牛顿经典力学
牛顿三大定律都是什么时候学的
牛顿三大定律都是什么时候学的
牛顿三大定律是经典力学的基础，由英国科学家牛顿在17世纪提出。
这三大
定律分别是惯性定律、动量定律和作用反作用定律。
牛顿第一定律又称为惯性定律，它表明物体在受力作用下保持匀速直线运动或静止状态的性质。
牛顿第二定律即动量定律，它描述了物体受到外力作用时所产生的加速度与作用力的关系。
牛顿第三定律称为作用反作用定律，指出相互作用的两个物体之间的作用力大小相等、方向相反。
关于牛顿三大定律的学习时间，一般在高中物理课程中介绍。
在物理学习的过
程中，学生会系统地学习到这三大定律的概念和原理，并通过实验和例题来加深理解。
在课堂上，老师通常会通过简单的教学实验或案例来阐述这些定律，并引导学生将其应用于不同的物理问题中。
理解牛顿三大定律对于学生掌握物理学的基础原理非常重要。
通过学习这些定律，学生可以更好地理解物体运动的规律，预测物体的运动状态，解释各种物理现象。
同时，对于后续学习物理学习课程和应用相关领域也具有重要的指导作用。
总的来说，牛顿三大定律是物理学习中的基础知识，学生在高中物理课程中一
般会学习这些定律，并在实践中加深理解。
通过学习这些定律，学生可以逐步建立起对物理学基本概念的认识，为未来深入学习和应用物理学打下坚实的基础。
力学的第二定律
力学的第二定律
力学的第二定律是牛顿的第二定律，通常以以下方式表述：
F = ma
其中：
•F代表物体所受的总力（单位：牛顿，N）。
•m代表物体的质量（单位：千克，kg）。
•a代表物体的加速度（单位：米每秒平方，m/s²）。
牛顿的第二定律是一个基本的力学原理，描述了物体的运动和受力之间的关系。
它指出，一个物体的加速度与作用在它上面的总力成正比，质量越大，所需的力就越大，相同的力作用在质量较小的物体上会产生更大的加速度。
这个定律还说明了力的方向与加速度的方向相同。
牛顿的第二定律是经典力学的基石，它在研究物体的运动、计算加速度以及设计机械系统等领域中起到关键作用。
这个定律的数学表达形式允许科学家和工程师精确地预测和描述物体在受力作用下的运动。
它也为其他牛顿力学定律和运动方程提供了基础，是研究自然界中的力学现象的重要工具。
牛顿第二定律
牛顿第二定律牛顿第二定律是经典力学中最基本、最重要的定律之一。
它描述了物体所受力与物体运动状态之间的关系。
根据牛顿第二定律，物体的加速度与施加在物体上的合力成正比，与物体的质量成反比。
本文将详细介绍牛顿第二定律的原理、公式及其应用。
一、定律的原理牛顿第二定律的原理可以总结为以下公式：F = ma其中，F表示物体所受的合力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
该公式表明，一个物体所受的力越大，其加速度也越大；而物体的质量越大，则所受的力对其产生的加速度越小。
二、公式的推导牛顿第二定律的公式可以通过以下推导得到：首先，我们知道力的定义可以表示为：F = dp/dt其中，F表示力，p表示物体的动量，t表示时间。
根据动量的定义，我们有：p = mv其中，m表示物体的质量，v表示物体的速度。
对动量求导数得到：dp/dt = m(dv/dt) + v(dm/dt)将dp/dt代入力的定义中，得到：F = m(dv/dt) + v(dm/dt)由于质量m在运动过程中一般保持不变，所以dm/dt为0，上式可以简化为：F = m(dv/dt)根据加速度的定义a = dv/dt，上式可以再次简化为：F = ma三、应用举例牛顿第二定律可以应用于各种场景中，以下是几个常见的例子：1. 自由落体运动当物体在重力作用下自由下落时，其受到的合力仅为重力，根据牛顿第二定律，物体的加速度与重力之间满足：F = mg = ma其中，m表示物体的质量，g表示重力加速度，上式可以简化为：a = g这就是为什么在自由落体运动中，所有物体的加速度都相等且为重力加速度的原因。
2. 匀速圆周运动在匀速圆周运动中，物体受到向心力的作用，根据牛顿第二定律，向心力与物体的质量、向心加速度之间满足：F = mv²/r = ma其中，m表示物体质量，v表示物体在圆周上的速度，r表示圆周半径，上式可以简化为：v²/r = a这说明向心加速度与速度的平方成正比，与圆周半径的倒数成正比。
四大经典力学
四大经典力学
1. 牛顿力学
牛顿力学是最为经典的力学理论之一，描述了在经典物理学范畴内物体如何运动以及为什么会运动。
牛顿力学的基本前提是，物体保持相对静止或匀速直线运动，直到有外力施加才会改变。
2. 拉格朗日力学
