牛顿运动三定律的物理意义和相互关系
牛顿三大运动定律和万有引力定律

牛顿三大运动定律和万有引力定律牛顿三大运动定律和万有引力定律是物理学中非常重要且基础的理论,由英国物理学家艾萨克·牛顿在17世纪提出。
这些定律为我们理解和解释物体运动以及天体运动提供了深刻而准确的描述。
牛顿三大运动定律涉及到物体的匀速直线运动、加速度和相互作用力,而万有引力定律则揭示了天体之间的吸引力。
首先,牛顿的第一定律,也被称为惯性定律,表明一个物体在没有外力作用的情况下将保持静止或匀速直线运动。
简而言之,物体具有惯性,即物体会保持自己的运动状态,除非有外力来改变它们。
例如,当我们向前推动一个静止的橡皮球,它会滚动一段距离,直到摩擦力和空气阻力停止它的运动。
这个定律对解释为什么我们在坐在火车上时,当火车突然停下来时,我们会感到向前倾的现象提供了解释。
其次,牛顿的第二定律被称为运动定律。
它描述了物体加速度与作用力之间的关系。
该定律的数学表达式为 F = ma,其中F代表作用力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
换句话说,物体的加速度与作用在其上的力成正比,质量越大,所受的加速度越小。
当我们用力推一个小球和一个沉重的箱子,小球会比箱子更快地加速,因为小球的质量较小。
另外,该定律还说明了物体的状态变化如何与作用力和质量相关。
例如,如果我们希望使一个物体以较大的加速度加速,就需要施加更大的力或者减小物体的质量。
最后,牛顿的第三定律被称为作用与反作用定律。
这一定律指出,任何两个物体之间的相互作用力总是相等且方向相反。
换句话说,如果物体A对物体B施加一个力,那么物体B同样会对物体A施加一个大小相等但方向相反的力。
这个定律对于理解物体间的相互作用非常重要。
例如,当我们踩踏地面时,我们会感受到地面向上的力作用在我们的脚上,同时我们的脚也会产生向下的力作用在地面上。
这就是为什么我们能够保持平衡并站立的原因。
除了三大运动定律,牛顿的万有引力定律被认为是另一项重要的物理定律。
万有引力定律描述了天体之间的引力作用。
牛顿三大定律的伟大意义和对实践的指导作用

要强调的是:物体受到的合外力,会产生加速度,可能使物体的运动状态或速度发生改变,但是这种改变是和物体本身的运动状态有关的。
真空中,由于没有空气阻力,各种物体因为只受到重力,则无论它们的质量如何,都具有的相同的加速度。因此在作自由落体时,在相同的时间间隔中,它们的速度改变是相同的。
注意:牛顿第一定律并不是在所有的参照系里都成立,实际上它只在惯性参照系里才成立。因此常常把牛顿第一定律是否成立,作为一个参照系是否惯性参照系的判据。
2.牛顿第二定律
内容:物体在受到合外力的作用会产生加速度,加速度的方向和合外力的方向相同,加速度的大小正比于合外力的大小与物体的惯性质量成反比。
牛顿三大运动定律——人类最伟大的十个科学发现之三作者:塔米姆·安萨利 文章来源:科技园 点击数:3466 更新时间:2006-11-14
1674年,胡克发表了《试证地球的运动》(Attempt to Prove the Motion of the Earth)。胡克在这篇著作中,阐述了自己的行星运动理论:一切天体都具有倾向其中心的吸引力或重力;天体在未受其他使其倾斜的作用力前保持直线运动不变;离吸引中心越近,吸引力越大;行星的运动是惯性、外在引力和自身引力共同作用的结果。
1684年11月,牛顿给哈雷寄去了一篇《论运动》(De motu) 的论文手稿,并在1684-1685年间在剑桥作了一系列名为《论天体运动》的演讲。哈雷把牛顿寄给他的重要论文呈报皇家学会登记备案。在哈雷的敦促下,牛顿着手写《自然哲学的数学原理》(Principia) 这一巨著(如左图),并于1686年4月把原稿交给皇家学会。由于经费问题以及牛顿和胡克间为万有引力定律发明权的争执,皇家学会未能安排该书的付印。最后,哈雷决定由自己出钱替牛顿出版此书。这样,牛顿的这一巨著才于1687年问世。
