牛顿力学三定律 牛顿运动定律在力学乃至整个物理
作者:admin 发布时间:2023-08-05 05:39:13 分类:指南 浏览:150
牛顿运动定律在力学乃至整个物理学中占有重要的地位。它是经典力学的基础。牛顿力学三定律又是高中物理的重点内容,只有对牛顿定律正确理解,才能够熟练掌握,正确运用。
一、关于牛顿第一定律
定律内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。理解时应注意:
(1)牛顿第一定律是建立在伽利略可靠的实验事实基础之上,尤其注意伽利略理想实验这一科学推理的思维方法,正确认识力不是维持物体运动的原因。(2)牛顿第一定律的前面内容所描述的是一种理想化的状态。即物体不受外力(或受合外力为零)作用的状态。无法用实验验证,其主要原因是外界因素无法彻底排除掉。牛顿第一定律后一句叙述则告知我们利是改变物体运动状态的原因。(3)牛顿第一定律指出了任何物体在任何情况下都具有一种固有的属性――惯性,它与物体的运动状态、所处位置等一切外界因素无关,不能克服和避免。(4)牛顿第一定律指明了“力是物体产生加速度的原因”。从而使力的概念更加完善和充实。同时要注意外力的作用只能改变物体的运动状态,而不能改变物体的属性。(5)牛顿第一定律是确定建立惯性参考系的基础。(6)从形式上看,牛顿第二定律在合外力为零的情况下归结为第一定律。
但从根本上说这是很大的误解,没有第一定律就没有“惯性参考系”、“力”这些概念,第二定律也无从谈起。第一定律是第二定律的基础,并不是第二定律的特例。
二、关于牛顿第二定律
定律内容:物体的加速度跟物体所受的外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向和外力的方向相同,表达方式为F∝ma或a∝F/m。理解时应注意:
(1)首先认识什么叫运动状态的改变,从根本上说,运动状态的改变就是速度的改变,当然包括速度大小改变或速度方向的改变,以至速度的大小和方向同时变化。进一步认识力是物体运动状态改变的原因。(2)认识力和加速度的因果关系。力是外因,加速度是力作用在物体上所产生的效果,有力才有加速度;力发生变化,加速度也发生变化;力消失,加速度亦消失;加速度与力具有瞬时性。(3)明确各物理量单位之间的关系。从实验中得到F∝1/m;则得到F=kma,当采用国际单位制,并规定使质量为1千克的物体产生1米/秒的加速度的合力为1牛顿k=1,F=ma。(4)力和加速度具有同向、瞬时,正比关系。(5)由F=ma可知,当F不变时,a∝c 1/m说明,质量越大的物体运动状态不易改变,所以质量是物体惯性大小的量度。(6)F=ma中的F指的是物体受到一切外力的合力。(7)从F=ma推导出的m=F/a,并不是说物体的质量与立成正比、与加速度成反比,对同一物体来说,比值是不变的,她反映了物体的一种属性(物体所含质量的多少)F/a仅仅是量度质量大小的方法。(8)ma并不代表力。它反映的是质量为m的物体在力的作用下运动状态的变化情况。
三、关于牛顿第三定律
定律内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。
理解时应注意:
(1)作用力和反作用力总是成对出现同时产生。同时消失。(2)作用力和反作用力是可以任意选择,没有主次之分。(3)作用力和反作用力是同一性质的力。即弹力的反作用力一定是弹力,摩擦力的反作用力一定是摩擦力,万有引力的反作用力一定是万有引力。(4)作用力和反作用力大小相等、方向相反,分别作用在两个物体上,产生不同的作用效果,永远不会抵消,不能求合。(5)物体的相互作用可以通过“场”相互作用或两个物体直接接触发生作用。
综上所述。可以看到,牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因,任何物体都具有惯性。建立了惯性参考系统;牛顿第二定律是在第一定律的基础上,进一步定量的描述了加速度与力的关系,明确了质量是物体惯性大小的量度;第三定律说明物体间里的作用是相互的,因而物体运动状态的改变也必然是相互关联的、而不是孤立的,借助第三定律可以从一个物体的受力分析过渡到另一个物体的受力分析。
最后还应注意牛顿运动定律的适用条件,牛顿力学是在研究宏观物体的基础上总结出来的规律,用于认识自然和改造自然取得了巨大成就,但它只适用于解决物体的低速运动问题,不能用来处理高速运动的问题,只适用于宏观物体,一般不适用于微观粒子。要解决宏观问题和微观粒子问题,则要引入量子学和爱因斯坦相对论等物理理论。
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