1.2 牛顿运动定律及其应用
牛顿的三大运动定律解析与应用
牛顿的三大运动定律解析与应用在物理学领域中，牛顿的三大运动定律是基础且重要的理论，它们对于解释物体运动的规律以及实际应用有着广泛的影响和意义。
本文将对牛顿三大运动定律进行解析，并探讨其在实际生活中的应用。
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受到外力的作用，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
这意味着物体具有惯性，只有外力的作用才能改变其状态。
例如，当我们在车辆急刹车时，坐在车内没有扶持物的人会向前倾斜，这是因为人的身体会继续保持运动状态，反应出牛顿第一定律的特性。
第二定律：动量定律牛顿第二定律是描述物体运动与所受力量之间关系的定律，它表明力等于质量乘以加速度，即F=ma。
这条定律揭示了物体的运动状态如何受到力的作用而改变，并定量地描述了力的效果。
例如，当一个人用力推动一辆停着的自行车，施加在自行车上的力越大，自行车的加速度也越大。
第三定律：作用反作用定律牛顿第三定律也被称为作用反作用定律，它表明任何一个物体施加在另一个物体上的力，都会产生一个大小相等、方向相反的力作用到施力物体上。
简单来说，作用力和反作用力相等且反向。
例如，当我们站在地面上，我们的身体对地面施加一个向下的力，而地面同样也对我们的身体施加一个大小相等、方向相反的向上的力，使我们保持平衡。
三大定律的应用牛顿三大运动定律在实际生活中有着广泛的应用。
以下是几个重要的应用示例：1. 汽车行驶汽车的驱动是基于牛顿第三定律的应用。
当汽车的轮胎与地面产生摩擦力时，地面同样施加相当于摩擦力的反作用力到轮胎上，使汽车能够前进。
2. 跳水运动在跳水运动中，运动员通过牛顿第二定律的应用来控制自己的运动。
通过改变身体的姿势和动作，运动员可以控制自己的质量和加速度，从而实现翻滚和旋转等特定动作。
3. 建筑物工程在建筑物的设计和施工中，需要合理运用牛顿定律来平衡和支撑结构的力。
例如，在高楼建筑中，需要根据物体的重力和受力情况来计算和确定建筑材料的强度和支撑结构。
高一物理牛顿第一第二定律的应用
高一物理牛顿第一第二定律的应用高一物理牛顿第一、第二定律的应用引言：牛顿的三大运动定律是学习物理的基石，其中第一和第二定律被广泛应用于各个领域。
高中物理课程中，我们不仅需要深刻理解这些定律的原理，还需要学会运用它们解决实际问题。
本文将详细介绍牛顿第一和第二定律的应用，并通过实例分析说明其在现实生活中的重要性。
一、牛顿第一定律的应用牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出在没有外力作用时，物体将保持匀速直线运动或静止状态。
这一定律在现实生活中有着广泛的应用。
1. 定向行车系统定向行车系统是汽车中常用的一项技术，它通过加速度传感器和计算机控制系统，能够检测汽车运动的状态并自动调整车辆的行驶轨迹，使其保持在预定的方向上行驶。
这项技术就是基于牛顿第一定律的应用，即车辆保持匀速直线运动的惯性。
2. 电梯运动在乘坐电梯时，当电梯突然上升或下降时，我们会感到下压力或挤压力。
这是因为当电梯加速度发生变化时，人体对这种变化产生的反作用力导致了这种感受。
根据牛顿第一定律，这种反作用力产生的感觉来源于人体迎合运动状态而努力维持其原有状态的惯性。
二、牛顿第二定律的应用牛顿第二定律是描述物体受力状态的定律，它指出物体受力的大小与加速度成正比，与物体质量成反比。
这一定律在各个领域都有着广泛的应用。
1. 汽车制动在汽车制动中，我们需要减小或停止车辆的运动。
利用牛顿第二定律，我们可以根据车辆的质量和制动力的大小来计算减速度，从而控制车辆的刹车距离和时间。
2. 投掷运动当我们抛掷物体时，物体在空中会受到重力的作用而进行自由落体运动。
根据牛顿第二定律，我们可以计算出物体的加速度，从而推导出物体的飞行轨迹和落地位置。
