牛顿力学三大定律分别是:惯性定律、加速度定律和作用力与反作用力定律。牛顿运动定律只成立于惯性参考系,又称为牛顿参考系。
牛顿第一定律
内容:一切物体在没有受到力或合力为零的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
说明:物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势,因此物体的运动状态是由它的运动速度决定的,没有外力,它的运动状态是不会改变的。物体的这种性质称为惯性。所以牛顿第一定律也称为惯性定律。第一定律也阐明了力的概念。明确了力是物体间的相互作用,指出了是力改变了物体的运动状态。因为加速度是描写物体运动状态的变化,所以力是和加速度相联系的,而不是和速度相联系的。在日常生活中不注意这点,往往容易产生错觉。
注意:牛顿第一定律并不是在所有的参照系里都成立,实际上它只在惯性参照系里才成立。因此常常把牛顿第一定律是否成立,作为一个参照系是否惯性参照系的判据。
牛顿第二定律
内容:物体在受到合外力的作用会产生加速度,加速度的方向和合外力的方向相同,加速度的大小与合外力的大小成正比,与物体的惯性质量成反比。
公式:F=ma,F为合外力
牛顿第二定律定量描述了力作用的效果,定量地量度了物体的惯性大小。它是矢量式,并且是瞬时关系。
要强调的是,物体受到的不为零合外力,会产生加速度,使物体的运动状态或速度发生改变,但是这种改变是和物体本身的运动状态有关的。
局限:该定律只适用于宏观物体的低速运动。
牛顿第三定律
内容:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一条直线上,大小相等,方向相反。
需要注意:
(1)作用力和反作用力是没有主次、先后之分。同时产生、同时消失。
(2)这一对力是作用在不同物体上,不可能抵消。
(3)作用力和反作用力必须是同一性质的力。
(4)与参照系无关。
第一定律引入力的概念和阐明惯性属性,定性揭示力和运动的关系,为第二定律打下基础、准备必要的概念;第三定律进一步给出作用力的性质,揭示物体运动的相互制约机制。三定律结合,全面解决了任意物体在受复杂的外力作用后的运动问题。
牛顿运动定律是一个有机整体,是一脉相承的完整理论体系,是力学的基本公理,由它们出发推论而出的动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律、动量矩定理、角动量守恒定律,进一步证实了动力学公理化体系相容性和一致性。