牛顿第一定律的实质地位和作用
牛顿三大定律的概念及应用

牛顿三大定律的概念及应用_牛顿三大定律的概念及应用牛顿三大定律是在力学当中重要的定律,在这里,我们一起来回顾学习一下牛顿三大定律的概念解读及其应用。
一、概念及解读1、牛顿第一定律(惯性定律):任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用时,总是保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
解读:力改变物体的运动状态,惯性维持物体的运动状态,直至受到可以改变物体运动状态的外力为止。
2、牛顿第二定律(加速度定律):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。
解读:(1)适用范围:一般只适用于质点的运动。
(2)表达式为:F=kma(k=1)=ma,这是一个矢量方程,注意规定正方向,一般取加速度的方向为正方向。
(3)牛顿第二定律解题常用的两种方法:①合成法;②正交分解法:已知受力情况时,正交分解力;已知运动情况时,正交分解加速度。
3、牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一直线上,大小相等,方向相反。
解读:注意相互作用力与平衡力的区别:(1)一对相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、且分别在两个物体上,一定是同性质力。
而一对平衡力是作用在同一个物体上的两个大小相同、方向相反,作用在同一直线上的力,两个力不一定是同性质力。
(2)一对平衡力中的两个力不一定同时存在,可以单独存在,但一对相互作用力同时存在,同时消失。
二、应用例1.(牛顿第一定律)根据牛顿运动定律,以下选项中正确的是( )。
A.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在车厢的原来位臵B.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方C.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方D.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方答案:C。
解析:AB、除了在静止车厢外,在匀速直线前进的车厢内,跳起后,由于水平方向的惯性,人在水平方向依然保持原来的速度,故也将落在车厢的原来位置。
物理教学解析如何理解牛顿第一定律

物理教学解析如何理解牛顿第一定律牛顿第一定律,也称作惯性定律,是物理学中最基本的定律之一。
它为我们提供了关于物体运动的基本概念和规律。
在物理教学中,理解牛顿第一定律的重要性不言而喻。
本文将解析如何理解牛顿第一定律,并探讨其在物理教学中的应用。
一、牛顿第一定律的基本概念牛顿第一定律的基本概念是:一个物体如果静止,则会保持静止状态;一个物体如果在做匀速直线运动,则会保持该运动状态,直到外力作用于该物体。
简而言之,牛顿第一定律告诉我们,物体的运动状态不会自发地改变,除非有外力作用。
二、牛顿第一定律的解析1. 平衡状态的物体根据牛顿第一定律,一个物体处于平衡状态时,其速度为零。
平衡状态下的物体受到的合力为零,即所有作用于物体上的力的合力为零。
这意味着物体没有加速度,保持静止或保持匀速运动。
2. 非平衡状态的物体当一个物体处于非平衡状态时,即物体的运动状态发生改变时,一定存在与该状态相适应的合力。
合力的大小和方向将决定物体的运动状态的改变。
例如,当一个物体受到一个向右的合力时,它将加速向右移动。
而当合力改变方向或大小时,物体的加速度也将相应改变。