结论：牛顿第一和第二定律是物理学不可或缺的基础，它们在日常生活和各个领域中都有着广泛的应用。
通过运用这些定律，我们可以解决各种实际问题，并更好地理解物体的运动规律。
因此，我们应该深入学习这些定律的原理和应用方法，提升我们的物理素养，为今后的学习和职业生涯打下坚实的基础。
牛顿运动定律及其应用
牛顿运动定律及其应用牛顿运动定律是经典物理学的重要组成部分。
该定律是形成整个物理学的基础，它解释了物体运动的力学规律。
牛顿运动定律不仅有纯理论方面的应用，还有实际物理问题的具体解决方案。
一、牛顿运动定律的概念牛顿运动定律简称牛顿定律，是经典力学中的三个基本定律之一，主要阐述了物体在受力作用下的运动规律。
一般认为牛顿运动定律包含以下三个方面的内容：1. 物体运动状态的惯性，即没有外部力作用时，物体将保持静止或匀速直线运动的状态；2. 物体的加速度大小与作用力成正比，方向与作用力方向相同；3. 物体作用力与反作用力大小相等，方向相反。
二、牛顿运动定律的应用1. 牛顿第一定律的应用牛顿第一定律是运动学与动力学的基础，具有重要的应用价值。
在许多科学技术领域，长时间的恒定作用力是很难实现的。
而且，为了保证精度及可靠性，必须满足设备的高精度、长时间性能稳定等需求。
常常采用惯性运动的概念，即由物体的惯性保持其原来的状态，以达到稳定的效果。
比如说，汽车减速时要离开刹车，将离合器松开，让发动机阻力和车轮的弹性力平衡，这就是利用牛顿第一定律所实现的。
2. 牛顿第二定律的应用牛顿第二定律说明了力与加速度的关系。
任何物体都可以视为质点，即对质量集中在一个点而导致的物体。
它通常被描述为一个物体所受力的大小与速度的变化率成正比。
因此，牛顿第二定律可以被看作是加速度计算的基本公式。
举个例子，当我们想要去提高跳绳的速度时，必须增加绳索的旋转速度，以增加绳上的拉力，使脚踩弹跳更顺畅。
根据牛顿第二定律，物体受力与加速度成正比。
因此，在提高跳绳速度的过程中，我们可以通过应用拉力来增加加速度，从而提高跳绳的速度。
3. 牛顿第三定律的应用牛顿第三定律描述了两个物体之间相互作用的情况。
它表示每个物体受到的作用力与另一个物体施加在其上的相同大小的反作用力相等，方向相反。
举个例子，当人们在游泳时，水对游泳池边的力与离水面很近的空气对人体的相等的反向力是一对牛顿第三定律的作用力和反作用力。
物理学中的牛顿运动定律解释及应用示例
物理学中的牛顿运动定律解释及应用示例牛顿运动定律是物理学中最基本的定律之一，它描述了物体在受到力的作用下的运动规律。
在本文中，我们将探讨牛顿运动定律的解释及其在现实生活中的应用示例。
首先，让我们回顾一下牛顿运动定律的三个基本原理。
第一定律，也被称为惯性定律，指出物体在没有外力作用时将保持静止或匀速直线运动。
这意味着物体的运动状态不会自发地改变，除非有外力作用于其上。
第二定律是牛顿运动定律中最为重要的定律，它描述了物体在受到力的作用下的加速度。
牛顿的第二定律可以用数学公式F=ma来表示，其中F代表物体所受的力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
这个公式说明了力和加速度之间的关系，即物体所受的力越大，其加速度也越大。
第三定律是牛顿运动定律中最为有趣的定律，它表明对于每一个作用力都存在一个相等大小但方向相反的反作用力。
简而言之，这意味着每一个作用力都会引起物体对作用力的反向作用。
例如，当我们站在地面上时，我们对地面施加了一个向下的力，而地面对我们也会施加一个向上的力，这就是牛顿第三定律的体现。
牛顿运动定律的应用非常广泛，下面我们将通过几个具体的示例来说明。
首先，我们来看一个常见的应用示例：汽车的加速。
当我们踩下油门时，引擎会施加一个向前的力，推动汽车向前加速。
根据牛顿第二定律，汽车的加速度取决于所受的推力和汽车的质量。
如果我们增加了引擎的功率，汽车将加速得更快；而如果汽车的质量增加，加速度将减小。
另一个应用示例是弹射器的原理。
