牛頓運動定律物理定律01定律內(nèi)容演繹驗證定律特點適用條件目錄03020405發(fā)展簡史定律影響應(yīng)用領(lǐng)域目錄0706基本信息牛頓運動定律(Newton'slawsofmotion)包括牛頓第一運動定律、牛頓第二運動定律和牛頓第三運動定律三條定律，由艾薩克·牛頓在1687年于《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中總結(jié)提出。其中，第一定律說明了力的含義：力是改變物體運動狀態(tài)的原因；第二定律指出了力的作用效果：力使物體獲得加速度；第三定律揭示出力的本質(zhì)：力是物體間的相互作用。牛頓運動定律中的各定律互相獨立，且內(nèi)在邏輯符合自洽一致性。其適用范圍是經(jīng)典力學(xué)范圍，適用條件是質(zhì)點、慣性參考系以及宏觀、低速運動問題。牛頓運動定律闡釋了牛頓力學(xué)的完整體系，闡述了經(jīng)典力學(xué)中基本的運動規(guī)律，在各領(lǐng)域上應(yīng)用廣泛。定律內(nèi)容定律內(nèi)容牛頓運動定律包含以下三個定律：1、牛頓第一運動定律：在沒有外力作用下孤立質(zhì)點保持靜止或做勻速直線運動；用公式表達(dá)為：，式中為合力，為速度，為時間。

2、牛頓第二運動定律：動量為的質(zhì)點，在外力的作用下，其動量隨時間的變化率同該質(zhì)點所受的外力成正比，并與外力的方向相同；用公式表達(dá)為：。根據(jù)動量的定義，。若質(zhì)點的質(zhì)量不隨時間變化（即），則質(zhì)點運動的加速度的大小同作用在該質(zhì)點上的外力的大小成正比，加速度的方向和外力的方向相同；用公式表達(dá)為：。

3、牛頓第三運動定律：相互作用的兩個質(zhì)點之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上；定律特點定律特點牛頓第一運動定律為后續(xù)定律準(zhǔn)備了概念并定性闡明了力和運動的關(guān)系。特別地，第一定律中所述的“物體不受外力作用時的運動狀態(tài)”和第二定律中的物體所受外力矢量和為零（合力為零）這一運動狀態(tài)不同，不能把第一定律當(dāng)成第二定律在時的特殊情況，因為肯定導(dǎo)出加速度，但的運動只能由第一定律本身徹底闡明其為慣性運動（靜止或勻速直線運動）。第一定律是完全獨立的基本定律，用其解決的問題，別的任何規(guī)律都無法解決，第二、第三定律根本不能取代第一定律。

牛頓第二運動定律引入了慣性質(zhì)量，全面完整地刻畫了物體因受力作用而產(chǎn)生加速度，以及加速度與外力及質(zhì)量的定量關(guān)系，構(gòu)成了第二定律獨立于第一、第三定律的深刻內(nèi)涵和根本原因。

牛頓第三運動定律不能由第二定律推演得出，第二定律也代替不了第三定律，第一定律更不能取代第三定律；第三定律也是在伽利略先前提出的觀點的基礎(chǔ)上，牛頓所提出的一條定律。第三定律的正確性要靠大量實踐來檢驗。第三定律其實是用力的語言表達(dá)的動量守恒定律，而動量守恒定律是自然界中普遍成立的少量幾條基本物理規(guī)律之一，動量守恒在任何物理領(lǐng)域中均成立（計及電磁場的動量后，運動電子與電磁場的動量也守恒）。

牛頓運動定律在研究對象上呈遞進(jìn)關(guān)系。第一、第二定律只研究單一物體（可以只有一個物體，也可以從眾多物體中隔離出一個物體來作為研究對象），解決其不受力或受很多力作用后的運動問題；第三定律擴(kuò)展了研究對象，至少研究是兩個物體之間的相互作用，這種相互作用制約或影響了研究對象或研究對象以外的其它物體的運動。演繹驗證演繹驗證（牛頓運動定律的驗證性實驗有多種，本節(jié)僅挑選幾種重要或典型的實驗作為示例。隨著現(xiàn)代的實驗設(shè)施的利用，原來的實驗方法將有所改進(jìn)或補充。

）適用條件適用條件牛頓運動定律基于牛頓力學(xué)的基本假設(shè)：①空間是絕對的，可以認(rèn)為是數(shù)學(xué)上的抽象空間，和空間內(nèi)的填充物質(zhì)無關(guān)；②時間是連續(xù)的、均勻流逝的、無窮無盡的；③時間和空間無關(guān)；④時間和運動狀態(tài)無關(guān)；⑤物體的質(zhì)量和物體的運動狀態(tài)無關(guān)。廣義相對論在第一條假設(shè)上有突破，狹義相對論突破了第三、四、五條假設(shè)。

因此：牛頓運動定律只適用于質(zhì)點，牛頓運動定律中所指的物體為質(zhì)點。對質(zhì)點系，運用牛頓運動定律中的第二定律時一般采用隔離法，或者采用質(zhì)點系牛頓第二運動定律。

對于作用力非恒力的情形，如時間、速度或位置相關(guān)性的力，應(yīng)用積分等方法，牛頓運動定律亦可使用。

牛頓運動定律只適用于慣性參考系。孤立質(zhì)點相對它靜止或做勻速直線運動的參考系為慣性參考系。

在非慣性參考系中牛頓運動定律不適用，因為不受外力的物體在該參考系中也可能具有加速度，與牛頓第一運動定律相悖；只有在慣性參考系中牛頓運動定律才適用。但通過慣性力的引入可以使牛頓運動定律中的第二定律的表示形式在非慣性系中適用，即使用力學(xué)方程求解力學(xué)問題，式中為在慣性系中測得的物體受的合力，為在非慣性系中測得的慣性力（為非慣性系統(tǒng)的加速度）。