拉格朗日力学是一种更为抽象和普遍的力学理论，它以能量为基础，通过最小作用原理来描述物体的运动。
相比于牛顿力学，拉格朗日力学更加简洁明了，在描述一些更加复杂的系统时更为方便。
3. 哈密顿力学
哈密顿力学在数学框架上类似于拉格朗日力学，但它更加关注动量和位置间的关系。
哈密顿力学是量子力学理论的重要基础，因此被认为是非常重要的物理学分支。
4. 相对论
相对论是相对于牛顿力学而言的一种全新的理论，它描述了大量高速运动和重力区域内的物理现象，其中包括了众所周知的质能等价原理。
相对论由爱因斯坦提出，划分为狭义相对论和广义相对论两个主要部分。
经典力学的三大定律
经典力学的三大定律经典力学是物理学中最基本的分支之一，它研究物体受力情况下的运动规律。
在经典力学的研究中，有三个核心定律被广泛接受并被称为经典力学的三大定律，它们分别是牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
牛顿第一定律，也被称为惯性定律，描述了物体在不受力作用下的运动状态。
这一定律指出，如果物体没有受到力的作用，它会保持静止或者匀速直线运动。
换句话说，物体的速度只有在外力作用下才会改变。
这个定律强调了惯性的概念，即物体在没有外力作用下会保持其原有状态，包括静止和匀速直线运动。
例如，当你在车上站立时，车突然启动或停止，你会感到身体的后倾或前倾。
这是因为当车加速或减速时，你的身体会继续保持原有的静止状态，因此出现了失衡的感觉。
牛顿第二定律是经典力学中最重要的定律之一。
它描述了物体的运动与施加在物体上的力之间的关系。
牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，其中F代表力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
根据这个定律，物体受到的力越大，加速度就越大；物体的质量越大，加速度就越小。
这一定律揭示了物体受力情况下的运动行为，并提供了计算物体受力或加速度的方法。
例如，当你用力推动一个轻质的小车和一个重质的大车时，你会发现推动重质车辆需要更大的力才能达到相同的加速度。
这是由于牛顿第二定律所述的力与质量的关系。
牛顿第三定律给出了物体之间相互作用的基本原理。
这一定律被称为作用-反作用定律或者行动-反作用定律。
牛顿第三定律指出，对于任何两个物体之间的相互作用，其中一个物体对另一个物体施加的力等于后者对前者施加的力，且方向相反。
简而言之，力总是成对出现的。
例如，当你站在岸边，用桨划水的时候，你会感受到船身向后的推力。
这是因为你划水时，桨对水施加的力会导致水对桨施加一个反向的力，从而推动船向前。
这个例子中，力的成对出现符合牛顿第三定律。
这三大定律构成了经典力学的基石，它们为我们理解物体的运动提供了重要的观点和指导原则。
牛顿对经典力学的贡献
牛顿对经典力学的贡献一、认识牛顿艾萨克·牛顿艾萨克·牛顿爵士是人类历史上出现过的最伟大、最有影响的科学家，同时也是物理学家、数学家和哲学家，晚年醉心于炼金术和神学。
他在1687年7月5日发表的不朽着作《自然哲学的数学原理》里用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则——万有引力定律和三大运动定律。
这四条定律构成了一个统一的体系，被认为是“人类智慧史上最伟大的一个成就”，由此奠定了之后三个世纪中物理界的科学观点，并成为现代工程学的基础。
牛顿为人类建立起“理性主义”的旗帜，开启工业革命的大门。
牛顿逝世后被安葬于威斯敏斯特大教堂，成为在此长眠的第一个科学家。
二、牛顿力学1679年，牛顿重新回到力学的研究中：引力及其对行星轨道的作用、开普勒的行星运动定律、与胡克和弗拉姆斯蒂德在力学上的讨论。
他将自己的成果归结在《物体在轨道中之运动》（1684年）一书中，该书中包含有初步的、后来在《原理》中形成的运动定律。
《自然哲学的数学原理》（现常简称作《原理》）在埃德蒙·哈雷的鼓励和支持下出版于1687年7月5日。
该书中牛顿阐述了其后两百年间都被视作真理的三大运动定律。
牛顿使用拉丁单词“gravitas”（沉重）来为现今的引力（gravity）命名，并定义了万有引力定律。
在这本书中，他还基于波义耳定律提出了首个分析测定空气中音速的方法。
三、牛顿对经典力学的贡献所谓经典力学，是指研究在低速情况下宏观物体的机械运动所遵循的规律的力学。
经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理。