弹射器是一种用来发射物体的装置，比如弓箭或者弹弓。
当我们拉紧弓弦或者拉动弹弓时，我们施加了一个力来储存能量。
当我们松开弓弦或者弹弓时，储存的能量转化为物体的动能，使其飞出。
这个过程可以通过牛顿第二定律来解释，拉紧弓弦或者拉动弹弓时施加的力会导致物体加速，从而飞出。
最后一个示例是摩擦力的作用。
当我们在桌子上推动一个物体时，我们需要克服摩擦力。
摩擦力是由物体之间的接触面产生的力，它的大小取决于物体之间的粗糙程度和压力。
牛顿三大定律在生活中的应用
牛顿三大定律在生活中的应用
牛顿三大定律是科学发展史上最重要的基本原理之一，在现代物理学和工程学中都有广泛的应用。
在实际的生活中，牛顿三大定律也都有着广泛的应用，特别是在动力学中的应用最为明显。
下面结合牛顿三大定律和生活中的实际应用，来详细阐述一下牛顿三大定律在生活中的应用情况。
首先，牛顿第一定律，即物体恒定运动定律，明确规定了物体经过无外力作用时，保持其运动状态不变，在实际生活中，比如运动框架，以及我们平时观察到的物体运动守恒，都离不开这个定律的应用。
其次，牛顿第二定律，即物体受力运动定律，指出了物体受到外力的作用，其加速度的幅度与外力的大小成正比，方向和外力的方向一致。
在生活中，比如我们用脚抬起物体，物体所受到的外力越大，则其向上移动的速度越快。
最后，牛顿第三定律，即物体交互作用定律，指出了物体之间相互作用的原理，即“力的互作用是相等相反的”。
在实际生活中，比如我们把物体放置在平坦的桌面上，物体与桌面之间的推力是相等相反的，桌面产生的推力与物体产生的反作用力是相等的，而这正是牛顿第三定律的典型应用实例。
以上就是牛顿三大定律在生活中的应用情况，牛顿三大定律的普遍性和实用性，使其在生活中得到了广泛的应用，而且，牛顿三大定律也是其他定律的基础，比如洛伦兹定律，爱因斯坦相对论等等。
因此，未来，牛顿三大定律在实际生活中的重要作用还会给我们带来更
多惊喜。
牛顿第一,第二定律在实际生活中的应用
牛顿第一,第二定律在实际生活中的应用爱因斯坦说过：“牛顿是迄今为止发现的最伟大的物理学家。
”牛顿最重要的贡献之一是他的第一定律和第二定律。
它们用于研究各种物理现象，包括最基础的动力学，但也在实际生活中得到了广泛的应用。
牛顿第一定律被称为运动定律，它指出，静止的物体将保持它的静止状态，而运动的物体将继续运动，并且在没有外力作用的情况下，运动的速度不会改变。
也就是说，质量不变的物体受到的外力的总和为零。
牛顿第二定律指出，物体受到的外力越大，其加速度也就越大。
这两个定律对我们日常生活有着重要的意义。
从最基本的例子开始，当我们放下一个物体时，它会以恒定的速度下落。
这是因为物体受到重力的作用，它向下的速度会越来越快，这符合牛顿第二定律，也就是加速度和受力方向成正比。
这一点在我们日常生活中也显而易见，当我们把瓶子倒在桌子上，它会以恒定的速度往下滚动，这也是牛顿定律的反映。
牛顿的两个定律也提供了一种简单的方式来描述物理学中的惯性。
惯性是指物体在没有外力作用的情况下，不管它原来是处于运动状态还是静止状态，都将保持它原有的状态。
这种概念很重要，因为汽车，飞机，船只都要遵守它来保证安全。
也就是说，在汽车行驶时，当司机想要改变它的速度时，可以通过踩刹车或油门来改变它的加速度，似乎忽略了惯性，但是实际上，这也可以视为牛顿定律的反映，它只在总的受力的方向和大小上有所改变。
此外，牛顿的定律还可以用于解释我们每天都要面对的桥梁问题。
桥梁往往由桥墩、桥面和桥路组成，当车辆在桥上行驶时，会造成桥面、桥路和桥墩之间的平衡失调，这恰好符合牛顿定律，就是说，桥梁在受到外力的作用下会发生变形，这样就可以解释桥梁上的振动，以及车辆行驶时所产生的振动。
另外，牛顿的定律在航空工程中也发挥了重要作用。
当飞机在空中飞行时，它受到重力、空气阻力和其他外力的影响，这也符合牛顿定律，飞机的速度取决于这些外力的总和，飞机的速度越高，空气阻力就会越大，如果飞机的加速度超过空气阻力，它就可以继续往前飞行，而如果速度太慢，它就会坠毁。
