关于牛顿第三定律的科普,相对论与牛顿力学三大定律的关系

都说历史到今天为止有三个最著名的苹果：一个诱惑了夏娃，说的是狡猾的毒蛇吸引夏娃吃苹果，从此人们知道了羞耻，知道了善恶观念，使人类走出野蛮时代开启文明；一个砸醒了牛顿，引出了万有引力；一个现在握在手中乔布斯发明的苹果手机，让我们进入了互联网时代，这就是三只苹果改变了世界。

今天我们来大致学习一下第二个苹果。

首先得了解一下，牛顿到底有多牛？

牛顿提出了万有引力定律和三大运动力学定律，揭示了宇宙天体的基本运行规律，推动科学革命。用三棱镜识别了七色光谱，又倒置棱镜把光谱还原为白色，解释了虹的现象。发明了反射望远镜，创立光的微粒说，提出了光粒子学说。创立了二项式定理，微积分学，创立传热学，牛顿冷却学定律，并研究了音速。与此同时，他还是一位经济学家，担任过皇家铸币厂总司，着力防止伪币，并亲自设计硬币，提出使用至今的金本位制度。科学的尽头是神学，最终可能他自己觉得已无挑战了，一头栽进神学的研究里，至死方休。今天我们来初步了解一下牛顿力学三大定律：

牛顿第一定律：

任何物体在不受外力作用或合外力为0时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到其他物体对它施加作用力迫使它改变这种状态为止。

物体平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡。

我们是从受力到状态来理解，而我们考试时，一般是反过来考，先告诉你一个物体已知的状态，然后你再去分析。静止状态，你就要想到，合外力为零。它是匀速直线运动，想到合外力为零。所以以后我们要形成条件反射，物体静止或匀速直线运动的状态，其合外力为零。

比如，我们坐在凳子上，为什么可以保持静止？因为我们身体受到的重力、凳子的支持力是相等的，也就是达到了受力平衡，因此，我们是可以处于静止状态。

比如拔河也是一样，左边一帮人，右边一帮人，左边的力和右边的力如果平衡，那么谁也拔不赢谁，他们会保持平衡。

惯性：

物体保持运动状态不变的性质叫惯性。

惯性代表了物体运动状态改变的难易程度，惯性的大小只与物体的质量有关。

质量大的物体运动状态相对难于改变，也就是惯性大。质量小的物体运动状态相对容易改变，也就是惯性小。

比如，我们在公路上，会发现，大货车的刹车距离，一般较长，而小轿车的刹车距离，一般较近。所以，当同样速度行驶的大货车和小轿车在同样距离的位置，司机同时反应，小轿车一般都刹得住车，但大货车很难一下刹住车，因为大货车的质量更大，惯性大得多。

惯性的实际表现比比皆是，比如我们坐公交车时，司机遇到紧急情况，来个急刹车，车里的人都往前倾，甚至有的人还被甩出了座位，这就是惯性的作用。你的身体是跟汽车一起往前运动的，但当汽车突然刹车时，你的身体由于与汽车不是一体的，惯性作用下，哪怕汽车已经突然刹车了，但你的身体依然往会保持前运动状态。

例题1：用绳子拴住一个小球在光滑的水平面上（摩擦力为0）作圆周运动，若绳子突然断了，小球会（ ）？

A、在瞬间继续保持原来的圆周运动状态。

B、保持绳断时的速度做匀速直线运动。

C、小球运动速度减小，且保持直线运动。

D、小球运动速度变大，且继续做圆周运动。

受力分析：

没断时，小球受竖直方向受到重力、支持力。

水平方向，受绳子的拉力。

当绳子突然断了后，小球就不受拉力作用了，只受两个力的影响：重力、支持力。也就是说，不受外力，或合外力为0。所以根据牛顿第一定律，我们可以知道，受合外力为零的物体状态是静止或匀速直线运动。

