惯性力学三定律解释论文

【摘要】在学习惯性时，一些典型事例使许多同学对惯性存在两方面的深层理解误区。本文通过详细剖析论证，说明惯性是物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，是物体本身的固有属性，与速度大小无关，只与物体的质量有关。今天小编为大家推荐《惯性力学三定律解释论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

惯性力学三定律解释论文 篇1：

强化牛顿第一定律教学的障碍与对策

摘要：在高中物理教学中，牛顿第一定律常常得不到应有的重视，本文就忽视牛顿第一定律教学的原因、危害以及如何强化牛顿第一定律的教学进行了全面的探索。

关键词：牛顿第一定律;物体运动状态;惯性;物理思想;障碍;对策

一、强化牛顿第一定律教学的障碍

障碍之一：“力是维持物体运动的原因”这一观点符合人们的日常经验。如停着的车不推它，它就不会动，停止推它它就会停下来;踢出去的球，踢一下滚一下，再踢一下再滚一下，不踢它就会停下来等等。公元前四世纪的希腊哲学家亚里士多德认为：必须不断地给一个物体以外力，才能使它产生不断地运动。失去了力的作用，它就会立刻停止。这种观点统治了人们两千年，直到十七世纪的伽利略理想斜面实验被人们广泛认识。“力是维持物体运动的原因”观点符合人们的日常经验，而人们对物理的认识和学习又是从日常生活的观察和思索开始的，不可能从婴儿睁开眼睛就告诉它力和运动的正确关系。如此说来，“力是维持物体运动的原因”的思想根深蒂固就可以理解了。

障碍之二：教师观点错误导致牛顿第一定律的教与学不到位。顾建中教授的《力学教程》中的一道思考题，大意是“有人说：牛顿第二定律中如果合外力为零，则加速度为零，此时第二定律回归到第一定律，所以第二定律包含了第一定律，第一定律没有存在的必要。这种说法对吗？为什么”。有些教师认为是对的，也有些教师认为是错的，但对错误的原因认识不清，即使学生有了这样的想法无法去帮助纠正。既然牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例，那么学好牛顿第二定律就够了。有了这种想法，牛顿第一定律的教与学就不可能到位了。

障碍之三：应试教育的结果。在高中物理试题中牛顿第二定律的应用频率要远远高于牛顿第一定律。牛顿第二定律是一个实验规律，新授的讲解和学生的接受的难度都远远低于牛顿第一定律，牛顿第二定律的应用过程中也能给学生提供操作性很强的步骤。而牛顿第一定律的教学就困难多了，而且高中物理习题中出现的几率也较低。即使出现，学生往往可以通过记住有关结论来得到正确的答案。

二、强化牛顿第一定律教学的对策

对策之一：充分认识不重视牛顿第一定律教学的危害。

轻视牛顿第一定律教学与新课改的目标相违背。高中物理新课改明确提出了高中物理教育的三维目标：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。学习不仅是学习知识的过程，更重要的是生命情感的体验过程。传统教育把知识被放在至高无上的地位，任何人都只能去接受它，不能对它有任何的怀疑，这就使得教育是一种被动的接受知识，并被动的规则的去运用知识来解决实际生活当中的问题。在牛顿第一定律教学中，不去引导学生实践、思考、体验，让学生在探索中认识理解定律的内涵，而是让学生被动地接受定律的内容，甚至为了解题而记住相关结论。这不仅违背新课改的三维目标，即使是传统教育也是不允许的。

不重视牛顿第一定律教学未必能达到应试所需要的效果。前面提到一些学生通过记住牛顿第一定律的相关结论而得到了正确答案，但学生正确的物理思想并没有形成，“力是维持物体运动的原因”的观念肯定会影响他的判断。而且随着时间的推移，问题的复杂，这种影响的负面效应将更加明显。

