冉贤智

高中物理的很多概念较抽象，给学生的学习造成困难.如何用通俗易懂的语言描述抽象的概念是高中物理教师在课堂教学过程中的一大难题.牛顿第一定律是牛顿定律的基础，高中学生首次接触牛顿定律，对于牛顿第一定律的本质和意义理解不够深入，无法在做题过程中熟练运用.对此，对牛顿第一定律进行简化和改写，方便学生的理解和掌握，对学生高效率地学习具有重要帮助.

1 牛顿第一定律的改写

牛顿第一定律是由英国科学家牛顿总结概括出来的，又称为惯性定律.该定律对力和运动状态这两者之间的关系进行了阐述，并提出惯性的概念，是物理学中的一条基本定律.其内容为：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止.高中生初次接触牛顿定律，对于定律中涉及到的“匀速直线运动或静止状态”和所反映的“惯性”概念的理解较为模糊.为了使得定律更容易理解，我们在保持定律原意的基础上，将定律改写.

改写牛顿第一定律，实际上是为了加强学生的理解，使用通俗易懂的语言描述该定律，根据牛顿第一定律的实质，我们可以将其改写为： 一切物体总有保持当下时刻运动速度的特性，直到有外力迫使它改变该速度为止.其中“运动速度”是学生在小学就有所了解的名词，在初中又进一步学习与速度有关的知识，因此，学生对改写后的牛顿第一定律抵触性较低，积极性较高.

2 改写牛顿第一定律的实际意义

改写后的牛顿第一定律词义表达比较浅显，教师可以带领学生从发现过程、定律的内容、定律的实质、定律和惯性的关系以及定律的应用这五个方面理解改写后的牛顿第一定律.

2.1 了解定律的发现过程

亚里士多德提出“力是维持物体运动的原因”，而伽利略在17世纪推翻了这一理论，提出“物体在运动中不受外力作用，它的速度将保持大小不变.”这一理论是牛顿第一定律的前身，它正确地阐述了牛顿第一定律的内容，改写后的定律与伽利略提出的正确理论中都涉及到“速度”一词，两个理论意思相近，都通俗易懂，能够为学生深入理解牛顿第一定律提供帮助.

2.2 加深对定律内容的理解

要想深入了解牛顿第一定律的内容，要从以下三方面入手：

（1）牛顿第一定律中的“任何物体”说明牛顿第一定律的适用范围是所有物体.

（2）“直到外力迫使它改变……”说明了“力”是改变物体运动状态的条件.

（3）“保持匀速直线运动或静止状态”是此内容的结论.

以上是对牛顿第一定律内容的分析，将定律改写之后，原定律中的“保持匀速直线运动或静止状态”被转换成了“保持当下时刻运动速度”；“改变运动状态”变成了“改变运动速度”，清晰地说明了该定律的条件、范围和结论，且强调了“当下时刻”的重要性，帮助学生轻松掌握定律内容.

2.3 加深对定律实质的理解

牛顿第一定律的实质也有三个方面：

（1）一切物体都有惯性.利用改写之后的定律解释这一实质，“一切物体总有保持当下运动速度的性质”中“保持当下时刻的运动速度”说明物体的速度没有发生改变，教师可以以此为切入点，提出速度有快有慢，如果速度为零时，物体是什么状态，学生很容易理解，并回答是“静止状态”；如果物体的直线运动速度一直为5 m/s或者是1 km/h，那么物体保持什么运动，学生也能很容易理解为匀速运动.总结速度为零以及速度不变这两种现象，物体的状态为静止或者是匀速直线运动，那么学生对于牛顿第一定律中“任何物体都要保持匀速直线运动或是静止状态”的理解就会简单很多.

（2）外力是迫使物体改变运动状态的原因.利用改写后的牛顿第一定律来理解这一实质，“直到外力迫使它改变该速度”中“该速度”指的是物体原有的速度，即速度为零或者速度不变的情况，也就是“静止状态或者匀速直线运动状态”，那么“改变该速度”就很好理解了，在某一特定的时刻，物体的速度被相应时刻的力所改变，学生自然而然地想到某一时刻的状态被当时的力改变，了解了外力是迫使物体改变运动状态的原因这一实质.

