1.2 牛顿运动定律及其应用
牛顿的三大运动定律解析与应用
牛顿的三大运动定律解析与应用在物理学领域中,牛顿的三大运动定律是基础且重要的理论,它们对于解释物体运动的规律以及实际应用有着广泛的影响和意义。
本文将对牛顿三大运动定律进行解析,并探讨其在实际生活中的应用。
第一定律:惯性定律牛顿第一定律也被称为惯性定律,它表明一个物体如果没有受到外力的作用,将保持静止状态或匀速直线运动状态。
这意味着物体具有惯性,只有外力的作用才能改变其状态。
例如,当我们在车辆急刹车时,坐在车内没有扶持物的人会向前倾斜,这是因为人的身体会继续保持运动状态,反应出牛顿第一定律的特性。
第二定律:动量定律牛顿第二定律是描述物体运动与所受力量之间关系的定律,它表明力等于质量乘以加速度,即F=ma。
这条定律揭示了物体的运动状态如何受到力的作用而改变,并定量地描述了力的效果。
例如,当一个人用力推动一辆停着的自行车,施加在自行车上的力越大,自行车的加速度也越大。
第三定律:作用反作用定律牛顿第三定律也被称为作用反作用定律,它表明任何一个物体施加在另一个物体上的力,都会产生一个大小相等、方向相反的力作用到施力物体上。
简单来说,作用力和反作用力相等且反向。
例如,当我们站在地面上,我们的身体对地面施加一个向下的力,而地面同样也对我们的身体施加一个大小相等、方向相反的向上的力,使我们保持平衡。
三大定律的应用牛顿三大运动定律在实际生活中有着广泛的应用。
以下是几个重要的应用示例:1. 汽车行驶汽车的驱动是基于牛顿第三定律的应用。
当汽车的轮胎与地面产生摩擦力时,地面同样施加相当于摩擦力的反作用力到轮胎上,使汽车能够前进。
2. 跳水运动在跳水运动中,运动员通过牛顿第二定律的应用来控制自己的运动。
通过改变身体的姿势和动作,运动员可以控制自己的质量和加速度,从而实现翻滚和旋转等特定动作。
3. 建筑物工程在建筑物的设计和施工中,需要合理运用牛顿定律来平衡和支撑结构的力。
例如,在高楼建筑中,需要根据物体的重力和受力情况来计算和确定建筑材料的强度和支撑结构。
高一物理牛顿第一第二定律的应用
高一物理牛顿第一第二定律的应用高一物理牛顿第一、第二定律的应用引言:牛顿的三大运动定律是学习物理的基石,其中第一和第二定律被广泛应用于各个领域。
高中物理课程中,我们不仅需要深刻理解这些定律的原理,还需要学会运用它们解决实际问题。
本文将详细介绍牛顿第一和第二定律的应用,并通过实例分析说明其在现实生活中的重要性。
一、牛顿第一定律的应用牛顿第一定律,也称为惯性定律,指出在没有外力作用时,物体将保持匀速直线运动或静止状态。
这一定律在现实生活中有着广泛的应用。
1. 定向行车系统定向行车系统是汽车中常用的一项技术,它通过加速度传感器和计算机控制系统,能够检测汽车运动的状态并自动调整车辆的行驶轨迹,使其保持在预定的方向上行驶。
这项技术就是基于牛顿第一定律的应用,即车辆保持匀速直线运动的惯性。
2. 电梯运动在乘坐电梯时,当电梯突然上升或下降时,我们会感到下压力或挤压力。
这是因为当电梯加速度发生变化时,人体对这种变化产生的反作用力导致了这种感受。
根据牛顿第一定律,这种反作用力产生的感觉来源于人体迎合运动状态而努力维持其原有状态的惯性。
二、牛顿第二定律的应用牛顿第二定律是描述物体受力状态的定律,它指出物体受力的大小与加速度成正比,与物体质量成反比。
这一定律在各个领域都有着广泛的应用。
1. 汽车制动在汽车制动中,我们需要减小或停止车辆的运动。
利用牛顿第二定律,我们可以根据车辆的质量和制动力的大小来计算减速度,从而控制车辆的刹车距离和时间。
2. 投掷运动当我们抛掷物体时,物体在空中会受到重力的作用而进行自由落体运动。
根据牛顿第二定律,我们可以计算出物体的加速度,从而推导出物体的飞行轨迹和落地位置。
结论:牛顿第一和第二定律是物理学不可或缺的基础,它们在日常生活和各个领域中都有着广泛的应用。
通过运用这些定律,我们可以解决各种实际问题,并更好地理解物体的运动规律。
因此,我们应该深入学习这些定律的原理和应用方法,提升我们的物理素养,为今后的学习和职业生涯打下坚实的基础。
牛顿运动定律及其应用
牛顿运动定律及其应用牛顿运动定律是经典物理学的重要组成部分。
该定律是形成整个物理学的基础,它解释了物体运动的力学规律。
牛顿运动定律不仅有纯理论方面的应用,还有实际物理问题的具体解决方案。
一、牛顿运动定律的概念牛顿运动定律简称牛顿定律,是经典力学中的三个基本定律之一,主要阐述了物体在受力作用下的运动规律。
一般认为牛顿运动定律包含以下三个方面的内容:1. 物体运动状态的惯性,即没有外部力作用时,物体将保持静止或匀速直线运动的状态;2. 物体的加速度大小与作用力成正比,方向与作用力方向相同;3. 物体作用力与反作用力大小相等,方向相反。
二、牛顿运动定律的应用1. 牛顿第一定律的应用牛顿第一定律是运动学与动力学的基础,具有重要的应用价值。
在许多科学技术领域,长时间的恒定作用力是很难实现的。
而且,为了保证精度及可靠性,必须满足设备的高精度、长时间性能稳定等需求。
