物理动力学三大定律五大定理

物理动力学三大定律五大定理
牛顿三大定律
.牛顿第一定律(惯性定律)；
.牛顿第二定律(加速度定律)；
.牛顿第三定律；
牛顿第一定律（惯性定律）
描述：任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用（合外力为零）时，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。

解读：力改变物体的运动状态，惯性维持物体的运动状态，直至受到可以改变物体运动状态的外力为止。

意义：
.它的否命题揭示出力的概念，力是物体对物体的作用，力使物体的运动状态发生变化；
.牛顿第一定律帮助人类正确认识了力的效果，将长期以来人类对力的初级认识“力维持物体的运动”彻底推翻；
.牛顿第一定律给出了惯性系的概念；
.第二、第三定律以及由牛顿运动定律建立起来的质点力学体系只对惯性系成立。

牛顿第一定律是不可缺少的，是完全独立的一条重要的力学定律，是三大定律的基础，也是物理力学的基础。

牛顿第二定律（加速度定律）
描述：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。

原始表述：动量为的质点，在外力的作用下，其动量随时间的变化率同该质点所受的外力成正比，并与外力的方向相同；
解读：
.适用范围：一般只适用于质点的运动;
.只适用于惯性参考系;
.只适用宏观问题，解决微观问题必须使用量子力学；
.只适用低速问题，解决高速问题必须使用相对论
.常用表达式为：，这是一个矢量方程，注意规定正方向，一般取加速度的方向为正方向。

意义：
.根据牛顿第二运动定律，定义了国际单位中力的单位——牛顿（符号N）：使质量为1kg的物体产生1m/s²加速度的力，叫做1N；即1N=1kg·m/s²；
.牛顿第二运动定律定量地说明了物体运动状态的变化和对它作用的力之间的关系。

牛顿第三定律
描述：两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时在同一条直线上，大小相等，方向相反。

解读：
.注意相互作用力与平衡力的区别：(1)一对相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、且分别在两个物体上，一定是同性质力。

而一对平衡力是作用在同一个物体上的两个大小相同、方向相反，作用在同一直线上的力，两个力不一定是同性质力。

(2)一对平衡力中的两个力不一定同时存在，可以单独存在，但一对相互作用力同时存在，同时消失。

.作用力和反作用力必须是同一性质的力，即作用力为弹力反作用力也一定是弹力，反之亦然。

而自然界仅有四类基本的相互作用，即电磁相互作用、引力相互作用、强相互作用和弱相互作用，所以从本质上区分力的性质也仅存在这四种，作用力与反作用力确实必须属于同一性质的力。

.作用力和反作用力不能求和，即不能将第三定律写成，原因是作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各自产生的作用效果不同。

作用力与反作用力的作用效果不能相互抵消。

意义：
.牛顿第三运动定律揭示了两个物体之间相互作用的关系;
.该定律还给出了对自然力的普遍陈述，所有力都可以归属到第三定律所定义的自然力的范畴之中;
.解决了复杂的系统的动力学问题;
.第三定律是确实是完全独立的基本规律，它不能由第二定律推演得出，第二定律也代替不了第三定律，第一定律更不能取代第三定律。

定理
动力学的基本内容包括质点动力学、质点系动力学、刚体动力学、达朗贝尔原理等。

以动力学为基础而发展出来的应用学科有天体力学、振动理论、运动稳定性理论，陀螺力学、外弹道学、变质量力学，以及正在发展中的多刚体系统动力学等。

质点动力学有两类基本问题：一是已知质点的运动，求作用于质点上的力；二是已知作用于质点上的力，求质点的运动。

求解第一类问题时只要对质点的运动方程取二阶导数，得到质点的加速度，代入牛顿第二定律，即可求得力；求解第二类问题时需要求解质点运动微分方程或求积分。

动力学普遍定理是质点系动力学的基本定理，它包括动量定理、动量矩定理、动能定理以及由这三个基本定理推导出来的其他一些定理。

动量、动量矩和动能是描述质点、质点系和刚体运动的基本物理量。

作用于力学模型上的力或力矩，与这些物理量之间的关系构成了动力学普遍定理。

刚体的特点是其质点之间距离的不变性。

欧拉动力学方程是刚体动力学的基本方程，刚体定点转动动力学则是动力学中的经典理论。

陀螺力学的形成说明刚体动力学在工程技术中的应用具有重要意义。

多刚体系统动力学是20世纪60年代以来，
由于新技术发展而形成的新分支，其研究方法与经典理论的研究方法有所不同。

达朗贝尔原理是研究非自由质点系动力学的一个普遍而有效的方法。

这种方法是在牛顿运动定律的基础上引入惯性力的概念，从而用静力学中研究平衡问题的方法来研究动力学中不平衡的问题，所以又称为动静法。