牛顿第一定律和第三运动定律

牛顿第一定律和牛顿第三定律

知识要点：

（一）牛顿第一定律：

早在两千多年前，人们已经提出了运动和力的关系，但是直到伽利略和牛顿时代，

才对这个问题给出了正确的答案。

1. 牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这就是牛顿第一定律，物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性。牛顿第一定律又叫做惯性定律。关于这个定律可以从以下三个方面来理解和认识。

（1）定律的前一句话揭示了物体所具有的一个重要属性，即“保持匀速直线运动状态或静止状态。而所说的物体，在空间上是指所有的任何一个物体。在时间上，是指每个物体总是具有这种属性．即在任何情况下都不存在没有这种属性的物体。这种“保持匀速直线运动状态或静止状态”的性质叫惯性，一句话，牛顿第一定律指出了一切物体在任何情况下都具有惯性。

（2）定律的后一句话“直到有外力迫使它改变这种状态为止”这实际上是给力下的定义，即力是改变物体运动状态的原因（力并不是产生和维持物体运动的原因）。

（3）牛顿第一定律指出了物体不受外力作用时的运动规律。实际上，不受外力作用的物体是不存在的．物体所受到的几个力的合力为零时，其效果就跟不受外力相同，这时物体的运动状态是匀速直线运动或静止。

2. 一切物体都具有惯性，物体的运动并不需要力来维持，惯性是物体的固有性质，不论物体处于什么状态，都具有惯性。

3. 质量是惯性大小的量度。

4. 力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。

5. 力是使物体产生加速度的原因。

6. 物体的运动状态变不变看速度，即要看速度的大小又要看速度的方向。

（二）牛顿第三定律：

1. 牛顿第三定律：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，作用在

一条直线上。这就是牛顿第三定律。

牛顿第三定律揭示了力的作用的相互性，即两个物体间只要有作用就必然会出现一

=-F乙对甲，负号表示方向相反。

对作用力和反作用力，具体可表达为F

甲对乙

（1）这里的“总是”是强调对于任何物体，在任何条件下，这两个相等的关系都

成立。对此，可以从以下几个方面理解：

①不管物体大小形状如何，例如大物体与大物体之间，或大物体与小物体之间，

还是任何形状的物体之间，其相互作用力总是大小相等。

②不管物体的运动状态如何。例如静止的物体之间，运动的物体之间或静止物体

与运动物体之间的相互作用力都是大小相等的。

③作用力与反作用力的产生和消失是同时的，因为两者中若有一个产生或消失，则另一个必须同时产生或消失。否则其间的相等关系就不成立了。认为作用力与反作用力的产

生有先后的说法是不对的。

2. 注意作用力、反作用力与平衡力的区别

①一个力与它的反作用力一定是同种性质的力，例如作用力若是弹力，则反作用

力一定是弹力；若作用力是摩擦力，则反作用力也一定是摩擦力，等等。而一个力与它

的平衡力可以是相同性质的力，也可以是不同性质的力。

②一个力与它的反作用力分别作用在发生相互作用的两个物体上，即受力物体不

同；而一个力与它的平衡力必须同时作用在同一个物体上，即受力物体相同。

③一个力必有其反作用力，作用力与反作用力同时产生、同时存在、同时消失。

④作用力与反作用力所产生的效果不能相互抵消：而一对平衡力作用在同一物体

上产生的效果恰好是抵消的。

3. 牛顿第三定律揭示了力作用的相互性，即两个物体间只要有力的作用，就必然成对出现作用力和反作用力，同学们在学习中应注意体会甲对乙、乙对甲的这种对应的相互作用关系，求解某力大小方向时，可以通过转换研究对象分析该力的反作用力来求解。

三. 重难点分析：

1. 理解惯性和惯性定律

（1）对惯性定律的理解

牛顿第一定律揭示了一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质，即一切物体都具有惯性。同时，牛顿第一定律还定性地指出了力的动力学意义：力是改变物体运动状态的原因，即改变速度的原因。物体在速度发生改变时，就有加速度。因此也可以说：力是使物体产生加速度的原因，不能认为力是维持物体运动(匀速直线运动)的原因，也不能认为有力就有运动，没有力就没有运动，更不能认为物体向哪个方向运动一定受到那个方向的力的作用。