三、牛顿第一定律在物理教学中的应用1. 引导学生观察和实验在物理教学中,我们可以通过引导学生观察和实验来帮助他们理解牛顿第一定律。
例如,可以设计一个实验让学生观察一个静止物体和一个在匀速运动的物体。
通过观察并记录各种外力的情况,学生可以发现只有外力作用于物体时,物体的运动状态才会发生改变。
2. 利用实例来解释定律通过使用实际生活中的例子,我们可以更好地解释牛顿第一定律。
例如,当我们在公交车上看到突然刹车时,我们的身体会向前倾斜。
这是因为突然的制动力改变了物体(我们的身体)的运动状态。
这个例子可以帮助学生理解牛顿第一定律以及物体如何保持其惯性。
3. 引导学生思考和讨论在物理教学中,我们应该鼓励学生主动思考和参与讨论。
通过提出问题和让学生分析和解决问题,可以帮助他们更深入地理解牛顿第一定律。
牛顿第一定律在经典力学中的地位

牛顿第一定律在经典力学中的地位
牛顿第一定律,也称为惯性定律,是经典力学中最基本的定律之一。
这个定律表明,一个物体如果没有受到外力的作用,它将保持静止或匀速直线运动。
换句话说,物体的运动状态将不会改变。
牛顿第一定律的地位在经典力学中是非常重要的。
它提供了一个基本的框架,来理解物体的运动和力学原理。
它是其他力学定律的基础,包括牛顿第二定律和牛顿第三定律。
牛顿第一定律的概念也是理解惯性的基础。
惯性是指物体保持其初始运动状态的性质。
例如,当一辆车突然停止,乘客将继续向前移动,因为他们具有惯性。
同样地,当一个物体受到外力作用时,它的惯性会使它保持原始状态,除非有其他力的作用来改变它。
在实践中,牛顿第一定律也是非常有用的。
它可以用来解释许多日常生活中的现象,例如为什么一个滑雪者需要施加力来改变方向,而一个物体在空气中自由落体时会受到阻力等等。
总之,牛顿第一定律在经典力学中具有非常重要的地位。
它是数学和物理学理解物体运动和力学原理的基础。
它也是实际生活中解释物理现象的关键。
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初中物理力学之牛顿第一定律的解析

初中物理力学之牛顿第一定律的解析牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是力学领域中的基本定律之一。
它描述了物体在没有外力作用下的运动状态。
牛顿第一定律的解析将在本文中详细介绍。
牛顿第一定律的表述是:“任何物体都保持匀速直线运动或静止状态,除非有外力作用于其上。
”这意味着一个物体如果没有受到外力的作用,它将始终保持原来的状态,无论是运动还是静止。
这个定律的实质是描述了物体运动状态的稳定性。
牛顿第一定律可以通过实验来验证。
例如,当我们将一个光滑的小车置于光滑的水平台面上,并不施加任何外力,我们会观察到小车保持静止或以恒定的速度做匀速直线运动。
这是因为在没有外力作用下,小车不会改变它的状态。
进一步来理解牛顿第一定律,我们需要了解两个关键概念:惯性和参考系。
首先是惯性。
惯性是物体追求保持原状的性质。
它使物体具有一种“惰性”,即物体不会改变自身的状态,无论是运动还是静止。
根据牛顿第一定律,物体只有在受到外力作用时才会改变其状态。
参考系是用于观察和描述物体运动的坐标系。
在解析牛顿第一定律时,我们需要明确参考系的选择。
通常情况下,我们可以选择以静止的物体或者地球为参考系。
在这个参考系下,牛顿第一定律成立。
更进一步,我们可以通过一些实例来说明牛顿第一定律的应用。
例如,当地铁列车突然急刹车时,乘客会向前倾斜。
这是因为列车突然减速,但乘客倾向于保持之前的速度和运动状态,导致身体向前移动。
牛顿第一定律也可以解释为什么我们在转弯时感觉有离心力。
当我们在转弯时,身体内的惯性使我们倾向于继续直线运动。
然而,座位或地面向内施加一个向心力,以改变我们的运动方向,使我们朝着转弯的方向移动。
综上所述,牛顿第一定律通过描述物体运动状态的稳定性,指出了物体在没有外力作用时将保持原来状态的事实。