（3）力不是维持物体运动的原因.利用改写后的牛顿第一定律来解释，在不受外力的作用下，物体会“保持当下时刻的运动速度”，每一个特定时刻，物体都没有受到力而改变速度，即当下时刻的运动状态没有改变，也就是说物体的运动过程不需要力，进而得出力不是维持物体运动状态的原因这一实质.

为了更加形象地解释定律的实质，教师可以组织学生现场进行“推课本”的实验，拿起物理课本，放在桌面上轻轻推动，当手对课本有了一定的推力时，课本开始运动，且每一个时刻都对应着特定时刻的力，即当下的力对应着当下速度的改变.松开手，课本就恢复到之前的状态，运动速度为零，也就即恢复到改写的定律中“保持当下时刻的速度”，进行多次实验，学生能够发现，力改变了物体的运动状态，但不是物体维持运动状态的原因.

2.4 了解定律与惯性的关系

牛顿第一定律说明了两个问题：说明了力与运动的关系；提出了惯性的概念.通过“一切物体总有保持当下时刻运动速度的特性”来说明这一特性即惯性是所有物体固有的属性，包括固体、液体、气体；因为在不受外力作用的某一时刻，物体的速度没有发生改变，能够说明物体的惯性与力无关.由于高中学生首次接触到“惯性”这一名词，需要通过牛顿第一定律中的运动状态来理解，若学生对于运动状态的意义理解不够充分，那么容易出现思路混乱，知识结构不清的现象.而改写之后的定律能够引导学生通过“速度”来了解惯性，通俗易懂，学生很容易掌握惯性的概念.

例如，举出例子来形象地解释惯性的定义，组织学生观察橡皮和书本，当没有外力作用的每一个特定时刻，二者都保持静止状态，提出生活中的所有物品同样具有这一性质，来帮助学生理解惯性.为了探究惯性的影响因素，教师可以组织学生轻抛橡皮和书本，学生会发现用同样的力度，质量较轻的橡皮飞出的速度快，进而得出惯性和质量有关.

2.5 学会在实践中应用

学习理论知识的目的在于增强学生的实践能力.因此，通过具体的例题来讲解定律并组织学生进行测试，能够有效提高学生的应用能力.例如，将以下题目来作为例题，教师引导学生在实践中理解牛顿第一定律.

例题 对牛顿第一定律的理解，不正确的是

A.一切物体都具有惯性

B.物体不受力的作用也能运动

C.物体受到力，运动状态一定改变

D.物体的运动状态改变，一定受到力

在实践中应用牛顿定律的思路为：（1）确定研究对象；（2）确定研究过程；（3）进行受力分析；（4）根据力的改变推断出状态的改变；（5）具体问题具体分析.

3 需要注意的问题

第一，是牛顿在第一定律中没有说明静止状态或者匀速直线运动状态的参考系是什么，我们一般将物体运动理解为在绝对空间内的相对运动，即以空间内的“土地”或者是其他物体为参考系.

第二，虽然力是改变物体运动状态的原因，但是，不是所有的力都可以改变物体的运动状态，例如，物体在受到多个外力作用时，运动速度没有改变，这时物体受到的合力为零.

第三，当下的力只能够改变当下时刻的速度.在“推课本”的实验中，当手开始给书本施加推力，书本的速度马上发生变化，因此，我们可以得出，不受力的情况下，物体保持的是某一时刻的速度.当推书的手松开，书本又回到了速度为零的状态，因此，力是存在于当下时刻的一瞬间，只有当受力的特定时刻，物体才会改变相应时刻的运动速度，当力消失，当下物体的运动速度就会保持不变，直到有新的力來迫使它改为止，为后面讲牛顿第二定律对应时刻的力对物体产生对应时刻的加速度这一内容要点.能更好加深学生对物体所受合外力与物体加速度瞬间对应的理解.