初中物理牛顿第三定律解析

初中物理牛顿第三定律解析牛顿第三定律是物理学中的基本定律之一,它描述了物体之间相互作用的关系。
根据牛顿第三定律,任何两个物体之间的作用力都会有一个相等大小但方向相反的反作用力。
本文将对牛顿第三定律进行解析,以帮助读者更好地理解这一定律的意义和应用。
1. 牛顿第三定律的表述牛顿第三定律的正式表述为:“如果物体A施加一个力给物体B,那么物体B同时也将施加一个大小相等但方向相反的力给物体A。
”这意味着一切物体之间的相互作用都是相互的,并且力的性质与作用对象无关。
2. 反作用力的例子为了更好地理解牛顿第三定律,我们可以通过几个日常生活中的例子来说明:- 当我们在地上走路时,我们的脚会对地面施加一个向下的力,而地面同时也对我们的脚施加一个大小相等但方向相反的向上的力。
这就是我们能够行走的原因。
- 当我们坐在椅子上时,我们的身体会对椅子施加一个向下的力,而椅子同时也对我们的身体施加一个大小相等但方向相反的向上的力。
这使得我们能够保持坐姿。
- 当我们游泳时,我们的手会对水施加一个向后的力,而水同时也会对我们的手施加一个大小相等但方向相反的向前的力。
这使得我们能够向前移动。
3. 实际应用牛顿第三定律在许多实际应用中都起着重要的作用。
以下是一些例子:- 推动物体:当我们用力推动一件物体时,我们的手施加了一个向前的力,而物体对我们的手也会施加一个大小相等但方向相反的向后的力。
这使得物体能够移动。
- 发射火箭:在火箭发射过程中,火箭底部的喷气口向下喷出燃料燃烧产生的高速气体,而火箭同时也会产生一个大小相等但方向相反的向上的力,推动火箭向上飞行。
- 开车:当我们开车时,车轮对路面施加一个向后的力,而路面对车轮也会施加一个大小相等但方向相反的向前的力。
这使得车辆能够行驶。
4. 牛顿第三定律与动量守恒定律牛顿第三定律与动量守恒定律之间存在着密切的关系。
根据牛顿第三定律,一个物体对另一个物体施加力时,同时也会改变其自身的动量。
物理学牛顿三大定律的解释与应用

物理学牛顿三大定律的解释与应用牛顿三大定律是经典力学的基石,对于物体运动的解释和描述起着重要的作用。
这些定律由英国科学家艾萨克·牛顿在17世纪末提出,为后来的物理学研究奠定了坚实的基础。
本文将对牛顿三大定律进行解释,并探讨其在实际应用中的重要性。
第一定律:惯性定律牛顿的第一定律,也称作惯性定律,指出一个物体如果处于静止状态,将继续保持静止状态;而如果一个物体处于运动状态,将以相同的速度和方向继续运动,除非受到外力的作用。
此定律强调物体在没有受到外力作用时会保持其原有状态。
惯性定律的解释非常简单:物体有一种存在的“惯性”,即在不受外力作用时,物体将保持其原来的状态。
这一定律常常被用于解释为什么乘坐车辆突然加速或刹车时,我们会向前或向后倾斜。
根据惯性定律,在车辆加速或刹车时,我们的身体趋向保持原来的运动状态,而车辆的运动状态发生了改变,因此产生了身体的倾斜。
此外,在惯性定律的指导下,我们还可以解释为什么离心力会使得转动的物体向外部移动,或者为什么人在转弯时会感到向外推的力道。
这都是因为当物体偏离直线运动时,它会保持惯性,不受力的作用就会向外部移动。
第二定律:运动定律牛顿的第二定律,也被称为运动定律,是最为著名的定律之一。
它表明一个物体所受的力等于质量乘以加速度。
换言之,物体的加速度与作用在它上面的力成正比,与物体的质量成反比。
运动定律的数学表达方式是 F=ma,其中F表示力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
这个定律告诉我们,当我们对物体施加更大的力时,物体的加速度也会随之增加;而当物体的质量增加时,加速度则会减小。
第二定律的应用非常广泛。
例如,通过运动定律,我们可以计算出汽车的加速度,以评估汽车对应用的力和驾驶员的反应能力。
此外,运动定律也被应用于航空航天工程中,用于计算火箭或飞机的加速度和负载能力。
