Question

牛顿运动三大定律...

牛顿运动三定律，在高中阶段需要掌握到什么程度？？？高考中占得比重大吗？？？

Answer 1

牛顿三定律Newton's Three Laws of Motion
牛顿第一定律

内容：一切物体在任何情况下，在不受外力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态。

说明：物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势，因此物体的运动状态是由它的运动速度决定的，没有外力，它的运动状态是不会改变的。物体的保持原有运动状态不变的性质称为惯性(inertia)。所以牛顿第一定律也称为惯性定律(law of inertia)。第一定律也阐明了力的概念。明确了力是物体间的相互作用，指出了是力改变了物体的运动状态。因为加速度是描写物体运动状态的变化，所以力是和加速度相联系的，而不是和速度相联系的。在日常生活中不注意这点，往往容易产生错觉。

注意：
1.牛顿第一定律并不是在所有的参照系里都成立，实际上它只在惯性参照系里才成立。因此常常把牛顿第一定律是否成立，作为一个参照系是否惯性参照系的判据。
2.牛顿第一定律是通过分析事实，再进一步概括、推理得出的。我们周围的物体，都要受到这个力或那个力的作用，因此不可能用实验来直接验证这一定律。但是，从定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律已成为大家公认的力学基本定律之一。

牛顿第二定律

定律内容：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

公式：F合=ma

几点说明：
（1）牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。
（2）F=ma是一个矢量方程，应用时应规定正方向，凡与正方向相同的力或加速度均取正值，反之取负值，一般常取加速度的方向反正方向。
（3）根据力的独立作用原理，用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时，可将物本所受各力正交分解，在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式：Fx=max，Fy=may列方程。

牛顿第二定律的三个性质：
（1）矢量性：力和加速度都是矢量，物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑F = ma中，等号不仅表示左右两边数值相等，也表示方向一致，即物体加速度方向与所受合外力方向相同。
（2）瞬时性：当物体（质量一定）所受外力发生突然变化时，作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变；当合外力为零时，加速度同时为零，加速度与合外力保持一一对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律，表明了力的瞬间效应。
（3）相对性：自然界中存在着一种坐标系，在这种坐标系中，当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态，这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系，牛顿定律只在惯性参照系中才成立。

适用范围：
（1）只适用于低速运动的物体（与光速比速度较低）。
（2）只适用于宏观物体，牛顿第二定律不适用于微观原子。
（3）参照系应为惯性系。

牛顿第三定律

内容：作用在两个物体的一对作用力方向相反、大小相等、作用在同一直线上、作用在不同的两个物体上。

表达式：F1=F2，F1表示作用力，F2表示反作用力。

适用范围：

牛顿运动定律是建立在绝对时空以及与此相适应的超距作用基础上的所谓超距作用，是指分离的物体间不需要任何介质，也不需要时间来传递它们之间的相互作用．也就是说相互作用以无穷大的速度传递．

除了上述基本观点以外，在牛顿的时代，人们了解的相互作用．如万有引力、磁石之间的磁力以及相互接触物体之间的作用力，都是沿着相互作用的物体的连线方向，而且相互作用的物体的运动速度都在常速范围内．

在这种情况下，牛顿从实验中发现了第三定律．“每一个作用总是有一个相等的反作用和它相对抗；或者说，两物体彼此之间的相互作用永远相等，并且各自指向其对方．”作用力和反作用力等大、反向、共线，彼此作用于对方，并且同时产生，性质相同，这些常常是我们讲授这个定律要强调的内容．而且，在一定范围内，牛顿第三定律与物体系的动量守恒是密切相联系的．

但是随着人们对物体间的相互作用的认识的发展，19世纪发现了电与磁之间的联系，建立了电场、磁场的概念；除了静止电荷之间有沿着连线方向相互作用的库仑力外，发现运动电荷还要受到磁场力即洛伦兹力的作用；运动电荷又将激发磁场，因此两个运动电荷之间存在相互作用．在对电磁现象研究的基础上，麦克斯韦（1831－1879）在1855～1873年间完成了对电磁现象及其规律的大综合、建立了系统的电磁理论，发现电磁作用是通过电磁场以有限的速度（光速c）来传递的，后来为电磁波的发现所证实．