它是力学中的基本定律之一,对于进一步理解和推导物体的运动以及力与运动的关系具有重要意义。
通过实验和观察,我们可以验证牛顿第一定律,并应用它解释我们日常生活中的许多现象。
物理大师 牛顿第一定律

物理大师牛顿第一定律牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是牛顿三大定律之一,它是物理学中最基本的定律之一。
牛顿第一定律是指:一个物体如果没有受到外力作用,它将保持原来的静止状态或匀速直线运动的状态。
简单的说,物体具有惯性,一个物体如果没有外力作用,它将保持其原有的状态。
这种状态可以是静止的,也可以是匀速直线运动的状态。
牛顿第一定律是研究力学和动力学的重要基础,它对于我们理解和研究世界的运动规律具有至关重要的作用。
牛顿第一定律的实际应用十分广泛,它被运用到动力学、航空工程、机械设计、天文学、地球物理学等领域。
牛顿第一定律可以通过实验进行验证。
我们可以将一个小球放在平滑的水平面上,它不会运动,因为没有任何力控制它。
同样的,如果我们将一个小球推动一定距离,然后停止推动它,它会一直保持匀速直线运动的状态,直到停止。
牛顿第一定律的实质是对物理量的惯性性质的描述。
惯性是指物体在没有受到外力作用时,它的状态将保持不变。
这是由于在物体的微观结构和性质的不断变化之间,物体具有它的原籍性质的趋向性。
这种惯性会产生物体运动的力学效应,从而使物体呈现出各种不同的物理现象。
在牛顿第一定律的基础上,我们可以推导出一些其他的定理,如:1. 如果两个物体在外力作用下运动,它们的运动轨迹不会相互干扰或相互影响。
这是因为它们之间的相互作用效应被视为非常微弱,可以忽略不计。
2. 如果一个物体在均匀直线运动时,受到外力的影响,它的运动速度和方向将发生变化。
3. 如果一个物体在开始的静止状态下被推动,它将开始以匀加速度的方式运动。
牛顿第一定律对我们生活中的许多现象产生了重要的影响。
例如,当我们坐在汽车中时,汽车开始移动后,我们感觉到向后的加速度,而实际上,我们是在保持原有状态的惯性作用下向前移动。
同样的,当我们打开飞机的舱门时,因为压力突然变化,我们感觉到一个向外扔出积极的力量,而这是由于我们的身体具有惯性而产生的。
总之,牛顿第一定律是力学和动力学中最基础的定律之一,它对我们理解和研究物理学中的各种现象和规律具有重要的意义。
牛顿第一定律的意义

牛顿第一定律的意义牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是经典力学的基石之一。
它的重要性在于揭示了物体运动的本质规律,为后续的物理学研究奠定了基础。
牛顿第一定律的内容如下:若没有外力作用于物体上,那么物体将保持静止状态或匀速直线运动的状态。
牛顿第一定律的意义在于揭示了惯性的概念。
所谓惯性,是指物体在没有外力作用下保持原有状态的性质。
根据牛顿第一定律,物体如果静止,则将一直保持静止;如果物体在运动中,则将一直保持匀速直线运动。
这意味着物体的状态不会自发地发生改变,需要外力才能改变物体的状态。
牛顿第一定律的实际意义非常广泛。
首先,它解释了为何一些物体看似不受力而保持静止的现象。
例如,当我们将书放在桌子上时,书并没有发生运动,这是因为桌子对书施加了一个与重力大小相等、方向相反的支持力,使得书的合外力为零,根据牛顿第一定律,书将保持静止。
牛顿第一定律也解释了为何在没有摩擦力的情况下,物体会维持匀速直线运动。
例如,当我们在光滑水平的地面上推动一个小车,小车会在无外力作用下保持匀速直线运动。
这是因为在没有摩擦力的情况下,小车受到的合外力为零,根据牛顿第一定律,小车将维持原有的运动状态。
牛顿第一定律还为力的概念提供了基础。
根据牛顿第一定律,如果物体的运动状态发生改变,那么一定存在外力作用于物体上。