牛顿在前人积累的大量动力学知识的基础上，又通过自己反复观察和实验，提出了“力”、“质量”和“动量”的明确定义，并将它们与伽利略提出的“加速度”联系起来，总结出了物体机械运动的三个基本定律。
牛顿的这三个定律是人类对自然界认识的一个大飞跃，它为经典力学奠定了坚实的基础，决定了300多年来力学发展的方向，并且对其他学科的发展产生了巨大的影响，至今仍是自然科学的基础理论之一。
力学牛顿第二定律的实例
力学牛顿第二定律的实例牛顿第二定律是经典力学中的基础定律之一，它描述了力、质量和加速度之间的关系。
根据牛顿第二定律的表达式：F=ma，力的大小等于物体质量乘以加速度，我们可以通过一些实例来进一步理解和应用这个定律。
实例一：自由落体运动自由落体是指物体在仅受重力作用下的下落运动。
我们可以利用牛顿第二定律来分析自由落体的加速度。
假设一个质量为m的物体从高处落下，忽略空气阻力的影响，那么该物体受到的唯一力就是重力Fg=mg，向下的加速度可以根据牛顿第二定律计算得到：a=F/m=g。
这个结果告诉我们，不管物体的质量如何，它们在自由落体过程中都会以相同的加速度下落。
实例二：小鸟飞行想象一只小鸟在空中飞行的情景。
当小鸟向上飞行时，它要克服重力的作用，需要产生向上的力来抵消重力的下拉作用。
以物体受到的合力为研究对象，可以用牛顿第二定律来计算小鸟飞行时所需的力。
假设小鸟质量为m，飞行时的加速度为a，那么根据牛顿第二定律，合力F=ma。
当小鸟向上飞行时，合力F的方向与所需力的方向相反，所以F为负值。
因此，小鸟需要产生一个向上的力，其大小等于质量乘以负的加速度。
实例三：车辆行驶在日常生活中，我们可以用牛顿第二定律来分析车辆行驶时所需的驱动力。
假设有一辆质量为m的车辆，以加速度a匀速行驶。
根据牛顿第二定律，车辆所需的合力F=ma。
在车辆行驶过程中，存在摩擦力的阻碍，因此合力F的大小需要大于摩擦力来保持车辆运动。
这就是为什么我们需要在车辆行驶时将油门踩到合适的位置，以产生足够的驱动力来克服摩擦力。
实例四：力的合成牛顿第二定律还可以用于研究力的合成。
当一个物体受到多个力的作用时，可以将这些力按照大小和方向进行合成，得到一个合力。
根据牛顿第二定律，合力等于物体质量乘以加速度。
通过对合力的分析，我们可以研究物体在多个力作用下的运动情况。
综上所述，牛顿第二定律在力学中具有重要的意义，它描述了力、质量和加速度之间的关系。
通过对自由落体、小鸟飞行、车辆行驶等实例的分析，我们能够更好地理解和应用这一定律。
牛顿经典力学对工业革命的影响
牛顿经典力学对工业革命的影响。
牛顿经典力学对工业革命的影响是巨大的。
牛顿经典力学是17世纪末
18世纪初英国物理学家牛顿提出的一种力学理论，它提出了物体运动
的三大定律，即牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
这些
定律提供了一种精确的描述物体运动的方法，为工业革命提供了理论
基础。
牛顿经典力学的发展为工业革命提供了重要的理论支持，使得机械设
备的设计和制造变得更加精确和可靠。
牛顿经典力学的发展使得机械
设备的设计和制造变得更加精确和可靠，从而推动了工业生产的发展。
牛顿经典力学的发展也为科学技术的发展提供了重要的理论支持，使
得科学技术的发展变得更加迅速。
此外，牛顿经典力学的发展也为工业革命提供了重要的经济支持。
牛
顿经典力学的发展使得机械设备的设计和制造变得更加精确和可靠，
从而推动了工业生产的发展，使得工业生产的成本降低，从而推动了
经济的发展。
总之，牛顿经典力学对工业革命的影响是巨大的，它为工业革命提供
了重要的理论支持和经济支持，使得工业生产的成本降低，从而推动
了经济的发展。
时空观念下的牛顿经典力学
时空观念下的牛顿经典力学在21世纪，物理学家面临着恢弘而又复杂的任务研究宇宙的真相。
此外，我们必须明确认识到，宇宙由于物理规律的表现形式而存在，而其中，最具代表性的莫过于牛顿经典力学理论。
牛顿经典力学是17世纪的科学家牛顿创立的科学理论，旨在为人类解释宇宙中物体的运动行为提供科学依据。
牛顿经典力学的核心原理是：物体的运动是由外力的作用引起的，外力的方向和大小是有相应的规律的。
根据牛顿三大定律，可以描述物体的运动规律，从而解释宇宙中物体的处境。
无论从实验现象还是从理论上，牛顿经典力学理论都认为时空是一个统一的概念，既是一个被观测者形象化的，又是独立存在的概念，它具有统一的规律性和一致性。
牛顿认为，时空之间的关系可以用一个四元数来表示，即根据现象，空间和时间可以互相转换。
牛顿经典力学的其他思想，如牛顿第二定律、牛顿第三定律，也与时空观念有关。