物理学的深入发展，暴露出牛顿第三定律并不是对一切相互作用都是适用的．如果说静止电荷之间的库仑相互作用是沿着二电荷的连线方向，静电作用可当作以“无穷大速度”传递的超距作用，因而牛顿第三定律仍适用的话，那么，对于运动电荷之间的相互作用，牛顿第三定律就不适用了．如图所示．运动电荷B通过激发的磁场作用于运动电荷A的力为 （并不沿AB的连线），而运动电荷A的磁场在此刻对B电荷却无作用力（图中未表示它们之间的库仑力）．由此可见，作用力 在此刻不存在反作用力，作用与反作用定律在这里失效了．

实验证明：对于以电磁场为媒介传递的近距作用，总存在着时间的推迟．对于存在推迟效应的相互作用，牛顿第三定律显然是不适用的．实际上，只有对于沿着二物连线方向的作用（称为有心力），并可以不计这种作用传递时间（即可看做直接的超距作用）的场合中，牛顿第三定律才有效．

但是在牛顿力学体系中，与第三定律密切相关的动量守恒定律，却是一个普遍的自然规律．在有电磁相互作用参与的情况下，动量的概念应从实物的动量扩大到包含场的动量；从实物粒子的机械动量守恒扩大为全部粒子和场的总动量守恒，从而使动量守恒定律成为普适的守恒定律．

Answer 2

高中物理教学大纲之牛顿运动定律

一、全章说明

概述

　　这一章讲述牛顿的三个基本运动定律，是力学的重点章之一．

　　本章着重介绍全部三个牛顿运动定律，从人类对力和运动的关系的认识历史引入，强调对定律本身的理解，以期学生对定律有全面、清楚的认识．关于定律的应用，将在以下各章逐次展开，特别在第七章重点地分析了动力学的两类基本问题．这样，有利于突出重点，分散难点，有利于循序渐进地使学生掌握知识．

单元划分

　　本章可分为四个单元：

　　第一单元　第一节，介绍人类对力和运动关系的认识，讲述牛顿第一定律．

　　第二单元　第二节至第四节，讲解牛顿第二定律．

　　第三单元　讲牛顿第三定律．

　　第四单元　介绍力学单位制．

具体说明

　　１力和物体运动的关系，是动力学研究的基本问题．人类正确认识它，经历了漫长的过程．同样，学生在认识这一问题时，也有许多错误直觉的干扰．第一节从人类认识的历史讲起，也是希望引起学生的共鸣和充分注意．并由此让学生正确理解牛顿第一定律的内容和认识它的重要意义．

　　２由牛顿第一定律，自然地可引出“力是产生加速度的原因”．课本用“旁批”的形式画龙点睛地说明力的科学定义，希望教师和学生注意．

　　３由第二节至第五节，分三节较充分地分析了物体运动的加速度跟力和质量的关系，要使学生对牛顿第二定律的得出及定律本身有比较清晰的认识和理解．

　　４牛顿第三定律的内容，学生从形式上比较容易接受，真正理解并可以用来解决一些问题，还要有一个过程，不可要求过急．

二、教学要求和教学建议

全章教学要求

　　１掌握牛顿第一定律．

　　２掌握牛顿第二定律包括文字和公式．

　　３掌握牛顿第三定律．

　　４知道单位制的意义．

　　５知道牛顿运动定律的适用条件．

各节教学要求及教学建议

（一）牛顿第一定律

教学要求

　　● 掌握牛顿第一定律

　　１知道伽利略和亚里士多德对运动和力的关系的不同论点，知道伽利略理想实验的基本思路、主要推理过程和结论．知道伽利略理想实验的方法是科学研究的重要方法．

　　２理解牛顿第一定律的内容和它的意义．

　　３知道什么是惯性，并会正确解释有关现象．

教学建议

　　１关于运动和力的关系，亚里士多德的观点符合人们日常的生活经验，因而学生很容易接受，讲授时宜多举实例让学生充分思考、讨论，且允许保留不同的意见，以使学生澄清日常经验带来的不利干扰，真正理解“力不是维持运动的原因而是改变运动状态的原因”，理解伽利略的伟大之处，以及他的理想实验的重要科学意义．切勿强加灌输．

　　２牛顿第一定律对理解和认识力和运动的关系十分重要，且由它可以引出“力是产生加速度的原因”的结论在下一节讲述，因此，应认真从人类认识过程讲起以使学生对此有比较正确和扎实的理解．

　　３学生对惯性容易有一些似是而非的模糊认识，教学中要联系实际予以澄清．当然，深入一步的认识有待讲过牛顿第二定律之后．

　　４节后的“阅读爱因斯坦谈伽利略的贡献”很有启发意义，希望引导学生阅读．

（二）加速度和力的关系

教学要求

　　１理解力是使物体产生加速度的原因．

　　２知道研究加速度和力的关系的实验过程．

　　３理解“对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在它上面的力成正比．”

