第三章动量牛顿运动定理动量守恒定理运动学只描述物体的运动，并不揭示物体运动的诱因。运动和物体互相作用的关系是人类几千年来不断探求的课题。自牛顿发表他的《原理》300多年来，人类对于自然界的认识已然发生了天除草覆的变化。表面上看来，能量、动量和角动量三个定律和三个守恒定理是牛顿运动多项式的物理变型，但数学学的发展表明，能量、动量和角动量是能量、动量和角动量是更为基本的数学量，它们的守恒定理具有更广泛、更深刻更为基本的物理量，它们的守恒定理具有更广泛、更深刻的意义的意义。它既适用于宏观世界，又适用于微观世界；既适用于实物，又适用于场。为此我们从动量入手研究动力学。在热学中，牛顿定理仍保持其应有的重要地位。力的概念似乎出现得很早，然而关于力和运动的关系的正确认识动量定理的运动例子，却得到相昨晚。在亚里士多德的《物理学》中有一条原理：“凡运动着的事物必然都有促进者在推进着它运动。”这个论断在几乎两千年的时间里，被觉得是无可怀疑的精典。伽利略用一个理想实验理想实验证明了亚里士多德的错误，他曾做过一系列小球沿斜面下降的实验。伽利略的正确推论隔了一代人之后由牛顿总缔结动力学的一条最基本的定理：任何物体，只要没有外力改变它的状态，便会永远保持静止或匀速直线运动的状态。
这便是一般所说的牛顿第一定理。改用下述较为现代化的说法来抒发惯性定理：自由粒子永远保持静止或匀速直线运动的状态自由粒子永远保持静止或匀速直线运动的状态。3.1牛顿第一定理和惯性参考系牛顿第一定理叙述的只是一种理想情况，未能用实验直接验证，它的正确性主要在于它所推出的结果和实验事实相符合。定理阐明了维持物体的运动不需力的作用，而是靠物体本身的惯性，惯性是任何物体都具有的固有属性。定理还阐明了力和运动的关系，即力是使受作用的物体改变运动状态的缘由，力是形成加速度的诱因。既然运动只能相对于参考系来确定，对系为匀速运动的物体，对S′系可能成为非匀速的。那末，一个自由运动物体在S′系看来惯性定理不创立，可想像：一定存在着这样的参考系，相对于它，所有不受外力作用的物体都保持自己的速率，这类特殊的参考系称为惯性参考系。简言之，牛顿第一定理在其中创立的参考系称为惯性参考简言之，牛顿第一定理在其中创立的参考系称为惯性参考系（惯性系）系（惯性系）。一个参考系是不是惯性系要借助观测和实验来判别。实验证明，月球不是一个精确的惯性系，但因为它旋转得较慢，只要我们所讨论的问题不是象大气或海洋环流涉入空间范围较大、时间间隔较长的过程，固定在地面上的参考系（基本参考系或实验室参照系）可看成近似程度相争当的惯性系。
力——是物体间的互相作用.力是造成运动状态改变的缘由.提出了力和惯性的概念任何物体,只要不受其它物体作用，将会永远保持静止或匀速直线运动的状态.牛顿第一定理(惯性定理)惯性——物体所固有的，保持原先运动状态不变的特点.2.是大量观察与实验事实的具象与概括孤立粒子相对它静止或作匀速直线运动的参考系称之为惯性参考系，简称惯性系.惯性定理可以对质点的某一份量创立.地面参考系——固结在地面上的参考系.基准参考系(FK系)——是以相对于选取的若干颗星体平均静止的位形为基准的参考系.太阳参考系——固结在太阳上的参考系.3.23.2.1惯性质量3.2.4伽利略的相对性原理3.2.3牛顿运动定理3.2.2动量动量变化率和力3.2只有“自由粒子”相对于惯性系才可能静止或作匀速直线运动，其实，我们不可能真正观察到自由粒子，更多情况是质点运动状态发生变化。因而须要研究质点运动状态变化的规律。一、惯性质量我们现今观察两个质点，它们只受它们之间互相作用的影响。实验上发觉：不论时间间隔怎样，速率的变化的大小之比总是一样的。对于每一对质点是相同的，而与它们如何运动无关。两滑块相撞，改变滑块1、2初速率,反复实验，发觉滑块1、2速率改变量各次似乎不同，但总有为常量，与二滑块有关.