牛顿第二定律表明，力的大小与动量的增加成比例，力的方向就是物体行进的方向。
这句定律，实际上把时间与空间统一起来，阐明了力学中物体运动的连续性。
牛顿第三定律则表明，物体之间的力学作用是相互的，它们之间形成一个整体，即彼此的力的作用和反作用是相等的，是有着宇宙统一规律的。
牛顿经典力学的构想是以时空观念为基础的。
在这一理论框架下，物理宇宙中的物质和能量状态，及其物理规律与它们之间的关系，都由宇宙某一地点的时空位置所表示。
它表明宇宙中的物质和事件永远按照宇宙某一地点的时空位置和时间关系，以及物理规律决定的运动规律而发生变化。
实际上，牛顿经典力学的理论实质就是一个全新的理论，它将宇宙中的物质与物理规律紧密结合在一起，以时空观念为核心，以宇宙某一地点的时空位置为基础，揭示出宇宙真实的本质和实质。
因此，牛顿经典力学的概念已经影响到人类的科学思维，它将宇宙描述为一个有序的系统，物体的运动是受外力支配的，而物体的外力作用与时空之间具有密切关系，同时，物体之间也形成了一个整体。
当今，牛顿经典力学的理论仍然是现代物理学家探索宇宙真相的基本依据。
牛顿经典力学的应用
牛顿经典力学的应用
引言
牛顿的经典力学被认为是现代物理学的基石，是自然界运动规律的重要描述方法之一。
在日常生活中，我们可以发现许多应用牛顿经典力学的实例。
本文将探讨牛顿经典力学在不同领域的应用。
交通运输领域
牛顿运动定律被广泛应用于交通运输领域。
例如，在设计汽车、火车和飞机时，工程师需要考虑车辆在不同速度下的行驶情况，以确保其稳定性和安全性。
通过应用牛顿的第二定律，可以计算出车辆在不同速度下的加速度和制动距离。
建筑工程领域
在建筑工程中，牛顿经典力学被用于计算建筑物的结构稳定性。
通过分析外力和建筑结构之间的平衡关系，工程师可以确定适当的建筑材料和设计方案，以保证建筑物在承受外部负荷时不会倒塌。
机械制造领域
在机械制造领域，牛顿经典力学被应用于设计和优化机械设备。
工程师可以利用牛顿的运动定律来分析机械零件的运动轨迹、力学特性和耐久性，从而改进机械结构并提高设备的效率和可靠性。
天体物理领域
天体物理学家也广泛使用牛顿的万有引力定律来研究天体运动。
通过牛顿的力学理论，科学家可以预测行星、恒星和其他天体的轨道运动，解释宇宙中的许多现象，并推动天体物理学的发展。
结语
牛顿经典力学的应用贯穿于各个领域，为我们理解自然现象和优化工程设计提供了重要的理论支持。
通过深入学习和应用牛顿的力学定律，我们可以更好地探索世界的奥秘，推动科学技术的进步。
牛顿力学的适用范围是什么
牛顿力学的适用范围是什么牛顿力学是经典力学的一个分支，由英国物理学家伽利略、牛顿等人在17世纪建立。
牛顿力学在一定的条件下是非常有效和精确的，但其适用范围也受到一些限制。
以下是牛顿力学的适用范围和限制：适用范围：1. 宏观物体：牛顿力学主要适用于宏观尺度的物体，即相对较大的物体，比如我们日常生活中接触到的物体，例如小球、汽车、行星等。
2. 低速运动：在相对低速的情况下，牛顿力学的预测是准确的。
当物体的速度相对光速较小时，相对论效应不明显，牛顿力学可以提供良好的近似。
3. 小引力场：牛顿力学适用于引力场相对较小的情况。
在地球表面附近，引力场是相对均匀的，因此牛顿力学可以用于描述自由落体运动等现象。
4. 单一物体问题：牛顿力学对于描述单一物体的运动和相互作用是非常成功的。
例如，一个物体在受到外力作用下的运动，或者两个物体之间的相互作用。
限制：1. 高速运动：当物体的速度接近光速时，相对论效应开始显著，牛顿力学的预测将不再准确。
相对论力学（包括狭义相对论和广义相对论）更适用于高速情况。
2. 微观尺度：牛顿力学在微观尺度，特别是原子和分子的尺度下，不再准确。
在这个尺度下，需要使用量子力学来描述微观粒子的运动和相互作用。
3. 强引力场：在强引力场的情况下，例如黑洞附近，牛顿力学不再适用，需要使用广义相对论来描述引力的强场效应。
4. 量子效应：牛顿力学不能描述微观尺度下的量子效应，包括波粒二象性、不确定性原理等。
在这种情况下，量子力学是更为适当的理论。
总的来说，牛顿力学在很多日常生活和实验室条件下都是非常实用和准确的，但在极端条件下或特殊情况下，需要考虑相对论、量子力学等更为精细的理论。
简述牛顿三定律及其发展史
简述牛顿三定律及其发展史一、牛顿三定律的概述牛顿三定律，也被称为牛顿运动定律，是经典力学的基础。
这三条定律在科学史上具有划时代的意义，为整个物理学和工程学的发展奠定了基石。
二、牛顿的生平与背景艾萨克·牛顿（Isaac Newton）生于1643年，是英格兰的物理学家、数学家。