教学建议

　　１由牛顿第一定律可以得出“力是产生加速度的原因”的结论．教学中要注意结合实例分析，使学生确实理解．在课本中用旁批强调了力的这一科学概念，教学中请予以注意．

　　２研究加速度跟力的关系的实验，有多种做法，教材中的做法装置比较简单，课堂演示也比较可靠．只是在分析小车受到的水平拉力时，要注意不使学生产生错误概念，书中用了“可以认为等于砝码所受重力的大小”，并在页末加了注．这是一个连接体问题，只有小车的质量远大于砝码和盘的总质量时，才“可以认为小车所受的水平拉力等于砝码所受重力的大小”而在此处尚无法进行严格讨论．但要让学生知道，并在第七章中给以证明．

　　３上述实验，有条件的也可以采用边讲边实验的讲法，以调动学生的积极性，并取得好的效果．

（三）加速度和质量的关系

教学要求

　　１理解“在相同力的作用下，加速度跟质量成反比”．

　　２理解质量是物体惯性大小的量度．

教学建议

　　１　同上一节一样，尽可能让学生参与实验，以收到较好的效果．

　　２在这一节对物体惯性的认识可以深入一步，惯性不仅表现在保持物体静止和匀速直线运动上，也表现在物体改变运动状态的难易上．质量就是物体惯性大小的量度．在此也可以进一步澄清一些对惯性的模糊认识．练习三的第１题和章后习题Ａ组的第１题、第２题就是针对这些模糊认识而设的．

（四）牛顿第二定律

教学要求

　　● 掌握牛顿第二定律．

　　１理解牛顿第二定律一般表述的含义，知道物体运动的加速度的方向和合外力的方向一致．

　　２知道力的国际单位“牛顿”的定义．

　　３知道力的独立作用原理．

　　４会用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题．

教学建议

　　１教材中牛顿第二定律是从实验总结出来的，根据大量的实验归纳出规律是人们认识客观规律的重要方法，教材分三节由实验得出牛顿第二定律，就是想让学生通过这一过程对此有所认识．因此，认真做好演示和学生实验十分重要．

　　２牛顿第二定律的数学表述，从比例式Ｆ∝ｍａ写成等式时要出现比例系数ｋ．要让学生知道ｋ与单位的选择有关．质量和加速度的单位都选用国际单位时，根据这一公式定义力的单位“牛顿”后，ｋ等于１．并应知道，使ｋ等于１的单位选择不止一种．

　　３教学中应使学生对牛顿第二定律的物理意义有明确的认识．首先，要明确定律是对质点说的，公式中的ｍ是质点的质量，ａ是质点的加速度，Ｆ是质点所受的力；第二，要强调Ｆ所指的是质点所受的合外力，绝不是所受的几个力中的某一个或几个力；第三，定律不仅表述了力和加速度的数量关系，也表明了它们的方向间的关系，即加速度的方向永远跟合外力的方向一致．在使用公式Ｆ＝ｍａ时，要注意各个量的单位．

　　４对力的独立作用原理，教材在节后的花边框中给了明确的说明，请予以注意．

（五）牛顿第三定律

教学要求

　　● 掌握牛顿第三定律．

　　１知道力的作用是相互的，理解作用和反作用的概念．

　　２理解牛顿第三定律，能应用它解决简单的问题．

　　３能区分平衡力和作用力、反作用力．

教学建议

　　１对牛顿第三定律的内容，学生从形式上记住它，并不十分困难．但要真正理解，特别是在较复杂的问题中正确应用它，还需在以后的学习中逐步深入和提高．初学时要求学生对它有一定的理解，能区分平衡力和作用力反作用力就可以．

　　２本节中对牛顿第三定律的应用，都是较简单的实际问题，不涉及连接体问题．这一点在教学中应予注意．

　　３对牛顿定律的适用范围，学生应有认识，在章后的“阅读牛顿定律的适用范围”给予了说明．请根据学生情况，指导学生阅读．

（六）力学单位制

教学要求

　　● 知道单位制的意义．

　　１了解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位．

　　２认识单位制在物理计算中的作用．

教学建议

　　本节通过一些力学问题的分析解决，既复习巩固前面学过的知识，又帮助学生了解单位制，初步认识单位制在物理计算中的作用．而本节的重点在单位制，教学中应给予注意．