牛頓經(jīng)典力學(xué)

1、物理學(xué)以及物理學(xué)的發(fā)展物理學(xué)以及物理學(xué)的發(fā)展物理學(xué)發(fā)展的三個時期物理學(xué)發(fā)展的三個時期牛頓經(jīng)典力學(xué)牛頓經(jīng)典力學(xué)牛頓力學(xué)體系牛頓力學(xué)體系 牛頓力學(xué)體系的建立，標(biāo)志著近代物理學(xué)的誕生。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。 而牛頓力學(xué)體系由牛牛頓三大定律頓三大定律與萬有定律萬有定律組成。牛頓牛頓三大定律牛頓三大定律牛頓第一定律牛頓第一定律： 一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓第二定律牛頓第二定律： 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

2、反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 表達(dá)式：表達(dá)式：F F合合=ma=ma 牛頓第三定律牛頓第三定律： 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。 表達(dá)式：表達(dá)式：F=-FF=-F 牛頓第一定律：牛頓第一定律： 物體都有維持靜止和作勻速直線運(yùn)動的趨勢，因此物體的運(yùn)動狀態(tài)是由它的運(yùn)動速度決定的，沒有外力，它的運(yùn)動狀態(tài)是不會改變的。物體的保持原有運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性(inertia)慣性的大小由質(zhì)量量度。所以牛頓第一定律也稱為慣性定律(law of inertia)。牛頓第一定律也闡明了力的概念。明確了力是物體間的相互作用，指出了是力改變了物體的運(yùn)動狀態(tài)。因為加速

3、度是描寫物體運(yùn)動狀態(tài)的變化，所以力是和加速度相聯(lián)系的，而不是和速度相聯(lián)系的。在日常生活中不注意這點，往往容易產(chǎn)生錯覺。 注意注意 （1）牛頓第一定律并不是在所有的參照系里都成立，實際上它只在慣性參照系慣性參照系里才成立。因此常常把牛頓第一定律是否成立，作為一個參照系是否慣性參照系的判據(jù)了。 （2）牛頓第一定律是通過分析事實，再進(jìn)一步概括、推理得出的。我們周圍的物體，都要受到這個力或那個力的作用，因此不可能用實驗來直接驗證這一定律。但是，從定律得出的一切推論，都經(jīng)受住了實踐的檢驗，因此，牛頓第一定律已成為大家公認(rèn)的力學(xué)基本定律之一。 牛頓第二定律牛頓第二定律 （1）牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律

4、。力和加速度同時產(chǎn)生、同時變化、同時消逝。 （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。 五個重要性質(zhì)：五個重要性質(zhì)：同體性、矢量性、瞬時性、相對性、獨立性 牛頓第三定律牛頓第三定律 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

5、是作用在同一條直線上，大小相等，方向相反。 注意注意力的作用是相互的。同時出現(xiàn)，同時消失。 相互作用力一定是相同性質(zhì)的力 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。 作用力也可以叫做反作用力，只是選擇的參照物不同 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 萬有引力定律萬有引力定律 任意兩個質(zhì)點通過連心線方向上的力相互吸引。該引力的大小與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學(xué)本質(zhì)或物理狀態(tài)以及中介物質(zhì)無關(guān)。 萬有引力定律是解釋物體之間的相互作用的引力的定律。是物體（質(zhì)點）間由于它們的引力質(zhì)量而引起的相互吸引力所遵循的規(guī)律。 萬有引力定律萬有

6、引力定律定律內(nèi)容：定律內(nèi)容： 自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小與兩物體的質(zhì)量的乘積成正比，與兩物體間距離的平方成反比。 公式表示：公式表示： F=GF=G* *M1M2/M1M2/（R R* *R R） （G=6.6710-11Nm2/kg2） F: 兩個物體之間的引力； (牛頓N) G: 萬有引力常數(shù)萬有引力常數(shù)=6.6710-11次方Nm2-2次方 m1: 物體1的質(zhì)量 ；（千克kg ）m2: 物體2的質(zhì)量 ；（千克kg ）r: 兩個物體之間的距離 ；（米m ）萬有引力常數(shù)萬有引力常數(shù) 萬有引力常數(shù)又稱重力常數(shù)，即萬有引力定律中表示引力與萬有引力常數(shù)又稱重力常數(shù)，即萬有引力定