而这个小球在受拉力作用下，是有一定初速度的，所以它不可能是静止的，因此，只可能会匀速直线运动。

所以，这题，答案是B选项。

例题2：以下关于惯性的分析，正确的是：（ ）

A、滚动的足球受地面摩擦，滚动速度逐渐减慢，惯性也随之减小。

B、月球绕地球转动，其惯性与地球对它的引力相关。

C、自由落体在下落过程中速度增大，惯性也增加。

D、桌面上静止不动的乒乓球也有惯性。

惯性：

物体保持运动状态不变的性质叫惯性。

惯性代表了物体运动状态改变的难易程度，惯性的大小只与物体的质量有关。

质量大的物体运动状态相对难于改变，也就是惯性大。质量小的物体运动状态相对容易改变，也就是惯性小。

为了方便大家理解，我们来对照着惯性的定义，逐步分析，首先看A选项，我们说惯性的大小只与本身的质量有关，与速度无关，因此A选项肯定错误。

接着看C选项，随着速度增大，惯性也增大，也是一样的错误。惯性不会因为速度而改变。

再来看B选项，说月球的惯性与地球对它的引力有关。这是错误的表述，任何物体的惯性只与它本身的属性相关，跟别人无关。

所以，推出正确答案是D。这里再送一句话给你，你就明白了，惯性是一个物体的固有属性，无论物体的状态是静止还是运动，它都有惯性，惯性是它本身的性质，它不会消失的。

例题3：共享单车是节能环保的交通工具，关于骑共享单车上学的情形，下列说法正确的是：（ ）

A、骑行的速度最高可达到50m/s。

B、骑车匀速转变时，运动状态没有发生改变。

C、在骑行过程中，相对于路旁的建筑物是运动的。

D、下坡时不蹬车，单车继续滑行是因为受到了惯性。

分析：

A，50m/s，我们说，一个小时有3600秒，那1m/s就相当于3.6Km/h，而50m/s就相当于180km/h，骑自行车怎么可能走到180迈？

B、什么是运动状态？运动状态包含两个内容，运动方向和运动速度。匀速，所以速度没变；但是它在转弯，所以，方向是有改变的。因此B是错误的。

C、肯定是正确的。

D、惯性是物体本身的属性，惯性不可能是受到，而是因为具有惯性。因此，表述有误，此选项错。

牛顿第二定律：

物体在受到合外力的作用会产生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体的质量成反比。

公式：F合=ma。

运动速度与加速度的关系：

加速度方向与运动方向一致：加速运动。

加速度方向与运动方向相反：减速运动。

例：匀速上升的气球下方用绳子挂着一实心铁块，瞬间剪断绳子，则铁块（ ）？

A、继续上升

B、立即下降

C、先减速上升，再加速下降

D、先减速上升，再匀速下降

在此，我们就要先了解到受力的情况。当气球连着绳子匀速上升时，它的受力是均衡的，重力和气球上升的力。如果绳子剪断后，将只受到重力的牵制，说明它不可能匀速（之前匀速的状态因受力的改变而改变），然而，因为任何物体都有惯性，因此，当绳子被剪断时，那一刹那这铁块是依旧会上升的（惯性作用），进而受重力原因加速下降。所以本题选择C选项。

牛顿第三定律：

两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。

比如运动员助跑，脚给助跑器一个力，助跑器给脚一个反作用力，两者在一个直线上，大小相等，方向相反。

作用力、反作用力与平衡力的区别：

相同点：大小相等，方向相反，作用在同一条直线。

不同点：

两平衡力间两个力作用在同一物体上：

作用力与反作用力两个力作用在相互作用的两个物体上。

例：人沿水平方向拉牛，但没有拉动，下列说法正确的是：

A、绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力；

B、绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力；

C、绳拉牛的力小于牛拉绳的力；

D、绳拉牛的力小于地面对牛的摩擦力；

三种常见的受力分析：

1、某物体匀速上升或下降，T=G。

2、物体在粗糙水平面上的匀速直线运动。

水平方向：F拉力=f摩擦力

竖直方向：G重力=F支撑力

3、在光滑水平面上匀速直线运动且无拉力。

仅竖直方向：G=F支撑力

大家要理解合外力为0、受力平衡、不受外力三个概念的联系，灵活理解牛顿三大定律的概念，再去进行受力分析，就会显得比较轻松了。牛顿第一定律是惯性定律，第二定律是力的瞬时作用规律，牛顿定律在科学物理界都是基础力学，是力学研究的基础内容，和万有引力定律一道，成为人类研究天体、工程设计等一切科学提供科学理论的基础，地位崇高，作用无限大。

纵观整个人类，论科学理论的贡献，恐怕只有另一个人可以与之抗衡，那就是阿尔伯特·爱因斯坦。

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