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。
1.2牛顿运动定律与其应用
T(r) Mw 2 L mw 2 (L2 r 2 )
2L
1. T（r ) 随 r 的增大而减小
2. 撤掉小球 T（L ) = 0
T(r) mw 2 (L2 r 2 )
2L
3. 忽略绳子质量 m = 0
T Mw 2L
w
O M
T (r ) D m T(r Dr)
T (L) an
例：质量为 m 的物体 A 在光滑平面上紧靠着固定在地面上的 圆环 R 的内壁做圆周运动，物体与环壁间的摩擦系数为μ，已 知物体的初速度为 v0 ，求：任一时刻的速率 v 和路程 s。
由 l 1 at 2 2
t 2l(m sin2 M ) aM (M m)sin g
N maM
mg
例：在一匀加速运动的车厢内，观察单摆，其平衡位
置和振动周期如何变化（加速度 a0 ,摆长l，质量m）
S
S ' ma0
mg
a0
解：在S '系 a
周期 T 2
a02 g2
平衡位置 tan 1 a0
18
乙在相对地匀速运动的车
中 观测A物为匀速运动。
A 物受合外力
v
F0 a0
满足牛顿第二定律
N Av
mg
惯性系---在该参照系中观察,一个不受力作用的 物体将保持静止或匀速直线运动状态不变.
19
二. 在非惯性系中
丙在相对地以加速 a 向右运动的车上,
看 A 物沿反向 a 加速运动.
_
a 对非惯
求: 运动轨道方程 y[x]= ? 解: 二维空间的变力情况. 1.选 m 为研究物体.
y
v0
f
m
v
2.建坐标 xoy.
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B
（0l l
x）Sgdx
v
0 mvdv
Sl
v
0 vdv
v
2 lgx lg
例：一柔软绳长l，质量线密度l，一端着地开始自由下落，
求：下落的任意时刻，给地面的压力为多少？
解：建坐标， 以整个绳子为研究对象 任意 t , 绳受重力、地面对绳的支撑力N
y
N lgl dp d(mv)
dt
dt
y
l
O
解：设细棒的质量线密度为l
P
l M
O
L
d A dm x dx
L
B
x
任选一质量微元dm，其与质点P 的引力为
df
G
mdm x2
mldx
G x2
f
dL
G
d
mldx
x2
G mM d (d L)
两质点间
f
G
m1m2 r2
若 L << d,
mM f G d2
与平方反比定律一致。
例. 一质量密度为 的细棒，长为l，其上端用细线悬挂着，
解：
m
g
F浮
kv
m
a
m
dv dt
kv
mg F浮 kvT 0
F浮
dv
kvT kv m a m dt
mg
求：(1) b 球下摆到与竖直线成 角时的 v (a 球未离地） (2) = ？a 球刚好离开地面。
解： 研究对象a、b小球
(1) 分析 b 运动
a 球离开地面前 b 在竖直面内 做半径为 lb 的圆周运动。
O lb b
a
分析 b 受力,选自然坐标系
当 b 球下摆到与竖直线成 角时
Fn
T
mg cos
三、牛顿第三定律(作用力与反作用力)
作用力与反作用力大小相等、方向相反，作 用在不同物体上。
牛顿定律只适用于惯性系。
1.2.2 自然界中的力（自学）
从力的性质上说，自然界只有四种基本的相互作用
1. 引力相互作用 2. 电磁相互作用 3. 强相互作用 4. 弱相互作用
一切物体之间 静止或运动电荷之间 强子之间，如质子、中子、介子… 轻子（如电子、µ 介子）及强子间…
下端紧贴密度为′的液体表面。现将悬线剪断，求细棒恰 好全部没入液体中时的沉降速度。设液体没有粘性。
解： 在下落时细棒受两个力：
重力 G ，浮力 B
当 t 时刻，棒的浸没长度为 x
F G B S lg Sxg
l
（l x）Sg m dv v dx
O
Gx
dt
dt
（l x）Sgdx mvdv
牛顿第二定律的更准确表示:
F
dp
d(
mv )
m
dv