第三定律:作用与反作用定律牛顿的第三定律,又称作作用与反作用定律,指出对于任何施加在物体上的力,物体都会给予同样大小的反作用力,且方向相反。
牛顿第三定律与动量守恒

牛顿第三定律与动量守恒牛顿第三定律和动量守恒是力学中两个重要的概念,它们对于我们理解物体间相互作用以及运动的原理至关重要。
在本文中,我们将深入探讨牛顿第三定律和动量守恒的含义、原理以及应用。
首先,让我们来了解一下牛顿第三定律。
牛顿第三定律也被称为作用-反作用定律,它表述了当一个物体施加力到另一个物体上时,这两个物体之间的力是相互的,且具有相等大小、异方向的特点。
换句话说,对于任何一个物体所受到的力,必然会有一个等大但方向相反的力作用在另一个物体上。
例如,如果一个人用手推一个墙壁,那么墙壁会以与人所用力的方向相反的力反作用在人的手上。
这个定律的重要性在于它对于动量的守恒起到了决定性的作用。
动量是物体运动的量度,定义为物体的质量乘以其速度。
动量守恒是指在一个封闭系统内,当物体间没有外部力的作用时,系统的总动量保持不变。
这意味着当一个物体受到另一个物体的力时,两个物体的动量的变化之和为零。
根据牛顿第三定律,当一个物体施加力到另一个物体上时,后者同时也会对前者施加等大反向的力,从而导致两个物体的动量变化之和为零。
动量守恒定律在物理学中有广泛的应用。
例如,考虑一个平滑的光滑水平面上的撞击实验。
如果一个物体A在水平面上以一定的速度运动,然后撞击到另一个静止的物体B上,根据牛顿第三定律,物体A 会对物体B施加一个向后的力。
根据动量守恒定律,物体A和物体B的动量变化之和为零。
因此,物体A的动量会减小,而物体B的动量会增加,使得系统总动量保持不变。
此外,动量守恒还可以解释一些日常生活中的现象和工程中的设计。
在汽车碰撞实验中,当两辆汽车发生碰撞时,如果没有外部的力作用,根据动量守恒定律,两辆汽车的总动量在碰撞前后保持不变。
这对于汽车碰撞安全性能的评估和设计都起着至关重要的作用。
动量守恒的原理也应用于许多工程领域,例如火箭技术和机械设计。
在火箭技术中,为了控制火箭的运动轨迹和方向,引入喷射推力,根据牛顿第三定律,推力将产生反作用力作用于火箭上,从而产生加速度和速度变化。
牛顿三定律知识点总结

牛顿三定律知识点总结牛顿运动定律是经典力学的基础,由艾萨克·牛顿在 1687 年于《自然哲学的数学原理》一书中总结提出。
其中牛顿三定律更是具有极其重要的地位,它们对物体的运动状态和相互作用关系做出了精确的描述。
一、牛顿第一定律(惯性定律)牛顿第一定律指出:任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
从日常生活的角度来看,假如一个静止的球,没有受到外力的作用,它就会一直保持静止;而一个在光滑平面上匀速滚动的球,如果没有摩擦力或其他外力的干扰,它会一直以相同的速度和方向滚动下去。
惯性是物体保持原有运动状态的性质,质量是衡量物体惯性大小的唯一量度。
质量越大,惯性越大,物体越难改变其运动状态;质量越小,惯性越小,物体越容易改变其运动状态。
比如一辆大卡车和一辆小汽车,在相同的外力作用下,小汽车更容易加速或减速。
牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
这一观念的转变在物理学的发展中具有里程碑式的意义。
二、牛顿第二定律牛顿第二定律表明:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且加速度的方向跟作用力的方向相同。
其数学表达式为 F =ma,其中 F 表示作用力,m 表示物体的质量,a 表示物体的加速度。
以推动一辆小车为例,如果我们用较大的力去推,小车获得的加速度就大,速度增加得就快;反之,如果用较小的力推,加速度就小,速度增加得就慢。
而且,如果小车的质量较大,要使其获得相同的加速度,就需要施加更大的力;反之,如果质量较小,较小的力就能产生较大的加速度。