（2）对惯性的理解

①惯性是物体的固有属性：一切物体都具有惯性。

②惯性与物体的运动状态无关：不论物体是处于怎样的运动状态，惯性总是存在的，当物体原来静止时，它一直“想”保持这种静止状态；当物体运动时，它一直“想”以那一时刻的速度作匀速直线运动。

③惯性与物体是否受力无关，与物体速度大小无关，仅由物体的质量决定。

2. 物体运动状态改变的原因

牛顿第一定律是物体在“不受外力”作用时的运动规律。实际上，不受外力作用的物体是不存在的，因而牛顿第一定律描述的是一种理想化的状态。它是在一些理想实验的基础上经过科学推理做出的结论，因而也无法用实验检验。尽管如此，牛顿第一定律并不因

此而失去其正确性，因为物体所受到的几个力的合力为零时，其效果就跟不受外力相同，这时物体并不改变原来的匀速直线运动状态或静止状态。因此，从这种意义上看，牛顿第一定律揭示的是物体所受外力的合力为零的运动规律。

物体运动状态的改变体现为物体运动速度的改变，而物体速度的改变即是物体运动存在着加速度。结合牛顿第一定律，一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，直到有外力作用才迫使物体改变运动状态，因此，在不受外力（实际不存在的理想化情况）或所受外力的合力为零的情况下，物体的运动状态就会保持不变。此时，如果物体原来是静止的，它还将保持静止状态；如果物体原来是运动的，它将以原来运动的末速度为速度做匀速直线运动。由此可见，维持物体运动并不需要力，即力不是维持物体运动的原因。当物体受到外力的作用，且外力的合力不为零时，物体的运动状态将会发生改变，将会产生加速度。因此，力是使物体运动状态发生改变的原因，是使物体产生加速度的原因。

3. 惯性大小的量度

（1）惯性的具体表现形式有两种：①当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变。②当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度。物体的惯性越大，它的运动状态越难变。

（2）把相同的力作用在不同的物体上，物体获得的加速度一般是不同的。质量大的物体获得的加速度小，质量小的物体获得的加速度大。加速度越大，说明物体的运动状态越容易改变，即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质越弱。显然，质量小的物体所具有的惯性小。反之质量大的物体所具有的惯性大，因此可以用物体的质量来量度物体惯性，而且质量的大小与物体所处的运动状态、物体所受外力等情况均无关。因此，惯性是物体的固有属性，惯性的大小仅决定于物体质量的大小，有些同学认为物体的惯性与速度有关，速度越大，惯性越大，这种看法是错误的。

惯性的大小与物体运动的速度无关，与物体是否受力无关，仅与质量有关，所以，质量是物体惯性大小的唯一量度。

【典型例题分析】

[例1] 下面说法正确的是（）

A. 惯性是只有物体在匀速运动或静止时才表现出来的性质。

B. 物体的惯性是指物体不受外力作用时仍保持原来直线运动状态或静止状态的性质。

C. 物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态有惯性；受外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态因而就无惯性。

D. 惯性是物体的属性，与运动状态和是否受力无关。

解析：惯性是物体的固有属性，与运动状态无关，故A错；有外力作用时，物体运动状态发生改变，但运动状态的改变不等于物体惯性的改变。“克服惯性”、“惯性消失”等说法均是错误的，不管物体是否受外力作用，其惯性是不能被改变的，故B、C 错。物体惯性由物体本身决定，与运动状态和受力无关，故D正确。正确答案为D。

点评：生活中的错误直觉印象与亚里士多德关于力的观点在人们头脑中有很深的潜意识，形成定势性错误，认为力是运动的原因；看到物体在运动，就认为它一定受到力的作用；物体向哪个方向运动，就认为受向哪个方向的力；物体有较大的速度就认为受较大的力；物体受力为零时，认为速度也应为零；……只有深刻认识力的概念，反复练习，从中比较与判断，才能从根本上澄清是非，建立正确的概念。

[例2] 下面关于惯性的说法中，正确的是（）

A. 速度大的物体惯性一定大

B. 物体具有保持瞬时速度不变的性质