张泓筠+邓生平+杨永亮

摘 要：牛顿第一定律描述的状态是一个理想化的物理状态，教师只能借助近似实验和理论抽象帮助学生理解。为此，通过平衡法设计了一个简单、直观的方法模拟牛顿第一定律的物理状态，用低速运动方式定性和定量地表征了牛顿第一定律，并初步提出了透明模拟的实验教学思想。

关键词：牛顿第一定律；匀速直线运动；透明模拟

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）2-0073-3

1 问题的提出

牛顿第一定律是一条理想化的物理定律[1-3]。物体处于静止状态固然随处可见，但要获得理想的匀速直线运动状态不是件容易的事。教学上常常是借助专门的气垫导轨来帮助学生理解，并用光电门来测试，这对实验硬件设备要求高[4]，但滑块的运动只能是理想的匀速直线运动的逼近，并非真正意义上的匀速直线运动，其他的改进设计不少，但都难以跳出近似模拟的局限[5-6]。因此，教师只能凭借理性的思考引导学生展开想象，然后抽象出定律描绘的状态，因而学生在理解和应用上或多或少存在一些认识上的疙瘩。

笔者近期参观了匀速直线运动的实验教学，受到10年前实验经验的启发，巧妙利用平衡条件模拟牛顿第一定律的运动状态，设计以下两种简易方法来模拟（理想）匀速直线运动及其状态的变化。同时，通过简单器材的使用体会低成本实验的设计和基本物理原理的透明模拟——用简单器材设计，在遵循科学原理的基础上采用放大或强化有效实验现象[7]、抑制或排除干扰现象的手段，使物理原理描述的物理状态或物理现象背后的物理本质明白易懂地显露在学生面前。……