他生于一个普通的农场家庭，但从小就展现出了非凡的才华。
他在剑桥大学学习并最终成为那里的教授。
他的工作生涯主要集中在数学、光学和力学等领域，其中最著名的就是牛顿三定律。
三、第一定律：惯性定律第一定律也被称为惯性定律，它表述为：如果没有外力作用，一个物体将保持静止状态或者匀速直线运动状态。
这一定律是对物体运动的一种基本描述，表明物体的运动不会因为它们的惯性而改变。
四、第二定律：动量定律第二定律也被称为动量定律，表述为：物体的动量变化率与作用在物体上的力的大小成正比，并且沿着这个力的方向。
这一定律说明了力是如何影响物体动量的变化的。
五、第三定律：作用与反作用定律第三定律也被称为作用与反作用定律，表述为：对于每一个作用力，都有一个大小相等、方向相反的反作用力。
这一定律说明了力是如何产生反作用的。
六、牛顿三定律的验证与实验证据牛顿三定律是通过大量的实验和观察得到验证的。
例如，伽利略的斜面实验就证明了第一定律；而第二定律则可以通过观察自由落体运动或抛体运动来验证；第三定律可以通过观察各种碰撞实验来验证。
七、牛顿三定律在科学史上的影响牛顿三定律的出现标志着近代物理学的诞生。
在此之前，人们对于自然界的理解主要基于亚里士多德的哲学思想。
然而，牛顿三定律提供了一种全新的、数学化的方式来描述和预测物体的运动，这为后来的物理学、化学、生物学等学科的发展提供了强大的工具。
八、牛顿三定律在现代科学中的应用牛顿三定律在现代科学中有着广泛的应用。
例如，在汽车、航空航天、机器人等领域，设计师会根据牛顿三定律来设计和优化产品；在经济学和金融学中，经济学家会用牛顿三定律来描述和预测市场的动态；在生物学中，生物学家会用牛顿三定律来研究生物体的运动和行为。
牛顿的经典力学
牛顿的经典力学
牛顿的经典力学体系，又称为牛顿三定律，包括以下三个基本定律。
1.牛顿第一定律（惯性定律）：任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用时(Fnet=0)，总是保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
惯性大小只与质量有关，与速度和接触面的粗糙程度无关。
2.牛顿第二定律（加速度定律）：物体的加速度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。
公式表示为：F合=ma。
3.牛顿第三定律（作用力和反作用力定律）：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。
力的作用是相互的。
同时出现，同时消失。
相互作用力一定是相同性质的力。
作用力和反作用力作用在两个物体上，产生的作用不能相互抵消。
作用力也可以叫做反作用力，只是选择的参照物不同。
牛顿的经典力学体系对后世科学的发展产生了深远影响，成为了物理学的基础。
牛顿力学成功地解释了物体在力的作用下的运动规律，为科学研究提供了基本依据。
牛顿对经典力学贡献
牛顿对经典力学的贡献一、认识牛顿艾萨克·牛顿艾萨克·牛顿爵士是人类历史上出现过的最伟大、最有影响的科学家，同时也是物理学家、数学家和哲学家，晚年醉心于炼金术和神学。
他在1687年7月5日发表的不朽著作《自然哲学的数学原理》里用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则——万有引力定律和三大运动定律。
这四条定律构成了一个统一的体系，被认为是“人类智慧史上最伟大的一个成就”，由此奠定了之后三个世纪中物理界的科学观点，并成为现代工程学的基础。
牛顿为人类建立起“理性主义”的旗帜，开启工业革命的大门。
牛顿逝世后被安葬于威斯敏斯特大教堂，成为在此长眠的第一个科学家。
二、牛顿力学1679年，牛顿重新回到力学的研究中：引力及其对行星轨道的作用、开普勒的行星运动定律、与胡克和弗拉姆斯蒂德在力学上的讨论。
他将自己的成果归结在《物体在轨道中之运动》（1684年）一书中，该书中包含有初步的、后来在《原理》中形成的运动定律。
《自然哲学的数学原理》（现常简称作《原理》）在埃德蒙·哈雷的鼓励和支持下出版于1687年7月5日。
该书中牛顿阐述了其后两百年间都被视作真理的三大运动定律。
牛顿使用拉丁单词“gravitas”（沉重）来为现今的引力（gravity）命名，并定义了万有引力定律。
在这本书中，他还基于波义耳定律提出了首个分析测定空气中音速的方法。
三、牛顿对经典力学的贡献所谓经典力学，是指研究在低速情况下宏观物体的机械运动所遵循的规律的力学。