常常采用惯性运动的概念,即由物体的惯性保持其原来的状态,以达到稳定的效果。
比如说,汽车减速时要离开刹车,将离合器松开,让发动机阻力和车轮的弹性力平衡,这就是利用牛顿第一定律所实现的。
2. 牛顿第二定律的应用牛顿第二定律说明了力与加速度的关系。
任何物体都可以视为质点,即对质量集中在一个点而导致的物体。
它通常被描述为一个物体所受力的大小与速度的变化率成正比。
因此,牛顿第二定律可以被看作是加速度计算的基本公式。
举个例子,当我们想要去提高跳绳的速度时,必须增加绳索的旋转速度,以增加绳上的拉力,使脚踩弹跳更顺畅。
根据牛顿第二定律,物体受力与加速度成正比。
因此,在提高跳绳速度的过程中,我们可以通过应用拉力来增加加速度,从而提高跳绳的速度。
3. 牛顿第三定律的应用牛顿第三定律描述了两个物体之间相互作用的情况。
它表示每个物体受到的作用力与另一个物体施加在其上的相同大小的反作用力相等,方向相反。
举个例子,当人们在游泳时,水对游泳池边的力与离水面很近的空气对人体的相等的反向力是一对牛顿第三定律的作用力和反作用力。
物理学中的牛顿运动定律解释及应用示例
物理学中的牛顿运动定律解释及应用示例牛顿运动定律是物理学中最基本的定律之一,它描述了物体在受到力的作用下的运动规律。
在本文中,我们将探讨牛顿运动定律的解释及其在现实生活中的应用示例。
首先,让我们回顾一下牛顿运动定律的三个基本原理。
第一定律,也被称为惯性定律,指出物体在没有外力作用时将保持静止或匀速直线运动。
这意味着物体的运动状态不会自发地改变,除非有外力作用于其上。
第二定律是牛顿运动定律中最为重要的定律,它描述了物体在受到力的作用下的加速度。
牛顿的第二定律可以用数学公式F=ma来表示,其中F代表物体所受的力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
这个公式说明了力和加速度之间的关系,即物体所受的力越大,其加速度也越大。
第三定律是牛顿运动定律中最为有趣的定律,它表明对于每一个作用力都存在一个相等大小但方向相反的反作用力。
简而言之,这意味着每一个作用力都会引起物体对作用力的反向作用。
例如,当我们站在地面上时,我们对地面施加了一个向下的力,而地面对我们也会施加一个向上的力,这就是牛顿第三定律的体现。
牛顿运动定律的应用非常广泛,下面我们将通过几个具体的示例来说明。
首先,我们来看一个常见的应用示例:汽车的加速。
当我们踩下油门时,引擎会施加一个向前的力,推动汽车向前加速。
根据牛顿第二定律,汽车的加速度取决于所受的推力和汽车的质量。
如果我们增加了引擎的功率,汽车将加速得更快;而如果汽车的质量增加,加速度将减小。
另一个应用示例是弹射器的原理。
弹射器是一种用来发射物体的装置,比如弓箭或者弹弓。
当我们拉紧弓弦或者拉动弹弓时,我们施加了一个力来储存能量。
当我们松开弓弦或者弹弓时,储存的能量转化为物体的动能,使其飞出。
这个过程可以通过牛顿第二定律来解释,拉紧弓弦或者拉动弹弓时施加的力会导致物体加速,从而飞出。
最后一个示例是摩擦力的作用。
当我们在桌子上推动一个物体时,我们需要克服摩擦力。
摩擦力是由物体之间的接触面产生的力,它的大小取决于物体之间的粗糙程度和压力。
牛顿三大定律在生活中的应用
牛顿三大定律在生活中的应用
牛顿三大定律是科学发展史上最重要的基本原理之一,在现代物理学和工程学中都有广泛的应用。
在实际的生活中,牛顿三大定律也都有着广泛的应用,特别是在动力学中的应用最为明显。
下面结合牛顿三大定律和生活中的实际应用,来详细阐述一下牛顿三大定律在生活中的应用情况。
首先,牛顿第一定律,即物体恒定运动定律,明确规定了物体经过无外力作用时,保持其运动状态不变,在实际生活中,比如运动框架,以及我们平时观察到的物体运动守恒,都离不开这个定律的应用。
其次,牛顿第二定律,即物体受力运动定律,指出了物体受到外力的作用,其加速度的幅度与外力的大小成正比,方向和外力的方向一致。
在生活中,比如我们用脚抬起物体,物体所受到的外力越大,则其向上移动的速度越快。
最后,牛顿第三定律,即物体交互作用定律,指出了物体之间相互作用的原理,即“力的互作用是相等相反的”。
在实际生活中,比如我们把物体放置在平坦的桌面上,物体与桌面之间的推力是相等相反的,桌面产生的推力与物体产生的反作用力是相等的,而这正是牛顿第三定律的典型应用实例。
以上就是牛顿三大定律在生活中的应用情况,牛顿三大定律的普遍性和实用性,使其在生活中得到了广泛的应用,而且,牛顿三大定律也是其他定律的基础,比如洛伦兹定律,爱因斯坦相对论等等。
因此,未来,牛顿三大定律在实际生活中的重要作用还会给我们带来更
多惊喜。
牛顿第一,第二定律在实际生活中的应用
牛顿第一,第二定律在实际生活中的应用爱因斯坦说过:“牛顿是迄今为止发现的最伟大的物理学家。
”牛顿最重要的贡献之一是他的第一定律和第二定律。
它们用于研究各种物理现象,包括最基础的动力学,但也在实际生活中得到了广泛的应用。
