袁偉
摘要:牛頓的第一、二、三定律并不是分立的,而是有著緊密聯(lián)系的,本文通過分析牛頓第一定律與牛頓第二定律的聯(lián)系、牛頓第二定律與牛頓第三定律的聯(lián)系,并且通過案例分析來具體的說明牛頓第一、二、三的聯(lián)系。
關(guān)鍵詞:牛頓定律;“一、二、三”的聯(lián)系
一、牛頓第一、二定律的關(guān)系
牛頓第二定律是對牛頓第一定律的進一步說明,因為牛頓第一定律說明了力是改變物體運動狀態(tài)的原因,物體受到合外力時,它的運動狀態(tài)就會發(fā)生改變,物體的運動狀態(tài)就是物體速度,也就是物體受到合外力時,物體的速度就發(fā)生了改變。而牛頓第二定律說明了合外力是怎樣改變物體的運動狀態(tài)的,由牛頓第二定律的表達式F=ma可知,當(dāng)物體受到的合外力不為零時,就會產(chǎn)生一個加速度,有了加速度,物體的速度必然發(fā)生改變,所以牛頓第二定律說明了力是怎樣改變物體的運動狀態(tài)的。
比如,一支筆房子桌子上面保持靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)給它一個推力時,它就會移動起來,并且當(dāng)撤去外力時,它還在運動,運動一段時間后,它又會停下來保持靜止?fàn)顟B(tài)??梢杂门nD第一定律解釋這樣一個過程,筆放在桌子上面保持靜止?fàn)顟B(tài)是由于它受到的合外力為零;當(dāng)給它施加一個外力時,由于力會改變物體的運動狀態(tài),所以它運動了;由于在運動過程中,它還受到了摩擦力的作用,摩擦力又會改變筆在運動的這種狀態(tài),所以最后它又停下來了。利用牛頓第二定律可以對這個例子進一步的解釋,筆放在桌子上面,由于受到合外力為零,所以筆沒有加速度,它將保持原有的速度(靜止?fàn)顟B(tài));當(dāng)受到一個外力時,它就會產(chǎn)生一個加速度,物體的速度就發(fā)生改變,它就由靜止開始運動;運用過程中受到了摩擦力的作用,它就會產(chǎn)生一個與運動發(fā)現(xiàn)相反的加速度,迫使它做減速運動,所以它最后停下來了。
二、牛頓第二定律與牛頓第三定律的關(guān)系
利用牛頓第三定律可以更好的運用牛頓第一、二定律,牛頓第二定律說明了力是怎樣改變物體的運動狀態(tài)的,所以要分析一個物體的運動狀態(tài)就必須明確物體的受力情況,對于只有一個物體的研究對象來說,在分析它的受力時是比較簡單的,直接把所有的力合成即可,但是對于多個物體組成的體系,若要研究其中一個物體時,就要采用隔離法進行研究,而在研究物體的相互作用力時,采用牛頓第三定律就比較方便,因此,牛頓第三定律可以使牛頓第一、二定律運用起來更加方便。
例如,如圖,A和B一起疊放在水平面上,水平力F拉著A在B上以4m/s的速度向右做勻速運動,B相對水平面以2m/s速度向右做勻速運動。
A的受力情況:A受到豎直向下的重力GA、來自B豎直向上的支持力FN1、來自B的向左的滑動摩擦力f1、外力F。由牛頓第一定律可以知道:F- f1=0; FN1-GA=0。而B的受力情況:B受到豎直向下的重力GB、來自地面豎直向上支持力FN2、來自A豎直向下的壓力FN1(由牛頓第三定律可知,A對B的壓力和B對A的支持力是一對作用力與反作用力,因此就可以很好的確定A對B的壓力大小和方向)、來自A的向右的摩擦力f1(由牛頓第三定律可以知道,A對B的摩擦力和B對A的摩擦力是一對作用力與反作用力,因此就可以很好的確定A對B的摩擦力的大小和方向)、來自地面的向左的摩擦力f2。根據(jù)牛頓第一定律就有:FN2- FN1-GB=0; f1- f2=0;若A、B不是勻速運動的,而是具有加速度的,那么在做受力分析的時候分析各個力的大小和方向時,在分析相互作用力時,分析的方法是一致的,只是要利用牛頓第二定律來解決問題。所以利用牛頓第三定律可以更好的使用牛頓第一、二定律。
三、結(jié)論
根據(jù)以上的分析,牛頓第一定律、牛頓第二定律有著密切的關(guān)系,牛頓第一定律,說明了力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而牛頓第二定律,說明了力是產(chǎn)生加速度的原因,物體有了加速度,那么速度必然發(fā)生改變,所以牛頓第二定律是對第一定律的進一步說明。利用牛頓第三定律分析物體的受力情況,可以更好的運用牛頓第一、二定律。
參考文獻:
[1]張春斌,周少娜,王妍琳,肖化.關(guān)于“牛頓第三定律”迷思概念的調(diào)查研究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2014,43(09):49-51.
[2]紅晶.從牛頓定律教學(xué)談中學(xué)物理教學(xué)的幾個誤區(qū)[J].現(xiàn)代教學(xué),2013(03):31-32.
[3]林世榮.用牛頓定律解決問題教學(xué)分析[J].中學(xué)生數(shù)理化(教與學(xué)),2010(02):54.
(作者單位:貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院550000)