牛顿第二定律进一步深化了我们对力和运动关系的理解。
它不仅让我们能够定量地计算力对物体运动的影响,还为解决各种力学问题提供了重要的工具。
三、牛顿第三定律牛顿第三定律阐述: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,且作用在同一条直线上。
比如,当你用力推墙时,墙也会以同样大小的力推你。
初中物理牛顿运动三定律图文详解

初中物理牛顿运动三定律图文详解牛顿运动三定律是物理学中关于力和运动关系的基本定律,它们被广泛应用于解释和预测各种物体的运动。
本文将通过图文详细解析牛顿运动三定律,帮助读者深入理解这些定律。
一、牛顿第一定律-惯性定律牛顿第一定律,也被称为惯性定律,它表明一个物体如果没有外力作用于它,将会保持静止或匀速直线运动。
这意味着物体在没有受力时不会改变自己的状态。
以下图文解析将帮助读者更好地理解牛顿第一定律。
图1:[图片描述:一辆静止的小汽车][图片位置:文章中部]图1展示了一辆静止的小汽车。
根据牛顿第一定律,如果没有外力作用于这辆汽车,它将保持静止。
这是因为物体具有惯性,即物体倾向于保持自身运动状态,可能是静止也可能是匀速直线运动。
图2:[图片描述:一个小球沿着直线匀速运动][图片位置:文章中部]图2显示了一个沿着直线匀速运动的小球。
同样根据牛顿第一定律,如果一个物体受到一个恒定的合力,并且没有其他力的作用,它将以恒定的速度沿直线匀速运动。
这是因为物体保持自身运动状态的特性。
二、牛顿第二定律-力的作用定律牛顿第二定律是最著名的牛顿定律之一,它描述了力和物体运动之间的关系。
它的数学表达式为F=ma,其中F是力,m是物体的质量,a是物体的加速度。
以下图文解析将对牛顿第二定律进行详细说明。
图3:[图片描述:一个悬挂在绳子上的重物][图片位置:文章中部]图3展示了一个悬挂在绳子上的重物。
根据牛顿第二定律,物体所受的力等于质量乘以加速度。
在这个例子中,物体的质量为m,加速度为a,所以它所受的力F=ma。
这意味着当一个物体受到一个力时,它将产生一个加速度,加速度的大小与所受力成正比,与物体质量成反比。
图4:[图片描述:用力推动一个物体][图片位置:文章中部]图4展示了一个人用力推动一个物体。
根据牛顿第二定律,当一个人用力推动一个物体时,物体将受到一个力,力的大小取决于人的推力。
根据F=ma,物体的加速度将取决于所受力的大小和物体的质量。
物理学概念知识:牛顿第三定律和惯性力

物理学概念知识:牛顿第三定律和惯性力牛顿第三定律和惯性力是物理学中非常重要的两个概念。
牛顿第三定律描述了物体之间相互作用的力的基本规律,而惯性力则是在惯性参考系中出现的一种虚拟力。
本文将分别介绍牛顿第三定律和惯性力的基本概念、物理原理和应用,并对它们的关系进行深入探讨。
牛顿第三定律是牛顿力学的基本定律之一,它描述了物体之间相互作用的力的基本规律。
根据牛顿第三定律,任何两个物体之间的相互作用力都是相等的,而且方向相反。
这一定律通常被总结为“作用力等于反作用力”,意味着一个物体对另一个物体施加的力的大小和方向,必然等于另一个物体对第一个物体施加的力的大小和方向。
牛顿第三定律对于理解物体之间的相互作用以及力的平衡和不平衡非常重要。
例如,当一个人站在地面上时,他对地面施加了向下的重力,而地面对他也会施加与重力等大的向上支持力,使他保持在原地不动。
又例如,在力的合成中,我们通常需要考虑物体之间的相互作用力,通过牛顿第三定律可以准确地确定各个物体所受的力。
惯性力则是在惯性参考系中出现的一种虚拟力。
惯性力是由于观察者选择了一个加速的参考系,导致物体出现了看似无法解释的偏离惯性运动轨迹的力。
在惯性参考系中,物体会保持匀速直线运动或静止,而当观察者选择一个加速的参考系时,物体会出现偏离直线运动的运动轨迹,这时就需要引入惯性力来解释这一现象。
惯性力通常包括离心力、科里奥利力、向心力等。