牛顿第一定律被称为运动定律,它指出,静止的物体将保持它的静止状态,而运动的物体将继续运动,并且在没有外力作用的情况下,运动的速度不会改变。
也就是说,质量不变的物体受到的外力的总和为零。
牛顿第二定律指出,物体受到的外力越大,其加速度也就越大。
这两个定律对我们日常生活有着重要的意义。
从最基本的例子开始,当我们放下一个物体时,它会以恒定的速度下落。
这是因为物体受到重力的作用,它向下的速度会越来越快,这符合牛顿第二定律,也就是加速度和受力方向成正比。
这一点在我们日常生活中也显而易见,当我们把瓶子倒在桌子上,它会以恒定的速度往下滚动,这也是牛顿定律的反映。
牛顿的两个定律也提供了一种简单的方式来描述物理学中的惯性。
惯性是指物体在没有外力作用的情况下,不管它原来是处于运动状态还是静止状态,都将保持它原有的状态。
这种概念很重要,因为汽车,飞机,船只都要遵守它来保证安全。
也就是说,在汽车行驶时,当司机想要改变它的速度时,可以通过踩刹车或油门来改变它的加速度,似乎忽略了惯性,但是实际上,这也可以视为牛顿定律的反映,它只在总的受力的方向和大小上有所改变。
此外,牛顿的定律还可以用于解释我们每天都要面对的桥梁问题。
桥梁往往由桥墩、桥面和桥路组成,当车辆在桥上行驶时,会造成桥面、桥路和桥墩之间的平衡失调,这恰好符合牛顿定律,就是说,桥梁在受到外力的作用下会发生变形,这样就可以解释桥梁上的振动,以及车辆行驶时所产生的振动。
另外,牛顿的定律在航空工程中也发挥了重要作用。
当飞机在空中飞行时,它受到重力、空气阻力和其他外力的影响,这也符合牛顿定律,飞机的速度取决于这些外力的总和,飞机的速度越高,空气阻力就会越大,如果飞机的加速度超过空气阻力,它就可以继续往前飞行,而如果速度太慢,它就会坠毁。
牛顿第一、二、三定律及应用
牛顿第一、二、三定律及应用2023年了,我们依旧需要牛顿的三个定律。
这三个定律是物理学的基石,无论是在科学实验室还是在日常生活中,它们都会起到至关重要的作用。
首先介绍一下牛顿第一定律,即牛顿惯性定律。
这个定律给我们提供了一种解释物体为什么会保持静止或匀速运动不变的运动状态。
简单来说,任何一个物体都会一直保持它原来的状态,除非外部力强制将其改变。
这个定律对于我们理解万物的运动规律非常重要。
这个定律的实际应用非常广泛,比如说,在车辆行驶中,车内乘客不带安全带会因为车辆急停而继续向前运动,这就是牛顿第一定律的应用。
牛顿第二定律即受力定律。
它告诉我们一个物体受到的加速度与其所受力的大小和方向成正比。
即F=ma,其中F代表物体所受的力,m 代表物体的质量,a代表物体加速度的大小和方向。
这个定律也是非常重要的。
我们知道,我们平时做的任何事情都是靠我们所受到的力来驱动的。
而这个定律告诉我们如何计算物体所受的力量大小和方向,从而使我们更好地理解自然界运动的规律。
比如说,在钓鱼时,我们可以利用这个定律,调整杆的倾斜角度,并选择不同的浮子和鱼饵,以控制杆子上钓的鱼的大小和数量。
牛顿第三定律即作用反作用定律。
这个定律告诉我们,任何一个物体施加的力都会引起同等大小且相反方向的力。
这个定律应用非常广泛,例如在运动中摩擦力的作用是不可忽视的,特别是在各种运动场合中,如汽车刹车,保持剧烈转向和过弯等。
在这些情况下,我们需要注意平衡和控制摩擦力的大小和方向,以确保安全和顺利的运动。
总之,牛顿三定律的应用范围非常广泛,在各种环境和领域,几乎无处不在。
它们无疑是科学和工程领域的基石,通过依赖于这三个基本定律,我们能够更好地了解自然界中的物理现象,开发出更有效的技术和解决方案,使我们的世界变得更加美好。
1.2牛顿运动定律与其应用
T(r) Mw 2 L mw 2 (L2 r 2 )
2L
1. T(r ) 随 r 的增大而减小
2. 撤掉小球 T(L ) = 0
T(r) mw 2 (L2 r 2 )
2L
3. 忽略绳子质量 m = 0
T Mw 2L
w
O M
T (r ) D m T(r Dr)
T (L) an
例:质量为 m 的物体 A 在光滑平面上紧靠着固定在地面上的 圆环 R 的内壁做圆周运动,物体与环壁间的摩擦系数为μ,已 知物体的初速度为 v0 ,求:任一时刻的速率 v 和路程 s。
由 l 1 at 2 2
t 2l(m sin2 M ) aM (M m)sin g
N maM
mg
例:在一匀加速运动的车厢内,观察单摆,其平衡位
置和振动周期如何变化(加速度 a0 ,摆长l,质量m)
S
S ' ma0
mg
a0
解:在S '系 a
周期 T 2
a02 g2
平衡位置 tan 1 a0
18
乙在相对地匀速运动的车
中 观测A物为匀速运动。
A 物受合外力
v
F0 a0
满足牛顿第二定律
N Av
mg
惯性系---在该参照系中观察,一个不受力作用的 物体将保持静止或匀速直线运动状态不变.
19
二. 在非惯性系中
丙在相对地以加速 a 向右运动的车上,
看 A 物沿反向 a 加速运动.
_
a 对非惯
求: 运动轨道方程 y[x]= ? 解: 二维空间的变力情况. 1.选 m 为研究物体.
y
v0
f
m
v
2.建坐标 xoy.
