牛顿的三大运动定律包括

牛顿的三大运动定律包括：一切物体在不受外力的情况下，总保持静止或匀速直线运动状态（惯性定律）；物体运动的加速度与物体所受合外力成正比，与物体质量成反比，加速度方向与合外力方向相同（加速度定律）；两个物体间的作用力与反作用力在同一条直线上，大小相等，方向相反（作用力与反作用力定律）。

运动三定律虽以英国著名物理学家、天文学家、数学家牛顿（I.Newton ，1643－1727）的名字命名，但它是历史上许多科学家长期探索的结晶。

1684年，牛顿集成并发展了前人的研究成果，科学、系统地定义了惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律，合称运动三定律。

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∙ 关系表

外文名 Newton's laws of motion 提出者 艾萨克·牛顿 中文名 牛顿运动定律

提出时间 17世纪后期 应用学科 物理学

目

录

∙

1概况 ∙

2内容 ∙ 第一定律 ∙ 第二定律 ∙ 第三定律 ∙

3适用范围 ∙

4创立意义 ∙

5守恒定律 ∙ 6牛顿简介

1 概况

物理泰斗艾萨克·牛顿。在应用牛顿定律之前，必需先将物体理想化为质点。所谓“质点”是指物理学中理想化的模型，在考虑物体的运动时，将物体的形状、大小、质地、软硬等性质全部忽略，只用一个几何点和一个质量来代表此物体。

质点模型适用的范围是当与分析所涉及的距离相比较，物体的尺寸显得很微小，或我们只考虑物体受的外力，物体本身的内部结构、形变、旋转、温度等对于分析并不重要。举例而言，在分析行星环绕恒星的轨道运动时，行星与恒星都可以被理想化为质点。

原初版本的牛顿运动定律只适用于描述质点的动力学，不具有足够功能来描述刚体与可变形体的运动。1750年，欧拉在牛顿定律的基础上，推导出能够应用于刚体的欧拉运动定律。后来，这定律又被应用于假定为连续介质的可变形体。假若用一群离散质点的组合来代表物体，其中每一个质点都遵守牛顿定律，则可以从牛顿定律推导出欧拉运动定律。不论如何，欧拉运动定律可以直接视为专门描述宏观物体运动的公理，与物体内部结构无关。在这里，宏观物体指的是尺度远远大于粒子尺度的物体。

牛顿运动定律只成立于惯性参考系，又称为牛顿参考系。有些学者喜欢将第一定律作为根本，而将惯性参考系视作第一定律的延伸，也就是说在他们看来，第一定律可以用来定义惯性参考系。假若采用这观点，则由于只有从惯性参考系观察，第二定律才成立，所以，不能从第二定律以特例的方式来推导出第一定律。另外又有一些学者将第一定律视为第二定律的推论。特别注意，惯性参考系的概念是在牛顿之后很久才发展成功。

2内容

第一定律

《自然哲学的数学原理》提出的牛顿运动定律牛顿第一定律的两种表达方式：

1.一切物体在没有受到力的作用时（合外力为零时），总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态。

2.当一个质点距离其他质点足够远时，这个质点就作匀速直线运动或保持静止。

第一种表达方式较普遍，第二种表达方式在爱因斯坦和吴大猷的著作中曾经被提到。两种表达方式等价。

由于物体保持运动状态不变的特性叫做惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。

惯性是一切物体固有的属性，无论是固体、液体、气体和等离子体，无论物体是运动还是静止，都具有惯性。

注：牛顿第一定律不是对所有的参考系都适用。不过我们总能找到那样的参考系，使牛顿第一定律适用。这样的参考系被称为惯性参考系，简称惯性系。[1]

第二定律

内容

物体的加速度的大小跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

几点说明：

（1）牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生、同时变化、同时消失。

（2）F=ma是一个矢量方程，应用时应规定正方向，凡与正方向相同的力或加速度均取正值，反之取负值，一般常取加速度的方向为正方向。

（3）根据力的独立作用原理，用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时，可将物体所受各力正交分解，在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式：Fx=max，Fy=may列方程。

（4）牛顿第二定律只适用于质点的运动。

六个性质

牛顿第二定律的应用（1）因果性：力是产生加速度的原因。

（2）同体性：F合、m、a对应于同一物体。

（3）矢量性：力和加速度都是矢量，物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑F = ma中，等号不仅表示左右两边数值相等，也表示方向一致，即物体加速度方向与所受合外力方向相同。

（4）瞬时性：当物体（质量一定）所受外力发生突然变化时，作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变；当合外力为零时，加速度同时为零，加速度与合外力保持一一对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律，表明了力的瞬间效应。

（5）相对性：自然界中存在着一种坐标系，在这种坐标系中，当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态，这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系，牛顿定律只在惯性参照系中才成立。

（6）独立性：作用在物体上的各个力，都能各自独立产生一个加速度，各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。

适用范围

（1）只适用于低速运动的物体（与光速比速度较低）。

（2）只适用于宏观物体，牛顿第二定律不适用于微观原子。

（3）参照系应为惯性系。

第三定律

内容

两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，方向相反。（详见牛顿第三运动定律）

表达式：F=-F'

（F表示作用力，F'表示反作用力，负号表示反作用力F'与作用力F的方向相反）

说明

要改变一个物体的运动状态，必须有其它物体和它相互作用。物体之间的相互作用是通过力体现的。并且指出力的作用是相互的，有作用力必有反作用力。它们是作用在同一条直线上，大小相等，方向相反。

注意