换言之,当我们观察到物体发生加速度时,可以推断出物体受到了外力的作用。
这为后续的力学研究提供了依据,使得我们能够深入了解物体运动背后的原因和规律。
牛顿第一定律的意义在于揭示了物体运动的本质规律,为后续的物理学研究奠定了基础。
它帮助我们理解惯性现象,解释了为何物体保持静止或匀速直线运动。
牛顿第一定律的实际应用广泛,不仅解释了日常生活中的现象,也成为力学研究的基石。
通过深入理解和应用牛顿第一定律,我们能够更好地理解物体运动的规律以及力的作用机制。
牛顿第一、二、三定律及应用

牛顿第一、二、三定律及应用2023年了,我们依旧需要牛顿的三个定律。
这三个定律是物理学的基石,无论是在科学实验室还是在日常生活中,它们都会起到至关重要的作用。
首先介绍一下牛顿第一定律,即牛顿惯性定律。
这个定律给我们提供了一种解释物体为什么会保持静止或匀速运动不变的运动状态。
简单来说,任何一个物体都会一直保持它原来的状态,除非外部力强制将其改变。
这个定律对于我们理解万物的运动规律非常重要。
这个定律的实际应用非常广泛,比如说,在车辆行驶中,车内乘客不带安全带会因为车辆急停而继续向前运动,这就是牛顿第一定律的应用。
牛顿第二定律即受力定律。
它告诉我们一个物体受到的加速度与其所受力的大小和方向成正比。
即F=ma,其中F代表物体所受的力,m 代表物体的质量,a代表物体加速度的大小和方向。
这个定律也是非常重要的。
我们知道,我们平时做的任何事情都是靠我们所受到的力来驱动的。
而这个定律告诉我们如何计算物体所受的力量大小和方向,从而使我们更好地理解自然界运动的规律。
比如说,在钓鱼时,我们可以利用这个定律,调整杆的倾斜角度,并选择不同的浮子和鱼饵,以控制杆子上钓的鱼的大小和数量。
牛顿第三定律即作用反作用定律。
这个定律告诉我们,任何一个物体施加的力都会引起同等大小且相反方向的力。
这个定律应用非常广泛,例如在运动中摩擦力的作用是不可忽视的,特别是在各种运动场合中,如汽车刹车,保持剧烈转向和过弯等。
在这些情况下,我们需要注意平衡和控制摩擦力的大小和方向,以确保安全和顺利的运动。
总之,牛顿三定律的应用范围非常广泛,在各种环境和领域,几乎无处不在。
它们无疑是科学和工程领域的基石,通过依赖于这三个基本定律,我们能够更好地了解自然界中的物理现象,开发出更有效的技术和解决方案,使我们的世界变得更加美好。
初中物理牛顿第一定律解析

初中物理牛顿第一定律解析牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是牛顿力学的基石之一。
它揭示了物体运动状态的保持规律。
在本文中,我们将深入解析牛顿第一定律,解释其原理、应用以及对我们日常生活的重要性。
牛顿第一定律的原理非常简单明了:一个物体如果没有外力作用在它身上,将保持静止状态或匀速直线运动状态。
这意味着物体的速度将保持不变,或保持在一个恒定的直线上运动,直到外力使其改变状态。
这个定律反映了物体的惯性,也就是物体保持不变或保持运动的倾向。
这个定律在我们的日常生活中随处可见。
例如,当我们在车辆减速或突然停止时,我们身体会继续向前。
这是因为我们的身体具有惯性,即使车辆已经停止,我们的身体仍然具有原来的运动趋势。
同样地,当我们看到窗边的景色迅速倒退时,其实是因为车辆突然加速,我们的身体具有惯性,继续保持原来的状态。
牛顿第一定律还可以解释为什么我们需要系安全带。
在车辆发生碰撞时,如果我们没有系好安全带,我们的身体会向前冲击,因为我们的身体具有惯性,保持原有的运动状态。
然而,安全带的作用是通过对身体施加约束力,使我们的身体与车辆保持一致的运动状态,减少了冲击和伤害。
牛顿第一定律也可以解释为什么在摩擦力很小的情况下,我们可以将杯子上的水迅速转动而水不会溢出。
这是因为水的惯性使其保持原有的运动状态,即使杯子迅速旋转,水仍然保持在杯子内部。