2015年高考物理二轮专题辅导与训练课件:1.2 牛顿运动定律及其应用
像如图所示,由图可知(
)
A.a小球质量大于b小球质量
B.在t1时刻两小球间距最小
C.在0~t2时间内两小球间距逐渐减小 D.在0~t3时间内b小球所受斥力方向始终与运动方向相反
【破题关键】
(1)由题干中“当小球间距小于或等于L时,受到大小相等、
方向相反的相互排斥恒力作用”可知两个小球在该段时间内 匀变速直线运动 。 做_______________ (2)由题干中“小球间距大于L时,相互间的斥力为零”可知 匀速直线运动 。 两个小球在该段时间内做_____________
由牛顿第二定律列方程
(3)求推力F 第二定律列方程
选0~0.9s时间段为研究过程 F。
【解析】选B。撤去推力F后,物块在滑动摩擦力作用下做匀减
速直线运动,由v-t图像求得小物块在加速和减速两个过程中
的加速度大小分别为a1= 10 m/s2,a2=10m/s2,在匀减速直线运
3
动过程中,由牛顿第二定律可知mgsin30°+μmgcos30°=ma2, μ= 3 , 选项B正确,C错误;由此判断mgsin30°=Ffm=
现有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物块上,作用一段时
间后撤去推力F,小物块能达到的最高位置为C点,小物块从A
到C的v-t图像如图乙所示。g取10m/s2,则下列说法正确的是 ( )
A.小物块到C点后将沿斜面下滑 B.小物块加速时的加速度是减速时加速度的 C.小物块与斜面间的动摩擦因数为 D.推力F的大小为6N
球的加速度小于b球的加速度,因此a球质量大于b球质量,选
项A正确;在t2时刻两球速度相同,此时距离最小, 0~t2时间
内两小球间距逐渐减小,因此选项B错误,选项C正确;由两球
物理牛顿定律及其应用
物理牛顿定律及其应用牛顿定律是物理学中基础而又重要的定律,它描述了物体运动的规律。
本节课我们将深入探讨牛顿定律的原理,以及其在实际应用中的价值和意义。
一、牛顿第一定律:惯性定律牛顿第一定律也被称为惯性定律,它描述了物体保持静止或匀速直线运动的性质。
根据牛顿第一定律的原理,物体在外力作用下保持静止或匀速直线运动。
例如,当我们用力推动一块静止的书桌,它将开始移动,这是因为我们对它施加了一个力。
二、牛顿第二定律:力的作用与加速度的关系牛顿第二定律描述了物体运动中力与加速度之间的关系。
牛顿第二定律的数学表达式为F=ma,其中F表示合力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
根据牛顿第二定律,合力的方向与物体的加速度方向相同,大小与加速度成正比,质量越大,物体所受的加速度越小。
三、牛顿第三定律:作用力与反作用力牛顿第三定律指出,两个物体之间相互作用的力大小相等、方向相反。
也就是说,每一个作用力总有一个与其大小相等、方向相反的反作用力。
例如,当我们站在地面上时,我们的身体对地面施加了一个作用力,而地面也对我们的身体施加了一个等大反方向的反作用力。
四、牛顿定律的应用1. 汽车运动的原理汽车的行驶需要克服惯性和抵抗力,根据牛顿第一和第二定律,我们可以解释汽车运动中的物理原理。
无论是启动、加速、减速还是转弯,都需要施加合适的力来克服车辆的惯性和抵抗力。
2. 机械设备的设计与运动在机械设备的设计与运动中,牛顿定律被广泛应用。
例如,弹簧秤的设计原理和使用,就利用了牛顿第二定律;电梯的制动系统设计,也需要考虑牛顿定律对于力和加速度的关系。
3. 运动项目的力学分析运动项目中的各种技能和动作,都可以通过牛顿定律进行力学分析。
例如,乒乓球击球的过程中,我们可以通过牛顿定律来解释球拍对球的冲击力和反作用力的关系。
五、小结通过本节课的学习,我们了解了牛顿定律及其应用。
牛顿定律是物理学中非常基础的定律,它描述了物体运动的规律和力的作用机制。
大学物理1.2 牛顿运动定律及其应用
GmM E P mg , 2 R
ME g G 2 R
M:地球质量 R:地球半径
三、弹力 作用在相互接触的物体之间,与物体的形变相联 系,是一种弹性恢复力。 O x (1) 弹簧的弹力 f kx x>0 f<0 x (2) 正压力 N , 支持力, x<0 x 垂直于接触面指向对方 f>0 (3) 张力 T,内部的弹力 四、摩擦力 (the force of friction)
例1:质量为0.25kg的质点,受力 的作用, F t i SI t=0时该质点以的速度 v 2 j m / s 通过坐标原点,则该 质点任意时刻的位置矢量是:
解:
t F a i 4 ti m 0.25
v 2j
dv
0 adt
例 3.一根不可伸长的轻绳跨过固定在 O点的水平光滑细 杆,两端各系一个小球。a球放在地面上,b球被拉到水 平位置,且绳刚好伸直。从这时开始将 b 球自静止释放。 设两球质量相同。 求:(1) b球下摆到与竖直线成 角时的 v; (2) ? a 球刚好离开地面。 解: (1)分析b运动 O a
1. 定义了惯性参考系
惯性系---在该参照系中观察,一个不受力作用的物 体将保持静止或匀速直线运动状态不变.
2. 定义了物体的惯性和力 惯性---物体本身要保持运动状态不变的性质.
力---迫使一个物体运动状态改变的一种作用.
