更新時間：2024-05-23 08:30:18作者：佚名
在牛頓三定律中，牛頓第三定律是牛頓獨立做出的偉大發(fā)現(xiàn)，它揭示了物體間相互作用的規(guī)律，從而把不同物體的運動聯(lián)系起來。牛頓第三定律是牛頓力學(xué)成為一個完整理論體系的關(guān)鍵因素，因此從各個角度闡述牛頓第三定律的豐富內(nèi)涵和理論地位，對正確理解第三定律乃至整個牛頓力學(xué)都具有重要意義。牛頓第三定律是物理學(xué)中的重要定律之一，然而在涉及到電磁力時，經(jīng)常會遇到一些問題，讓人感到困惑。例如下面兩個例子：例1）穩(wěn)態(tài)電荷系統(tǒng)的相互作用，兩個靜止點電荷之間的相互作用力例2）非穩(wěn)態(tài)電荷系統(tǒng)的相互作用在非穩(wěn)態(tài)下，兩個無法用實驗測量的電流元素之間的相互作用，轉(zhuǎn)化為兩個可以用實驗測量的運動帶電粒子之間的相互作用。 當(dāng)涉及到電磁力的時候，似乎牛頓第三定律有時候成立（如例1），有時候不成立（如例2），有些電動力學(xué)、電磁學(xué)教科書也提到，對于兩個運動電荷之間的相互作用力，牛頓第三定律不成立。難道牛頓第三定律真的不具有普適性嗎？ 1.1 牛頓第三定律的由來 十七世紀(jì)中葉，碰撞問題成為科學(xué)界普遍關(guān)注的話題，許多科學(xué)家致力于這一問題的研究。當(dāng)時笛卡爾是最早研究碰撞問題的人之一。1664年，受笛卡爾的影響，牛頓也開始研究兩個球形非彈性剛體的碰撞問題。1665年至1666年，牛頓研究了兩個球形剛體的碰撞問題。
與其他科學(xué)家不同，他沒有把注意力放在動量和動量守恒上，而是放在物體之間的相互作用上。對于兩個剛體的碰撞，他提出“它們之間的壓強在它們相向而行的瞬間（也就是相撞的瞬間）達到最大，……它們的整個運動在這一瞬間被它們之間的壓強所阻止，……只要兩個物體不相互屈服，它們之間就會有同樣劇烈的壓強，……它們在反彈之前，彼此遠離的程度和它們相向而行的程度一樣大?！睆纳厦孢@段話可以看出，牛頓已經(jīng)意識到在碰撞的瞬間，它們的運動是被它們之間的壓強所改變的。后來，牛頓意識到：“如果兩個物體P相遇，由于P的大小相同，它們之間的阻力也相同。”同時，他還用一個圖清楚地表明了P所受的力在同一直線上。 可見，牛頓在1665年至1666年間就已經(jīng)意識到了牛頓第三定律的全部內(nèi)容，但直到20多年后，他才在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中正式將其作為牛頓三大運動定律之一提出。1668年至1669年間，惠更斯、沃利斯和雷恩也對碰撞問題做了大量研究，得出了一些重要結(jié)論。其中，惠更斯的工作更為突出，他證明了兩個硬體在碰撞過程中同方向的動量保持不變，糾正了笛卡爾不考慮動量方向性的錯誤，并首次提出了碰撞前后動量守恒。
” 牛頓正式提出第三運動定律時，肯定了他們的工作，但同時也指出了它們的局限性。牛頓認(rèn)為：“雷恩和惠更斯的理論都是建立在絕對堅硬的物體上的，而用理想的彈性體可以得到更確定的結(jié)果，用非理想的彈性體，如受壓的木球、鋼球和玻璃球等進行的實驗，已經(jīng)消除了誤差，結(jié)果是一致的?！?673年，馬里奧用兩個單擺進行了碰撞實驗，巧妙地測出了碰撞前后的瞬時速度。牛頓也重復(fù)了這個實驗，并進一步討論了空氣阻力的影響和改進方法，修正了結(jié)果。就這樣，牛頓在對碰撞問題的研究和總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出了作用與反作用定律，并從理論和實驗兩個方面對其進行了驗證。1687年，牛頓正式提出第三運動定律，即“運動第三定律”。他寫道：“對于每一個作用，總有一個大小相等、方向相反的反作用；換言之，兩個物體之間的相互作用總是大小相等、方向相反的。” ”從牛頓第三定律的發(fā)現(xiàn)過程可以看出，牛頓在從力的角度研究碰撞問題時，發(fā)現(xiàn)了作用力和反作用力的定律，他在別人對動量的研究基礎(chǔ)上更進一步，從而揭示了兩個物體碰撞時力的相互作用規(guī)律。因此牛頓力學(xué)三定律，如果說牛頓第一、第二定律是牛頓在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上提出的，那么牛頓第三定律則是牛頓自己獨立做出的偉大發(fā)現(xiàn)。2.牛頓第三定律的理論2.1牛頓第三定律的理論地位和作用眾所周知，作為經(jīng)典力學(xué)的一個完整的理論體系牛頓力學(xué)三定律，它需要解決兩個問題，一是物體運動狀態(tài)的變化與外力的關(guān)系；二是兩個物體之間相互作用的關(guān)系。
牛頓用速度來描述物體的運動狀態(tài)，用力來描述物體間的相互作用，建立了牛頓第二定律和牛頓第三定律，揭示了上述兩個問題的規(guī)律。因此，對于一些由若干物體組成的封閉的力學(xué)系統(tǒng)，可以由牛頓第二定律建立若干個方程，而它們之間出現(xiàn)的各種力之間的關(guān)系則由牛頓第三定律給出。那么這套完整的方程就描述了系統(tǒng)的運動，構(gòu)成了完整的理論體系。物體的運動狀態(tài)可以用速度、動量、動能等物理量來描述，受到的力可以用力、沖量和功來描述。牛頓第二定律、動量定律和函數(shù)關(guān)系決定了物體運動狀態(tài)的變化與外力之間的關(guān)系。牛頓第三定律和動量守恒定律把相關(guān)物體的運動聯(lián)系在一起。由于牛頓第三定律，人們對“內(nèi)力”的概念有了真正的認(rèn)識，即一切內(nèi)力都是成對出現(xiàn)的英語作文網(wǎng)，不存在單一的內(nèi)力。 也正是因為牛頓第三定律，才有“組合”。