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1、1-4 牛顿运动定律牛顿运动定律 牛顿（牛顿（16431727） ： 17世纪最伟大的科学巨匠。世纪最伟大的科学巨匠。 18岁剑桥大学三一学院读书。岁剑桥大学三一学院读书。 在在16651666年这两年之内有重大发现。年这两年之内有重大发现。 1669年，年仅年，年仅26岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。1672年起为皇家学会会员，年起为皇家学会会员，1703年为皇家学会主席直年为皇家学会主席直到逝世。到逝世。1701年辞去剑桥大学的工作。曾任造币厂厂年辞去剑桥大学的工作。曾任造币厂厂长，长，1705年受封为爵士。晚年研究宗教。终生未娶。年受封为爵士。晚年研究宗教。终
2、生未娶。1 物理学上主要成就是创立了经典力学的基本体系，物理学上主要成就是创立了经典力学的基本体系，促成了物理学史上第一次大综合；促成了物理学史上第一次大综合； 对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的 研研究，作出了重大贡献；究，作出了重大贡献； 在数学方面，总结和发展了前人的工作，建立了二在数学方面，总结和发展了前人的工作，建立了二项式定理，创立了微积分；项式定理，创立了微积分； 在天文学方面，发现了万有引力定律，创制了反射在天文学方面，发现了万有引力定律，创制了反射望远镜，初步观察到了行星运动的规律。望远镜，初步观察到了行星运动的规律。 在在168
3、7年发表的年发表的著作著作自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理，标标志着经典力学体系的确立。志着经典力学体系的确立。 2一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律 任何物体都要保持其静止状态或匀速直线运动任何物体都要保持其静止状态或匀速直线运动 状态状态, , 直到其他物体所作用的力迫使它改变为止。直到其他物体所作用的力迫使它改变为止。包含两个重要概念：包含两个重要概念：惯性惯性(inertia)和力和力。 惯性惯性是物体所具有的一种固有特性，保持静止状是物体所具有的一种固有特性，保持静止状态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律也称为态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律也称为惯性惯性定律定律。要改变物体所处的
4、状态。要改变物体所处的状态, , 外界必须对物体施外界必须对物体施加影响或作用加影响或作用, , 也就是也就是力力。 物体所受的力是外界对它的作用物体所受的力是外界对它的作用, , 作用的效果是作用的效果是使该物体改变运动状态使该物体改变运动状态, , 产生加速度。产生加速度。 3二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律 1. 质量：质量：量度物体惯性的大小。量度物体惯性的大小。 质量作为惯性的量度而引入质量作为惯性的量度而引入, 称为称为惯性质量。惯性质量。 质量与在大小相等的外力作用质量与在大小相等的外力作用下获得的加速度的大小成反比。下获得的加速度的大小成反比。 质量是标量质量是标量, 单位是单
5、位是kg (千克千克)。 微微观观物物体体质质量量是是用用碳碳同同位位素素 原原子子量量的的十十二二分分之之一为单位来量度的一为单位来量度的, 称为称为原子质量单位原子质量单位，用，用u表示表示 42. 牛顿第二定律牛顿第二定律 质点加速度大小与所受合力大小成正比质点加速度大小与所受合力大小成正比 , 与质与质点自身质量成反比点自身质量成反比; 加速度方向与合力方向相同。加速度方向与合力方向相同。 牛顿第二定律是质点所受合力、自身质量及获得牛顿第二定律是质点所受合力、自身质量及获得的加速度三者间的瞬时关系。定量描述力的效果的加速度三者间的瞬时关系。定量描述力的效果, , 确定合力与加速度间的量
6、值关系确定合力与加速度间的量值关系, , 对运动状态变化对运动状态变化作出定量的解释和分析。作出定量的解释和分析。分量式：分量式：Fx = m ax ，Fy = m ay ，Fz = m az 牛顿第二定律的数学形式为牛顿第二定律的数学形式为5三、牛顿第三定律三、牛顿第三定律 牛顿第三定律牛顿第三定律指出物体间作用是相互的指出物体间作用是相互的, , 其中的其中的一个力称为一个力称为作用力作用力, , 把另一个力称为把另一个力称为反作用力反作用力。 作用力和反作用力的特点：作用力和反作用力的特点：成对出现，同时产生，成对出现，同时产生，同时消失；作用在同一直线上，但作用于不同的物同时消失；作用
7、在同一直线上，但作用于不同的物体上；性质相同。体上；性质相同。力的单位力的单位N 牛顿牛顿 ：1 N = 1 kg m s 2 物体物体 A 以力以力 作用于物体作用于物体B时，物体时，物体 B也必定也必定同时以力同时以力 作用于物体作用于物体 A， 与与 大小相等，大小相等，方向相反，并处于同一条直线上，方向相反，并处于同一条直线上， 61. 物体是指质点而言的，是质点运动的基本定律物体是指质点而言的，是质点运动的基本定律。牛顿三定律之间的关系：牛顿三定律之间的关系： 2. 牛顿运动定律可以导出刚体、流体等运动定律，牛顿运动定律可以导出刚体、流体等运动定律，从而建立起整个古典力学体系。从而建
8、立起整个古典力学体系。 3. 三条运动定律之间有着紧密联系。三条运动定律之间有着紧密联系。 第一定律和第二定律分别定性地和定量地说明了一物体的第一定律和第二定律分别定性地和定量地说明了一物体的机械运动状态的变化与其他物体对这物体的作用力之间的关机械运动状态的变化与其他物体对这物体的作用力之间的关系。第三定律说明引起物体机械运动状态变化的物体间的作系。第三定律说明引起物体机械运动状态变化的物体间的作用力具有相互作用的性质，并指出相互作用力之间的定量关用力具有相互作用的性质，并指出相互作用力之间的定量关系。第二定律侧重说明一个特定物体，第三定律侧重说明物系。第二定律侧重说明一个特定物体，第三定律侧重说明物体之间相互联系和相互制约的关系。体之间相互联系和相互制约的关系。 7
