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普通物理学讲座之十二——牛顿运动定律 作者：Michaelexe 牛顿三大运动定律 牛顿第一定律 任何物体都将保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变状态为止，这就是牛顿第一定律。 牛顿第一定律表明，任何物体都具有保持其运动状态不变的性质，我们把这个性质叫做惯性。因此，牛顿第一定律常常被称为惯性定律。 牛顿第一定律定义了惯性系。我们把牛顿第一定律在其中严格成立的参考系称为惯性系。 牛顿第二定律 动量的变化率与外力成正比。 牛顿第二定律的数学表达式为 (12-1) 在牛顿力学范围内，质量是与运动状态无关的常量，于是式(12-1)可写成 牛顿第三定律 两物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在两个物体上。其数学表达式为 力的基本类型 力是物体间的相互作用，从基本性质上说，有四种基本力：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。 常见的力 引力 万有引力定律：在两个相距为r，质量分别为、的质点间的万有引力，其大小与它们的质量之积成正比，与它们的距离r的二次方成反比，其方向沿它们的连线。用数学式可表示为 （12-2） 式中，为对的万有引力，为由指向的单位矢量，G为普适常数，叫做万有引力常数。 弹性力 当两物体相互接触并挤压时，物体将发生形变，这时物体间就会产生因形变而欲使其恢复原来形状的力，称为弹性力。 对弹簧，当形变不太大时，其恢复力与形变成正比，这就是胡克定律。当形变为压缩或拉伸时，弹性力f和伸长（或压缩）量x成正比 f=-kx 式中，k为正常数，称为弹簧的劲度系数，负号表示弹性力和形变方向相反。 摩擦力 当两个互相接触的物体有相对运动或有相对运动趋势时，就会产生一种阻碍相对运动或相对运动趋势的力，我们把它称为摩擦力。若两物体有相对运动，则称为滑动摩擦力，通常简称动摩擦力；若两物体仅有相对运动的趋势，则称为静摩擦力。 库仑摩擦定律 库仑发现两块干燥固体之间的摩擦力服从以下的规律： 1.动摩擦力与正压力N成正比，与两物体的表观接触面面积无关； 2.当相对速度不很大时，动摩擦力与速度无关； 3.静摩擦力可在零与一个最大值（称为最大静摩擦力）之间变化，视相对滑动趋势的程度而定，最大静摩擦力也与N成正比，它一般情况下大于动摩擦力。 这三条规律通常称为库仑摩擦定律，其中第一和第三定律可以表示为 式中，、分别为动摩擦系数和静摩擦系数，、分别为动摩擦力和最大静摩擦力。