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關(guān)于高中物理牛頓第一定律的相關(guān)概念教學(xué)探索

◇甘肅陳明來

概念教學(xué)是教學(xué)活動(dòng)中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié),通過概念教學(xué)讓學(xué)生對(duì)相關(guān)物理概念形成全面深刻的認(rèn)識(shí),對(duì)于教學(xué)成效提升具有顯著的作用．概念教學(xué)要針對(duì)物理概念性質(zhì)和特點(diǎn),制定相應(yīng)的教學(xué)策略,才能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)．

1力的概念教學(xué)

根據(jù)牛頓第一定律的具體表述:一切物體始終保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或是靜止?fàn)顟B(tài),只有在存在外力擾動(dòng)時(shí),物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)發(fā)生變化．根據(jù)這一定義不難看出,力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的必要條件,所以在對(duì)牛頓第一定律進(jìn)行概念教學(xué)時(shí),需要對(duì)力進(jìn)行概念教學(xué)．從力的定義來看,力是發(fā)生在物體之間的相互作用,即說明力是在2個(gè)或2個(gè)以上物體之間產(chǎn)生的,單個(gè)物體既不會(huì)產(chǎn)生力,也不會(huì)受到力．

對(duì)力進(jìn)行概念教學(xué),需要從力的基本定義出發(fā),結(jié)合生活實(shí)例,使學(xué)生對(duì)力的相關(guān)概念形成充分認(rèn)識(shí)和了解．比如,一個(gè)放置在水平地面上的木塊,如果沒有外界干擾,其可以保持恒久的靜止?fàn)顟B(tài)．只有在外力作用下,木塊才會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)．通過這樣一個(gè)實(shí)例,就可以使學(xué)生對(duì)力不能單獨(dú)存在產(chǎn)生一定認(rèn)識(shí)．再比如,用手翻書,書會(huì)一頁一頁翻動(dòng),打破了原本的靜止?fàn)顟B(tài),這就是手對(duì)書頁施加了一個(gè)外力作用,改變了書原本的狀態(tài)．通過這些事實(shí)就可以說明力是存在于物體之間的相互作用．

對(duì)此可以進(jìn)行簡(jiǎn)單總結(jié),即力是物體之間的相互作用,也是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．如果將物體推及至物質(zhì)這一大范圍,就可以使力的概念在經(jīng)典力學(xué)范圍之外的領(lǐng)域得到驗(yàn)證．

2慣性概念教學(xué)

根據(jù)牛頓第一定律的描述,物體可以保持勻速運(yùn)動(dòng)和靜止?fàn)顟B(tài),這一基本性質(zhì)通常被稱為慣性．因此,牛頓第一定律也可以被稱為慣性定律．

慣性是物體的基本性質(zhì)之一,其表現(xiàn)形式主要有2種,一種是保持原狀,另一種是反抗改變．保持原狀是物體在沒有受到外力作用時(shí),其可以恒久地保持原本的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);反抗改變就是在物體受到外力作用時(shí),物體會(huì)表現(xiàn)出維持原本運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的現(xiàn)象,這一現(xiàn)象就是反抗改變．比如,在公交車上站立的人,在公交車剎車時(shí)會(huì)出現(xiàn)大幅前傾,這就是公交車剎車產(chǎn)生的摩擦力試圖改變?nèi)说脑具\(yùn)動(dòng)狀態(tài),而人具有的慣性試圖反抗這種改變,進(jìn)而表現(xiàn)出身體前傾的現(xiàn)象．

慣性大小只和物體本身質(zhì)量存在關(guān)聯(lián),跟物體形狀、位置等沒有關(guān)系，但是由愛因斯坦狹義相對(duì)論可知,物體速度增大,會(huì)導(dǎo)致物體的慣性質(zhì)量增大，也就是說,同樣質(zhì)量的物體,速度大的物體慣性更大．

3慣性參考系概念教學(xué)

參考系是描述物體運(yùn)動(dòng)的必要條件,參考系選擇不同,物體運(yùn)動(dòng)描述也就不一樣，所以牛頓第一定律所表述的內(nèi)容,也是在一定參考系下進(jìn)行的描述．根據(jù)課本中對(duì)慣性參考系的定義來看,能夠使牛頓第一定律成立的參考系,就是慣性參考系．

通常情況下,在沒有明確表明參考系時(shí),都是以地面作為慣性參考系進(jìn)行相關(guān)問題的分析，再結(jié)合牛頓第二定律來看,其只適用于慣性參考系,由此不難看出,牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ),牛頓第二定律是對(duì)牛頓第一定律的發(fā)展和完善．

在進(jìn)行概念教學(xué)時(shí),應(yīng)當(dāng)明確慣性參考系的基本適用范圍,就實(shí)際例子對(duì)慣性參考系的選擇進(jìn)行分析．根據(jù)參考系的選擇也可以看出,參考系和研究對(duì)象之間是不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的,即二者之間不存在相對(duì)加速度．

4慣性運(yùn)動(dòng)概念教學(xué)

慣性運(yùn)動(dòng)是根據(jù)牛頓第一定律引出的,其基本概念是:物體在不受到外力作用的情況下,可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)．這是牛頓第一定律在物體運(yùn)動(dòng)中的實(shí)際表現(xiàn)．根據(jù)慣性運(yùn)動(dòng)的表述不難看出,勻速直線運(yùn)動(dòng)和靜止都是慣性運(yùn)動(dòng)的一種形式．

值得注意的是,慣性運(yùn)動(dòng)的條件是不受外力作用,不受外力作用和外力和為0是2個(gè)不同的概念,在教學(xué)過程中需要對(duì)其進(jìn)行精確區(qū)分,避免學(xué)生對(duì)不受力和合力為0產(chǎn)生混淆．據(jù)此也可以明白一個(gè)事實(shí),慣性運(yùn)動(dòng)的存在條件是不受外力作用，但是在實(shí)際生活中,一個(gè)物體不可能不受到外力作用．所以說慣性運(yùn)動(dòng)只是一種理想化的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),在現(xiàn)實(shí)中是不可能存在的．雖然慣性運(yùn)動(dòng)在現(xiàn)實(shí)中不可能存在,但是其相關(guān)理論可以用于解決一些理想化的問題．

在牛頓第一定律教學(xué)過程中,應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)上述概念的教學(xué),使學(xué)生對(duì)牛頓第一定律形成全面充分的了解,以便提升牛頓第一定律的教學(xué)成果．

(作者單位：甘肅省武威市第一中學(xué))