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艾薩克·牛頓爵士是人類歷史上出現(xiàn)過的最偉大、最有影響的科學(xué)家，他同時也是物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，晚年醉心于煉金術(shù)和神學(xué)。他在1687年7月5日發(fā)表的不朽著作《

內(nèi)容

表述一:任何一個物體在不受外力或受平衡力的作用時(Fnet=0)，總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。

原來靜止的物體具有保持靜止的性質(zhì)，原來運(yùn)動的物體具有保持運(yùn)動的性質(zhì)，因此我們將物體具有保持運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性。一切物體都具有慣性，慣性是物體的物理屬性。所以此定律又稱為"慣性定律"

表述二:當(dāng)質(zhì)點距離其他質(zhì)點足夠遠(yuǎn)時，這個質(zhì)點就作勻速直線運(yùn)動或保持靜止?fàn)顟B(tài)。

即:質(zhì)量是慣性大小的量度。

慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)，與速度和接觸面的粗糙程度無關(guān)。

質(zhì)量越大，克服慣性做功越大;質(zhì)量越小，克服慣性做功越小。

力不是保持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。

內(nèi)容

物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

公式:

F合=ma (單位:N(牛)或者千克米每二次方秒)N=(kg×m)/(s×s)

牛頓發(fā)表的原始公式:F=mv/t

動量為p的物體F的作用下，其動量隨時間的變化率等于作用于物體的合外力。，在合外力為

用通俗一點的話來說，就是以t為自變量，p為因變量的函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，就是該點所受的合外力。

即: F=dpd/t=d(mv)/dt (d不是 delta(△)，而是微分的意思。但是在中學(xué)學(xué)習(xí)的一般問題中，兩者可以不做區(qū)別)

而當(dāng)物體低速運(yùn)動，速度遠(yuǎn)低于光速時，物體的質(zhì)量為不依賴于速度的常量，所以有

F=m(dv/dt)=ma

這也叫動量定理。在相對論中F=ma是不成立的，因為質(zhì)量隨速度改變，而F=d(mv)/dt依然使用。

由實驗可得在加速度一定的情況下F與m成正比,在質(zhì)量一定的情況下F與a成正比

(只有當(dāng)F以N,m以kg，a以m/s^2為單位時，F合=ma 成立)

幾點說明:

第二定律

(1)牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律。力和加速度同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失。

(2)F=ma是一個矢量方程，應(yīng)用時應(yīng)規(guī)定正方向，凡與正方向相同的力或加速度均取正值，反之取負(fù)值，一般常取加速度的方向為正方向。

(3)根據(jù)力的獨立作用原理，用牛頓第二定律處理物體在一個平面內(nèi)運(yùn)動的問題時，可將物體所受各力正交分解，在兩個互相垂直的方向上分別應(yīng)用牛頓第二定律的分量形式:Fx=max，F(xiàn)y=may列方程。

(4)牛頓第二定律只適用于質(zhì)點的運(yùn)動。

六個性質(zhì)

(1)因果性:力是產(chǎn)生加速度的原因。

(2)同體性:F合、m、a對應(yīng)于同一物體。

(3)矢量性:力和加速度都是矢量，物體加速度方向由物體所受合外力的方向決定。牛頓第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式∑F = ma中，等號不僅表示左右兩邊數(shù)值相等，也表示方向一致，即物體加速度方向與所受合外力方向相同。

(4)瞬時性:當(dāng)物體(質(zhì)量一定)所受外力發(fā)生突然變化時，作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時發(fā)生突變;當(dāng)合外力為零時，加速度同時為零，加速度與合外力保持一一對應(yīng)關(guān)系。牛頓第二定律是一個瞬時對應(yīng)的規(guī)律，表明了力的瞬間效應(yīng)。

(5)相對性:自然界中存在著一種坐標(biāo)系，在這種坐標(biāo)系中，當(dāng)物體不受力時將保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)，這樣的坐標(biāo)系叫慣性參照系。地面和相對于地面靜止或作勻速直線運(yùn)動的物體可以看作是慣性參照系，牛頓定律只在慣性參照系中才成立。

(6)獨立性:作用在物體上的各個力，都能各自獨立產(chǎn)生一個加速度，各個力產(chǎn)生的加速度的矢量和等于合外力產(chǎn)生的加速度。

適用范圍

(1)只適用于低速運(yùn)動的物體(與光速比速度較低)。

(2)只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀原子。

(3)參照系應(yīng)為慣性系。

內(nèi)容

兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一直線上，大小相等，方向相反。(詳見牛頓第三運(yùn)動定律)

表達(dá)式: F=-F'

第三定律

(F表示反作用力，

說明

要改變一個物體的運(yùn)動狀態(tài)，必須有其它物體和它相互作用。物體之間的相互作用是通過力體現(xiàn)的。并且指出力的作用是相互的，有作用力必有反作用力。它們是作用在同一條直線上，大小相等，方向相反。

注意

1.

①力的作用是相互的。同時出現(xiàn)，同時消失。

②相互作用力一定是相同性質(zhì)的力

③作用力和反作用力作用在兩個物體上，產(chǎn)生的作用不能相互抵消。

④作用力也可以叫做反作用力，只是選擇的參照物不同

⑤作用力和反作用力因為作用點不在同一個物體上，所以不能求合力

2.相互作用力和平衡力的區(qū)別

①相互作用力是大小相等、方向相反、作用在兩個物體上、且在同一直線上的力;兩個力的性質(zhì)是相同的。

②平衡力是作用在同一個物體上的兩個力，大小相同、方向相反，并且作用在同一直線上。兩個力的性質(zhì)可以是不同的。

③相互平衡的兩個力可以單獨存在，但相互作用力同時存在，同時消失

例如:物體放在桌子上，對于物體所受重力與支持力，二者屬于平衡力，將物體拿走后支持力消失，而重力依然存在.

