牛頓三大定理

牛頓第一運動定律松6泰面實驗一切物體在任何情況下，在不受外力的作用時，總保持相對靜止或勻速直線運動狀態(tài)。一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這就是牛頓第一定律。 牛頓第一定律還可縮寫成：動者恒動，靜者恒靜。 Everyobjectinastateofuniformmotiontendstoremaininthatstateofmotionunlessanexternalforceisappliedtoit.說明物體都有維持靜止和作勻速直線運動的趨勢，因此物體的運動狀態(tài)是由它的運動速度決定的，沒有外力，它的運動狀態(tài)是不會改變的。物體的保持原有運動狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性(inertia)慣性的大小由質(zhì)量量度。所以牛頓第一定律也稱為慣性定律(lawofinertia)。牛頓第一定律也闡明了力的概念。明確了力是物體間的相互作用，指出了是力改變了物體的運動狀態(tài)。因為加速度是描寫物體運動狀態(tài)的變化，所以力是和加速度相聯(lián)系的，而不是和速度相聯(lián)系的。在日常生活中不注意這點，往往容易產(chǎn)生錯覺。注意(1)牛頓第一定律并不是在所有的參照系里都成立，實際上它只在慣性參照系里才成立。因此常常把牛頓第一定律是否成立，作為一個參照系是否慣性參照系的判據(jù)了。(2)牛頓第一定律是通過分析事實，再進(jìn)一步概括、推理得出的。我們周圍的物體，都要受到這個力或那個力的作用，因此不可能用實驗來直接驗證這一定律。但是，從定律得出的一切推論，都經(jīng)受住了實踐的檢驗，因此，牛頓第一定律已成為大家公認(rèn)的力學(xué)基本定律之一。牛頓第二運動定律物體的加速度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相同。表達(dá)式F合=ma說明第二定律（1） 牛頓第二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、同時消逝。（2） F=ma是一個矢量方程，應(yīng)用時應(yīng)規(guī)定正方向，凡與正方向相同的力或加速度均取正值，反之取負(fù)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，用牛頓第二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，在兩個互相垂直的方向上分別應(yīng)用牛頓第二定律的分量形式：Fx=max，F(xiàn)y=may列方程。牛頓第二定律的五個性質(zhì)（1）因果性：力是產(chǎn)生加速度的原因。 （2）同體性：F合、m、a對應(yīng)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。牛頓第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式MF=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相同。 （4）瞬時性：當(dāng)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(dāng)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(yīng)關(guān)系。牛頓第二定律是一個瞬時對應(yīng)的規(guī)律，表明了力的瞬間效應(yīng)。 （5）相對性：自然界中存在著一種坐標(biāo)系，在這種坐標(biāo)系中，當(dāng)物體不受力時將保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)，這樣的坐標(biāo)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)生的加速度的失量和等于合外力產(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，牛頓第二定律不適用于微觀原子。 （3）參照系應(yīng)為慣性系。牛頓第三運動定律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(dá)式F=-F'第三定律（F表示作用力，F(xiàn)'表示反作用力，負(fù)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)，必須有其它物體和它相互作用。物體之間的相互作用是通過力體現(xiàn)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. ①力的作用是相互的。同時出現(xiàn)，同時消失。 ②相互作用力一定是相同性質(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作用力和反作用力因為作用點不在同一個物體上，所以不能求合力 2.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)是相同的。 ②平衡力是作用在同一個物體上的兩個力，大小相同、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獨存在，但相互作用力同時存在，同時消失 例如：物體放在桌子上，對于物體所受重力與支持力，二者屬于平衡力，將物體拿走后支持力消失，而重力依然存在. 而物體在桌子上，物體所受的支持力與桌面所受的壓力，二者為一對作用力與反作用力.物體拿走后，二者都消失.牛頓運動定律適用范圍實驗牛頓運動定律是建立在絕對時空以及與此相適應(yīng)的超距作用基礎(chǔ)上的所謂超距作用，是指分離的物體間不需要任何介質(zhì)，也不需要時間來傳遞它們之間的相互作用。也就是說相互作用以無窮大的速度傳遞。 除了上述基本觀點以外，在牛頓的時代，人們了解的相互作用。如萬有引力、磁石之間的磁力以及相互接觸物體之間的作用力，都是沿著相互作用的物體的連線方向，而且相互作用的物體的運動速度都在常速范圍內(nèi)。 在這種情況下，牛頓從實驗中發(fā)現(xiàn)了第三定律?！懊恳粋€作用總是有一個相等的反作用和它相對抗；或者說，兩物體彼此之間的相互作用永遠(yuǎn)相等，并且各自指向其對方?！弊饔昧头醋饔昧Φ却蟆⒎聪?、共線，彼此作用于對方，并且同時產(chǎn)生，性質(zhì)相同，這些常常是我們講授這個定律要強調(diào)的內(nèi)容。而且，在一定范圍內(nèi)，牛頓第三定律與物體系的動量守恒是密切相聯(lián)系的。但是隨著人們對物體間的相互作用的認(rèn)識的發(fā)展，19世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了電與磁之間的聯(lián)系，建立了電場、磁場的概念；除了靜止電荷之間有沿著連線方向相互作用的庫侖力外，發(fā)現(xiàn)運動電荷還要受到磁場力即洛倫茲力的作用；運動電荷又將激發(fā)磁場，因此兩個運動電荷之間存在相互作用。在對電磁現(xiàn)象研究的基礎(chǔ)上，麥克斯韋(1831—1879)在1855?1873年間完成了對電磁現(xiàn)象及其規(guī)律的大綜合、建立了系統(tǒng)的電磁理論，發(fā)現(xiàn)電磁作用是通過電磁場以有限的速度(光速c)來傳遞的，后來為電磁波的發(fā)現(xiàn)所證實。 物理學(xué)的深入發(fā)展，暴露出牛頓第三定律并不是對一切相互作用都是適用的。如果說靜止電荷之間的庫侖相互作用是沿著二電荷的連線方向，靜電作用可當(dāng)作以“無窮大速度”傳遞的超距作用，因而牛頓第三定律仍適用的話，那么，對于運動電荷之間的相互作用，牛頓第三定律就不適用了。如圖所示，運動電荷B通過激發(fā)的磁場作用于運動電荷A的力為（并不沿AB的連線），而運動電荷A的磁場在此刻對B電荷卻無作用力（圖中未表示它們之間的庫侖力）。由此可見，作用力在此刻不存在反作用力，作用與反作用定律在這里失效了。實驗證明：對于以電磁場為媒介傳遞的近距作用，總存在著時間的推遲。對于存在推遲效應(yīng)的相互作用，牛頓第三定律顯然是不適用的。實際上，只有對于沿著二物連線方向的作用（稱為有心力），并可以不計這種作用傳