电子课文第三章VIP专享VIP免费

第1页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共16页电子课文●第三章牛顿运动定律前一章我们学习了怎样描述物体的运动，但是没有进一步讨论物体为什么会做这种或那种运动．要讨论这个问题，必须知道运动和力的关系．在力学中，只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分科，叫做运动学；研究运动和力的关系的分科，叫做动力学．动力学知识在生产和科学研究中是很重要的．设计各种机器，控制交通工具的速度，研究天体运动，计算人造卫星的轨道等等，都离不开动力学知识．动力学的奠基人是英国科学家牛顿．牛顿在1687年出版了他的名著《自然哲学的数学原理》．在这部著作中，牛顿提出了三条运动定律，这三条定律总称为牛顿运动定律，是整个动力学的基础．这一章我们要学习的就是牛顿运动定律．图3-1是牛顿和他写的著名的《自然哲学的数学原理》一书的扉页．牛顿运动定律在此书中首次发表．电子课文●一牛顿第一定律历史的回顾远在两千多年以前，人们已经提出了运动和力的关系问题．可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．第2页共16页第1页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共16页在17世纪前人们普遍认为力是维持物体运动的原因．用力推车，车子才前进，停止用力，车子就要停下来．古希腊的哲学家亚里士多德（公元前384—前322）根据这类经验事实得出结论说：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来．在亚里士多德以后的两千年内，动力学一直没有多大进展．直到17世纪，意大利著名物理学家伽利略才根据实验指出，在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故．设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去．伽利略还根据下面的理想实验进行推论．如图3-2甲所示，让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度．他推论说，如果减小第二个斜面的倾角（图3-2乙），小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程．继续减小第二个斜面的倾角，使它最终成为水平面（图3-2丙），小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定速度持续运动下去．理想实验是科学研究中的一种重要的方法，它把可靠事实和理论思维结合起来，可以深刻地揭示自然规律．伽利略的实验虽然是想像中的实验，但它是建立在可靠的事实基础之上的．这类理想实验以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律．伽利略同时代的法国科学家笛卡儿（1596—1650）进一步补充和完善了伽利略的论点，他认为：如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．笛卡儿为发展动力学又迈出了重要的一步．第3页共16页第2页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共16页电子课文●实验我们可以用气垫导轨近似地验证上述结论．把物体放在一个水平导轨上，并设法使物体和导轨之间形成气层，物体沿这种气垫导轨运动时受到的阻力很小，推动一下物体，可以看到物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动．牛顿第一定律牛顿在伽利略等人的研究基础上，并根据他自己的研究，系统地总结了力学的知识，提出了三条运动定律，其中第一条定律的内容是：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．当汽车突然开动的时候，汽车里的乘客会向后面倾倒（图3-3甲）．这是因为汽车已经开始前进，乘客的下半身随车前进，而上半身由于惯性还要保持静止状态的缘故．当汽车突然停止的时候，汽车里的乘客会向前面倾倒（图3-3乙）．这是因为汽车已经停止，乘客的下半身随车停止，而上半身由于惯性还要以原来速度前进的缘故．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．任何物体...