牛顿第一、二、三定律的逻辑关系

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  • 一、 牛顿第一定律

    1. 内容:一切物体总保持静止状态或者匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.

    2. 意义:

    ⑴揭示了力与运动的关系:力不是使物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,从而推翻了亚里士多德“没有力物体不能运动”的错误观点.

    ⑵揭示了任何物体都有保持静止或运动直线运动的性质------惯性

    3.惯性

    (1)定义:物体所具有的保持静止状态或匀速直线运动状态的性质叫惯性.

    (2)说明:①惯性是物体本身的固有属性.与物体受力情况无关,与物体所处的地理位置无关,一切物体都具有惯性.

    ②质量是物体惯性大小的唯一量度,质量大惯性大.

    ③惯性不是一种力,惯性不是一种力,惯性的大小反映了改变物体运动状态的难易程度.

    二、牛顿第二定律

    内容:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.

    公式:F合=ma

    说明:

    (1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律.力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝.

    (2)F=ma是一个矢量方程,应用时应规定正方向,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值,一般常取加速度的方向反正方向.

    (3)根据力的独立作用原理,用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时,可将物本所受各力正交分解,在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程.

    性质:

    (1)矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定.牛顿第二定律数学表达式∑F = ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同.

    (2)瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零,加速度与合外力保持一一对应关系.牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应.

    (3)相对性:自然界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系.地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立.

    适用范围:

    (1)只适用于低速运动的物体(与光速比速度较低).

    (2)只适用于宏观物体,牛顿第二定律不适用于微观原子.

    (3)参照系应为惯性系.

    三、牛顿第三定律

    1. 内容: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.

    2.表达式:

    3.说明:作用力与反作用力有“三同、三不同”.

    ⑴ 三同:大小相同、性质相同、同时存在消失具有同时性

    ⑵ 三不同:方向不同、作用对象不同、作用的效果不同.

    【要点名师透析】

    一、牛顿第一定律(即惯性定律)的理解

    1.明确了惯性的概念

    牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性,即物体总保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质.

    2.揭示了力的本质

    牛顿第一定律对力的本质进行了定义:力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,物体的运动并不需要力来维持.

    3.揭示了不受力作用时物体的运动状态

    牛顿第一定律描述的只是一种理想状态,而实际中不受外力作用的物体是不存在的,当物体受外力但所受合力为零时,其运动效果跟不受外力作用时相同,物体都将保持静止或匀速直线运动状态不变.

    注意:在理解牛顿第一定律时,注意以下两点:

    (1)牛顿第一定律不能用实验直接验证,而是通过伽利略斜面实验等大量事实推理得出的.

    (2)牛顿第一定律并非牛顿第二定律的特例,而是不受任何外力的理想化情况.