这些惯性力在不同的运动场景下会产生不同的效果,例如在旋转参考系中,由于存在着离心力的影响,物体会产生偏离的运动轨迹。
又如在地球表面上,由于地球自转所产生的科里奥利力会导致大气和海洋的运动方向受到影响。
牛顿第三定律和惯性力之间存在着密切的关系。
在物体之间的相互作用中,通常会涉及到牛顿第三定律所描述的力的相互作用。
而在解释物体在惯性参考系中的运动状态时,我们也需要引入惯性力的概念来解释物体受到的看似无法解释的力的影响。
在生活和工程实践中,牛顿第三定律和惯性力也有着重要的应用。
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牛顿运动三定律的物理意义和相互关系王礼祥摘要牛顿力学在经典物理中是成熟的典范,牛顿在《自然哲学的数学原理》中用八个定义、四个注释、三个定律和六个推论建立了牛顿力学的公理化体系,但宏观物体运动遵循的牛顿力学也是一直争论不休并且不断发展和不断完善的科学。
最近《物理通报》2010年第5期发表了《论接触体间牛顿第三定律的可演绎性》断言牛顿第三定律不独立可由第二定律推演得出,以及早先争论的第一定律只是第二定律的特殊情况,第一定律中存在逻辑循环,第一定律不构成基础和独立的规律等等。
于此,本文讨论牛顿运动三定律的各自物理意义(具体物理意义)与内在逻辑自洽一致性(相互关系)。
关键词宏观经典物理学,宏观物体运动学,宏观物体动力学,牛顿运动三定律,公理化体系,物理意义,相互关系中图分类号:O301 文献标志码:A1 引言牛顿力学由运动学和动力学组成,运动学的根本任务是从现象上解决物体(质点)的运动的描述问题(引入时间、空间、参考系、坐标系、质点、位置矢量、位移、速度和加速度物理量),揭示特殊形式(直线、抛物线、圆……)的运动遵循的基本规律;动力学从本质上揭示运动产生的原因,指出运动是由物体惯性维持的(不是外力),力是改变物体运动状态的原因(即产生加速度的原因);加速度是联系运动学与动力学的桥梁。
动力学公理化体系不断发展,但其基础也争论不休,在争鸣中发展和完善;好多学者[1][2][3][4][5][6]对牛顿运动三定律的基础(原始概述、第一性原理、定律物理意义相容性一致性整体性)展开讨论,辩明了一些是非但也引出了一些不必要的混乱,诸如《物理通报》2010年第5期发表了《论接触体间牛顿第三定律的可演绎性》断言牛顿第三定律不独立可由第二定律推演得出……。
据此,我们从牛顿运动三定律的各自物理意义与内在逻辑自洽一致性阐发一管之见,供参考。
2 牛顿运动三定律的各自物理意义牛顿运动三定律的各自物理意义是指三定律都有自己各自独立解决问题的范围和适用的条件,完全具有独立存在的价值,三定律各自的作用是不能互相替代的,也不能用少于三条定律的其它任何规律取代牛顿运动三定律,三定律是牛顿动力学公理化体系中最经济的公理。
三定律互相支持、包容并逻辑自洽一致地形成有机整体,构成经典力学的完整理论体系。
下面由牛顿运动三定律的内容分析揭示物理意义。
2.1 牛顿第一定律的物理意义牛顿第一定律的内容是:任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,直到其他物体的作用迫使它改变这种情况下状态为止。
从定律内容表述可见:(1)定律与运动有关,而物体(可简化为质点)的运动(机械运动)总是在时间和空间中进行的,运动的描述又是相对的,因而必须在空间中指明考察运动的参考系——惯性参考系。
第一定律确定了惯性系但引出了逻辑同一之循环论证,正如爱因斯坦指出的:“惯性原理的弱点在于它含有这样一种循环论证:如果一个物体离开别的物体都要足够远,那么它运动起来就没有加速度;而只是由于它运动起来没有加速度这一事实,我们才知道它离开别的物体是足够远的。
……究竟有没有惯性系呢?……我们可以认为,惯性原理对于太阳空间,在很高近似程度上是成立的。
”[7]简单说不受力作用的物体和物体保持静止或匀速直线运动状态两者同一,不能互相定义。
