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事業(yè)單位公共基礎(chǔ)知識(shí)之科技知識(shí)：物理學(xué)之父——牛頓

牛頓是人類歷史上出現(xiàn)過(guò)的最偉大、最有影響的科學(xué)家，被譽(yù)為“物理學(xué)之父”，他在1688年發(fā)表著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，用數(shù)學(xué)方法闡明了宇宙中最基本的法則——萬(wàn)有引力定律和三大運(yùn)動(dòng)定律，在人類探索世界的道路上留下了濃彩重抹的一筆。

一、牛頓第一定律(慣性定律)

1.內(nèi)容

任何一個(gè)物體在不受外力或受平衡力的作用時(shí)，總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。

物體所顯示出的維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的這性質(zhì)稱為慣性。所以，這定律又稱為慣性定律。

2.相關(guān)因素

質(zhì)量是慣性大小的量度。

慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)，與速度和接觸面的粗糙程度無(wú)關(guān)。質(zhì)量越大，克服慣性做功越大;質(zhì)量越小，克服慣性做功越小。

3.注意

力不是保持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

二、牛頓第二定律(加速度定律)

1.內(nèi)容

物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

2.公式

F合=ma。(F是合外力，m是質(zhì)量，a是加速度)

3.注意

(1)牛頓第二定律是力的瞬時(shí)作用規(guī)律。力和加速度同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失。

(2)力是產(chǎn)生加速度的原因。物體加速度方向由物體所受合外力的方向決定。

(3)F合、m、a對(duì)應(yīng)于同一物體。

(4)牛頓第二定律只適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體(與光速比速度較低)和宏觀物體，不適用于微觀原子。

三、牛頓第三定律(作用力和反作用力定律)

1.內(nèi)容

兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力，在同一直線上，大小相等，方向相反。

2.公式：

F=-F'(F表示作用力，F(xiàn)'表示反作用力，負(fù)號(hào)表示反作用力F'與作用力F的方向相反)

3.注意

(1)力的作用是相互的。同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)消失。

(2)作用力和反作用力作用在兩個(gè)物體上，產(chǎn)生的作用不能相互抵消。

(3)作用力也可以叫做反作用力，只是選擇的參照物不同

(4)作用力和反作用力因?yàn)樽饔命c(diǎn)不在同一個(gè)物體上，所以不能求合力。

四、萬(wàn)有引力定律

1.內(nèi)容

自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。

2.公式

(F為兩個(gè)物體之間的引力;G為萬(wàn)有引力常量;m1、m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量;r表示兩個(gè)物體之間的距離)

3.意義

(1)牛頓利用萬(wàn)有引力定律說(shuō)明了天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，解釋了月球運(yùn)動(dòng)中早已發(fā)現(xiàn)的二均差，出差等;另外，他還解釋了彗星的運(yùn)動(dòng)軌道和地球上的潮汐現(xiàn)象。

(2)根據(jù)萬(wàn)有引力定律成功地預(yù)言并發(fā)現(xiàn)了海王星。

(3)它第一次揭示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認(rèn)識(shí)自然的歷史上樹(shù)立了一座里程碑。

牛頓的四條定律構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一的體系，被認(rèn)為是"人類智慧史上最偉大的一個(gè)成就"，由此奠定了之后三個(gè)世紀(jì)中物理界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。

【例題】

1. (單選題)下列關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的說(shuō)法中，正確的是( )

A. 沒(méi)有外力作用時(shí)，物體不會(huì)運(yùn)動(dòng)，這是牛頓第一定律的體現(xiàn)

B. 物體受力越大，運(yùn)動(dòng)得越快，這是符合牛頓第二定律的

C. 物體所受合外力為0，其速度一定為0;物體所受合外力不為0，則其速度也一定不為0

D. 物體所受的合外力最大時(shí)，速度卻可以為0;物體所受的合外力為0時(shí)，速度卻可以很大

【答案】D【解析】根據(jù)牛頓第一定律知，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。根據(jù)牛頓第二定律a=F合/m，合力越大，加速度越大，但速度不一定大。故本題正確答案為D項(xiàng)。

2. (單選題)關(guān)于作用力和反作用力的以下說(shuō)法，正確的是( )

A. 一個(gè)作用力和反作用力的合力為零

B. 地球?qū)χ匚锏淖饔昧Ρ戎匚飳?duì)地球的作用力大

C. 兩個(gè)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，作用力和反作用力的大小才相等

D. 作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失

【答案】D【解析】作用力與它的反作用力總是作用在兩個(gè)物體上，大小相等，方向相反。但是不能相互平衡，也不能相互抵消。二者是同種性質(zhì)的力，同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失。故本題正確答案為D項(xiàng)。

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