现今取某一物体作为标准物体，并用表示它，之后，让质点与标准质点分别表示标准物体与某物体的速率改变量，将与二物体有关的惯性质量取伦敦国际计量局中铂铱合金国际千克原器为标准物体，规定其质量为=1kg(千克)，此即国际单位质量的基本单位.一个原子质量单位(u)为碳的核素12C原子质量的1/12.就是某物体“质量的操作型定义”.从物体质量的定义可见，m大者较难改变运动状态或速率，m小者则较易.所以m应是物体惯性的反映，即惯性的大小.以惯性量度的质量称惯性质量，简称质量.精典热学常量相对论热学分别表示质点速率和真空中的光速.动量的概念虽普遍适用于数学学各个领域，但从历史上讲，它是由笛卡儿于1644年引入的，纯粹是描述物体机械运动的一个数学量。
我们晓得，速率相同的两辆车停出来，质量大的就比质量小的要困难些；同样动量定理的运动例子，质量相同的两辆车停出来，速率大的就比速率小的要困难些。由此可见，在研究物体机械运动状态的改变时，就用质点的质量和速率的乘积来量度质点的“运动量”，称为动量，其物理表达式为通过两质点在气桌上碰撞，发觉对任何两质点均有：动量动量变化率和力力的独立作用原理由上面我们晓得，一对质点在互相作用中传递着动量。获得的动量质点丧失的动量等于质点它表明当两个质点互相作用时，各自动量矢量的瞬时变化率大它表明当两个质点互相作用时，各自动量矢量的瞬时变化率大小相等方向相反。小相等方向相反。定义：质点2给质点1的力为单位时间内质点2传递给质点1的动量：12反之，与此同时质点1给质点2的力则为单位时间内质点1传递给质点2的动量21比较以上两式有：这就是牛顿第三定理。在现实问题中常常涉及到不止两个质点。我们假设，动量是在各质点两两之间传递的，即只有两体力（）。每位质点动量的降低，是所有其它质点传递给它的动量的矢量和。或则说，质点所受的力等于所有其它质点给它的力的矢量和：2112此式称为力的独立作用原理或力的叠加原理诸力作用于质点m——质点动量定律质点动量对时间的变化率等于作用于该质牛顿运动定理在精典热学中，质点质量不变，由力的定义有牛顿第三定理1221斥力与反斥力之间有3.说明在电磁场中，牛顿第三定理不创立.但静电场中电荷间的互相斥力满足第三定理，由于静电场的动量不变.(2)第三定理不涉及运动,不要求参考系是惯性的牛顿第二定理适用范围:惯性参考系、质点及低速运动的宏观物体.伽利略的相对性原理如图O系相对于O系作等速直线运动，二者均为惯性参考系.O系中质点的运动有伽利略相对性原理——力学现象对一切惯性系来说，都遵照同样的规律；或则说，在研究热学规律时,一切惯性系都是等价的.O中测得的质点质量m，加速度和所受合力的关系为1221若在O系中有1221若在O系中亦有3.33.3.1主动力3.3.2被动力或约束反斥力我们在日常生活中碰到各类各样的力，如重力、绳中的张力、摩擦力、地面的支撑力、空气的阻力，等等。
从最基本的层次看，上述各类力属于两大范畴：（1）引力（这儿重力是惟一的反例），（2）电磁力（所有其它的力）。不要以为只有磨擦过的胶木棍吸引沙参球、磁石吸铁才是电磁力，虽然绳中的张力、摩擦力、地面的支撑力、空气的阻力等，从微观上看，无不是原子、分子间电磁互相作用的宏观表现。除引力、电磁力外，目前我们只晓得自然界还有另外两种基本的力：（3）弱力（与个别放射性衰变有关），（4）强力（将原子核内质子和中子“胶合”在一起的力，以及强子内部更深层次的力）。因为后两种力的力程太紧了，我们的感官不可能直接感遭到它们。这儿我们只介绍开头列出的那几种常见的力。一、主动力重力、弹簧弹性力、静电力和洛伦磁力等有其“独立自主”的方向和大小，不受质点所受其它力的影响，处于主动地位，称主动力。二、被动力物体间的挤压力、绳内张力和磨擦力往往没有自己独立自主的大小和方向，要看质点遭到的主动力及运动状态而定，称为被动力。主动力1.重力和重量重力——地球对物体斥力的总和.若将月球视为惯性系，则重力即是月球与物体的万有引力.（重力）