7、律中表示引力與兩物體質(zhì)量、距離關(guān)系公式中的系數(shù)。萬有引力常量是自然界中兩物體質(zhì)量、距離關(guān)系公式中的系數(shù)。萬有引力常量是自然界中少數(shù)幾個最重要的物理常量之一。少數(shù)幾個最重要的物理常量之一。 萬有引力常數(shù)萬有引力常數(shù)=6.67=6.6710-1110-11次方次方N Nm2m2-2-2次方次方 它是在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百多年以后，由英國物理它是在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百多年以后，由英國物理學(xué)家學(xué)家卡文迪許卡文迪許于于17981798年巧妙的在實驗室里用扭秤測定的萬有年巧妙的在實驗室里用扭秤測定的萬有引力常數(shù)，從而算出地球的質(zhì)量和密度。引力常數(shù)，從而算出地球的質(zhì)量和密度。 測出萬有引力常數(shù)的實驗

8、示意圖測出萬有引力常數(shù)的實驗示意圖卡文迪許卡文迪許亨利亨利卡文迪許卡文迪許 (Henry (Henry Cavendish,1731.10.10.Cavendish,1731.10.10.1810.3.10.)1810.3.10.)英國化學(xué)家、物理學(xué)家。英國化學(xué)家、物理學(xué)家。公元公元17311731年年1010月月1010日生于法國尼斯。日生于法國尼斯。1742174217481748年他在倫敦附近的?？思{年他在倫敦附近的?？思{學(xué)校讀書。學(xué)校讀書。1749174917531753年期間在劍橋年期間在劍橋彼得豪斯學(xué)院求學(xué)。在倫敦定居后，彼得豪斯學(xué)院求學(xué)。在倫敦定居后，卡文迪許在他父親的實驗室中當(dāng)

9、助手，卡文迪許在他父親的實驗室中當(dāng)助手，做了大量的電學(xué)、化學(xué)研究工作。他做了大量的電學(xué)、化學(xué)研究工作。他的實驗研究持續(xù)達(dá)的實驗研究持續(xù)達(dá)5050年之久。年之久。17601760年年卡文迪許被選為倫敦皇家學(xué)會成員，卡文迪許被選為倫敦皇家學(xué)會成員，18031803年又被選為法國研究院的年又被選為法國研究院的1818名外名外籍會員之一。籍會員之一。 牛頓力學(xué)體系的局限性牛頓力學(xué)體系的局限性 它是它是2020世紀(jì)以前的力學(xué)，有兩個基本假定：其一是假世紀(jì)以前的力學(xué)，有兩個基本假定：其一是假定時間和空間是絕對的，長度和時間間隔的測量與觀測者定時間和空間是絕對的，長度和時間間隔的測量與觀測者的運(yùn)動無關(guān)，物質(zhì)

10、間相互作用的傳遞是瞬時到達(dá)的；其二的運(yùn)動無關(guān)，物質(zhì)間相互作用的傳遞是瞬時到達(dá)的；其二是一切可觀測的物理量在原則上可以無限精確地加以測定是一切可觀測的物理量在原則上可以無限精確地加以測定。 2020世紀(jì)以來，由于物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)的局限性世紀(jì)以來，由于物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)的局限性暴露出來。如第一個假定，實際上只適用于與光速相比低暴露出來。如第一個假定，實際上只適用于與光速相比低速運(yùn)動的情況。在高速運(yùn)動情況下，時間和長度不能再認(rèn)速運(yùn)動的情況。在高速運(yùn)動情況下，時間和長度不能再認(rèn)為與觀測者的運(yùn)動無關(guān)。第二個假定只適用于宏觀物體。為與觀測者的運(yùn)動無關(guān)。第二個假定只適用于宏觀物體。在微觀系統(tǒng)中，所有物理量在原則上不可能同時被精確測在微觀系統(tǒng)中，所有物理量在原則上不可能同時被精確測定。因此牛頓力學(xué)的定律一般只是宏觀物體低速運(yùn)動時的定。因此牛頓力學(xué)的定律一般只是宏觀物體低速運(yùn)動時的近似定律。