因此，无论是新课改的要求，还是应试的目的，轻视牛顿第一定律教学都是不可取的。

对策之二：认真学习相关知识，教师自己成为牛顿第一定律的接受者和捍卫者。

首先，要了解建立牛顿第一定律的相关历史知识。让学生了解亚里士多德、伽利略、牛顿等物理学家在牛顿第一定律建立过程所担任的角色和作出的贡献。

其次，要充分理解相关概念，为解释教学过程中可能出现的问题做好充分准备。

先来回顾一下牛顿第一定律的内容：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

“一切物体”：有不少教师将“一切物体”解释成是气态、液态、固态等情形，这种说法是不对的。一切物体是指地下与天上物体，天上物体和地下物体遵守着同样的规律，它们之间没有任何质的区别。牛顿第一定律中所包含的这几个字是对哥白尼所阐述的新天文学理论的绝对支持，我们也看到这一结果的得来花了多大的代价——布鲁诺为此被烧死在火刑柱上。

“惯性”：牛顿在自然哲学著作中关于惯性定义还作了这样的叙述：惯性是每个物体按其一定的量而存在于其中的一种抵抗能力，所以物体的惯性总是以保持“原状”和“反抗”改变两种形式表现出来。（1）当物体不受外力或合外力为零时，惯性表现为保持原来运动状态不变，即静止或匀速直线运动状态。（2）当物体受到外力作用时，惯性表现为反抗运动状态改变，企图保持原来的运动状态不变。物体的质量越大这种反抗作用越明显。同样拉动一个小孩比拉动一个大人要容易的多，是因为大人质量大，惯性大，反抗改变他的运动状态效果更明显。

通过上述两方面去认识物体的惯性，显然物体的惯性与物体是否受力，是否运动，以及做怎样的运动无关。惯性是一切物体的固有属性，不能克服，也不会消失。也就是说一切物体都有惯性，惯性是物体固有的，只要这干物体存在，它就有惯性，它的大小与物体的质量有关。

“物体运动状态的改变”：既包括物体速度的大小的改变，又包括物体速度的方向的改变，还包括速度的大小和方向同时发生改变。要把“改变物体的运动状态”与“使物体停下来”区别开来，“使物体停下来”是“改变物体运动状态”的一种情况。认识到这一点，本文开始一道选择题的C选项“汽车的速度越大，越难停下，则物体的速度越大惯性越大”的判断就不成问题了。

另外，还要弄懂牛顿第一定律和牛顿第二定律的关系。

牛顿第一定律描述了物体不受外力作用，或者所受的合外力为零时，物体将保持原来的运动状态—匀速直线运动状态或静止状态。应该指出的是，从力学发展历史看，从理论的完备性看，第一定律是一个独立的定律，它不仅说明了物体不受外力（或合外力为零）时的运动规律，还给出了力和惯性的涵义。因此，不能把牛顿第一定律看成是第二定律的一个特例，更不能用第二定律代替或概括。我们可以这样来描述两者之间的关系，牛顿第一定律指出：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。那么外力和物体运动状态改变之间到底有着怎样的关系呢？这个问题可以由牛顿第二定律来回答。由此可见，牛顿第一定律是牛顿第二定律产生的前提，牛顿第二定律是牛顿第一定律研究的延伸。

对策之三：认真设计教学，促进学生物理思想形成。

设计要点一：重视科学方法与科学精神教育。牛顿第一定律不仅在物理学上占有重要地位，而且在物理教学中也具有很好的教育价值。在教学中，不仅应当注重定律本身内容的教学，而且要强调定律得出所运用的科学方法（包括理论实验的方法和科学推理方法），还要结合定律的教学，潜移默化地对学生进行科学精神教育。“力是维持物体运动的原因”的观点所以能延续两千多年，正是由于人们过分相信了“直觉”而没拿起“实验”这一科学研究的武器。爱因斯坦对伽利略的工作给予很高的评价：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思思史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”。引导学生树立起科学的怀疑精神，树立实践是检验真理的唯一标准的信念。这样融知识、方法和精神于一体的教学，才能体现牛顿第一定律教学的全部内涵。

设计要点二：方法多样，时间充足。无论是破除“力是维持物体运动的原因”的错误思想，建立“力是改变物体运动状态的原因”的正确思想，还是理解牛顿第一定律的内容，尤其是惯性的概念，都不是一件容易的事。在教学过程中可运用讨论法、实验探究法、理论推导法、情境教学法等方法，让学生在充分参与、观察、思考和体验中，促使认知结构的解体和新认知结构的建构。