当然,一旦杯子旋转得过快或摩擦力增加,这种惯性将被打破,水将溢出。
牛顿第一定律的应用不仅局限于日常生活中的物体运动,它也在科学研究和工程设计中具有重要意义。
在航天技术中,为了使宇航员在宇宙船内具有重力感,航天器通常以匀速旋转,这样宇航员会受到与航天器相同的向心力,保持与地球上类似的运动状态。
同样地,在火箭发射过程中,为了突破地球的引力场,火箭必须获得很高的速度。
牛顿第一定律解释了火箭脱离地球引力的原理。
总结起来,牛顿第一定律是物体运动状态的基本规律,描述了物体的惯性和运动趋势。
它对于我们理解和解释日常生活中的各种现象非常重要,同时也在科学研究和工程设计中发挥着关键作用。
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牛顿第一定律的实质地位和作用高焜(安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆246011)指导老师:江燕燕摘要:文章研究了牛顿第一定律的实质及在牛顿三个定律中的地作用。
澄清了对牛顿第一定律的一些模糊认识对认识牛顿三定律之间的关系和理论的完备性和逻辑性提出了不同的看法。
文章指出:牛顿第一定律的实质是给出了一个不受力或所受合力为零不存在加速度的系统,即通常所说的惯性系而不是力的定义,定律成立与否来定而牛顿第二、第三定律只对惯性系才成立。
惯性系也不能用牛顿义。
关键词: 牛顿第一定律; 惯性系; 力13世纪的约翰·布里单提出了“冲力”(impetus)的概念,他把冲力设想为初始推动者传给物体的一种推动力,并赋予了冲力一种永恒的质,认为它将一直持续下去,除非被外部阻力所减弱或者耗尽。
在没有外力作用的情况下,冲力的初始量将保持不变,并且他暗示,如果将运动的所有阻力撤出,那么物体一旦开始运动,很与可能将永远沿直线匀速运动下去,他没有任何理由改变自己的运动方向或者初始速度。
[1]牛顿在1687年出版的名著《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条定律做为动力学的基础。
这三条定律统称牛顿运动定律,以牛顿运动定律为基础建立起来的力学理论叫做牛顿力学。
牛顿所述的三条定律的中文译文为: 第一定律:任何物体都保持静止或沿一条直线做匀速运动的状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
第二定律:运动的变化与所加的动力成正比,并且发生在这力所沿的直线的方向上。
第三定律:对于每一个作用,总有一个相等的反作用与之相反;或者说,两个物体之间对各自对方的相互作用总是相等的,而且指向相反的方向。
牛顿定律提出已经三百多年了,人们已经非常熟悉了。
可是纵观许多物理学的教科书,对牛顿第一定律的实质的认识,它在三个定律中的地位和作用,却很少给出合理的解释和定位。
下面就一些”物理学”教科书中对第一定律的不尽合理的解释和定位逐一给予说明。
1 牛顿第一定律的本质并非描述物体具有惯性几乎所有的“物理”教科书中都强调:牛顿第一定律描述了物体具有惯性,所以把第一定律也称作惯性定律。
其中具有代表性的:如北京大学顾建中先生编写的《普通物理学简明教程》力学部分[2] 就明确指出:“第一定律中包含两个重要的概念。
(1)如果没有其他物体的作用,则所研究的物体将保持其静止的或匀速直线运动的状态;这种性质称为该物体的惯性……因为第一定律包含惯性这个重要概念,所以又叫惯性定律。
(2)……。
”又如张三惠等编著的《大学物理学》力学[3] 中指出:“牛顿第一定律和两个力学基本概念相联系。
一个是物体的惯性,……,另一个是力。
”马文蔚先生改编的《物理学》[4] 也做了同样的论述等等。