牛頓運動定律只適用宏觀問題。當(dāng)考察的物體的運動線度可以和該物體的德布羅意波相比擬時，由粒子運動不確定性關(guān)系式可知，該物體的動量和位置已不能同時準(zhǔn)確獲知，故牛頓動力學(xué)方程缺少準(zhǔn)確的初始條件而無法求解，即經(jīng)典的描述方法由于粒子運動不確定性關(guān)系式已經(jīng)失效或者需要修改。對于一個作用量接近或小于普朗克常量h=6.發(fā)展簡史發(fā)展簡史公元前5世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家德謨克利特（Leucippus，公元前500-公元前440）、伊壁鳩魯（Epicurus，公元前341-公元前270）認(rèn)為：“當(dāng)原子在虛空里被帶向前進(jìn)而沒有東西與他們碰撞時，它們一定以相等的速度運動。”這只是猜測或推想的結(jié)果。

公元前4世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家亞里士多德（Aristotle，公元前384-公元前322）指出：靜止是物體的自然狀態(tài)，如果沒有作用力就沒有運動（力是維持物體運動的原因）。該觀點遺失了“力能使物體停止運動，也能使物體開始運動”這一關(guān)鍵點，故錯誤。

但他第一次提出了力與運動間存在關(guān)系，為力學(xué)發(fā)展做出了一定貢獻(xiàn)。

6世紀(jì)，希臘學(xué)者菲洛彭諾斯（J.Philoponus）對亞里士多德的運動學(xué)說持批判態(tài)度。他認(rèn)為拋體本身具有某種動力，推動物體前進(jìn)，直到耗盡才趨于停止，這種看法后來發(fā)展為14世紀(jì)的“沖力理論”。

14世紀(jì)，法國哲學(xué)家布里丹（JeanBuridan，1295-1358？）、阿爾伯特、尼克爾·奧里斯姆（NicoleOresme，1320？-1382）等人提出“沖力理論”，他們認(rèn)為：“推動者在推動一物體運動時，便對它施加某種沖力或某種動力，速度越大，沖力越大，沖力耗盡時，物體停止下來?！边@一理論為意大利物理學(xué)家伽利略·伽利雷（GalileoGalilei，1564-1642）和英國物理學(xué)家艾薩克·牛頓（IsaacNewton，1643-1727）開辟了道路。

17世紀(jì)，伽利略在其的著作中多次提出類似于慣性原理的說法。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域牛頓運動定律可求解動力學(xué)問題。

物體的受力情況已知求解運動狀態(tài)，或是運動狀態(tài)已知求解受力情況，均是對受力情況、加速度、運動狀態(tài)三個條件（結(jié)論）依次轉(zhuǎn)化，兩類問題的求解思路相同，基本分為以下三步：①確定研究對象，進(jìn)行受力分析或運動狀態(tài)變化情況分析；②建立合適坐標(biāo)系，列牛頓運動定律方程，適當(dāng)補列其它方程；③解方程并討論。

除動力學(xué)領(lǐng)域外，牛頓運動定律在物理學(xué)其他分支學(xué)科上亦有應(yīng)用。

在流體力學(xué)中，牛頓運動定律較功能原理，推導(dǎo)理想流體的氣體沿水平方向運動或不計單位體積質(zhì)量氣體的勢能時遵循的伯努利方程，

更直觀易懂。

對于密度為的小體元，設(shè)其受到的體積力密度為，壓強梯度力為，則牛頓第二運動定律在流體力學(xué)中有特殊表達(dá)形式

：。

（式中為梯度算符。

也可能記作，此時表示方向壓強的改變。

）另外，基于通過對應(yīng)力與應(yīng)變線性定律進(jìn)行修正而得到的唯象模型得到的非牛頓流體的本構(gòu)方程，可基于牛頓運動定律建立動能質(zhì)氣擴(kuò)散輸運的動量平衡方程得到，即適用于非牛頓流動的普適動量輸運定律，該方式還可闡明一些非牛頓流動現(xiàn)象的本質(zhì)是來自能質(zhì)運動過程中的慣性。

在電磁感應(yīng)中電容負(fù)載平行導(dǎo)軌模型

中，接不同負(fù)載其上的導(dǎo)體棒將有不同的運動形式。接容抗時對電容器充電，其中導(dǎo)體棒只要有電流，則始終受安培力，可以針對具體物理過程靈活運用牛頓運動定律及同一直線矢量合成

方法確定桿的運動狀態(tài)。定律影響定律影響牛頓運動定律是力學(xué)中重要的定律，是研究經(jīng)典力學(xué)甚至物理學(xué)的基礎(chǔ)，闡述了經(jīng)典力學(xué)中基本的運動規(guī)律。

該定律的適用范圍為由牛頓第一運動定律所給出慣性參考系，并使人們對物理問題的研究和物理量的測量有意義。

牛頓運動定律批駁了延續(xù)兩千多年的亞里士多德等人關(guān)于力的概念的錯誤觀點，為確立正確的力的概念奠定了基礎(chǔ)。

該定律最早科學(xué)地給出了慣性質(zhì)量、力等經(jīng)典力學(xué)中的幾個基本概念的定性定義，為由牛頓運動定律建立起來的質(zhì)點力學(xué)體系原理奠定了概念基礎(chǔ)。

牛頓運動定律中的第一定律是其它原理的前提和基礎(chǔ)，奠定了經(jīng)典力學(xué)的概念基礎(chǔ)，