经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理。
牛顿在前人积累的大量动力学知识的基础上，又通过自己反复观察和实验，提出了“力”、“质量”和“动量”的明确定义，并将它们与伽利略提出的“加速度”联系起来，总结出了物体机械运动的三个基本定律。
牛顿的这三个定律是人类对自然界认识的一个大飞跃，它为经典力学奠定了坚实的基础，决定了300多年来力学发展的方向，并且对其他学科的发展产生了巨大的影响，至今仍是自然科学的基础理论之一。
牛顿经典力学
牛 顿 经 典 力 物理学学发展的三个时期
牛
顿
力
学
体
系
牛顿
牛顿力学体系的建立， 标志着近代物理学的诞生。 牛顿的三大运动定律构成 了物理学和工程学的基础。 正如欧几里德的基本定理 为现代几何学奠定了基础 一样，牛顿三大运动定律 为物理科学的建立提供了 基本定理。
而牛顿力学体系由牛顿 三大定律与万有定律组成。
牛顿力学体系的局限性
它是20世纪以前的力学，有两个基本假定：其一是假 定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者 的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的；其二 是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。
20世纪以来，由于物理学的发展，牛顿力学的局限性 暴露出来。如第一个假定，实际上只适用于与光速相比低 速运动的情况。在高速运动情况下，时间和长度不能再认 为与观测者的运动无关。第二个假定只适用于宏观物体。 在微观系统中，所有物理量在原则上不可能同时被精确测 定。因此牛顿力学的定律一般只是宏观物体低速运动时的 近似定律。
万
有
引
力
任意两个质点通过连心线方向上的力相互
定
吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正
律
比，与它们距离的平方成反比，与两物体的
化学本质或物理状态以及中介物质无关。
万有引力定律是解释物体之间的相互作用
的引力的定律。是物体（质点）间由于它们
的引力质量而引起的相互吸引力所遵循的规
律。
万 定律内容：
有
自然界中任何两个物体都是相
牛顿第一定律：
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。 物体的保持原有运动状态不变的性质称为惯性(inertia)惯性的大小由 质量量度。所以牛顿第一定律也称为惯性定律(law of inertia)。牛顿 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。
牛顿经典力学三大定律
牛顿经典力学三大定律牛顿的经典力学三大定律，哎呀，听起来就像是某种复杂的公式，但其实它们就像我们的生活，简单又有趣。
咱们先从第一个定律说起，哇，真是个牛气的家伙！这个定律告诉我们，物体要么静止，要么匀速直线运动，除非有外力来改变它。
这就像我躺在沙发上，真是动也不想动，谁要是敢叫我去跑步，我可就发飙了！一旦我坐在那儿，就像石头一样，没什么能把我挪动。
不过，嘿，突然一个朋友推了我一把，我立马就滚出去了，真是惊心动魄啊！这就告诉我们，生活中的“外力”真的是不可小觑，有时候你正打算安静待着，结果朋友一声招呼，你的计划就全泡汤了。
说到第二个定律，嗯，这个有点复杂，但其实也没啥。
它告诉我们，力等于质量乘以加速度。
听起来像是在教咱们做数学题，其实不然。
想象一下，你在推一个车子，如果车子重得跟牛一样，那你推得可真是辛苦，真是费劲巴拉的。
可是如果车子轻得跟羽毛，那推起来简直轻松愉快，就像在海边漫步。
这就好比生活，有时候事情就像那辆重车，越是繁琐越让人烦心，心里嘀咕：“我怎么这么倒霉！”不过，如果能找到轻松的办法，或者借点外力，哎呀，那就好办多了。
这就像朋友之间的相互帮助，谁说生活不能轻松一点呢？最后来聊聊第三个定律，这个可有意思了。
它说的是“每个作用都有相应的反作用”。
这就像你在水里划水，往后推的时候，水也在推你，结果你就漂走了。
这就让我想起那些时候，真的是自作自受啊！你知道的，有时候我们做一件事情，结果可能完全出乎意料，比如说，你试图帮朋友搬家，结果一不小心把自己给搬到了医院。
是啊，生活就是这样，干啥都得小心翼翼，特别是当你认为你能掌控一切的时候，往往会被“反作用”打个措手不及。
不过，嘿，正因为如此，生活才会充满惊喜，谁知道下一个转角会遇到什么呢？牛顿的三大定律其实不只是枯燥的公式，它们就像我们的生活，动静结合、轻重有别、反应连锁。
