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牛顿的3个定律

牛顿的3个定律

力分析可以说是中学学习生涯中区分人渣和恶霸的一道知识屏障。我们从高二下学期开始接触力学,这个时候的力学分析比较简单,主要是水平方向和垂直方向,就是这两个方向。到了高中的时候,又开始了其他奇怪的方向,最常见的就是斜面。这个时候对力的分析会变得相对复杂,因为会引入三角函数,会死人。尤其是整个操作过程中,很多字母。多少人开始怀疑这里的生活!

好了,不说那些有趣的话了,直接去干货吧。

为了顺利的玩力的分析,必须掌握魔鬼三定律。它们是牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。一定要搞清楚他们的意思!

牛顿第一定律:

一切总是停留在匀速直线运动的状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态。

牛顿第一定律应该从以下几个方面来理解:

①定义惯性的概念。

定律前半部分“一切物体始终保持匀速直线运动或静止状态”,揭示了一个物体的重要属性——惯性,即物体保持匀速直线运动或静止状态的性质。牛顿第一定律指出所有物体在任何情况下都有惯性。所以牛顿第一定律也叫惯性定律。

②确定力的含义。

定律的后半部分“直到有外力迫使它改变这种运动状态”,其实就是力的定义,即力是改变物体运动状态的原因,而不是维持它的原因。这应该从实际出发来理解。

③定性地揭示了力与运动的关系。

牛顿第一定律指出了物体在没有外力的情况下的运动规律。它只是描述了一种理想状态。事实上,没有外力的物体是不存在的。当物体受到的外力为零时,它的作用和没有外力时是一样的。但是,我们不能把“没有外力”解读为“零外力”。

牛顿第二定律:

物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。

【例题】质量为M的物体放在光滑的水平面上,同时受到一个水平力F的作用,如图。尝试讨论:

①此时有哪些力作用在物体上?

②每一个力都产生加速度吗?

③物体的实际运动是怎样的?

④物体为什么会呈现这种运动状态?

【解析】①物体此时受到三个力,分别是重力、支撑力和水平力f .

②根据“力是加速度的原因”,每一个力都应该产生加速度。

③物体的实际运动沿力f的方向加速度为a = f/m .

④因为重力和支撑力是一对平衡力,它们的作用相互抵消。此时作用在物体上的合力相当于f .

从上面的分析可以看出,一个物体只能有一种运动状态,物体的运动状态只能由物体的合力决定,而不是一个或几个力。我们把物体运动的加速度和物体的合力之间的这种对应关系称为牛顿第二定律的恒等式。

所以在牛顿第二定律f = ma中,f是作用在物体上的外力,加速度的方向与外力的方向相同。

牛顿第三定律

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,作用在同一条直线上。

这里的“总是”强调的是,对于任何对象,在任何条件下,这两个平等关系都成立。这可以从以下几个方面来理解:

①不管物体的大小和形状如何,比如大物体和大物体之间,或者大物体和小物体之间,或者任何形状的物体之间,相互作用力总是相等的。

②不管物体的运动状态如何,例如静止物体之间、运动物体之间或静止物体与运动物体之间的相互作用力,大小总是相等的。

③作用力和反作用力的产生和消失是同时发生的。因为如果其中一个生成或消失,另一个必然同时生成或消失。否则,他们之间的平等关系就无法建立。说作用力和反作用力的产生有先后顺序是不对的。

平衡力与作用力和反作用力的区别是:

①一个力和它的反作用力必须具有相同的性质。比如力是弹性的,那么反作用力也一定是弹性的;如果作用力是摩擦力,那么反作用力一定是摩擦力,等等。而一个力和它之间的平衡力可以相同也可以不同。

②一个力及其反作用力分别作用在两个相互作用的物体上,即受力物体不同;而一个力和它的平衡力必须同时作用在同一个物体上,也就是受力的物体是相同的。

③一个力必然有它的反作用力,反作用力是同时产生、同时存在、同时消失的;然而,一对平衡力可以是这样的,一个力消失,另一个力仍然存在。

④作用力和反作用力的影响不能相互抵消;然而,一对平衡力作用在同一物体上的效果正好相互抵消。

牛顿第三定律揭示了力的相互作用,即两个物体之间只要有强烈的作用力,必然会有一对作用力和反作用力。学生在学习中应注意A与B and B和A之间的对应关系。在求解一个力的大小和方向时,可以通过改变研究对象来分析力的反作用力。


掌握了以上知识点。接下来是分析,重点分析以下几点。

将物体的运动合成为两个方向。

①如果物体在水平面上,则它是水平和垂直的。

②如果是在斜面上,就是沿着斜面方向和垂直斜面方向。

③还有一个是加速度的方向,表示合力的方向。

力的种类很少,比如相互作用力,重力,弹性。通常,我们主要研究这些力。然后就是熟练度的效果。抓住这些核心的东西,基本上就能吃到定力的分析了。

然后就是熟练绳的力,杆的力,弹簧的力。然后在分析中学习整体分析和孤立分析。分析问题的时候,一定要懂得分类讨论。不要总想着一锅炖!

这是我们很多同学喜欢走的一条狂野又不靠谱的路。我懒得深入思考问题,所以很容易觉得物理超级难。其实物理很简单!抓住核心的东西搞一搞,基本就能解决中学物理了。当然前提是要有扎实的数学知识,比如勾股定理,三角函数。一些概念性的知识点要理解透彻!

好了,今天就来分享一下吧!

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