牛顿第一、二、三定律的关系

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  摘要:牛顿的第一、二、三定律并不是分立的,而是有着紧密联系的,本文通过分析牛顿第一定律与牛顿第二定律的联系、牛顿第二定律与牛顿第三定律的联系,并且通过案例分析来具体的说明牛顿第一、二、三的联系。
  关键词:牛顿定律;“一、二、三”的联系
  一、牛顿第一、二定律的关系
  牛顿第二定律是对牛顿第一定律的进一步说明,因为牛顿第一定律说明了力是改变物体运动状态的原因,物体受到合外力时,它的运动状态就会发生改变,物体的运动状态就是物体速度,也就是物体受到合外力时,物体的速度就发生了改变。而牛顿第二定律说明了合外力是怎样改变物体的运动状态的,由牛顿第二定律的表达式F=ma可知,当物体受到的合外力不为零时,就会产生一个加速度,有了加速度,物体的速度必然发生改变,所以牛顿第二定律说明了力是怎样改变物体的运动状态的。
  比如,一支笔房子桌子上面保持静止状态,当给它一个推力时,它就会移动起来,并且当撤去外力时,它还在运动,运动一段时间后,它又会停下来保持静止状态。可以用牛顿第一定律解释这样一个过程,笔放在桌子上面保持静止状态是由于它受到的合外力为零;当给它施加一个外力时,由于力会改变物体的运动状态,所以它运动了;由于在运动过程中,它还受到了摩擦力的作用,摩擦力又会改变笔在运动的这种状态,所以最后它又停下来了。利用牛顿第二定律可以对这个例子进一步的解释,笔放在桌子上面,由于受到合外力为零,所以笔没有加速度,它将保持原有的速度(静止状态);当受到一个外力时,它就会产生一个加速度,物体的速度就发生改变,它就由静止开始运动;运用过程中受到了摩擦力的作用,它就会产生一个与运动发现相反的加速度,迫使它做减速运动,所以它最后停下来了。
  二、牛顿第二定律与牛顿第三定律的关系
  利用牛顿第三定律可以更好的运用牛顿第一、二定律,牛顿第二定律说明了力是怎样改变物体的运动状态的,所以要分析一个物体的运动状态就必须明确物体的受力情况,对于只有一个物体的研究对象来说,在分析它的受力时是比较简单的,直接把所有的力合成即可,但是对于多个物体组成的体系,若要研究其中一个物体时,就要采用隔离法进行研究,而在研究物体的相互作用力时,采用牛顿第三定律就比较方便,因此,牛顿第三定律可以使牛顿第一、二定律运用起来更加方便。
  例如,如图,A和B一起叠放在水平面上,水平力F拉着A在B上以4m/s的速度向右做匀速运动,B相对水平面以2m/s速度向右做匀速运动。
  A的受力情况:A受到竖直向下的重力GA、来自B竖直向上的支持力FN1、来自B的向左的滑动摩擦力f1、外力F。由牛顿第一定律可以知道:F- f1=0; FN1-GA=0。而B的受力情况:B受到竖直向下的重力GB、来自地面竖直向上支持力FN2、来自A竖直向下的压力FN1(由牛顿第三定律可知,A对B的压力和B对A的支持力是一对作用力与反作用力,因此就可以很好的确定A对B的压力大小和方向)、来自A的向右的摩擦力f1(由牛顿第三定律可以知道,A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力,因此就可以很好的确定A对B的摩擦力的大小和方向)、来自地面的向左的摩擦力f2。根据牛顿第一定律就有:FN2- FN1-GB=0; f1- f2=0;若A、B不是匀速运动的,而是具有加速度的,那么在做受力分析的时候分析各个力的大小和方向时,在分析相互作用力时,分析的方法是一致的,只是要利用牛顿第二定律来解决问题。所以利用牛顿第三定律可以更好的使用牛顿第一、二定律。
  三、结论
  根据以上的分析,牛顿第一定律、牛顿第二定律有著密切的关系,牛顿第一定律,说明了力是改变物体运动状态的原因,而牛顿第二定律,说明了力是产生加速度的原因,物体有了加速度,那么速度必然发生改变,所以牛顿第二定律是对第一定律的进一步说明。利用牛顿第三定律分析物体的受力情况,可以更好的运用牛顿第一、二定律。
  参考文献:
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  (作者单位:贵州师范大学物理与电子科学学院550000)
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