ma
（低速时m不变）
dt dt
dt
上式中的力是合力
F Fi
注意： 上式的瞬时性 矢量性
F ma
直角坐标系
自然坐标系
分量形式
Fix ma x
i
Fiy ma y
i
Fiz maz
i
i
Fin
man
m
v2 R
Fit
i
mat
m
dv dt
v2 2g(l y) N 3lg( l y )
d(lyv)
dt
l(v
dy dt
y
dv )
dt
dy v dt
dv g dt
N lgl l(v2 yg)
例沉：时在受液 到体 的中 液由 体静 阻止力释为放f一 质k量v 为，mv是的小小球球的，速它度在。下
设小球的终极速率为vT，求：任意时刻t，小球的速率。
1. 2 牛顿运动定律及其应用
1.2.1 牛顿运动定律 1.2.2 自然界中的力(自学） 1.2.3 牛顿运动定律的应用 1.2.4 非惯性系与惯性力 作业： 1-11、1-15、1-18
艾萨克·牛顿 (Isaac Newton, 1643-1727) 英国人
1687年出版了《自然哲学的数学原理》
m v2 lb
(1)
Ft
mg sin
m dv dt
(2)
由(2) 式
gsin dv dv ds v dv dt ds dt ds
v
s
vdv gsinds gsin (lbd )
0
0
2
v 2lb g cos (3)
O
lb b
a
T
mg
vdv gsinθ d s
s
lb
( 2
-
)
(2) = ？a 球刚好离开地面。
力的强度（相邻质子间）：
强相互作用 ≈ 10 4 N， 电磁相互作用 ≈ 10 2 N ， 弱相互作用 ≈ 10 -2 N ， 引力相互作用 ≈ 10-34 N 。
常见的力
1、万有引力 存在于一切物体之间
两质点间
f
G
m1m2 r2
G 6.67 1011 N m2 / kg2
2、 重力 地球表面附近的物质所受的地球引力
分析a 运动
当 T = mg 时，a 球刚好离地
由（1）式
Fn
mg mgcos
v2 m
lb
m
2lb gcos
lb
1 cos 2cos
cos1 1
3
NT
a
mg
O
lb b
a
T
T
mg
mg
例：一均匀细棒AB长为L，质量为M。在距A端 d 处 有一个质量为 m 的质点 P，如图所示， 求：细棒与质点 P 间的万有引力大小。
3. 分析力
找出研究对象所受的全部外力,画出受力图
4. 列方程
列牛顿定律方程. 选择适当的坐标系, 列出沿各坐标轴方向的方程.
5. 解方程，对结果作必要讨论。
例.一根不可伸长的轻绳跨过固定在O点的水平光滑细杆， 两端各系一个小球。a 球放在地面上，b 球被拉到水平位 置，且绳刚好伸直。从这时开始将 b球自静止释放。设 两球质量相同。
P
mg
方向竖直向下
mM
M
P G R2 mg , g G R2
M：地球质量 R：地球半径
3、弹簧的弹力 4、滑动摩擦力
f kx fk k N
1.2.3 牛顿运动定律的应用
解题步骤
Fi ma
1.认物体(确定研究对象)；
一般采用隔离体法. 即把系统中的几个物体分别研究。
2. 看运动
分析研究对象的运动状态,确定各研究对象运动状态之间的联系.
1. 定义了惯性参考系 惯性系 ___ 在该参照系中观察,一个不受力的物体 将保持静止或匀速直线运动状态不变.
2. 定义了物体的惯性和力 惯性___ 物体本身要保持运动状态不变的性质. 力___ 迫使一个物体运动状态改变的一种作用.
二、 牛顿第二定律
定量给出了运动状态的变化与所受外力之间的关系
F ma m 惯性质量
牛顿运动定律 万有引力定律源自牛顿定律是经典力学的基础，它统治了物理学各个领域近二百多年，
他还发现了光的色散，创制了反射望远镜，创立了微积分等，……
牛顿定律适用于宏观低速物体
1.2.1 牛顿运动定律
（Newtons laws of motion)
一、牛顿第一定律（惯性定律） 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。