牛頓第一、二、三定律的關(guān)系

袁偉

摘要：牛頓的第一、二、三定律并不是分立的，而是有著緊密聯(lián)系的，本文通過分析牛頓第一定律與牛頓第二定律的聯(lián)系、牛頓第二定律與牛頓第三定律的聯(lián)系，并且通過案例分析來具體的說明牛頓第一、二、三的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：牛頓定律；“一、二、三”的聯(lián)系

一、牛頓第一、二定律的關(guān)系

牛頓第二定律是對牛頓第一定律的進(jìn)一步說明，因?yàn)榕ｎD第一定律說明了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，物體受到合外力時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就是物體速度，也就是物體受到合外力時(shí)，物體的速度就發(fā)生了改變。而牛頓第二定律說明了合外力是怎樣改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，由牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma可知，當(dāng)物體受到的合外力不為零時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度，有了加速度，物體的速度必然發(fā)生改變，所以牛頓第二定律說明了力是怎樣改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。

比如，一支筆房子桌子上面保持靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)給它一個(gè)推力時(shí)，它就會(huì)移動(dòng)起來，并且當(dāng)撤去外力時(shí)，它還在運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，它又會(huì)停下來保持靜止?fàn)顟B(tài)。可以用牛頓第一定律解釋這樣一個(gè)過程，筆放在桌子上面保持靜止?fàn)顟B(tài)是由于它受到的合外力為零；當(dāng)給它施加一個(gè)外力時(shí)，由于力會(huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以它運(yùn)動(dòng)了；由于在運(yùn)動(dòng)過程中，它還受到了摩擦力的作用，摩擦力又會(huì)改變筆在運(yùn)動(dòng)的這種狀態(tài)，所以最后它又停下來了。利用牛頓第二定律可以對這個(gè)例子進(jìn)一步的解釋，筆放在桌子上面，由于受到合外力為零，所以筆沒有加速度，它將保持原有的速度（靜止?fàn)顟B(tài)）；當(dāng)受到一個(gè)外力時(shí)，它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度，物體的速度就發(fā)生改變，它就由靜止開始運(yùn)動(dòng)；運(yùn)用過程中受到了摩擦力的作用，它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)相反的加速度，迫使它做減速運(yùn)動(dòng)，所以它最后停下來了。

二、牛頓第二定律與牛頓第三定律的關(guān)系

利用牛頓第三定律可以更好的運(yùn)用牛頓第一、二定律，牛頓第二定律說明了力是怎樣改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，所以要分析一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就必須明確物體的受力情況，對于只有一個(gè)物體的研究對象來說，在分析它的受力時(shí)是比較簡單的，直接把所有的力合成即可，但是對于多個(gè)物體組成的體系，若要研究其中一個(gè)物體時(shí)，就要采用隔離法進(jìn)行研究，而在研究物體的相互作用力時(shí)，采用牛頓第三定律就比較方便，因此，牛頓第三定律可以使牛頓第一、二定律運(yùn)用起來更加方便。

例如，如圖，A和B一起疊放在水平面上，水平力F拉著A在B上以4m/s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)，B相對水平面以2m/s速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。

A的受力情況：A受到豎直向下的重力GA、來自B豎直向上的支持力FN1、來自B的向左的滑動(dòng)摩擦力f1、外力F。由牛頓第一定律可以知道：F- f1=0； FN1-GA=0。而B的受力情況：B受到豎直向下的重力GB、來自地面豎直向上支持力FN2、來自A豎直向下的壓力FN1（由牛頓第三定律可知，A對B的壓力和B對A的支持力是一對作用力與反作用力，因此就可以很好的確定A對B的壓力大小和方向）、來自A的向右的摩擦力f1（由牛頓第三定律可以知道，A對B的摩擦力和B對A的摩擦力是一對作用力與反作用力，因此就可以很好的確定A對B的摩擦力的大小和方向）、來自地面的向左的摩擦力f2。根據(jù)牛頓第一定律就有：FN2- FN1-GB=0； f1- f2=0；若A、B不是勻速運(yùn)動(dòng)的，而是具有加速度的，那么在做受力分析的時(shí)候分析各個(gè)力的大小和方向時(shí)，在分析相互作用力時(shí)，分析的方法是一致的，只是要利用牛頓第二定律來解決問題。所以利用牛頓第三定律可以更好的使用牛頓第一、二定律。

三、結(jié)論

根據(jù)以上的分析，牛頓第一定律、牛頓第二定律有著密切的關(guān)系，牛頓第一定律，說明了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而牛頓第二定律，說明了力是產(chǎn)生加速度的原因，物體有了加速度，那么速度必然發(fā)生改變，所以牛頓第二定律是對第一定律的進(jìn)一步說明。利用牛頓第三定律分析物體的受力情況，可以更好的運(yùn)用牛頓第一、二定律。

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（作者單位：貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院550000）