一、牛顿第一定理:
牛顿第一定理奠定了整个牛顿热学的基础,它定义了两个概念——惯性和力,强调了惯性和力如何影响着物体的运动:
惯性是一切物体都具有的一种本性——抵抗速率改变的性质;力是改变物体速率的诱因——即形成加速度的诱因;
物体不受力时,因为惯性,物体的自然运动是速率不变的运动——匀速直线运动(或则保持静止);物体受力时,物体的速率就要变化,不过,此时惯性依然有表现——它抵抗速率的改变,促使物体的速率只能渐变,不能突变。
注意:不受力,不包括所受合力为零的情况,具体解释见牛顿第二定理。
二、牛顿第二定理
牛顿第一定理定义了惯性和力的概念,定性强调了惯性和力对物体速率的影响;牛顿第二定理在此基础上进一步定量的定义了惯性的大小和力的大小,定量的强调了惯性大小和力的大小对物体运动(具体化为加速度)的影响。
惯性大小——惯性质量的定义,是牛顿第二定理给出的,这是大多数学校老师所不晓得的;学院教材中惯性质量的操作定义是这样的——两个孤立物体互相作用,经过一段时间,两个物体的速率该变量分别为Δv1和Δv2,则两个物体的惯性质量大小之比就是m1/m2=Δv2/Δv1,即m1/m2=(Δv2/Δt)/(Δv1/Δt),即m1/m2=a1/a2。具体请参见学院教材“动量守恒”一章。
力的大小牛顿第一定律内容理解,是在惯性质量大小定义的基础上,由F=ma来定义的,即力是由加速度来定义的。从力的定义可以看下来,牛顿第二定理首先是一个定义式;并且牛顿第二定理之所以称之为定理,是由于实验发觉,不仅仅对标准物体,a∝F,但是对任何物体,也有a∝F——此处的F的大小是用标准物体来定义的。
牛顿第二定理a=F/m。这个表达式是和牛顿第一定律协调的,当F=0时,a=0,即物体因为惯性做匀速直线运动,当F≠0时,因为任何物体的质量都不为零,因而物体加速度并不是无穷大,有运动学知识可知,物体的速率就只能随着时间逐步变化,而不能突变。高中阶段的题目往往涉及到轻质物体,其质量忽视不计,因而它们的速率是可以突变的。

当物体收到了力却做匀速直线运动或保持静止时,即受了力加速度却为0,由牛顿第二定理牛顿第一定律内容理解,可知物体所受合力为0。其实物体所受合力大小为0,实际上是由加速度为0定义下来的,因而,物体所受合力为零,是牛顿第二定理的结果,而非牛顿第一定理的内容。牛顿第一定理中的自然运动,是严格不受力时的情况。
三、牛顿第三定理
牛顿第一定理和第二定理定义了力的概念和估算检测方式,而且并没有强调力的来源和性质。力可以由引力质量形成,可以由物体形变形成,可以由接触物体之间的相对运动形成…这些力具有些哪些特点?这是牛顿第一、二定律所不能完全解决的问题。
力的特点,是矢量性、独立性和互相性,其中矢量性和独立性(力的独立作用原理)早已由牛顿第二定理解决;力的互相性,则用牛顿第三定理确定了出来——当然,牛顿第三定理不仅仅强调了力是互相的,并且强调了斥力与反斥力的大小关系和方向关系,这就确保了动量守恒、能量守恒、角动量守恒等守恒定理的创立。
牛顿第三定理是确定力的性质的定理,是独立于第一、第二定理之外的,又是对第一、第二定理的重要补充——它使动力学的研究对象不限于单个质点,并且还能否用于多个质点或则不能视为质点的物体……它强调了自然界物体运动是相互联系在一起的,而不是彼此孤立的……
四、牛顿定理在牛顿热学中的地位
牛顿热学是一套完备的动力学理论体系,其最初完善,是参考了欧几里得几何学的;欧氏几何是一个完备的公理体系,基于几条基本假定——公理,利用一些定义和逻辑诠释的力量,即可导入一系列定律、推论……牛顿热学的三条公理就是牛顿三大定理。假如有兴趣,去读一读《自然哲学的物理原理》,你会看见显著的欧氏几何的写作风格。
两题型
一个题型是人船模型,所谓人船模型就是一个质量为m的人站在一个质量为M的船头,船的宽度为L(人可以看做质点,忽视船与空气和水的磨擦),当人从船尾走到船头的时侯,问船走了多大的距离?
