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牛頓三大運動定律

牛頓運動定律(Newton'slawsofmotion)是由艾薩克-牛頓爵士(SirIsaacNewton)總結(jié)于17世紀并發(fā)表于《自然哲學的數(shù)學原理》的牛頓第一運動定律(Newton'sfirstlawofmotion)即慣性定律(lawofinertia)、牛頓其次運動定律(Newton'ssecondlawofmotion)和牛頓第三運動定律(Newton'sthirdlawofmotion)三大經(jīng)典力學基本運動定律的總稱。牛頓三大定律

第一定律:

所有物質(zhì)向支點方向做有速運動,直到平衡

其次定律:

作用力與反作用力是平衡的方向相反的。作用力小于物質(zhì)力時,作用力與相等的物質(zhì)力平衡,支點壓力是作用力和反作用力之和壓力向物質(zhì)承受能力弱的方向做有速運動直到平衡。作用力的方向一致與物質(zhì)力方向,作用力加速度到與物質(zhì)力平衡。

第三定律:

作用力大于物質(zhì)力時物質(zhì)以作用力最快的速度做運動叫慣性。物質(zhì)運動的方向與大于物質(zhì)力的作用力一致,速度以振動方式傳遞消失,作用力以壓力方式存在,壓力釋放產(chǎn)生作用力作用力速度作用力方向,向支點方向做有速運動直到平衡。

牛頓第一定律:

內(nèi)容:

表述一:任何一個物體在不受外力或受平衡力的作用時,總是保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài),直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。原來靜止的物體具有保持靜止的性質(zhì),原來運動的物體具有保持運動的性質(zhì),因此我們稱物體具有保持運動狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性。一切物體都具有慣性,慣性是物體的物理屬性。所以此定律又稱為“慣性定律〞。

表述二:當質(zhì)點距離其他質(zhì)點足夠遠時,這個質(zhì)點就作勻速直線運動或保持靜止狀態(tài)。即:質(zhì)量是慣性大小的量度。慣性大小只與質(zhì)量有關,與速度和接觸

面的粗糙程度無關。質(zhì)量越大,戰(zhàn)勝慣性做功越大;質(zhì)量越小,戰(zhàn)勝慣性做功越小。力不是保持物體運動狀態(tài)的原因,而是改變物體運動狀態(tài)的原因。

牛頓其次定律:內(nèi)容:物體的加速度的大小跟物體所受的合外力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向一致。公式:均使用國際單位制,則單位為牛頓發(fā)表的原始公式:(見《自然哲學之數(shù)學原理》)

動量為

的物體,在合外力為F的作用下,其動量隨時間的變化率等于作用于物體的合外力。

用通俗一點的話來說,就是以t為自變量,為因變量的函數(shù)的導數(shù),就是該點所受的合外力。即:其中表示表達式對時間求一階導數(shù),其中后半部分也可表示成增量之比當?shù)臉O限值.即.若考慮相對論效應,則質(zhì)量也為變量,此時有:由試驗可得在加速度一定的狀況下與成正比,在質(zhì)量一定的狀況下與成正比(只有當以N,以kg,以m/s為單位時,成立)

幾點說明:

(1)牛頓其次定律是力的瞬時作用規(guī)律。力和加速度同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失。

(2)

是一個矢量方程,應用時應規(guī)定正方向,凡與正方向一致的力或加速度均取正值,反之取負值,一般常取加速度的方向為正方向。

(3)根據(jù)力的獨立作用原理,用牛頓其次定律處理物體在一個平面內(nèi)運動的問題時,可將物體所受各力正交分解,在兩個相互垂直的方向上分別應用牛頓其次定律的分量形式:Fx=max,F(xiàn)y=may列方程。

(4)牛頓其次定律只適用于質(zhì)點的運動。

六特性質(zhì)

(1)因果性:力是產(chǎn)生加速度的原因。

(2)同體性:合、、對應于同一物體。

(3)矢量性:力和加速度都是矢量,物體加速度方向由物體所受合外力的方向決定。牛頓其次定律數(shù)學表達式∑F=ma中,等號不僅表示左右兩邊數(shù)值相等,也表示方向一致,即物體加速度方向與所受合外力方向一致。2

(4)瞬時性:當物體(質(zhì)量一定)所受外力發(fā)生突然變化時,作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時發(fā)生突變;當合外力為零時,加速度同時為零,加速度與合外力保持一一對應關系。牛頓其次定律是一個瞬時對應的規(guī)律,說明白力的瞬間效應。

(5)相對性:自然界中存在著一種坐標系,在這種坐標系中,當物體不受力時將保持勻速直線運動或靜止狀態(tài),這樣的坐標系叫慣性參照系。地面和相對于地面靜止或作勻速直線運動的物體可以看作是慣性參照系,牛頓定律只在慣性參照系中才成立。

(6)獨立性:作用在物體上的各個力,都能各自獨立產(chǎn)生一個加速度,各個力產(chǎn)生的加速度的矢量和等于合外力產(chǎn)生的加速度。

適用范圍

(1)只適用于低速運動的物體(與光速比速度較低)。

(2)只適用于宏觀物體,牛頓其次定律不適用于微觀原子。

(3)參照系應為慣性系。

牛頓第三定律:

內(nèi)容:

兩個物體之間的作用力和反作用力,在同一直線上,大小相等,方向相反。(詳見牛頓第三運動定律)

表達式:

(表示作用力,表示反作用力,負號表示反作用力F'與作用力F的方向相反)

說明要改變一個物體的運動狀態(tài),必需有其它物體和它相互作用。物體之間的相互作用是通過力表達的。并且指出力的作用是相互的,有作用力必有反作用力。它們是作用在同一條直線上,大小相等,方向相反。

注意:

1.力的作用是相互的。作用力與反作用力同時出現(xiàn),同時消失。

2.相互作用力一定是一致性質(zhì)的力

3.作用力和反作用力作用在兩個物體上,產(chǎn)生的作用不能相互抵消。

4.作用力也可以叫做反作用力,只是選擇的參照物不同

5.作用力和反作用力由于作用點不在同一個物體上,所以不能求合力

6.相互作用力和平衡力的區(qū)別:

①相互作用力是大小相等、方向相反、作用在兩個物體上、且在同一直線上的力;兩個力的性質(zhì)是一致的。

②平衡力是作用在同一個物體上的兩個力,大小一致、方向相反,并且作用在同一直線上。兩個力的性質(zhì)可以是不同的。

③相互平衡的兩個力可以單

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