高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.5 牛顿第三定律 牛顿运动定律素材 新人教版必修1

《高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.5 牛顿第三定律 牛顿运动定律素材 新人教版必修1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、牛顿运动定律牛顿运动定律是经典力学理论体系的基础虽然和其他物理定律一样，都可以由实验得出，但牛顿运动定律不同于一般的物理定律。以牛顿运动定律为出发点，可以演绎出全部经典力学理论。因此牛顿提出的三个运动定律类似于数学上的公理或公设，是整个理论系统的基础。数学上的公理是永远无法证明的（或者说是无须证明的），牛顿定律也是无法证明的，只能从大量的事实（实验）中归纳出来。这一点上，牛顿运动定律相当于“相对论”的两个假设。两者的区别是，牛顿三定律还可以用实验来验证，而相对论的假设则更接近于主观臆断，几乎无法验证，至少不能直接验证（其实牛顿第一定律也是无法直接验证的）。鉴于此，个人认为，作

2、为基本原理的物理定律和其他的物理定律（比如动量守恒定律、机械能守恒定律），应该在称谓上有个区别。比如可以把牛顿运动定律叫做牛顿运动原理或牛顿运动公理。这些原理或公理是无法证明的，因此必须以实验事实作为其坚实的基础。检验这些基本原理或公理是否正确，可以通过两条途径。第一条途径直接检验，即用可重复的实验来验证。第二条途径是间接检验，即验证由这些原理演绎出来的理论（推论），是否符合客观事实。如果推论都是经得起事实检验的，则说明原来的假设也是成立的。 新旧教材在这一章上无甚改动（实在也无法改动），故本文对教材不作评述，而试对几个相关问题，谈一点个人见解。一、牛顿第一定律是牛顿第二定律

3、的前提和基础这个问题，很多人（包括老师）都不甚理解。有人认为牛顿第一定律只是牛顿第二定律的一种特例，即合外力为零的情况下，加速度为零。这样的话，牛顿第一定律似乎是可有可无的。要回答这个问题，我们要知道牛顿为什么要提出三定律。牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出三个运动定律的直接原因，是要借此去证明万有引力的存在，推导万有引力定律。因此，牛顿三定律是作为运动学的基本原理提出来的，是试图描述自然界（机械运动）的本质。物体作机械运动的本质，涉及到两个问题，一是物体的运动学本性，二是力对物体运动的作用。牛顿第一定律正是解答了这两个问题：物体的本性（本质属性），是要保持原有的运动状态，力

4、的作用是改变物体的运动状态。牛顿观点和亚里士多德观点的区别，正在于对物体的运动学本性认识的不同。在亚里士多德看来，物体的本性是静止，而力的作用是使物体运动。因此他才有物体受力就运动，不受力就静止的观点。而牛顿在总结前人研究成果的基础上，提出了物体的运动学本性，是保持原有的运动状态，而不是保持静止。牛顿三定律中，第一定律描述的是物质在运动学上最根本性的性质，是关于运动问题的终极原因。所以说，牛顿第一定律是基础，是整个牛顿力学体系的前提。而牛顿第二定律，是对力究竟怎样改变物体运动状态的一个定量表达。第2页共2页我们可以把牛顿第一定律当作“为什么合外力为零时，物体加速度就等于零？”

5、这个问题的答案。即如果我们要追问，为什么物体在不受力（或合外力为零）的情况下，物体要保持静止状态或匀速直线运动状态，牛顿的回答是，这是因为物体有惯性。如果我们再追问，物体为什么会有惯性，牛顿只能回答，这是物体的本性。当然，这不是一个令人满意的回答，而实际上，这个问题是没有答案的。所谓本性，即本质属性，就是物体本来就是如此的一种性质，是我们已经无法找到另外原因的一种性质，是我们所能找到的终极原因。对于本性，我们已经不能再问为什么了，问了也没有答案。 实际上，牛顿第一定律是无法直接验证的，因为存在于我们这个宇宙的任何一个地方的物体，都不可能不受到力的作用（至少受到万有引力），事实

6、上连合力为零都做不到。虽然事实上人们做不到让一个物体完全不受力，但经过几代人的探索（主要是伽利略的功劳），最终还是发现了物体的这一本性，这正是人类思维的妙处。正如爱因斯坦所说，这个世界最难于理解的，是它竟然是能被理解。 为什么需要牛顿第三定律？牛顿第三定律似乎跟前面两个定律没有关系，其实有人认为这个定律并不需要。其实不然，牛顿第三定律至少有两个作用。一、明确了“力”的概念。第一定律、第二定律所讲的“力”，在第三定律中给出了明确的界定。二、如果只有第一、第二定律，我们永远只能对一个孤立的物体进行分析。有了第三定律，才能够由此及彼，推演出整个宇宙的运动图景。从万有引力定律的推导也

7、可以看出，牛顿第三定律是必不可少的。 总结：牛顿第一定律和第三定律可以说是并列的关系，是牛顿力学体系的基础。而牛顿第二定律只是对牛顿第一定律的部分内容的一个定量表达。如果说牛顿力学体系存在问题，那么问题最有可能出在第一定律和第三定律。当然，第一定律如果出了问题，那第二定律也是不能成立的。现在看来，第一定律是有问题的，而第三定律似乎没有问题。个人认为。牛顿第一定律的最大问题在于，没有用物理学的方法来定义直线。匀速直线运动的直线，仅是数学上的直线。而数学上的直线只存在于人的想象中。现实世界上，什么样的一条线