何開正

摘要：本文通過對牛頓定律的淺要介紹，了解了牛頓定律的適用范圍和適用條件，即在慣性參考系中適用，在宏觀問題中適用，在低速運動中適用。同時也列舉了運用牛頓定律解題的場景，在明了受力的情況時確定運動狀態(tài)和在已知運動情況時確定其受力。

關鍵詞：牛頓定律；解題方法

1 牛頓運動定律概況

牛頓定律是由偉大的科學家艾薩克.牛頓爵士于17世紀提出，其總共包括三條定律。牛頓第一定律：一個孤立的質點在沒有外力作用于其上時，總是保持靜止狀態(tài)或勻速前進狀態(tài)；牛頓第二定律：一個質量不變的質點，其加速度的大小和作用在這個質點上的外力大小呈正相關，而外力所作用的方向即為該質點加速度方向；牛頓第三定律：兩個物體間力的作用是在同一條直線上，同時其所受作用力的大小相等而方向相反 [1]。

2 牛頓運動定律適用范圍

對于牛頓定律的運用，要在其適用范圍之內才能準確做出解答，作為在低速運動下的適用定律，牛頓定律在計算宏觀物體間的運動且其運動速度遠小于光速時可以適用[2]。牛頓定律還需要在特定的參考系中才適用，如果沒有牛頓定律的適用條件，其不能用作答題時計算。例如在行駛的車中，車上的乘客和車輛相對靜止，就組成了一個典型慣性參考系，這種情況適用于牛頓定律，所以在利用牛頓定律解題時一定要選取對應的參考系[3]。

3 運用牛頓運動定律解題的方法

通過對牛頓定律的了解，可以對物體進行受力分析，判斷物體的受力方向以及其大小，并能夠根據題干中提供的已知因素對當下的題目進行解題分析。

3.1 從受力確定運動情況

在通過對物體的受力分析得到物體當時的運動狀態(tài)后，可以依照題干中提供的已知條件結合牛頓定律對相應的提問進行解析回答。例題如下：有一個在水平地面靜止安放的物體，其質量為 M=1 kg，當其受到來自右方的水平方向作用力 F（ F=5 N）時，沿水平方向進行向右的移動，此時該物體與水平地面存在一個摩擦力，摩擦力大小為3 N，求該物體的加速度。

這是一道典型的可以運用牛頓第二定律求解的題型，從題干中我們可以提取到如下信息：（1）物體的質量M=1kg；（2）物體受到的拉力F=5N；（3）物體受到的摩擦力F摩=3N。

而我們要求的則是物體在拉力和摩擦力作用下的加速度，我們已經通過分析得到了物體的受力情況，要求物體此時所具備的加速度，可以套用牛頓第二定律的公式：F=Ma進行求解，則：a=（F-F摩）/M=（5-3）/1=2m/s。

即物體在拉力和摩擦力作用下的加速度為2m/s。通過牛頓定律對該物體狀態(tài)深入分析，我們最終可以得到物體的具體運動情形和狀況。

3.2 從運動情況確定受力

同剛才通過物體的受力狀態(tài)解答出物體對應的運動狀態(tài)相反，在運用牛頓運動定律解題時，也可以在知道了運動狀態(tài)時求得物體所受力的狀態(tài)。例如：在一個慣性參考系中，有一個物體正在水平面上向右進行加速運動，其質量 M=1 kg，其加速度為 a=3 m/ s，同時物體與平面之間有5 N的摩擦力，求這個物體此時的受力情況以及受力大?。ㄗⅲ褐亓铀俣萭=9.8N/s）。

首先對題干進行分析，提取題干中的有用信息，從上述的題干中我們可以得知如下信息：（1）物體的質量M=1kg；（2）物體在水平地面獲得了一個向右的加速度，且其大小為a=3m/s；（3）物體受到的摩擦力F摩=5N。

從上述題干中提供的信息我們知道這個物體是處在慣性參考系中，這種情況可以利用牛頓定律對問題進行分析，對這個物體此時的受力狀態(tài)進行探索，從而確定其此時的狀態(tài)。

首先通過對物體的運動情形和狀態(tài)了解物體的受力狀態(tài)，物體被安置在水平面上，且在向右進行加速運動，由此我們通過牛頓第三定律可以得知，該物體受到來自向下的重力，向上的支持力，摩擦力以及一個向右的拉力，這就是物體的受力狀態(tài)和具體情形。而又由其加速度a=3m/s可以得知：F拉=M*a+F摩=3*1+5=8N。

而由于該物體在垂直方向保持靜止，所以F重= F支=M*g=1*9.8=9.8N。

由此，我們通過對牛頓定律的運用，在得知物體的運動情形和狀態(tài)下，準確的對物體的受力狀況也做出相應解答。

3.3 綜合解題方法

前面已經介紹了借助牛頓定律解題時的基本思路，可以借此更深入的進行解題：

一個安置于水平地面小車的質量是M=4kg，當受到方向為右的拉力F=12N時，小車開始向右移動，此時小車和地面之間有F摩=4N，求小車在3s末時的速度和3s內發(fā)生的位移。

從上述文字我們可以得知，這是一道對牛頓定律進階運用的題型。首先列出已知的數據：（1）小車的質量是M=4kg；（2）小車受到有一個向右的力，F=12N；（3）小車還受到另一個力F摩=4N。

由此我們可以列出等式：a=（F-F摩）/M=（12-4）/4=2 m/s。得到加速度a=2 m/s2后，我們就可以得到：V3= V0+aT=2*3=6 m/s（注：V3是3s末時的速度，T是時間）；S=1/2aT2=1/2*2*3*3=9m（注：S是3s內發(fā)生的位移）。最終我們借助解出上述問題的答案。

在對牛頓定律的具體運用中，通常會涉及到與其他物理定律協(xié)作解題的情況，要根據題干問題，靈活運用牛頓定律求解。

4結束語

上述兩道例題雖然只是對牛頓定律進行解題的牛刀小試，然而這種對牛頓定律的簡單運用實際上是牛頓定律的運用基礎，掌握了上述這兩種分析方法之后，我們在今后的解題中就可以有效的將牛頓定律適用于各種題目中，借此解答力學中遇到的各種難題。

參考文獻：

[1]蔣謹. 高中物理教學中牛頓定律的運用探索[J]. 科普童話：新課堂， 2017（22）.

[2]張小沖. 如何運用牛頓運動定律解決問題[J]. 讀寫算：教師版， 2016（1）：81-82.

[3]李泓廷， 夏運貴. 對牛頓定律與力學問題綜合運用的分析[J]. 課程教育研究， 2017（21）.