设计要点三：不断强化，持之以恒。破除一个统治人们思想两千多年而又符合人们日常经验的观点，建立一个新的观点是很困难的，这个过程是相当缓慢。这需要在教学过程中不断强化，持之以恒，包括习题的命制和讲评。另外，在考试中也可经常用新的情境问题考查学生对于牛顿第一定律的掌握程度。

美国心理学教授加德纳的多元智能理论认为人的智能是多元的，数学逻辑智能是其中之一。物理这门科目，不仅是一系列公式和一系列计算的叠加，物理概念间的逻辑关系也是非常丰富，牛顿第一定律更是如此。忽视了牛顿第一定律的教学，也就放弃了运用牛顿第一定律的教学培养学生数学逻辑智能的机会，对学生们的物理学习不能不说是个巨大的损失。在物理教学中每一位教师都有责任排除障碍，想方设法，强化牛顿第一定律的教学。

[参考文献]

[1]李忠.牛顿第一定律在经典力学理论系统中的重要地位——兼论重视牛顿第一定律的概念教学.物理教师，1995（04）.

[2]王诗锋.几位科学家对牛顿第一定律的贡献.中学物理教学参考，2009（05）.

作者：包栋柱

惯性力学三定律解释论文 篇2：

如何理解惯性的误区

【摘 要】在学习惯性时，一些典型事例使许多同学对惯性存在两方面的深层理解误区。本文通过详细剖析论证，说明惯性是物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，是物体本身的固有属性，与速度大小无关，只与物体的质量有关。

【关键词】惯性 运动状态 质量

惯性是经典力学中的一个基本概念，是较难理解的物理概念之一，又是人们日常生活中的一个基础性观念。在学习惯性时，会对惯性存在一些认识上的误区，因此分析日常生活中的惯性现象时就容易出错。对惯性的深层理解主要存在两个误区——“惯性与速度大小有关”和“惯性与质量无关”，那么产生误区的原因是什么？如何更好地走出误区呢？下面笔者将对这两种误区进行深入剖析。

一 惯性与速度大小有关

在讲牛顿第一定律时，谈到惯性的唯一决定因素是质量。并列举了“质量不同、速度相同的两辆小车，停下来的难易程度不同”这样的例子来说明质量是决定惯性大小的唯一量度。根据这个深入人心的例子，很多学生因理解不了何为“惯性”，会产生这样的疑问：两车质量相同，但速度大小不同（如：甲车速度为4m/s，乙车速度为10m/s），当然是乙车更难停下来，因此应该是速度大的物体惯性大。那么“速度大惯性就大”这种说法是否正确呢？

牛顿第一定律指出：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态（人教版高一物理必修一）。牛顿第一定律表明，没有外力作用时，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫作惯性。牛顿第一定律揭示了物体运动的本质，指出了一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，由于物体具有惯性这种特性，牛顿第一定律才能成立。惯性即物体保持运动状态不变的性质，也就是物体保持原有运动状态不变的能力。由于它时刻存在于物体之上，人们都习惯成自然地不太注意到它的存在，只有当物体受到力的作用改变运动状态时人们才会感受到它、发现它。

根据惯性的定义，惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的属性，那么衡量惯性的大小，就是看物体保持这种状态的能力（即运动状态改变难易程度），这种能力越强，当然惯性就越大。但如何衡量这种保持能力呢？