如果第一定律的实质是描述物体的惯性,那它就没有独立存在的意义了,因为牛顿第二定律a=F/m不但描述了物体的惯性,而且定量地给出了物质的惯性大小可以用惯性质量m来描述,由此可见第一定律称作惯性定律,把它说成是描述物体惯性决非是牛顿的本意。
2 牛顿第一定律的实质也不是对力做出定义前面已经提到,北京大学的顾建中先生编写的《普通物理学简明教程》,“力学部分”指出,第一定律中包含两个重要概念,其中第(2)个是:“要改变物体的运动状态,即是说使物体产生加速度,一定要有其他物体对它的作用,这种作用称为力。
”这段话的意思就是说牛顿第一定律实质是对力作了定义,而程守洙、江之永主编《普通物理学》卷1 [5] 中更明确指出:“第一定律还定性的阐明了力的涵义。
”如果真如上述所指,第一定律是对力的定义,那就产生了一种逻辑上的循环,即第一定律定义了力,而力的存在与否又决定了第一定律,这种逻辑上的混乱牛顿是不会没发现的,也不会让这种逻辑错误存在于它的理论体系中。
关于力的定义应该是在第一定律之外独立存在的一个概念:力是物体间的相互作用,而不是由第一定律给出的。
3 牛顿第一定律的实质是给出了惯性系牛顿第一定律的实质是:它给出了一个不受力或所受合力为零的物体或物体系,这个系统不存在运动状态的改变,即这个系统不存在加速度,我们知道物理学中所研究的问题都是相对的,即以一定的物体或物体系作参照物的,而牛顿第一定律就给出了这样一个没有加速度的参照物系─—惯性系,它才使我们对物理问题的研究和物理量的测量变的有意义。
4牛顿第一定律在理论系统中的地位第一定律中包含的基本概念,奠定了经典力学的概念基础,从而使它处于理论系统中定义原理的前提地位。
这表现在:(1)首次批驳了延续两千多年的亚里士多德等人错误的力的概念,为确立正确的力的概念扫清了道路。
(2)第一次科学地给出了力的定性定义(含力的本质和力的效果)。
(3)第一次提出了经典力学的几个基本概念,为其他几个原理奠定了概念基础。
主要有:惯性参考系、力的定性概念(本质和效果)、惯性及惯性运动。
牛顿第一定律首先表明了“不受力”下,物体的动力学规律(做惯性运动)。
在此基础上才能表明其他几个基础原理。
首先,经典力学的全部规律均要求在惯性参考系内考察。
牛顿第二定律进一步要标明“受力”下,物体的动力学规律。
在这里,利用力的效果,加速度a,定量定义了力的大小和方向;也定量定义了惯性的大小即质量。
得到牛顿第二定律表达式F=ma。
在理的概念的基础上,才能进一步表述力本身的规律,这就是:牛顿第三定律(反应作用力和反作用力的普遍关系);力的叠加原理或力的独立作用原理(反应力的矢量性)。
它们是力本身普遍的规律。
还有具体力的规律,几种力的定量表达式:万有引力定律、胡克定律、和摩擦定律。
总之,在理论系统中几个基本原理的关系式上,无论从概念的关系上看,还是从表述规律的内容上看,第一定律均处于前提和基础地位。
这在物理学的发展史上也是如此。
5牛顿第一定律在物理教学中的地位力和运动的关系,是动力学的基本问题,人类正确认识这个问题,经历了漫长的过程。
在物理学发展史上,是伽利略最早发现和提出了“惯性定律”,首先推翻了亚里士多德错误的力的概念,但由于没有排除重力的影响,故错误地认为惯性运动不能是匀速直线运动,而应该是沿着地球表面的匀速圆周运动[6]。
后经笛卡儿的修正,排除了一切力的作用,给出了“惯性定律”的正确表述。
牛顿继承了伽利略和迪卡儿的研究成果,于1687年发表了《自然哲学的数学原理》,提出了机械运动的三个基本定律,从而奠定了经典力学的理论基础。
在关于牛顿三个运动定律的教学中,教师和学生往往会认为牛顿第二定律是牛顿运动定律的核心,是重中之重,牛顿第一定律远不及牛顿第二定律那么重要,从而忽视了牛顿第一定律的概念教学。
其原因可能有三个方面:一是以牛顿第二定律为中心的应用问题压制了牛顿第一定律的概念教学。
计算过程推理性较强,能解出具体问题的答案,又能通过考试题检查知识的掌握和应用情况,师生都感兴趣。