二. 牛顿第二定律 给出了运动的变化与所加的动力之间的定量关系
F ma
再次积分
x0
dx
y
0
v x dt
mg k
y0
dy v y dt
牛顿运动定律及其应用
牛顿运动定律及其应用众所周知,牛顿是一位伟大的科学家,他提出了三个著名的运动定律,即牛顿运动定律。
这些定律不仅在科学界具有重要意义,而且在日常生活中也有广泛的应用。
第一个运动定律,也被称为惯性定律,表明一个物体如果没有受到外力的作用,将保持静止或匀速直线运动。
这个定律在我们日常生活中有很多例子。
比如,当火车急刹车时,乘客会因为惯性而向前倾斜。
同样地,当你突然松开手中的物体,它会因为惯性而继续沿原来的方向运动,直到受到其他力的作用。
第二个运动定律,也被称为运动定律,描述了物体的加速度与作用力之间的关系。
它的数学表达式为 F = ma,其中 F 表示作用力,m 表示物体的质量,a 表示物体的加速度。
这个定律告诉我们,当一个物体受到力的作用时,它的加速度与所受的力成正比,质量越大,所需的力越大,加速度越小。
运动定律在工程学中有着广泛的应用。
以汽车设计为例,工程师们需要计算出车辆所受到的各个力,以确定所需的引擎功率和牵引力。
根据运动定律,如果汽车质量较大,所需的力也就相应增加,因此需要更强大的引擎才能使汽车加速。
此外,运动定律还能解释为何重装的卡车在起步时需要更长的时间来加速。
第三个运动定律,也被称为作用与反作用定律,它指出每一个作用力都会伴随着一个大小相等、方向相反的反作用力。
这个定律在我们的日常生活中千真万确。
例如,当你站在地面上,你会感受到地面对你施加的支持力,同时你对地面施加的力被地面反作用,使你保持平衡。
作用与反作用定律在许多机械装置的设计中扮演着重要角色。
以火箭发射为例,当火箭燃烧燃料释放出的气体向下喷射时,根据作用与反作用定律,火箭就会受到向上的反作用力,从而推动火箭向上运动。
这也是为什么火箭升空时的火焰向下喷射的原因。
牛顿运动定律的应用远不止于此。
在体育训练中,教练们通过深入了解运动定律,设计出更加科学合理的训练方法。
比如,在田径运动中,运动员需要通过腿部的推力来加速,而不是仅仅通过手臂的摆动。
高一物理牛顿第一二三定律的应用
高一物理牛顿第一二三定律的应用牛顿第一、二、三定律是物理学中重要的基本定律,它们描述了物体运动的规律。
在高一物理学习中,我们学习了这些定律,并且学会了如何应用它们来解决实际问题。
本文将重点介绍牛顿第一、二、三定律在实际应用中的具体案例。
1. 牛顿第一定律的应用牛顿第一定律,也被称为惯性定律,它指出:一个物体如果受力平衡,则保持静止或匀速直线运动。
应用案例一:停车安全带的作用当我们坐在汽车上并急剧地踩刹车时,我们的身体会继续向前运动,这是由于惯性原理所导致的。
如果没有安全带来限制身体的运动,我们有可能因此而严重受伤,甚至导致死亡。
安全带的作用是将乘客与汽车连接在一起,以减缓身体向前运动的速度,从而减少可能发生的伤害。
应用案例二:扔出垂直向下的火柴当我们抓住一根火柴并将它扔出窗外时,它会以一个速度向下运动,并且在空气中受到阻力。
当火柴被抛出时,我们会以相同的速度向后移动,这是由于牛顿第一定律的应用。
火柴受到了重力和空气阻力的作用,而我们则因相同的力而向后移动。
2. 牛顿第二定律的应用牛顿第二定律公式为:力等于物体质量乘以加速度,即 F = ma。
应用案例一:加速度的计算如果我们知道一个物体所受的力和质量,我们可以利用牛顿第二定律来计算其加速度。
例如,当一个小轿车受到1000牛的向前的力时,如果知道它的质量为500千克,我们可以通过 F = ma 公式计算出其加速度为2米/秒²。
应用案例二:飞机的起飞和降落飞机的起飞和降落过程中,牛顿第二定律起着重要作用。
在起飞时,飞机引擎产生的推力必须大于重力,才能使飞机加速并起飞。
牛顿第二定律告诉我们,当一个物体受到力时,它会产生加速度。
同样地,在降落过程中,飞机需要减小速度,以便安全降落。
这也是牛顿第二定律的应用。
3. 牛顿第三定律的应用牛顿第三定律指出:对于两个物体之间的相互作用力,其大小相等、方向相反。
应用案例一:划船当我们划船时,我们用力将桨刺入水中,然后向后拉。
牛顿运动定律及其应用
牛顿运动定律及其应用在物理学中,牛顿运动定律是描述物体运动行为的基本定律。
这些定律由英国物理学家艾萨克·牛顿于17世纪提出,至今仍然被广泛应用于解释和预测物体在力的作用下的运动。
第一定律,也被称为惯性定律,指出在没有外力作用下,物体将保持静止或恒定速度直线运动的状态。
这意味着物体的运动状态不会自发地改变,除非外力施加在其上。
例如,一个静止的书桌会一直保持静止,而一个匀速运动的汽车将会继续以相同的速度行驶,除非有其他力使其改变状态。
第二定律,也被称为加速度定律,描述了物体所受的力与其加速度之间的关系。
牛顿第二定律的数学表达式为F = ma,其中F代表物体所受的力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
根据这个定律,力与加速度成正比,而质量与加速度成反比。
简单来说,一个物体所受的力越大,它的加速度就越大。
相比之下,质量越大的物体需要更大的力才能达到相同的加速度。
第三定律,也被称为作用与反作用定律,说明了力的作用是相互的,两个物体之间存在着相等而反向的力。
这意味着对每一个物体所施加的力,都有一个与之大小相等但方向相反的力作用在另一个物体上。
例如,当一个人站在冰上,并向后用力推墙壁,他会感受到一个相等但方向相反的力,导致他自己向前滑行。
这些基本的运动定律在物理学中有着广泛的应用。
下面是一些实际生活中常见的应用:1. 汽车行驶:汽车的加速和制动过程可以通过牛顿第二定律来解释。
当我们踩下油门使汽车加速时,引擎施加的力超过了摩擦和其他阻力,使汽车产生加速度。
相反,当我们踩下制动踏板时,制动系统施加的力减少了汽车的速度。
2. 运动员奔跑:运动员在跑道上奔跑时,脚对地面施加一个向后的力,从而推动运动员向前移动。
根据牛顿第三定律,地面对脚同样施加一个向前的力,使得运动员向前加速。
3. 弹簧振动:当一个弹簧受到外力拉伸或压缩时,它会产生恢复力以回复其原始形状。
弹簧的回弹速度和振幅可以通过牛顿第二定律来计算。
大学物理牛顿运动定律及其应用
fS S N
S 叫做静摩擦系数,它与接触面的材料和表面状况有关。
(2) 当外力超过最大静摩擦力时,物体间产生相对滑动,这时的摩擦力
叫做滑动摩擦力。 f k
滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反,实验证明,滑动
摩擦力也与正压力N成正比,即
fk kN
叫做滑动摩擦系数,它也与接触面的材料和表面状况有关, k 还与两接触物体的相对速度有关。
定对象 —— 查受力 —— 看运动 —— 列方程
例2-1 一滑轮组如图2-1,A为定滑轮,B为动滑轮,绳子不
能伸长 m1 1.5kg ,m2 2kg 。滑轮组及绳的质量、轴的
摩擦均可忽略。
求:(1)重物的加速度;(2)绳中的张力 (3)定滑轮轴承的支反力
解:m1, m2 的受力如图,设
对
m1 的加速度为
P m g G mM R2
式中m,M分别是物体和地球的质量,R为地球半径
所以重力加速度为:
g GM R2
2.弹性力:
当两个物体相互接触发生形变时,物体因形变而 产生的恢复力称为弹性力。
弹性力产生的先决条件是弹性形变,弹性力的大 小取决于形变的程度。
弹性力的表现形式有很多种,常见的弹性力有: 弹簧被拉伸或压缩时产生的弹簧弹性力; 绳索被拉紧时产生的张力; 重物放在支承面上产生的正压力(作用于支承面) 和支持力(作用于物体上)等均为弹性力。
d2 dt
y
2
Fz
ma z
m dvz dt
m
d2 dt
z
2
自然坐标系:
F
ma
m
dv dt
Fn
man
m
v2 R
3.牛顿第三运动定律: 两物体间的相互作用力总是等值反向,且在同一直线上。
1. 牛顿运动定律在生活中有哪些应用?