逻辑循环是公理体系的表现,任何学科的第一命题都要具有此特性,解决的办法是看由此导出的推论能否经得起大量实践检验。
惯性系是牛顿运动定律在其中成立的参考系。
李复和高炳坤在《“惯性系”考》中巧妙选择了惯性系。
(2)第一定律指出了任何物体都具有惯性(物体保持原有运动状态不变的性质——静者恒静,动者恒动)。
物体的惯性使物体能保持静止或匀速直线运动状态,惯性是物体固有的反抗运动状态改变的能力,是物体的固有属性;即惯性反映了物体运动状态改变的难易程度(惯性大的物体运动状态不容易改变,惯性小的物体容易改变运动状态),物体惯性大小用质量来定量量度(质量在的物体惯性大)。
运动不需要力来维持,惯性是维持物体运动的原因,第一定律建立了惯性概念。
(3)牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力作用时的状态,而自然界中不受外力作用的物体是不存在的,所以牛顿第一定律不能用实验来直接验证,它是间接实验、思维、推理和想象的产物;第一定律定性地揭示了力与运动的关系,说明力的作用是改变物体运动状态(运动状态指物体的速度,速度矢量不变状态不变,速度矢量变化运动状态变化)的原因,也就是产生加速度的原因。
第一定律科学地定义了力的概念,力是物体对物体的作用,力使物体的运动状态发生改变。
此乃第一定律之否命题揭示出的事实。
(4)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,首先第一定律为第二定律准备了概念(力、惯性质量、惯性系)并定性阐明力和运动的关系,其次第一定律主要说明物体不受外力作用时的运动状态,不受外力作用和物体所受外力矢量和为零(合力为零)是不是一马事,不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F=0时的特殊情况,F=0肯定导出加速度a=0,但加速度等于零的运动是什么运动第二定律不能回答,还是得由第一定律本身彻底阐明惯性运动(静止或匀速直线运动)。
显然,第一定律确实是完全独立的基本定律,用其解决的问题,别的任何规律都无法解决,第二、第三定律根本不能取代第一定律。
2.2 牛顿第二定律的物理意义牛顿第二定律的内容:物体的加速度跟所受外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟外力的方向相同。
用公式表达是由第二定律表述可知:(1)牛顿第二定律定量阐明了力与运动的关系,具体说是力、惯性质量和加速度的定量关系。
牛顿第二定律揭示了物体质量的惯性本质,质量是物体惯性大小的定量量度,物体的质量越大物体的惯性就越大,物体的质量是维持惯性运动的根本原因;力是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因,力的作用产生加速度大小的难易程度取决于物体的惯性质量。
定律进步表明:相同力作用于不同物体上,质量大的物体获得的加速度小,质量小的物体获得的加速大,即加速度大小与质量成反比;不同力作用于同一物体上,大力产生大的加速度,即加速度大小与外力成正比。
定律同时给出了力的独立作用原理(叠加原理),即当存在多个力共同作用在同一物体上时,物体获得的加速度是每个力单独作用时产生的加速度的矢量和,这为解决复杂力作用产生的运动效果提供了保障,能实现已知受力情况求解全部运动信息;反之也可以由运动分析决定受力总效果,也即是复杂运动可以分解简单运动的矢量叠加。
(2)牛顿第二定律具有瞬时性、矢量性和相对性。
瞬时性是指物体上所受的力与力作用产生的加速度之间存在瞬时对应关系,即t时刻的力与t时刻的加速度相应,力变加速度也变,受力作用是原因产生加速度是结果,第二定律存在因果关系。
矢量性是指力矢量的方向决定加速度矢量的方向,即加速度的方向始终跟外力的方向一致,瞬时性和矢量性都遵循因果律。
相对性是从加速度为运动学物理量,因此描述加速度必须指明参考系并且一定是惯性参考系。
