第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
1/16
杰出的英国物理学家，经典物理学的奠基人,他的不朽巨著
,自然哲学的数学原理,总结了前人和自己关于力学以及微积分学方面的研究成果，其中含有三条牛顿运动定律和万有引力定律,
以及质量、动量、力和加速度等概念．在光学方面，他说明了色散的起因，发现了色差及牛顿环，
他还提出了光的微粒说．
牛顿 Issac Newton
（ 1643－ 1727）
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
2/16
任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，
直到外力迫使它改变运动状态为止,
0,FCv
惯性定律 (Law of inertia )
一 牛顿第一定律
(Newton first law)
Any object would stay at rest or remain in motion
on a straight line with a constant velocity,until an
external force made it change its state of motion,
惯性和力的概念 (The concept of inertia & force)
1、惯性 (Inertia)：
任何物体都具有保持原有运动状态的特性。
Any object has the property of keeping its motion
state unchanged
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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力是物体间的相互作用。2、力 (Force),
力的效果是使物体发生状态变化或发生形变。
大小 方向 作用点
(1)力的三要素 (Three elements of force):
(2)力的种类 (The type of forces)(2-3):
万有引力 弹性力 摩擦力
Force is a interaction between objects
The effect of force is to make object moving state
of changed or object shape deformated
Size Direction Point of role
根据力的性质 According to the character of forces
Universal gravity Elastic force Friction force
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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d ( )( ),( ) ( )
d
ptF t p t m t
t
v
二 牛顿第二定律
(Newton second law)
动量为 p的物体，在合外力 F=∑Fi的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力,
运动定律 (Law of motion )
When the momentum of an object is p,the rate of
change of the momentum with respect to time is
equal to the total force F= ∑ Fi,acting on the object.
当 v<<c时,m为常量 )()( tamtF
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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1、当物体的质量一定时，加速度大小与力成正比。
质量是描述物体惯性大小的量度。
2、当力恒定时，加速度大小与质量成反比。
When mass of object is constant,the size
of acceleration is proportional to force
When force is constant,the size of acceleration
is inversely proportional to mass of object
,| | | |m C a F
1,| |F C a
m
Mass is measurement described for
the size of object inertia
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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瞬时 关系 (Instantaneous relationship )
牛顿定律的研究对象是单个物体（ 质点）
矢量 关系 (Vector relationship )
The research subjects of Newton’s law is
single objects (Mass point)
力的叠加原理 (The principle of superposition of force)
iFF
物体所 受合外 力 The total external force acting on the object.
1 2 3,..F F F F
1 2 3,..a a a a
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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xx
yy
zz
F m a
F m a F m a
F m a
x y z
x y z
F F i F j F k
a a i a j a k
直角坐标系 (Cartesian coordinate system)
应用：受力分析 隔离体法。
0a? 0iF (平衡条件 )质点静力学
Applications,Analyzing the forces on an object
Body-isolation method
(Balance conditions)The statics of mass point
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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注,ρ为 A处曲线的曲率半径．
2
t 2
2
n
dd
dd
s
F m m
tt
Fm
ρ
v
v
自然坐标系 (Natural coordinate system)
n
2
tnt d
d
)( e
ρ
me
t
maamamF
vv
a?
te
ne
A
Note,ρ is curvature radius of curve A point
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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两个物体之间作用力 F12和反作用力 F21,沿同一直线,大小相等,方向相反,分别作用 在两个物体上,
2112 FF
(物体间相互作用规律 )
三牛顿第三定律 (Newton third law)
作用与反作用定律 (Law of action & reaction)
21F 12F
The active force(action) F12 and the reactive
force(reaction) F21 between two objects act
upon each object,respectively,and the forces
are equal in magnitude,opposite in direction,
and along the same straight line
The interactive law between objects
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
10/16
作用力与反作用力分别作用于两个物体,
各产生其效果。
作用在同一物体等大、反向的两个外力 (力偶 )
一定不是作用力与反作用力。
Action & reaction force act upon two
objects involed,each have its effect
Two external forces (couple) acting on the same
object with the same size & the opposite direction
is definitely not action and reaction force
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
11/16
作用力与反作用力同时产生，同时消失。
且与物体的运动无关。
作用力与反作用力是性质相同的力。
The action with reaction force are produced
& annihilated,as it have nothing to do with
the motion of object
The action with reaction force belong to the
same kind of force
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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m
m
＇T?