而物體在桌子上，物體所受的支持力與桌面所受的壓力，二者為一對作用力與反作用力.物體拿走后，二者都消失.

實驗

牛頓運(yùn)動定律是建立在絕對時空以及與此相適應(yīng)的超距作用基礎(chǔ)上的超距作用，是指分離的物體間不需要任何介質(zhì)，也不需要時間來傳遞它們之間的相互作用。也就是說相互作用以無窮大的速度傳遞。

除了上述基本觀點以外，在牛頓的時代，人們了解的相互作用。如萬有引力、磁石之間的動量守恒是密切相聯(lián)系的。

但是隨著人們對物體間的相互作用的認(rèn)識的發(fā)展，19世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了電與磁之間的聯(lián)系，建立了電場、磁場的概念;除了靜止電荷之間有沿著連線方向相互作用的庫侖力外，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動電荷還要受到磁場力即洛倫茲力的作用;運(yùn)動電荷又將激發(fā)磁場，因此兩個運(yùn)動電荷之間存在相互作用。在對電磁現(xiàn)象研究的基礎(chǔ)上，麥克斯韋(1831-1879)在1855~1873年間完成了對電磁現(xiàn)象及其規(guī)律的大綜合、建立了系統(tǒng)的電磁理論，發(fā)現(xiàn)電磁作用是通過電磁場以有限的速度(光速c)來傳遞的，后來為

實驗證明:對于以電磁場為媒介傳遞的近距作用，總存在著時間的推遲。對于存在推遲效應(yīng)的相互作用，牛頓第三定律顯然是不適用的。實際上，只有對于沿著二物連線方向的作用(稱為有心力)，并可以不計這種作用傳遞時間(即可看做直接的超距作用)的場合中，牛頓第三定律才有效。

但是在牛頓力學(xué)體系中，與第三定律密切相關(guān)的動量守恒定律，卻是一個普遍的自然規(guī)律。在有電磁相互作用參與的情況下，動量的概念應(yīng)從實物的動量擴(kuò)大到包含場的動量;從實物粒子的機(jī)械動量守恒擴(kuò)大為全部粒子和場的總動量守恒，從而使動量守恒定律成為普適的守恒定律。

牛頓

牛頓的三大運(yùn)動定律構(gòu)成了物理學(xué)和工程學(xué)的基礎(chǔ)。正如歐幾里德的基本定理為現(xiàn)代幾何學(xué)奠定了基礎(chǔ)一樣，牛頓三大運(yùn)動定律為物理科學(xué)的建立提供了基本定理。三大定律的推出、地球引力的發(fā)現(xiàn)和微積分的創(chuàng)立使得牛頓成為過去一千年中最杰出的科學(xué)巨人。

牛頓

牛頓算不上是實驗者，他喜歡思考問題，像愛因斯坦那樣在腦海里做實驗。他會長時間專注地想事情，直到得出他需要的答案。用他自己的話說，他會"把問題擺在面前，然后開始等待，一直等到出現(xiàn)第一縷曙光，接著漸漸變得清晰，最后豁然開朗"。

不久，一個問題開始困擾著牛頓:是什么力量導(dǎo)致了運(yùn)動呢?他集中精力研究伽利略的自由落體定律和開普勒的行星運(yùn)動規(guī)律。他癡迷到了廢寢忘食的地步，身體幾乎處于崩潰的邊緣。

1666年初，牛頓創(chuàng)立了三大運(yùn)動定律，這些定律為他發(fā)明微積分和發(fā)現(xiàn)地球引力創(chuàng)造了必不可少的條件。但直到20年后哈雷鼓勵牛頓寫《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》時，牛頓才公布了他創(chuàng)立的三大定律。

1684年，讓·皮卡爾第一次精確地求出了地球的大小和質(zhì)量。有了這些必要的數(shù)字，牛頓就能證明:利用三大運(yùn)動定律和他的重力方程式可以正確地計算出行星運(yùn)動的真實軌道。即使有了確鑿的數(shù)學(xué)證據(jù)，牛頓也只是在哈雷的請求和說服下于1687年發(fā)表了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，發(fā)表這本書最主要的原因是羅伯特·胡克聲稱(錯誤地聲稱)，他自己已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動的普遍規(guī)律?！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》成為科學(xué)史上備受推崇和人們經(jīng)常使用的出版物。

在現(xiàn)代物理學(xué)中，動量守恒定律、能量守恒定律與

因為力是動量的時間衍生物，因此力這個概念顯得有些多余，是從屬于守恒定律的。力的概念也不能應(yīng)用于基礎(chǔ)理論，如量子力學(xué)、量子電動力學(xué)、廣義相對論中。標(biāo)準(zhǔn)模型解釋了三種基本力(強(qiáng)力、弱力和電磁力)是如何從規(guī)范場中起源并通過虛粒子轉(zhuǎn)換的。其他的力例如重力與費(fèi)米簡并壓力也可以從動量守恒中引出。