每一次的尝试都是一次学习，每一次的碰撞都是一次成长。
咱们都可以在这些规律里找到共鸣，就像做一道美味的菜，调料搭配得当，才能做出绝佳的味道。
牛顿与经典力学
（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）
三.卫星运行规律 思考一.卫星轨道的圆 心在何处，为什么？ 地心
思考二.卫星的轨道 三种 立体
赤道平面
思考三.同步卫星的 轨道
赤道轨道且高度一定 所有卫星都在以地心为圆 心的圆（或椭圆）轨道上
三.卫星运行规律
GM v r
适用于 所有环 绕天体
平面
GM r3
开普勒伽利略哥白尼经典力学奠基者17世纪初经典力学建立者17世纪晚期从经典力学发展到相对论量子论19世纪末20世纪初伽利略意牛顿英爱因斯坦德普朗克德近代以来物理学的发展过程3物理学
牛顿与经典力学
科学成就
1、数学(大学毕业前)：
提出二项式定理以及微积分的初步算法
2、天文学：
发明反射望远镜，解释潮汐现象、地球的圆 扁形状
牛顿轶事：
3、有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了 小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。 他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的 通条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离他而
去。牛顿也因此终生未娶。
牛顿自小是个孤儿，爱好单调，性格孤僻， 脾气暴躁，工作有偏致狂倾向。他在科学上做出
了无与伦比的贡献，但在处理人事关系上做的极
4 2 r 3 T GM
“高轨低速长周期”
29 July 2017
29 July 2017
29 July 2017
29 July 2017
“我之所以 能比别人看得远些， 是因为我站在巨人 们的肩上。” 在发现万有引 力定律的过程中， 有哪些巨人的肩膀 托起了牛顿？
哥白尼
开普勒
伽利略
3、物理学： 力学： （3）《自然哲学中的数学原理》 构成了完整的力学理论体系，牛 顿力学成为经典力学，标志着近 代科学体系的形成。
牛顿力学的适用范围包括
牛顿力学的适用范围包括引言牛顿力学是经典力学的基础，由英国科学家艾萨克·牛顿在17世纪末提出。
它对于描述和解释物体在力作用下的运动提供了重要的理论框架。
牛顿力学的适用范围广泛，适用于多种宏观物体的运动，如机械系统、天体运动以及一些特殊情况下的物体运动。
一、刚体力学牛顿力学适用于刚体力学的研究。
刚体是指在外力作用下，其形状和体积保持不变且内部各点之间的相对位置不变的物体。
刚体力学研究刚体在力的作用下的平衡和运动。
利用牛顿第二定律，可以推导出刚体受力平衡和运动的方程式，进而研究刚体的力学性质。
二、天体力学牛顿力学也适用于天体力学的研究。
天体力学研究天体之间的相互引力作用以及它们的轨道运动。
根据万有引力定律，牛顿建立了描述天体运动的数学模型。
其核心是牛顿引力定律和开普勒三定律。
这些定律可以用来计算行星、卫星等天体的轨道参数，预测它们的位置和速度。
三、运动学运动学是牛顿力学的重要组成部分之一，主要研究物体的运动轨迹、速度和加速度等相关特性，而不考虑力的原因。
运动学用一些基本概念和公式来描述物体的运动状态。
其中包括位移、速度、加速度等。
利用这些概念和公式，我们可以对物体的运动进行定量的描述和分析。
四、静力学静力学是牛顿力学的另一个重要分支，研究物体在力的作用下的静止或平衡状态。
根据牛顿第一定律和牛顿第二定律，可以推导出静力学的基本原理和公式。
静力学在物体平衡和结构力学中应用广泛，可以用于计算物体所受力的大小和方向，进而设计和优化结构。
五、动力学动力学是牛顿力学的核心内容，研究物体在力的作用下的运动状态。
动力学利用牛顿第二定律，描述物体受到的力和加速度之间的关系。
它可以用来计算物体在给定力的作用下的运动轨迹和速度变化。
动力学在工程学、物理学等领域中有着广泛的应用，例如汽车的加速运动、碰撞等。
结论牛顿力学是一种经典的力学理论，适用范围广泛。
它可以用来研究刚体的平衡和运动、天体的运动、运动学、静力学和动力学等一系列物体的力学问题。
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6.以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?
