惯性定律的历史探讨及其对教学设计的启示

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牛顿第二运动定律是经典力学的基础,而此定律是由牛顿第一运动定律发展得到的。第一运动定律或惯性定律的来源有其漫长的历史,最初是由中世纪冲力学说——物体不必靠接触而能继续保持运动开展出来;经过伽利略认为物体自斜面自然下滑后,能沿着地球表面不停地运动;笛卡尔扩充了此观点,认为物体在不受任何“干扰、阻止”下,物体将持续地运动下去,且会沿着直线方向,清晰地引入运动“状态”的概念;最后牛顿在其《原理》一书中,首次指出物体若不受“外力”作用,它的运动状态将维持不变,这也是现代或教科书中所称的惯性定律。牛顿惯性定律基本上不是一般所言,在于描述“惯性”的意义,或做为决定惯性坐标的依据。他在《原理》中有三处清晰地使用了他的惯性定律,来论证书中两个重要的最初的命题。在探讨此论述中,可以清晰地明白与体会惯性定律的内涵,能正本清源,不至于迷惘在大量非牛顿本意的揣测文献中。在探讨惯性定律长期发展下的历史脉络,与掌握住牛顿本人对此定律的运用里,一方面,除了可提供有关惯性定律的正确来源出处,提升教学者的思维层次;另一方面,更期望能浅移默化地落实在惯性定律的有效教学上。由此,再进一步通过对应的教学设计案例,并进行实践与分析,显示融入惯性定律学史于教学上,不仅对高中生的上课积极性、学习兴趣的提高有很大帮助,且也可提升学生发现与解决物理实际问题的能力,养成正确的思考方法,奠定未来从事物理研究的扎实基础。
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