在运动学中,我们知道参考系的选取是可以任意的,但在动力学中参考系的选取是不能任意的,动力学适用的参考系必须是惯性参考系。
在惯性参考系中牛顿运动定律成立。
(3)牛顿第二定律F=m a定义了力的基本单位——牛顿,即使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2。
总之,牛顿第二定律引入惯性质量和全面完整刻画物体因受力作用而产生加速度中,加速度与外力及质量的定量关系,构成了第二定律独立于其他两条定律的深刻内涵和根本原因。
2.3 牛顿第三定律的物理意义第三定律的内容: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,作用在同一直线上。
公式表达为由以上表述知:(1)牛顿第三定律研究的是物体之间相互作用制约联系的机制,研究的对象至少是两个物体,多于两个以上的物体之间的相互作用,总可以区分成若干两两相互作用的物体对,于是由仅关注单一物体(只研究一个物体)的牛顿第一定律和第二定律出发,结合第三定律扩展了研究对象,就自然而然地解决了全部不论多么复杂的系统的动力学问题了。
(2)作用力和反作用力是相互的,互相依赖相为依存,均以对方存在为自已存在的前提,没有反作用力的作用力是不存在的;力具有物质性,不能脱离开物体(物质)而存在,力总是两个以上物体之间的相互作用产生的。
(3)牛顿第三定律也具有瞬时性,即作用力和反作用力的同时性,它们是同时产生、同时消失,同时变化,作用力与反作用力是表决权的地位是对等的,称谁为作用力谁为反作用力是无关紧要的。
(4)作用力和反作用力是必须是同一性质的力,即作用力为弹力反作用力也一定是弹力,反之亦然。
而自然界仅有四类基本的相互作用,即电磁相互作用、引力相互作用、强相互作用和弱相互作用,所以从本质上区分力的性质也仅存在这四种,作用力与反作用力确实必须属于同一性质的力。
(5)作用力和反作用力是不能求和,即不能将第三定律写成,原因是作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各自产生的作用效果不同。
作用力与反作用力的作用效果不能相互抵消。
如鸡蛋碰石头,石头无恙但鸡蛋破碎了。
(6)第三定律只适用于惯性系中实物物体之间的相互作用,如在电磁场中运动的电子,将受到电磁场力作用,但无从谈论电子对电磁场的反作用力;非惯性系中的惯性力无反作用力;由场参与的相互作用,其作用传递是需要时间,作用与反作用的同时性不成立。
第三定律是独立的,但也存在适用范围。
文献[1]说牛顿第三定律不独立可以由牛顿第二定律演绎推导,其实是错误的,文[1]是在接受系统整体内力矢量和为零的条件下去演绎内力成对出现并大小相等方向相反作用在一条直线上的,这就犯了本末倒置的逻辑错误。
事实上,牛顿第三定律是确实是完全独立的基本规律,它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。
牛顿第三定律的正确性要靠大量实践来检验,第三定律其实是用力的语言表达的动量守恒定律,而动量守恒定律是自然界中普遍成立的少量几条基本物理规律之一,动量守恒在任何物理领域中都均成立,计及电磁场的动量后,运动电子与电磁场的动量守恒。
3 牛顿运动三定律的逻辑自洽一致性牛顿运动三定律的逻辑自洽一致性是指三定律不互相矛盾,均承前启后,一条龙逻辑相容构成有机整体。
具体表现为:(1)三定律在研究对象上呈递进关系。
第一、第二定律只研究单一物体,可以是只有一个物体,也可以是从众多物体中隔离出一个物体来作为研究对象,它们要解决的是这么一个物体,不受力作用或受很多力作用后的运动问题——静止或匀速直线运动,又或者获得多大加速度;第三定律扩展了研究对象,它研究的至少是两个以上的物体之间的相互作用,这种相互作用制约或影响了研究对象或研究对象以外的其它物体的运动。
可见只有把牛顿第一、第二和第三定律有机结合才能顺理成章解决全部的复杂动力学问题。