T?
P?
＇P?
地球例 分析物体间的相互作用力第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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四 力学相对性原理
(Relativity principle of mechanics )
u vv
FamamF
x
ut
＇xx
y ＇y
z ＇z
＇oo
u?
＇x
P
aa
dd
ddtt
vv
u 为 常 量
d 0
d t
u
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
14/16
如物体在一参考系中不受其它物体的作用，
而保持静止或匀速直线运动，这个参考系就称为惯性参考系．
If object in a reference system is not acted by
the other objects,it maintain static or uniform
linear motion,the reference system is called
the inertia reference system
适用牛顿运动定律的参考系叫做 惯性参考系，
简称 惯性系．
The reference frames in which Newton’s laws
apply is called inertial reference frames,or
inertial systems for short
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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对于 不同 惯性系，牛顿力学的规律都具有相同 的形式，与惯性系的运动无关。 --伽利略相对性原理凡相对于惯性系作 匀速直线运动 的一切参考系都是惯性系．
注意
All reference frames moving with constant
velocities with respect to an inertial reference
frame are inertial reference frames
．
With regard to different inertial reference
frames,the law of Newtonian mechanics has
the same form.,it has nothing to do with
motion of the inertial reference system
----Galileo relativity principle
第二章 牛顿定律物理学第五版
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本章目录
2-1 牛顿定律
2-2 物理量的单位和量纲
2-3 几种常见的力
2-4 牛顿定律的应用举例
2-0 教学基本要求
*2-5 非惯性系 惯性力选择进入下一节：
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杰出的英国物理学家，经典物理学的奠基人,他的不朽巨著
,自然哲学的数学原理,总结了前人和自己关于力学以及微积分学方面的研究成果，其中含有三条牛顿运动定律和万有引力定律,
以及质量、动量、力和加速度等概念．在光学方面，他说明了色散的起因，发现了色差及牛顿环，
他还提出了光的微粒说．
牛顿 Issac Newton
（ 1643－ 1727）
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，
直到外力迫使它改变运动状态为止,
0,FCv
惯性定律 (Law of inertia )
一 牛顿第一定律
(Newton first law)
Any object would stay at rest or remain in motion
on a straight line with a constant velocity,until an
external force made it change its state of motion,
惯性和力的概念 (The concept of inertia & force)
1、惯性 (Inertia)：
任何物体都具有保持原有运动状态的特性。
Any object has the property of keeping its motion
state unchanged
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
3/16
力是物体间的相互作用。2、力 (Force),
力的效果是使物体发生状态变化或发生形变。
大小 方向 作用点
(1)力的三要素 (Three elements of force):
(2)力的种类 (The type of forces)(2-3):
万有引力 弹性力 摩擦力
Force is a interaction between objects
The effect of force is to make object moving state
of changed or object shape deformated
Size Direction Point of role
根据力的性质 According to the character of forces
Universal gravity Elastic force Friction force
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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d ( )( ),( ) ( )
d
ptF t p t m t
t
v
二 牛顿第二定律
(Newton second law)
动量为 p的物体，在合外力 F=∑Fi的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力,
运动定律 (Law of motion )
When the momentum of an object is p,the rate of
change of the momentum with respect to time is
equal to the total force F= ∑ Fi,acting on the object.
