我们在讨论的这对作用力反作用力,是两个同种性质的力,都是一个物体对另一个物体的吸引力,自然遵循同样的规律,既然太阳对行星的引力正比于行星质量,自然就可以知道,行星对太阳的引力正比于太阳质量,这里讨论的是F'的大小,是根据行星受力的规律得出的,段落开始说牛顿第三定律只是引出这个行星受到的引力的反作用力是存在的,而且受力物体是太阳,并不是根据牛顿第三定律得出的F'正比于M,这段前面的一行才是这个正比的来源,"....因而可以说,上述引力是与受力物体的质量成正比的".
然后教材下面的一段,才是真正利用牛顿第三定律,这两个力其实大小相等,所以得出结论物体之间的引力正比于两个物体的质量的积...

以下是我的进一步说明
lstrman把我“关于‘应是太阳与行星间的引力’一节的两个逻辑问题”的博文转载于此,引起了一些讨论。新教材“太阳与行星间的引力”一节我也没有教过仔细研究过,是那天区名师说课评比当评委看教材时想到,当时想先记下来,以后教这节教材时,再来研究这个问题。由于当天比较忙,我没有把我的想法说透彻,今天在这里作进一步说明。
这一节推证太阳与行星间的引力是这样一个逻辑过程:
1把行星绕太阳的运动轨道近似看成圆,由开普勒第三定律和牛顿第二定律F=ma推导出,行星受到太阳的质量F正比于m/r2。由推导过程,我们物理教师知道,前面式子中的质量是惯性质量,因F=ma中的m是与惯性有关,而不是引力质量。顺便说,有位网友说“F正比于m/r2 在逻辑上就算是不完全归纳法得出来的”。我的想法与这位网友不同,这一关系是由开普勒第三定律和牛顿第二定律演绎出来的,不是归纳结果。开普勒第三定律才是归纳的结果。
2教材接着说“就太阳对行星的引力来说,行星是受力星体。上述引力是与受力星体的质量成正比。”我认为这是整个推证的关键。这里的质量概念发生了变化,把惯性质量变为引力质量。因为教材下面把正比关系用到了行星对太阳的引力,而太阳是不动的。当然对高中生没有必要区分引力质量与惯性质量概念。但学生认真去钻研这个推导过程的话,有一个逻辑问题,用牛顿第二定律推出的一个结果,能这样随意地用到静止物体上吗?
3教材接着说“根据牛顿第三定律,既然太阳吸引行星,行星也必然吸引太阳。就行星对太阳的引力F′来说,太阳是受力星体。因此,F′的大小应该与太阳质量M成正比,与行星、太阳距离的二次方成反比。也就是……”这里我当时觉得有问题是:
高中教材对牛顿第三定律的表达历来是“两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上”。作用力与反作用力是属于物理概念的范畴,而作用力与反作用力的关系:“大小相等,方向相反,作用在同一条直线上”才是其结论。根据牛顿第三定律这样说法,我理解就是用其结论“大小相等,方向相反,作用在同一条直线上”作为大前提去推出导论。这是我说“就高中的牛顿第三定律来说,只能推出太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等方向相反,推不出关系F′正比M/r2”的详细想法。当然,如果把作用力与反作用力的概念也作为牛顿第三定律的一部分,我赞同有位网友大前提与小前提的分析。
综合当时我的想法,因此我觉得教材的逻辑应是“我们猜想作用力与反作用力的规律应有对称性”。作用必有反作用,猜想其物理规律有对称性,是很自然的事,这样解决了学生把牛顿第二定律推出的结论用到静止物体上的不严密的疑惑。因猜想对不对还需实验的检验。
我认为教材对物理知识的叙述,其实是个逻辑过程,这个逻辑过程也不一定是物理学史的逻辑过程,因学生与科学家水平不一样。但对学生本身水平,逻辑上过不去,教材要作出处理,这才是科学的态度,也是要培养学生的科学态度需要。所以对这位网友观点:“这样的说法是很难让人信服的,导致我们最后推导的结论性的公式成了来自于一个猜想或者假说.”我的想法不同:到这节为止我们让学生觉得这个结论还是一个未经验证的,不一定正确的结论,更科学一些。
最后,我感谢lstrman的转载,各位网友的讨论,让我知道了对这个问题的其他想法。
以下是从人民教育出版社彭征老师的观点
多谢楼主和各位老师的宝贵意见。