惯性表现有两个方面：（1）物体处于匀速直线运动状态或静止状态而没有受到外力作用（理想状态）或合外力为零时，表现为“维持其原来的匀速直线运动状态或静止状态”。如匀速直线运动的物体不受外力或合外力为零时总保持匀速直线运动状态，物体以1m/s的速度运动，它将以1m/s的速度一直运动；物体以5m/s的速度运动，它将以5m/s的速度一直运动；如静止的物体（即v=0）不受外力或合外力为零时总保持静止状态。（2）当受到外力（合外力不为零）使物体的运动状态发生改变时，表现为“改变物体运动状态的难易程度”，而不是表示把物体从运动变为静止的难易程度。所谓的“运动状态的改变”，是指物体运动速度大小或运动方向的改变，即速度v的变化。而改变的“难易程度”，是指在受同样外力作用下速度改变快慢程度（即加速度a）的不同，如果速度改变较快（加速度较大）即容易改变运动状态，则说明惯性较小，反之则惯性较大；或者是在速度改变快慢程度（即加速度a）相同的情况下需要施加的外力不同，如果外力较小即容易改变运动状态，则说明惯性较小，反之则惯性较大。

我们平时判断物体惯性大小的时候，只看物体是处于运动还是静止两个运动状态，而忽略了它们中间的变化过程，就很容易形成错觉。运动到静止是运动状态的改变，速度大小的变化也是运动状态的改变。我们错误的原因是：把“惯性大小表现为物体运动状态改变的难易程度”理解成了“惯性大小表现为物体从运动变为静止的难易程度”。要想弄清楚这个问题，就应该使用“控制变量法”。

为此我们应该研究的是在质量相同、路面的粗糙程度相同，只有运动速度不同的情况下，物体运动状态改变的难易程度是否相同。

同一辆汽车在受到相同的刹车阻力后，根据牛顿第二定律，速度的改变快慢必然相同，假定它的速度每秒可以减小2m/s。第一种情况：当它以4m/s的速度运动时，从运动到静止只需要2s，滑行的路程只需要4m；第二种情况：当它以10m/s的速度运动时，从运动到静止需要5s，滑行的路程要达到25m；第三种情况：当它以10m/s的速度运动，速度从10m/s减小到6m/s（速度减小了4m/s）时，也只需要2s。我们来分析一下：在同样的外力下，它速度改变的快慢并没有不同。比较第一、二种情况，要停下来的时间长，是因为速度大，要改变的速度量大。

比如我们要衡量汽车加速能力，一定是单位时间内增加的速度，而不是增加的总速度。同样道理，我们不能因为要改变的速度多，就认为物体的惯性大。比较第一、三种情况，因为速度改变的快慢相同，结果是当速度改变量相同（都是减小了4m/s）时，所用时间相同，恰恰说明了惯性大小相同。有条件的学生可以坐在汽车里试验一下，亲身体验汽车高速行驶和低速行驶时速度改变量相同时，惯性的影响是否相同。通过这样的分析后就会发现：惯性的大小实际上指的是在相同的受力情况下运动状态改变得快慢程度。因此平常我们把物体无论以多大的速度运动，都是看它由运动变为静止所用时间的长短来衡量惯性的大小，显然是不科学的。可见，惯性与速度大小无关。

此外，我们也可用反证法来解释。同一个物体速度大比速度小时更难停下来，这使许多同学产生“速度大的物体惯性大”的错误认识。若将这个认识进行推理，岂不是得到“速度小惯性小，速度为零惯性消失”的荒谬结论吗？

二 惯性与质量无关

在讲自由落体运动时，有一个演示实验“牛顿管实验”。牛顿管其实是一个长约1.5m的玻璃筒，一端封闭，另一端有开关，把形状和质量都不相同的几个物体，如金属片、羽毛、小玻璃球等，放到玻璃筒里。把玻璃筒里的空气抽出去，也就是玻璃筒内是真空状态。这时把玻璃筒倒立过来，观察这些物体的下落情况。观察结果是这些物体都同时下落，运动快慢相同。于是有的同学认为既然运动快慢相同，速度改变快慢也相同，所以这些物体惯性相同。可是它们的质量全然不同啊！于是认为惯性与质量无关。

上文已提到，惯性表现的第二方面是当受到外力（合外力不为零）的物体运动状态发生改变时，表现为“改变物体运动状态的难易程度”。而改变的“难易程度”，是指在受同样外力作用下速度改变快慢（即加速度a）程度的不同，如果速度改变较快（加速度较大）即容易改变运动状态，则说明惯性较小，反之则惯性较大。而“牛顿管实验”中那些物体受到的重力大小不同，所以所受外力是不同的。这样在受不同外力作用下去比较速度改变快慢程度并以此来判断运动状态改变的难易程度是没有意义的！