1. 牛顿运动定律在生活中有哪些应用?关键信息项:1、牛顿运动定律的具体内容2、生活中的常见场景3、具体应用案例4、应用带来的影响和效果1、牛顿运动定律的具体内容11 牛顿第一定律,又称惯性定律,任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
12 牛顿第二定律,物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且加速度的方向跟作用力的方向相同。
13 牛顿第三定律,相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,且作用在同一条直线上。
2、生活中的常见场景21 交通运输领域,如汽车、火车、飞机等的运行。
22 体育运动项目,如跑步、跳远、跳高、投掷等。
23 日常物品的使用,如家具的移动、电器的操作等。
3、具体应用案例31 在汽车制动方面,当司机踩下刹车踏板时,刹车系统产生的摩擦力使汽车减速。
根据牛顿第二定律,加速度与作用力成正比,与质量成反比。
通过合理设计刹车系统,增大摩擦力,从而在较短的距离内使汽车停下来,保障行车安全。
32 在体育运动中的跳远项目中,运动员通过助跑获得一定的速度,然后起跳。
起跳时,脚蹬地产生的反作用力推动身体向前上方运动。
根据牛顿第三定律,地面对运动员的作用力等于运动员对地面的作用力。
同时,运动员在空中的运动轨迹遵循牛顿第一定律,保持惯性运动,直到受到重力和空气阻力的影响改变运动状态。
33 当我们推动一个较重的家具时,需要施加较大的力。
根据牛顿第二定律,家具的质量越大,要使其产生相同的加速度,所需的力就越大。
而当我们停止推动时,家具会由于惯性继续向前滑动一段距离。
4、应用带来的影响和效果41 在交通运输领域,牛顿运动定律的应用使得交通工具的设计更加科学合理,提高了运输效率和安全性。
42 体育运动中,运动员利用牛顿运动定律可以更好地掌握技巧,提高比赛成绩。
43 在日常生活中,对牛顿运动定律的理解有助于我们更有效地操作和使用各种物品,避免不必要的损伤和危险。
牛顿运动定律及其应用
牛顿运动定律是描述质点的运动状态与运动原因之间的关系,是现代物理学的基础。
它由英国物理学家艾萨克·牛顿在17世纪提出,包括牛顿第一定律、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,指出质点在没有外力作用下,将保持静止或匀速直线运动的状态。
换句话说,物体不会自行改变自己的速度或运动方向。
这一定律说明了物体的运动状态必须由外力来改变。
牛顿第二定律是运动学最重要的定律之一,也被称为运动定律。
它表明物体受到的加速度与作用力成正比,与物体质量成反比。
牛顿第二定律的数学表达式为F=ma,其中F代表作用力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
根据牛顿第二定律,如果给定了物体的质量和施加在物体上的力,就可以计算出物体的加速度。
这个定律在我们日常生活中有广泛的应用,比如汽车加速、坠落物体、施加力的物体等等。
牛顿第三定律,也被称为作用-反作用定律,指出每一个作用力都伴随着相等大小、方向相反的反作用力。
如果物体A对物体B施加一个力,物体B对物体A会施加同样大小、方向相反的力。
这个定律解释了物体间相互作用和反应的关系。
牛顿运动定律不仅适用于质点的运动,还适用于刚体、流体、电磁场等系统。
它对理解和研究力学、动力学、静力学等领域有着重要的意义。
牛顿运动定律的应用十分广泛。
在日常生活中,我们经常可以见到这些定律的应用。
比如,当我们踢足球时,踢球的脚施加在球上的力越大,球的加速度就越大;当我们开车刹车时,车速减缓的快慢取决于刹车的力大小;当我们骑自行车时,用力踩踏越大,速度就越快。
在工程领域,牛顿运动定律的应用更加广泛。
它被用于设计和计算各种机械和结构的运动。
比如,通过运用牛顿运动定律,可以计算出桥梁、建筑物、机器的稳定性和承载能力;通过制定合适的运动方程,可以设计和控制火箭航行、船舶航行等。
总之,牛顿运动定律是现代物理学的重要基础,它揭示了物体的运动状态与运动原因之间的关系。
通过应用这些定律,我们可以深入了解和探索物体的运动规律,并将其应用于日常生活和工程实践中。
牛顿运动定律与应用
牛顿运动定律与应用牛顿运动定律是经典力学的基石,描述了物体在受力下的运动规律。
它由英国科学家艾萨克·牛顿于17世纪提出,至今仍然被广泛应用于物理学和工程学的领域。
本文将详细介绍三条牛顿运动定律及其在现实生活中的应用。
一、第一定律:惯性定律牛顿第一定律,也被称为惯性定律,指出物体在没有受到外力作用时将保持静止或匀速直线运动的状态。
换句话说,物体的运动状态会保持不变,直到受到外力的干扰。
这是因为物体具有惯性,即物体会继续保持其运动状态,无论是静止还是以恒定速度直线运动。
惯性定律在实际生活中的应用非常广泛。
举个简单的例子,在车辆行驶过程中,当司机急刹车时,乘客会因为惯性而向前倾斜。
这是因为车辆突然减速,但乘客的身体仍然具有惯性,继续向前运动,直到与座位接触。
另外一个例子是,我们在火车上投掷一个物体,它会在空中保持匀速直线运动,直到受到重力等外力的作用。
二、第二定律:动量定律牛顿第二定律,也被称为动量定律,描述了物体的加速度与物体所受合外力成正比的关系。
即物体所受的合外力等于物体的质量乘以加速度。
这一定律可以用以下公式表示:F = ma。
第二定律成为许多实际应用的基础。
例如,汽车的加速和制动是基于第二定律的原理,引擎产生的动力通过施加力来推动汽车加速或减速。
同样地,投掷物体的运动轨迹也可以通过第二定律来解释。
投掷力所产生的加速度使物体偏离直线运动,形成抛物线轨迹。
