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牛顿运动定律

（一）牛顿第一定律

1.牛顿第一定律的内容

一切物体总是保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

2.理解牛顿第一定律，应明确以下几点：

（1）牛顿第一定律是个独立定律，它揭示了这样一条规律：运动是物体的固有属性，力是改变物体运动状态的原因。

①

牛顿第一定律反映了一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态不变的性质，这种性质称为惯性，牛顿第一定律又叫惯性定律。

②

牛顿第一定律反映了物体如果没有受外力，它的速度大小和方向都保持不变，即运动状态不变。可见，如果运动状态改变，即有了加速度，那一定是受到外力作用的结果，力是使物体产生加速度的原因。

（2）牛顿第一定律表述的只是一种理想情况，因为实际上不受外力作用的物体是不存在的，因而无法用实验验证。它的正确性主要在于它所推论的结果和实验事实相符合。

3.惯性

（1）惯性是任何物体都具有的固有属性，质量是物体惯性大小的量度，它和物体受力情况及运动状态无关。

（2）物体的惯性表现在保持原来的运动状态不变，原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动。物体受外力作用时，物体的惯性大小表现在改变运动状态难易程度。物体的质量大，运动状态难改变，惯性大；质量小的物体，运动状态容易改变，惯性小。

（二）牛顿第二定律

1.牛顿第二定律的内容及公式

物体的加速度a跟物体所受合外力F成正比，跟物体的质量m成反比，加速度的方向跟合外力F的方向相同，其数学表达式为：F=ma 2.理解牛顿第二定律，应明确以下几点：

（1）牛顿第二定律反映了加速度a跟合外力F质量m的定量关系，不能将公式F=ma理解为：物体所受合外力跟加速度成正比，与质量也成正比。

①

对同一物体（即质量m一定），加速度a与合外力成正比。

②

对同一合外力，不同物体（即质量不同），加速度a与质量成反比

在相同外力作用下，质量大的物体得到的加速度小，它的运动状态难改变，惯性大；质量小的物体得到的加速度大，运动状态容易改变，惯性小。因此质量是物体惯性大小的量度。

（2）牛顿第二定律的数学表达式F=ma是矢量式，加速度a永远与合外力F同向。

（3）牛顿第二定律是力对物体的瞬时作用规律，F与a必须是同一时刻的瞬时量。物体只有受外力作用时，才具有加速度。在恒定外力持续不断的作用下，物体具有持续不断的恒定加速度。外力随时间而改变，加速度也随时间而改变。在某一时刻，外力停止作用，加速度随即消失，物体由于具有惯性，就将保持该时刻的运动状态不再改变。

3.动量：运动物体质量m和速度v的乘积mv叫做动量，其数学表达式为P=mv。

在国际单位制中动量的单位是kg•m/s，动量是矢量，它的方向与速度方向相同。

（三）动量和牛顿第二定律

利用P=mv和a＝vtv0，可把牛顿第二定律的数学表达式写成：t

Fmamvtmv0PtP0

tt

牛顿第二定律又可表达为：作用在物体上的外力等于单位时间内物体动量的变化（即动量的变化率）。当初牛顿就是用它来表述牛顿第二定律的。

从上面的表述可以知道，如果一个物体的动量变化一定，那么它受力作用时间越短，这个力就越大，力的作用时间越长，这个力就越小。

（四）牛顿第三定律

1.牛顿第三定律的内容

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，作用在同一直线上。

2.理解牛顿第三定律，应明确以下几点：

（1）作用力和反作用力同时出现，同时变化，同时消失；

（2）作用力与反作用力是一对同性质的力；

（3）注意一对作用力与反作用力与一对平衡力的区别：一对作用力与反作用力具有六个特点：等值、反向、共线、同时、同性质、相互作用。而一对平衡力的性质不一定相同，且作用点一定在同一物体上。

规律

一、理想实验及其在科学研究中的作用

（1）理想实验。又称假想实验和抽象实验或思想实验，它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。理想实验是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。但是理想实验并不是脱离实际的主观臆想。首先，理想实验是以实践为基础的，是在真实科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实践过程做出更深入一层的抽象分析。其次，理想实验的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据。而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实的。

（2）在自然科学的理论研究中，理想实验具有重要作用。作为一种抽象思维的方法，理想实验可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间的内在逻辑联系，并由此得出重要结论。如：伽里略的斜面理想实验，打破了亚里示多德力和运动的关系，为近代力学的建立奠定了基础。后来这个结论被牛顿总结为运动定律，即惯性定律。

（3）在学习本部分内容时要认真体会、深刻理解理想实验的方法及其在科学研究中的作用。

二、牛顿第二定律解题的常用方法

（1）合成法（平行四边形定则）

若物体只受两个力作用而产生加速度时，应用力的合成法较简单。注意合外力的方向就是加速度的方向。解题时只要知道合外力的方向，就可知道加速度的方向，反之亦然，在解题时要准确做出力的平行四边形，运用解三角形进行求解。

（2）正交分解法

当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法解题，多数情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上

有Fx＝ma（沿加速度方向）

Fy＝0（垂直于加速度方向）

特殊情况下分解加速度比分解力更简单。

应用步骤一般为：

①

确定研究对象；

②

分析研究对象的受力情况并画出受力图；

③

建立直角坐标系，把力或加速度分解在x轴或y轴上；

④

分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程；

⑤

统一单位，计算数值。

说明：

①

分解力而不分解加速度，此时应规定加速度方向为x轴的正向。

②

分解加速度而不分解力，此种方法一般是在以某种力方向为x轴正向时，其它力都落在两坐标轴上而不需要分解。