关于万有引力的问题,我查了一下其他的书,大概的意思都是这个样子。特别是赵凯华先生的《新概念物理读本》上,明确的写着“根据牛顿第三定律,太阳也必然受到行星的引力F‘,而且F’=F。也就是说,在引力的存在和性质上,行星和太阳的地位完全相当,因此,既然F与m成正比,必有F‘与M成正比,M是太阳的质量。”
当然,其中“必然”好像不那么自然。但我想问题是在“在引力的存在和性质上,行星和太阳的地位完全相当”怎样理解上。丁老师说的猜想,对于地球的研究是否能反过来用到太阳上去,我觉得其实是万有引力是不是万有的这个假设。如果一开始做了这个假设,并且得到“引力与受力星体的质量成正比”的结论了,那么后面就不用再多做猜想了。
至于第三定律,我在想“物体之间的作用是相互的”如果不包含在这里面,那好像在牛顿理论里面就没有他出现的地方了,除非认为是又一个默认的假设。
上面是我自己的一点想法,也不见得更高明。不过我觉得在这个地方抠可能意义也不是很大,首先是对于教育来说,这个地方让学生从逻辑上分析的非常清楚了对于他以后有什么样的帮助呢,当然是有帮助的,但是我们需要花很多时间来在这个地方绕学生吗,纯粹逻辑的锻炼还不如让他们做点题更有效;其次是物理学史的问题,牛顿到底是不是这么推的,一般书里面经常说牛顿认为,《原理》看起来太累,没查,但是牛顿建立的时候是有许多猜想的部分和逻辑不严密的部分的,特别是基本定律和基本物理量的确定,其实是有很多的随意性的(说随意不好,其实应该是出于“美”的直觉:)),这里面丁老师提到隐含了引力质量和惯性质量的问题,不知道牛顿考虑到了没有,所以这个逻辑系统大概说的过去,以后跟实验都符合,也就可以了。
以下是我针对彭征老师的观点谈的看法
彭老师,您好!
本来这个问题,我不想发表看法了,我认为自己的想法是彻底地表达了,不是lstrman邀请,我对这个问题也不愿表达,因我觉得这不是我的活。
我这个人比较孤陋寡闻,只能从前面一网友“等看看彭征老师的意见吧”和您下面“人民教育出版社 物理室”判断您可能是人民教育出版社的。有这个机会,我想一线教师与教材编者作一个沟通。
1我提的两个逻辑问题,我们一线教师决不会在这个问题上去绕学生。一线教师都明白这个问题高考不会考,这个问题学生不清楚,不会影响他们的高考成绩,不会影响我们的生存。但是我的观点,在教学中应该要求学生养成在运用规律时,清楚其成立条件和范围,在成立条件和范围之外用了这个规律,其结论就是不可靠的思维习惯,我认为这是科学的态度。教材编者,如果在表达物理知识时,以学生掌握的知识为前提,逻辑上过不去,给个说法,这有利于学生的科学态度培养。我提的“用牛顿第二定律推出的一个结果,能这样随意地用到静止物体上吗”,不是我提出来的,是我教的上一届学生提出来的。但人民教育出版社前面一轮教材,这个问题的表达,前面有一句“牛顿认为”,所以我的回答是:“牛顿也只是在求证这个问题,对不对还要接受实验的验证”,但新教材在作这个推导时,用了“必然”。因此。用这个教材的学生给我提出上一届学生相同的问题时,我只能回答说:“教材在这个地方有个漏洞”。
2作用力与反作用力概念,属不属于牛顿第三定律。应从教材对牛顿第三定律的表达,而形成学生的理解来看,而不是某个人说了算。我认为就教材的表达,学生形成不了作用力与反作用力属于牛顿第三定律内容。如果我看法是正确的,那么学生对“太阳与行星的引力”这一节的阅读理解上就有问题。
我们面对问题不应唯书,不应唯权威,而应唯实。对这个问题既然教材编者不是想表达严密的推证(我原来对教材编者意图理解有偏差),我建议还是参考一下上一轮教材对这个问题的表达,上一轮教材编者是体察到学生面临的逻辑问题,而新教材的编者没有。
我认为我们一线教师没有必要对教材中没有什么教学价值的问题上去抠,去绕。但教材的编者对学生在逻辑上过不去的地方是怎么处理的,应心中有数。在表达上应该反复斟酌。这样我们一线教师使用教材才能顺畅。直言一句:
人民教育出版社这一轮教材,我们使用起来不顺畅的地方比前面几轮要多,我教了一学期,就发现了十多处。这是以前没有过的。
以上是我的看法,不当之处,请海涵。
以下是彭征老师最后的回复
多谢您提出的宝贵意见,前面提出的主要是我自己的个人看法,您的意见我会另外转达给主编。此外,新教材跟过去的教材有较大的变动,总会有不尽如人意的地方,如果您发现有什么问题,可以直接发在这里,也可以发信给我pengz@pep.com.cn。这样下次教材修订的时候,我可以一起转达给主编,大家再开会讨论。非常感谢。