当 v<<c时,m为常量 )()( tamtF
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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1、当物体的质量一定时，加速度大小与力成正比。
质量是描述物体惯性大小的量度。
2、当力恒定时，加速度大小与质量成反比。
When mass of object is constant,the size
of acceleration is proportional to force
When force is constant,the size of acceleration
is inversely proportional to mass of object
,| | | |m C a F
1,| |F C a
m
Mass is measurement described for
the size of object inertia
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
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瞬时 关系 (Instantaneous relationship )
牛顿定律的研究对象是单个物体（ 质点）
矢量 关系 (Vector relationship )
The research subjects of Newton’s law is
single objects (Mass point)
力的叠加原理 (The principle of superposition of force)
iFF
物体所 受合外 力 The total external force acting on the object.
1 2 3,..F F F F
1 2 3,..a a a a
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
7/16
xx
yy
zz
F m a
F m a F m a
F m a
x y z
x y z
F F i F j F k
a a i a j a k
直角坐标系 (Cartesian coordinate system)
应用：受力分析 隔离体法。
0a? 0iF (平衡条件 )质点静力学
Applications,Analyzing the forces on an object
Body-isolation method
(Balance conditions)The statics of mass point
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
8/16
注,ρ为 A处曲线的曲率半径．
2
t 2
2
n
dd
dd
s
F m m
tt
Fm
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v
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自然坐标系 (Natural coordinate system)
n
2
tnt d
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)( e
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maamamF
vv
a?
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ne
A
Note,ρ is curvature radius of curve A point
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
9/16
两个物体之间作用力 F12和反作用力 F21,沿同一直线,大小相等,方向相反,分别作用 在两个物体上,
2112 FF
(物体间相互作用规律 )
三牛顿第三定律 (Newton third law)
作用与反作用定律 (Law of action & reaction)
21F 12F
The active force(action) F12 and the reactive
force(reaction) F21 between two objects act
upon each object,respectively,and the forces
are equal in magnitude,opposite in direction,
and along the same straight line
The interactive law between objects
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
10/16
作用力与反作用力分别作用于两个物体,
各产生其效果。
作用在同一物体等大、反向的两个外力 (力偶 )
一定不是作用力与反作用力。
Action & reaction force act upon two
objects involed,each have its effect
Two external forces (couple) acting on the same
object with the same size & the opposite direction
is definitely not action and reaction force
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
11/16
作用力与反作用力同时产生，同时消失。
且与物体的运动无关。
作用力与反作用力是性质相同的力。
The action with reaction force are produced
& annihilated,as it have nothing to do with
the motion of object
The action with reaction force belong to the
same kind of force
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
12/16
m
m
＇T?
T?
P?
＇P?
地球例 分析物体间的相互作用力第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
13/16
四 力学相对性原理
(Relativity principle of mechanics )
u vv
FamamF
x
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＇xx
y ＇y
z ＇z
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u 为 常 量
d 0
d t
u
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
14/16
如物体在一参考系中不受其它物体的作用，
而保持静止或匀速直线运动，这个参考系就称为惯性参考系．
If object in a reference system is not acted by
the other objects,it maintain static or uniform
linear motion,the reference system is called
the inertia reference system
适用牛顿运动定律的参考系叫做 惯性参考系，
简称 惯性系．
The reference frames in which Newton’s laws
apply is called inertial reference frames,or
inertial systems for short
第二章 牛顿定律物理学第五版 2-1 牛顿定律
15/16
对于 不同 惯性系，牛顿力学的规律都具有相同 的形式，与惯性系的运动无关。 --伽利略相对性原理凡相对于惯性系作 匀速直线运动 的一切参考系都是惯性系．
注意
All reference frames moving with constant
velocities with respect to an inertial reference
frame are inertial reference frames
．
With regard to different inertial reference
frames,the law of Newtonian mechanics has
the same form.,it has nothing to do with
motion of the inertial reference system
----Galileo relativity principle
第二章 牛顿定律物理学第五版
16/16
本章目录
2-1 牛顿定律
2-2 物理量的单位和量纲
2-3 几种常见的力
2-4 牛顿定律的应用举例
2-0 教学基本要求
*2-5 非惯性系 惯性力选择进入下一节：