根据牛顿第一定律，我们知道，要改变物体的运动状态，只有通过外力作用。那么施加同样的外力，物体的速度改变越慢即加速度越小，自然就表示物体状态保持能力越强，惯性越大；反过来看，同样的加速度，需要施加的外力越大，自然也表示物体惯性越大。这样我们就可以用外力和加速度这两个物理量来量化惯性的大小，即F/a。由牛顿第二定律表达式F=ma得到m=F/a，这样，物体质量的大小，自然成了衡量惯性大小的量化指标。质量大、惯性大这一知识点很容易从日常生活和生产经验中得到：当人们推一辆空手推车时，不太费力就能使它由静止到运动，由慢到快；当人们推一辆装满沙子的手推车时，只能在很费力的情况下才能让它由静止到运动，由慢到快。如果使用相同的力，经历相同的时间后，空车的运动状态就会发生较大程度的改变，也就是具有了较大的速度。再比如静止的篮球比静止的汽车更容易运动起来；具有相同速度的篮球和汽车，篮球比汽车更容易停下来。

从哲学观点来看，能够代表物质存在的物理量是物质的质量，质量是物质存在的本质，有物质的存在必然有质量的存在。惯性是质量的反映或表现，那么惯性必然依赖质量的存在而存在，没有质量就没有惯性。质量有大小，惯性必然有大小，惯性是物体质量的量度正确描述了惯性是物质的本质反映。从本质上讲，惯性这种属性的存在是基于质量存在的，也就是说惯性是质量的独有属性，和物体的其他特性（如密度、速度、受力、位置等）都没有关系。当然，我们说惯性和速度没有关系，是物体处于低速（跟光速相比）运动的状态下，速度对质量的影响很微小时，我们可以近似认为他们之间没有联系。速度足够大（如光速的几分之一）时，根据爱因斯坦的相对论，物体的质量会急速变大，此时，我们可以说它的惯性也增大了，但是这种极端的例子，在我们生活中是很难遇到的。

综上所述：“惯性与速度大小有关”和“惯性与质量无关”是对惯性的错误认识。惯性是物体本身的固有属性，与速度大小无关，只与物体的质量有关。

〔责任编辑：林劲〕

作者：王芳

惯性力学三定律解释论文 篇3：

例谈2012年中考热点“牛顿第一定律”

无论是人教版初中《物理》教材还是浙教版《科学》教材等等，牛顿第一定律都是中考的热点，因为牛顿第一定律是力学中的重要内容，它与我们的生活息息相关，新课标要求通过实验探究，能表述牛顿第一定律，理解物体的惯性，用惯性解释有关常见的现象，了解物质的运动和相互作用的规律，是认识物理现象所必需的.这部分内容具有很强的规律性，对它的学习有利于发展学生的科学探究能力和解决问题的能力，有利于培养学生的科学态度和科学精神.在这部分内容的学习中，应该让学生经历对知识探究和领悟的过程，发展获取信息、处理信息和解决实际问题的能力.该部分内容看似简单，但是真正理解起来并不容易，特别是应用这些知识解决生活中的实际问题，就更显得不容易了.

2012年中考试题对“牛顿第一定律”的考查较多，归纳起来，主要是从以下三个知识点进行的：

1 能表述牛顿第一定律

例1 （2012年怀化）牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用时，总保持状态或状态.

解析 涉及到考点：牛顿第一定律描述.如果物体不受任何力的作用，那么原来静止的物体将永远的保持静止状态（没有力改变它的运动状态）；原来运动的物体将永远的保持匀速直线运动状态（没有力改变它的运动状态）.

答案 静止 匀速直线运动

例2 （2012年巴中）如图1所示，一个小球在一段光滑弧形斜槽AB上运动，当小球A运动到B时，小球所受的全部外力突然消失，那么小球将

A.做匀速直线运动 B.立即停止运动

C.运动越来越慢 D.运动越来越快

解析 本题考查对牛顿第一定律的理解，知道力是改变物体运动状态的原因，物体不受力或所受的合外力为零时运动状态保持不变，物体将保持静止或做匀速直线运动，是解答本题的关键.因此让小球从A点静止释放运动到B点时，若一切外力全部消失，则小球的运动状态不会改变，故小球将做匀速直线运动.