二是牛顿第一定律的实验基础抽象,不能直接得到实验验证,教学过程难以实施,因而忽略其重要性。
三是有种倾向认为牛顿第二定律可以涵盖牛顿第一定律,第一定律不过是第二定律的特例,可以作为第二定律的逻辑推论,所以侧重于第二定律而忽视第一定律的教学。
这种认识值得探讨。
从物理学出发,受力条件下物体的云顶规律不能包括不是欧力下物体的运动规律。
(1)从牛顿第二定律的表达式F合=ma推断,认为如果F合=0,则a=0,表示物体静止或匀速直线运动,做惯性运动,即为第一定律。
上述错误在于:F合=0,并不能表示物体“不受力”,而是“受力”下合力为零,虽然与“不受力”是的运动状态相同,但此时a=0不是第一定律的惯性运动,因为惯性运动必有“不受力”的前提条件。
惯性定律的外界条件是不受力,不能把“受力”而合力为零条件下的运动称为惯性运动,虽然他们达到的运动效果相同,但二者是本质上不同的运动,“不受力”下的运动是理想运动,以理想实验为基础,合力为零下的运动是真实运动,以真实实验为基础。
(2)从物体受一个力时的第二定律F=ma出发,认为F=0为物体“不受力”的数学表达,则a=0,物体做惯性运动。
上述错误在于:牛顿第二定律是建立在物体“受力”条件下和真实的实验基础上的,因此不能逻辑地推断时理想极限情况下的运动,物体在“不受力”情况下做惯性运动,其加速度如何,只能依靠理想实验来证明。
如前所述,第一定律和第二定律的实验基础完全不同,真实实验不能包括理想实验,理想实验是真实实验的理想极限,是无任何实验误差的思维实验,十四位理想化抽象的产物,“不受力”的条件对真实实验不能满足,只能靠思维的逻辑推理去把握,这正是牛顿第一定律与第二定律彼此独立的实验根据。
可见,第一定律和第二定律实务题“不受力”和“受力”条件下两个本质不同的运动规律。
6牛顿第一定律的作用当我们选定了由牛顿第一定律所给出的参照系─—惯性系,使物理量的测量才变成可能;牛顿第二、第三定律才变得有意义。
如牛顿第二定律给出的数学表示,它只有在相对惯性系─—一个没有加速度的参照系时, 才有确定的测量值,如参照系不是惯性系,而存在加速度,则中的的值就将改变,那么第二定律就没有意义了,或者说不再成立了。
例如,设一个在平直轨道上的小车,小车上有一光滑的桌面,桌面上放一小球,开始时静止在轨道上(见图1)。
图1加速小车示意图小球相对地面也是静止。
在地上和车上的观察者看到,这个小球在水平桌面上不受力,所以没有加速度。
但当小车以水平加速度0向右运动时,在地面的参照系中的人看,小球在水平方向不受力,仍然静止,而在有加速度的参照系小车中的观察者看,小球虽不受力,但却以-0向左运动,这显然与牛顿第一定律不符,而且小球相对于车上的观察者来说,它的加速度随0而变化,可见,牛顿第二定律不再成立。
它从一个方面说明:牛顿第二定律只对没有加速度的参照系成立。
同样对于第三定律也是一样,如对有加速度的参照系,物体间的作用力和反作用力的大小就不再相等,即分别是作用力和反作用力),则第三定律也就不成立了。
同样,由牛顿运动定律建立起来的质点力学体系,如动量定理= ,动量守恒定律,动能定理等也都对惯性系成立。
可见牛顿第一定律是不可缺少的,是完全独立的一条重要的力学定律。
所以可以看出牛顿第一定律,它和第二、第三定律构成了一个完整的理论体系,它是第二、第三定律的基石,是第二、第三定律成立的保证,而牛顿第二、第三定律只对由第一定律给出的惯性系才成立。
由此我们也给出了惯性系和非惯性系的定义:一个不存在加速度的参照系称做惯性系,否则为非惯性系。
非惯性系中的力学问题不能由牛顿第二定律来解决而要用非惯性系中的力学方程: 求解。
式中为在惯性系中测得的物体受的力,而为在非惯性系中测得的惯性力, 0为非惯性系统的加速度。
而我们的一些教科书上如:马文蔚改编的面向21世纪课程教材《物理学》[4] 却说:“我们把适用牛顿定律的参考系叫做惯性参考系,简称惯性系;反之就叫非惯性系。