对一个物体持续施加合外力，则该物体则会产生加速度，物体加速度的方向与合外力的方向相同，其大小与合外力的大小成正比，与物体本身的质量大小呈反比，这便是牛顿第二定律的基本内容。其描述的主要是力的效果，需要注意的是在非惯性参考系中，牛顿第二定律是不成立的。

1.3 牛顿第三定律

两个物体，A物体在对B物体施加作用力的同时，也会受到B物体作用给A物体的反作用力。这两个力的大小相同，但方向相关，而且作用在同一直线上，这就是牛顿第三定律的基本内容，也是我们常说的‘力的作用是相互的。在生活中经常会用到牛顿第三定律，比如当船靠岸时，人往岸边一跳，船此时也会离开岸边，这便是牛顿第三定律在生活中最常见的使用情景。[2]同样在物理学习中，面对受力分析一类的题目时，牢记牛顿第三定律也能够为实际的解题带来新的方向。

2 牛顿三大定律在高中物理中的应用

牛顿三大定律几乎涉及到了高中物理必修一、选修1—1以及选修2—2中的全部知识，选修3—4中的知识也有所涉及。而从物理学的构成來说，力学也属于物理学不可或缺的组成部分。尤其与初中阶段的物理相比较高中阶段的物理知识已经具备了一定的难度，而且这部分知识的定理以及公式居多，很多时候都需要用到数学思维来对其进行推算，这也就是很多同学学不好这部分知识的重要原因之一。其实从牛顿三大定律，到万有引力定律，再到机械能以及动量这部分知识，其实或多或少的都涉及到了牛顿三大定律的基本原理。在学习这部分知识时，要做到循序渐进，在打牢基础的前提下逐步通过实际的题型来进行提高。要学会‘化繁为简，用已知的物理概念去解释复杂的物理现象，要透过表象看到本质。高中物理中力学知识部分的各个章节之间的联系性还是比较密切的，在实际的学习中要注意把握这方面的规律。具备了这样的思维，至少高中物理中与力学相关的知识学起来就不会过于吃力。

比如在学习‘圆周运动与万有引力这部分知识时，就可以将其看做运动规律在特定曲线之内的运动。机械能与动量这部分知识也是力学的重点，功和能这部分概念虽然是由力学引入的，但却在高中物理学中都有涉及。[3]而不管物体的运动还是粒子的运动，都适用于能量守恒定律。其实如果在日常的学习中注意观察和总结，高中物理中很多知识都能够找到牛顿三大定律的影子，这足以证明牛顿三大定律在高中物理学习过程中的重要地位。

3 总结

牛顿三大定律是物理力学知识的重要组成部分，高中物理中的很多知识都能够涉及到牛顿三大定律，所以要想学好物理，准确把握并且学会借助牛顿三大定律来思考问题是非常重要的。作为学生，在日常的学习中要学会抓住知识的主干，而牛顿三大定律则是高中物理知识的主干。用牛顿三大定律来解决力学部分的问题，用解决力学部分问题的心得应用到其他知识之中，这样才能够学好物理。上文笔者站在高中生的角度，对牛顿三大定律在高中物理中的应用进行了总结，希望能够对同学们物理学习的过程带来一些思考。

参考文献：

[1]徐振杰.牛顿三大定律的关系研究[J].科技展望，2016（33）：267.

[2]陈鲜艳.普通高中物理教材难度研究[D].陕西师范大学，2013.

[3]范增.我国高中物理核心概念及其学习进阶研究[D].西南大学，2013.