三、第三定律:作用反作用定律牛顿第三定律,也被称为作用反作用定律,指出任何一个作用力都会引起另一个与之大小相等、方向相反的反作用力。
这意味着作用力与反作用力总是成对出现,并且同时作用于不同的物体上。
第三定律在现实世界中有许多重要的应用。
一个常见的例子是火箭发射。
当火箭喷出废气时,废气向下方喷出获得向上的推力,推动火箭升空。
这是因为喷气产生的向下的反作用力推动了火箭向上。
同样地,坐船时,人们可以看到划桨时水的反向推动力。
结论牛顿运动定律是物理学中最基本和重要的定律之一。
牛顿一二三定律应用范围
牛顿一二三定律应用范围牛顿第一定律内容:一切物体在任何情况下,在不受外力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态.说明: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).所以牛顿第一定律也称为惯性定律(law of inertia).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. 注意:1.牛顿第一定律并不是在所有的参照系里都成立,实际上它只在惯性参照系里才成立.因此常常把牛顿第一定律是否成立,作为一个参照系是否惯性参照系的判据.2.牛顿第一定律是通过分析事实,再进一步概括、推理得出的.我们周围的物体,都要受到这个力或那个力的作用,因此不可能用实验来直接验证这一定律.但是,从定律得出的一切推论,都经受住了实践的检验,因此,牛顿第一定律已成为大家公认的力学基本定律之一.适用范围:范围在宏观低速的情况,即是速度不太大的物体运动,并且是在宏观状态下的.牛顿第二定律定律内容: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:F合=ma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、同时消逝.(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反正方向. (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,可将物本所受各力正交分解,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.牛顿第二定律的三个性质:(1)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.(2)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.(3)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.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.牛顿第三定律内容:作用在两个物体的一对作用力方向相反、大小相等、作用在同一直线上、作用在不同的两个物体上.表达式:F1=F2,F1表示作用力,F2表示反作用力.适用范围:牛顿运动定律是建立在绝对时空以及与此相适应的超距作用基础上的所谓超距作用,是指分离的物体间不需要任何介质,也不需要时间来传递它们之间的相互作用.也就是说相互作用以无穷大的速度传递.。
牛顿运动定律的实际应用
牛顿运动定律的实际应用牛顿运动定律是经典力学的基础,它对我们生活中的许多现象和技术应用都具有重要的指导意义。
本文将从不同角度探讨牛顿运动定律的实际应用。
一、牛顿第一定律在交通运输中的应用牛顿第一定律,也被称为惯性定律,指明了物体在没有受到外力作用时将保持静止或匀速直线运动的状态。
这一定律在交通运输中有着广泛的应用。
举个例子,当一辆汽车在高速行驶时,如果突然刹车,乘车人员会因惯性律定的作用而前倾,因为车上的人物并未得到与车身一致的减速。
这就解释了为什么在紧急刹车时,乘客会感到身体向前倾的现象。
二、牛顿第二定律在机械工程中的应用牛顿第二定律是指物体受力的加速度与作用在物体上的合力成正比,与物体质量成反比。
这一定律在机械工程中的应用非常广泛。
例如,当我们使用各种机械设备时,都离不开受力的分析以及合力的计算。
通过运用牛顿第二定律,我们可以确定机械设备所需要的驱动力大小,从而保证工程机械正常运转。
三、牛顿第三定律在航天工程中的应用牛顿第三定律是指任何一个物体受到的力都有一个等大而方向相反的作用力。
这一定律在航天工程中的应用尤为显著。
在火箭发射过程中,牛顿第三定律解释了为什么火箭能够推进。
火箭喷射出的废气作为一种反作用力,向后推动火箭本身,从而使火箭向前加速。
四、牛顿运动定律在体育运动中的应用牛顿运动定律在体育运动中也有着广泛的应用。
比如,在田径运动中,运动员发力跳远时,根据牛顿第三定律,他们在离地之前会用力蹬地,产生向上的反作用力,从而达到更高的起跳高度。
此外,在游泳比赛中,泳手腿部的蹬水动作也是应用了牛顿运动定律。
蹬水时,泳手的脚通过向后蹬水产生反作用力,推动泳手向前快速游进。
总结:通过以上几个方面的实际应用,我们可以看到牛顿运动定律在交通运输、机械工程、航天工程和体育运动等领域具有重要的作用。
不仅深化了我们对经典力学的理解,更为科学技术的发展提供了指导和支持。
结尾,牛顿运动定律的实际应用不仅局限于上述领域,还延伸到更广泛的领域,如建筑工程、电子通讯等。
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B
(0l l
x)Sgdx
v
0 mvdv
Sl
v
0 vdv
v
2 lgx lg
例:一柔软绳长l,质量线密度l,一端着地开始自由下落,
求:下落的任意时刻,给地面的压力为多少?
