牛顿三大定律分别是什么?如何运用牛顿三大定律?
高中 来源:网络 编辑:小蜜蜂 2019-09-05 14:12:32

  牛顿三大定律是我们初高中的基础知识,也是需要掌握的重点定律。下面小编给大家重点的讲述这三大定律的区别和联系,以及其发现的背景,追根溯源,再来回顾其在我们日常的做题中的一个应用,以及适用的条件等。掌握一个知识之后,我们学会运用,这样才是真正的学以致用,在未来的学习中才能更好的进行发掘和提升。下面我们来看看相关的知识简析。

牛顿三大定律分别是什么?如何运用牛顿三大定律?

  1、三大定律

  牛顿三大定律其实是描述的物体的运动与受力之间的关系。第律,又称惯性定律,讲的是物体如果不受力(外力为零),那么其运动状态保持不变。第二定律,对应着一个的公式F=ma,力的大小跟其质量和加速度有关。第三定律,也叫作用力与反作用力定律,两个物体作用的时候,各自收到对方的力,这个力大小相等,方向相反。

  2、发现背景

  早期,人们对力的认识不够。的亚里斯多德就认为力是维持物体运动的原因。因为他觉得,我们要推车,一直使力车才能往前。一旦不推,车子就停下了。亚里士多德当时是个学霸,所以他的观点影响了好几代人。

  后来,伽利略说物体的运动不需要力来维持。公开反对亚里士多德的观点,这其实需要大的勇气。伽利略通过下面这个实验装置(下图),发现小球滚下来后,水平方向没有力,但是却依然往前运动。根据这个实验,力不是维持运动的原因。

  笛卡尔坚定的认同伽利略的观点,并且更加接近现在的牛顿第律。他认为:如果没有其它原因,运动的物体会一直以同一速度沿直线运动,并且会一直运动下去。

  牛顿总结了前人的观点,提出:一切物体总保持原来的匀速直线运动,直到有外力迫使它发生改变。这就是牛顿第律。

  牛顿第二定律反应出了力和加速度的关系。根据第律,受力的物体会发生运动,那么到底如何运动?牛顿在《自然哲学之数学原理》中,给出了很对定义,比如质量m,比如动量mv等等。牛顿想从数学上得到力和运动的关系,定义了力是动量的时间变化率,这样F=d(mv)/dt,从而得到F=ma,这其实也就定义了加速度a。实验表明,这个公式正确无误。

  牛顿发现了两个定律后,开始研究两个物体间的力了。因为施加的力,必定通过一个物体去作用于另一个物体。很自然的就会想,这两个物体受到的力会不会一样。于是,通过实验,一个弹簧秤,两端拉伸,不管两侧的人如何用力,同一时刻,指针是不变的。这其实就说明了,两个力是相等的。当然,这个实验也有缺点,但是的直观。

  3、应用

  三大定律的发现,奠定了经典力学的基础。第律准确地认识了力的本质,第二定律定量地给出了力的计算方法,使得牛顿力学不再是空洞乏力的文字描述,真正上升为一种科学理论。第三定律适用于任意参考系,非平衡条件下依然适用。

  正因为,三大定律是真个力学的基础,所以后续力学的发展都在这个基本框架内,所以经典力学也叫牛顿力学。

  我们在求解力学问题时,总会有三大类方程:本构方程,平衡方程/运动方程、几何方程。其中,平衡方程/运动方程就是建立在牛顿三大定律之上的。否则,力学将无从计算。

  说个简单点的,的动量定理就是建立在第二定律之上,后面的动量矩定理(古语:角动量定理)、动能定理等等,在推导的过程中,不止一次用到第二定律。

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