在中学物理知识体系中,大家在力学部分学到“牛顿三大力学定律”。其中,在初中物理阶段大家需要掌握牛顿第一定律以及牛顿第三定律,到了高中阶段,大家再逐渐接触到关于“牛顿第二定律”的相关内容。
对于“牛顿三大力学定律”,大家要努力做到以下几点,才能够把这三大定律掌握得精通:
1、掌握并了解每一种力学定律的概念,并深入理解其中的内涵;
2、掌握不同力学定律的不同作用,这样便能够在不同的场合灵活运用不同的力学定律去解决实际问题;
3、尽量消除对每一种定律在细节、用法上的错误认知。
接下来,为大家深度剖析一下每一种牛顿力学定律。
牛顿第一定律,又称为“惯性定律”,通常指的是物体在一种受力平衡条件下的运动状态。
关于牛顿第一定律,高中物理教材比初中物理教材相比则有更多、更深的表述形式——
初中阶段:物体在受力平衡(各方向的合外力为0)的条件下,会一直保持静止状态或匀速直线运动状态,即平衡状态。
高中阶段:物体在受力平衡(各方向的合外力为0)的条件下,会一直保持静止状态或匀速直线运动状态,即平衡状态,直到有新的外力改变这种平衡状态为止。
关于牛顿第一定律的相关应用:
1、漂浮在水中或悬浮在水中的物体,所受的重力与浮力相平衡,因此可根据两者中的任何一个物理量值得出另一个物理量值;“静止在地上的物体”所受的重力与支持力相平衡,也是同样的道理。
2、由于任何物体具有惯性,因此正在运动中的车辆,若采取制动措施令它停下来,则不可能立刻让它停下来,因为车辆还要继续向前运动一段距离,靠地面给它的摩擦力慢慢减速后,才能够停下来。
3、当羊角锤尖部出现了松动时,通常“把尖部朝上放置,把手柄向下猛捶几下”,这样便能够让羊角锤的尖部“慢慢靠运动嵌进去”,尖部才会更牢固。
相关易错点
1、惯性是物体的一种性质,并不是一种力,所以大家千万不要说“某物体受到惯性的作用”;
2、物体的惯性只与物体的质量有关,与物体的运动状态无关;
3、大家千万不要把“物体受的平衡力”和“作用力与反作用力”相混淆。对于任意一对平衡力,受力物体必然为同一个物体;两个平衡力的性质可能一致,也可能不一致。
牛顿第二定律多用来表示“物体在合外力(不为0)作用之下的运动”这种情形。
基本定义:运动中的固定物体(物体的质量一定),其加速度大小与所受合外力大小成正比;当不同的物体所受合外力一定时,其加速度大小与物体的质量成反比。
用公式来表示牛顿第二定律,则可表示成F=ma
在这个公式中,F指的是物体所受的合外力,m为物体的质量,a指的是物体的加速度,大家可根据任何两个物理量计算出第三个物理量。在这个公式中,合外力F和加速度a均为矢量,既有大小又有方向,这点说明合外力F和加速度a两者始终保持方向相同。
当合外力F的方向与物体运动方向相同时,加速度a的方向也与物体运动方向相同,此时物体做加速运动;
当合外力F的方向与物体运动方向相反时,加速度a的方向也与物体运动方向相反,此时物体做减速运动。
同时,该定律还具有“瞬时性”——当合外力F发生变化时,加速度a也立刻随着发生变化。
当“牛顿第二定律”用于“匀速圆周运动”时,F可表示成合外力(或某个瞬时合外力)提供的向心力,此时a表示的物理量则成了“向心加速度”(或某个瞬时向心加速度)。
大家若在运用力学计算公式计算后求出了不同正负数值的加速度a,大家也要根据不同的情形做出不同的判断——
当a>0时,a的方向与物体运动方向相同,此时物体做加速运动;
当a=0时,物体处于一种平衡状态,运动状态为“静止”或“匀速直线运动”状态;
当a<0时,a的方向与物体运动方向相反,此时物体做减速运动。
该定律也可称为“作用力与反作用力定律”。基本概念:A物体若给B物体施加一个外力,那么A物体也会同时受到来自B物体的“反作用力”,这两个力大小相等,方向相反,性质一致。
牛顿第三定律也具有瞬时性,这说明“作用力与反作用力”同时出现,同时消失。
易错点提示
大家千万不要把“作用力与反作用力”和“平衡力”相混淆。对于任意一对作用力与反作用力,两者互为施力物体、受力物体,这点说明两个力的受力物体是不同的;两个力的性质也一定是一致的。