解:建坐标, 以整个绳子为研究对象 任意 t , 绳受重力、地面对绳的支撑力N
y
N lgl dp d(mv)
dt
dt
y
l
O
解:设细棒的质量线密度为l
P
l M
O
L
d A dm x dx
L
B
x
任选一质量微元dm,其与质点P 的引力为
df
G
mdm x2
mldx
G x2
f
dL
G
d
mldx
x2
G mM d (d L)
两质点间
f
G
m1m2 r2
若 L << d,
mM f G d2
与平方反比定律一致。
例. 一质量密度为 的细棒,长为l,其上端用细线悬挂着,
解:
m
g
F浮
kv
m
a
m
dv dt
kv
mg F浮 kvT 0
F浮
dv
kvT kv m a m dt
mg
求:(1) b 球下摆到与竖直线成 角时的 v (a 球未离地) (2) = ?a 球刚好离开地面。
解: 研究对象a、b小球
(1) 分析 b 运动
a 球离开地面前 b 在竖直面内 做半径为 lb 的圆周运动。
O lb b
a
分析 b 受力,选自然坐标系
当 b 球下摆到与竖直线成 角时
Fn
T
mg cos
三、牛顿第三定律(作用力与反作用力)
作用力与反作用力大小相等、方向相反,作 用在不同物体上。
牛顿定律只适用于惯性系。
1.2.2 自然界中的力(自学)
从力的性质上说,自然界只有四种基本的相互作用
1. 引力相互作用 2. 电磁相互作用 3. 强相互作用 4. 弱相互作用
一切物体之间 静止或运动电荷之间 强子之间,如质子、中子、介子… 轻子(如电子、µ 介子)及强子间…
下端紧贴密度为′的液体表面。现将悬线剪断,求细棒恰 好全部没入液体中时的沉降速度。设液体没有粘性。
解: 在下落时细棒受两个力:
重力 G ,浮力 B
当 t 时刻,棒的浸没长度为 x
F G B S lg Sxg
l
(l x)Sg m dv v dx
O
Gx
dt
dt
(l x)Sgdx mvdv
牛顿第二定律的更准确表示:
F
dp
d(
mv )
m
dv
ma
(低速时m不变)
dt dt
dt
上式中的力是合力
F Fi
注意: 上式的瞬时性 矢量性
F ma
直角坐标系
自然坐标系
分量形式
Fix ma x
i
Fiy ma y
i
Fiz maz
i
i
Fin
man
m
v2 R
Fit
i
mat
m
dv dt
v2 2g(l y) N 3lg( l y )
d(lyv)
dt
l(v
dy dt
y
dv )
dt
dy v dt
dv g dt
N lgl l(v2 yg)
例沉:时在受液 到体 的中 液由 体静 阻止力释为放f一 质k量v 为,mv是的小小球球的,速它度在。下
设小球的终极速率为vT,求:任意时刻t,小球的速率。
1. 2 牛顿运动定律及其应用
1.2.1 牛顿运动定律 1.2.2 自然界中的力(自学) 1.2.3 牛顿运动定律的应用 1.2.4 非惯性系与惯性力 作业: 1-11、1-15、1-18
艾萨克·牛顿 (Isaac Newton, 1643-1727) 英国人
1687年出版了《自然哲学的数学原理》
m v2 lb
(1)
Ft
mg sin
m dv dt
(2)
由(2) 式
gsin dv dv ds v dv dt ds dt ds
v
s
vdv gsinds gsin (lbd )
0
0
2
v 2lb g cos (3)
O
lb b
a
T
mg
vdv gsinθ d s
s
lb
( 2
-
)
(2) = ?a 球刚好离开地面。
力的强度(相邻质子间):
强相互作用 ≈ 10 4 N, 电磁相互作用 ≈ 10 2 N , 弱相互作用 ≈ 10 -2 N , 引力相互作用 ≈ 10-34 N 。
常见的力
1、万有引力 存在于一切物体之间
两质点间
f
G
m1m2 r2
G 6.67 1011 N m2 / kg2
2、 重力 地球表面附近的物质所受的地球引力
分析a 运动
当 T = mg 时,a 球刚好离地
由(1)式
Fn
mg mgcos
v2 m
lb
m
2lb gcos
lb
1 cos 2cos
cos1 1
3
NT
a
mg
O
lb b
a
T
T
mg
mg
例:一均匀细棒AB长为L,质量为M。在距A端 d 处 有一个质量为 m 的质点 P,如图所示, 求:细棒与质点 P 间的万有引力大小。
3. 分析力
找出研究对象所受的全部外力,画出受力图
4. 列方程
列牛顿定律方程. 选择适当的坐标系, 列出沿各坐标轴方向的方程.
5. 解方程,对结果作必要讨论。
例.一根不可伸长的轻绳跨过固定在O点的水平光滑细杆, 两端各系一个小球。a 球放在地面上,b 球被拉到水平位 置,且绳刚好伸直。从这时开始将 b球自静止释放。设 两球质量相同。
P
mg
方向竖直向下
mM
M
P G R2 mg , g G R2
M:地球质量 R:地球半径
3、弹簧的弹力 4、滑动摩擦力
f kx fk k N
1.2.3 牛顿运动定律的应用
解题步骤
Fi ma
1.认物体(确定研究对象);
一般采用隔离体法. 即把系统中的几个物体分别研究。
2. 看运动
分析研究对象的运动状态,确定各研究对象运动状态之间的联系.
1. 定义了惯性参考系 惯性系 ___ 在该参照系中观察,一个不受力的物体 将保持静止或匀速直线运动状态不变.
2. 定义了物体的惯性和力 惯性___ 物体本身要保持运动状态不变的性质. 力___ 迫使一个物体运动状态改变的一种作用.
二、 牛顿第二定律
定量给出了运动状态的变化与所受外力之间的关系
F ma m 惯性质量
牛顿运动定律 万有引力定律源自牛顿定律是经典力学的基础,它统治了物理学各个领域近二百多年,
他还发现了光的色散,创制了反射望远镜,创立了微积分等,……
牛顿定律适用于宏观低速物体
1.2.1 牛顿运动定律
(Newtons laws of motion)
一、牛顿第一定律(惯性定律) 任何物体如果没有力作用在它上面,都将保持 静止的或作匀速直线运动的状态。