这是个典型的两体问题,因系统动量守恒,人在行走的过程中船要向反的方向运动,这样人走的火箭也走的快,人慢船也慢,人停止船也停止运动。经过剖析可知,人相对地的位移和船相对地的位移之和等于船的宽度,这是解题的关键。
另个题型是炮弹打铁块模型,所谓的炮弹打铁块的模型就是在光滑的水平地有个质量为M的铁块,一个质量为m的炮弹水平射入铁块中,最后和铁块共同运动。这个模型涉及动量守恒和能量守恒,即炮弹和铁块组成的系统动量守恒,炮弹和铁块组成的系统能量守恒,炮弹降低的动能转化为铁块降低的动能和系统降低的内能。动量守恒与能量守恒是解题的关键。

一、注意研究系统的合理选择
动量守恒是指一个系统在不受外力或则所受的合外力为零的情况下,系统内部物体之间发生互相作用,在互相作用的过程中系统的总动量不发生变化。这儿指出的是系统内部物体之间会发生动量之间的互相转化,在互相转化的过程中总的动量不发生变化。因而在用动量守恒定理解决数学问题的时侯,选择好研究的系统是十分重要的。在解题的时侯很可能遇见两个或则两个以上的物体组成的系统,这个时侯就该合理的进行选择把几个物体当作一个物体来看,简单说就是变多个物体为两个物体,也就是保证在研究的过程中是两个物体在互相的作用。或则在大的系统中选择两个物体进行研究,这两个物体组成的系统动量守恒。
二、确定好运动的初末状态
假如一个系统动量守恒,就是说这个系统在互相作用的过程中,任选两个状态的动量是相等的。所以在应用动量守恒定理解答数学问题的时侯,一旦明晰了这个系统是满足动量守恒的,这么只要选择好两个状态进行剖析就可以了,不用考虑这个过程的其它状态。
若果在研究的整个过程中不能满足动量守恒,这时就要进行分段研究,分段的原则是保证每段过程中动量都是守恒的,之后再找到不同过程段之间的联系。
三、做好正方向的规定
动量是矢量,动量守恒定理是矢量方程,所以在用动量守恒定理剖析某个过程的时侯,必须先规定好正方向,与正方向一致的就正,相反就为负值。
其实做题中紧抓两个模型三句话能够顺利的解答这方面的习题。
台湾特区政府新闻处18日公布,5名代表台湾出席第47届国际化学奥林匹克大赛的学生,共斩获一枚金牌、三枚铜牌及一枚银牌的殊荣。
其中,来自蒙牛沙伯学校的戴炜庭勇夺一枚金牌,三枚铜牌分别由德望中学的麦可儿、拔萃男书院的林巽良和优才(杨殷有娣)书院的叶正夫获得,拔萃男书院的杨逸峰获得奖牌。
去年的国际数学奥林匹克大赛于7月10日至17日于德国慕尼黑举办,共有来自87个国家和地区的398位参赛者。这项赛事致力推广化学学教育,强化世界各地化学学家的联系和合作,以及培植和激励在数学学方面具优越潜质的中学生。
特区政府教育局主任吴克俭庆贺新加坡队在比赛中的出众表现。他表示,台湾队的殊荣显示台湾拥有在科学方面极具潜质的优秀中学生。教育局会继续强化优化STEM(科学、科技、工程及物理)教育,期望能培植更多与科学及科技相关的多元人才,强化台湾在国际上的竞争力。