经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高 速运动问题，经典力学只适用于宏观物体，一般不适用 于微观粒子：经典力学只适用于解决弱引力问题，不能 用来处理强引力问题．
预习梳理
1．在经典力学中，物体的质量是不随运动的状态改变的， 而狭认相对论指出，质量要随着物体运动速度的 增大
C．牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题
D．经典力学可以解决自然界中所有的问题
解析 经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只 是经典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围， 并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决 自然界中所有的问题，因此只有搞清牛顿运动定律和经典 力学的关系，明确经典力学的适用范围，才能正确解决此 类问题．
一、经典力学受速度限制
牛顿经典力学: 同一物体运动的时间和长度(位
移)在不同的参考系中,测量结果是相同的.
1905年，爱因斯坦 （1879─1955）发表了狭 义相对论:
在宇宙中唯一不变的 是光在真空中的速度，其 它任何事物─速度、长度、 质量和经过的时间，都随 观察者的参考系而变化。
(1)高速的概念
v2
而 增大 ，即 m m0 1 c2 ，式中 m0 是物体静止时 的质量，m 是物体速度为 v 时的质量，c 是真空中的 光速． 在低速运动中，物体的质量增大十分微小，可以忽略， 经典力学完全适用．但如果物体的速度接近光速，物 体的质量明显增大，经典力学就不适用了．
2．在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系 无关 ，相对 论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系 中是 不同 的．
v c
2
相对长度
爱尔兰物理学家乔治·佛兹杰拉德（1851──1901） 提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味 着根据一个静止观察者的观点，一枚以接近光线运行 的火箭所表现出的长度会比它静止时更短，尽管乘坐 火箭的人看来并没有什么两样。爱因斯坦指出，任何
物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。
针对练习 2 以下说法正确的是
( BC )
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子
的运动均适用
B．经典力学理论的成立具有一定的局限性
所谓高速，就是指运动速度接近于真空中的光速．
(2)在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改
变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的
增大而增大．即m＝
m1－0 vc22.
(3)经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运
动．
对于公式m＝
m1－0 vc22，下列说法中正确的是(
)
A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量
L L0
1
v c
2
二、从宏观到微观
电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒 子性，同时还具有波动性。他们的运动 在很多情况下不能用经典力学来解释， 而用量子力学来解释。说明经典力学只 适用于宏观世界，而不适用于微观世界。
经典力学只适用于低速运动的物体，而不适用于高速 运动的物体，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
3．19 世纪末 20 世纪初，物理学研究深入到微观世界， 发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们 不仅具有粒子性 ，同时还具有 波动性 .20 世纪 20 年 代，量子力学建立，它能够正确地描述微观粒子运动 的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用．
4．经典力学的适用范围：只适用于 低速 运动，不适用于 高速 运动；只适用于宏观 世界，不适用于 微观 世界．
相对时间
狭义相对论认为时间不是绝对的即不是固定不
变的。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到
的）线性运动速度的加快，时间会变慢。使用同
步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟
表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动
（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的
钟表总比另一个稍微快一点。
t
t0
1
Байду номын сангаас
二、经典时空观和相对论 典例 2 关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( D )
A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容 B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的 C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系 D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
解析 相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典 力学是相对论在一定条件下的特殊情形，所以 A、B、C 均 不正确，D 正确．
三、从弱引力到强引力
万有引力属于弱引力
爱因斯坦引力理论表明，当天体半径减小到一定 程度时(太阳的引力半径为3 km，地球的引力半径 为1 m)，天体间的引力就趋于无穷大
只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么爱 因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差异并不很大．但 当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧 增大．这就是说，在强引力的情况下，牛顿的万有引 力理论将不再适用．
B．当物体的运动速度v>0时，物体的质量为m>m0，即
物体质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的
• C．当物体以较小的速度运动时，质量变 化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只 有当物体以接近光速运动时，质量变化才 明显，故经典力学适用于低速运动，而不 适用于高速运动
• D．通常由于物体的运动速度太小，故质 量的变化引不起我们的感觉，在分析地球 上物体的运动时，不必考虑质量的变化
错误．狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，
相对论的结论与经典力学没有区别，B 错误．量子力学正
确地描述了微观粒子运动的规律，C 正确．万有引力定律
只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用
的，D 错误．
针对练习 1 下列说法正确的是
(B )
A．牛顿运动定律就是经典力学
B．经典力学的基础是牛顿运动定律
5．爱因斯坦的广义相对论说明：在 强引力 的作用下，牛 顿引力理论将不再适用．
探究归纳
一、经典力学的局限性的理解
典例 1 下列说法中正确的是
(C )
A．经典力学适用于任何情况下的任何物体
B．狭义相对论否定了经典力学
C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性
D．万有引力定律也适用于强相互作用力 解析 经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，A