牛顿物理三大定律（物理详解牛顿第一）

牛顿第一定律（惯性定律）

伽利略首先发现

内容：任何物体如果没有力作用在它上面，都将保持静止的或作匀速直线运动的状态。

理解：

1. 实验定律?

通过思想实验, 运用想像力, 归纳得到，找不到无力的环境。

2. 定义了惯性参考系

第一定律内容逻辑上隐含了参考系

静止或运动相对谁? 惯性系存在

又有一层含义：不是惯性系的参考系也存在。假设世界上只存在惯性系，那也就没必要定义这个名词了。

比如：一列火车相对于E（地面）以加速度a向右匀加速运动，物体和车厢之间没有摩擦（假想实验）。

在E看来物体保持静止状态，在S系（火车）看来，物体是以相反方向大小a的加速度运动，状态改变了，所以火车不是惯性系。

牛顿第一定律在逻辑上成立于惯性系中，牛顿第一定律成立的参考系称为惯性系。

实际的惯性系：（近似的惯性系）

地面参考系 自转 a ~ 3.4 cm/s2

地心参考系 公转 a ~ 0.6 cm/s2

太阳参考系 绕银河系 a ~ 310-8cm/s2

遥远的恒星参考系, 接近理想的惯性系

天文观测, 用更好的惯性系

3.定性了力

没有力, 物体运动状态不改变（力的性质，）

4. 揭示了物体的自然属性: 惯性

没有力为什么物体运动状态就不改变呢，没人知道，命为自然属性。但是在牛顿第一定律之前人们是不知道物质的这种属性的，是牛顿第一定律第一次揭示了这种属性。

第一定律陈述方式似乎模糊，其实逻辑自洽：牛顿第一定律成立的参考系是惯性系，牛顿第一定律在惯性系中才成立。概念的开放性。

物理学的理论体系都是逻辑自洽的体系。

牛顿第一定律的理论体系是完善的。惯性系没有施加限度，现代对惯性系的理解已经远远深于当时。

牛顿第二定律

物体的加速度跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

公式 F=ma

理解

在实际情况中F表示物体所受的合力，a为合力F产生的加速度。

矢量性

加速度a的方向和合外力F的方向相同

瞬时性

加速度a与合外力F是同时产生，同时消失。

因果性

a（结果），F（原因）

所以只能说加速度和力成正比；不能说力和加速度成正比。

应用

物体受到两个以上的力的作用而产生加速度时，常用正交分解法解题。

1、正交分解求物体受力问题

把力正交分解在沿加速度方向和垂直于加速度方向上，在沿加速度的方向列方程Fx＝ma，在垂直于加速度方向列方程Fy＝0求解。

2、分解加速度求物体受力问题

分析物体受力，建立直角坐标系，将加速度a分解为ax和ay，根据牛顿第二定律得Fx＝max，Fy＝may求解。

分析瞬时状态前后的受力及运动状态

1、刚性绳（或接触面）

剪断(或脱离)后，其弹力立即消失，不需要形变恢复的时间。

2、弹簧（或橡皮绳）

形变量大，恢复形变需要较长时间，分析瞬时问题时弹力的大小可以看成不变。

牛顿第二定律的临界问题

当物体的运动变化到某个特定状态时，有关物理量发生突变，该物理量的值叫临界值，该特定状态为临界状态。

需要在给定的物理情境中求解物理量的上限或下限，关键点①临界状态的由来②临界状态时物体的受力、运动状态的特征。

力学单位制

选定几个物理量，能够利用物理量之间的关系推导出其它物理量的单位，这些选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫做基本单位。例如长度，质量，时间是基本量，它们的单位米，千克，秒就是基本单位。

由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位，例如：速度，加速度的单位，叫做导出单位。

基本单位和导出单位一起组成了单位制。

牛顿第三定律

1．力是物体对物体的作用，一个力一定存在着受力物体和施力物体。

2．力的作用总是相互的，物体间相互作用的这一对力互称作用力和反作用力。

3．实验探究

如下图所示，把两个弹簧测力计A和B连接在一起，用手拉A。结果发现两个弹簧测力计的示数是相等的。改变拉力，弹簧测力计的示数也都随之改变，但两个示数总相等，这说明作用力和反作用力大小相等，方向相反。

4．牛顿第三定律

(1)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，作用在同一条直线上。

(2)表达式：F＝－F′.(负号表示方向相反)

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1．对作用力和反作用力的理解

(1)三个特征：

①等值，即大小总是相等的。

②反向，即方向总是相反的。

③共线，即二者总是在同一直线上。

(2)四种性质：

①异体性，即作用力和反作用力是分别作用在彼此相互作用的两个物体上。

②同时性，即作用力和反作用力同时产生，同时变化，同时消失。

③相互性，即作用力和反作用力总是相互的、成对出现的。

④同性性，即二者性质总是相同的。

2．牛顿第三定律的适用范围：

牛顿第三定律是个普遍定律，所阐明的作用力与反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，这种关系与作用力性质、物体质量大小、作用方式(接触还是不接触)、物体运动状态及参考系的选择均无关。

3．作用力和反作用力与平衡力的区别

物体的受力分析

1．受力分析

把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有力找出来，并画出受力示意图，这就是受力分析。受力分析时只分析物体受到的力，而不分析它对其他物体施加的力，但可以通过分析施力情况而确定受力情况。

2．力学中三种常见作用力

(1)重力：任何物体都受重力，方向竖直向下。

(2)弹力：两个相互接触的物体相互挤压，就会产生弹力，其方向与接触面垂直。

(3)摩擦力：当接触面粗糙且发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力，其方向与接触面相切。

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1．受力分析的一般顺序

一般先分析重力；再分析弹力，环绕物体一周，找出跟研究对象接触的物体，并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用；然后分析摩擦力，对凡有弹力作用处逐一进行分析；最后是其他力。

2．受力分析常用的方法

(1)整体法与隔离法

(2)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的情况假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在。

3．受力分析的步骤

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