答案 A

2 理解物体的惯性，用惯性解释有关常见的现象

例3 （2012年宁夏）如图2所示，汽车里的乘客突然前倾，由此可以判断这辆汽车的运动状态可能是

A.静止 B.突然开动

C.匀速行驶 D.突然刹车

解析 本题考查了学生对惯性现象的理解和掌握.惯性现象在现实生活中随处可见，学习中要注意联系实际，用所学惯性知识解解释生活中的实际问题.物体保持原来的运动状态不变的性质叫惯性，一切物体都具有惯性.乘客身体向前倾，是由于惯性，需要考虑两种情况：①由动到静或由快到慢；②由静到动或由慢到快；然后根据汽车行驶方向和乘客的倾斜方向进行判断.站在行驶的公共汽车里，当汽车突然减速或刹车时，人的下身随汽车一起速度减小，但上身由于具有惯性，仍要保持原来的运动状态继续向前运动，所以身体会突然向前倾倒.

答案 D

例4 （2012年临沂）关于物体的惯性，下列说法正确的是

A.足球在静止时没有惯性，运动时才具有惯性

B.跳高运动员起跳前要助跑，是为了获得惯性

C.赛车在高速行驶时不容易停下来，是由于速度越来越大惯性越大

D.百米赛跑运动员到达终点不能立即停下来，是因为运动员具有惯性

解析 一切物体都具有惯性，惯性是物体本身的一种基本属性，其大小只与质量有关，质量越大，惯性越大；惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢是没有任何关系的.而经常出错的是认为惯性与物体的速度有关.A.因一切物体在任何情况下都有惯性，所以此项是错误的；B.跳高运动员起跳前要助跑，是利用惯性使自己跳的更远，并且一切物体在任何时候都有惯性，所以此选项说法错误；C.惯性的大小只与物体的质量有关，与速度等因素无关，赛车的质量没有改变，所以惯性不变，选项说法错误；D.百米赛跑运动员到达终点不能立即停下来，是因为运动员具有惯性，还要保持原来的运动状态，故此选项是错误的.

答案 D

3 探究过程中控制变量与转换法的运用、科学推理思想与理想实验法的综合运用

例5 （2012年兰州）在探究运动和力的关系实验中，将同一辆小车分别从相同的高度处由静止开始沿斜面滑下，小车在三种不同的水平面运动一段距离后，分别停在如图3所示的位置.

（1）让小车从斜面的同一高度滑下，是为了使小车到达水平面时的相同；

（2）小车在三个水平面上运动时，水平面越光滑，小车运动的距离越，这表明小车受到的摩擦力越.由此推断，当小车不受摩擦力作用时，将保持运动状态不变；

（3）由这个实验可以推理得出的物理学基本定律是.

解析 涉及到考点：力与运动的关系；牛顿第一定律.本实验考查了控制变量法的应用，考查了实验现象的分析与推理；仔细观察，找出实验条件及实验现象的异同、掌握控制变量法的应用是正确解题的关键.（1）为完成研究“运动和力的关系”的实验，应采用控制变量的思想，即保持小车到达水平面时的速度相同，让小车从斜面的同一高度由静止下滑的目的是，当小车到达水平面时，使小车的速度相同.（2）由于小车经过的三种表面的粗糙程度不同，小车受到的摩擦力大小不同，就会出现运动距离不同的实验现象，水平面越光滑，小车在水平面上运动时受到的摩擦力越小，由实验可知，水平面越光滑，小车运动的距离越远；加上科学的推理后，可得出结论，当小车不受摩擦力，小车运动的距离无限远，即：小车将做匀速直线运动；（3）由这个实验可以推理得出的物理学基本定律是牛顿第一定律.

答案 （1）速度 （2）远、小、匀速直线 （3）牛顿第一定律

作者：叶利萍