21世纪的牛顿力学- (21).pdf

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第三章 21世纪里的牛顿力学

一、绪言
在经典物理学中,人们把物体间的相互作用称作力现象,物体间所进行
互作用的程度即是力的大小。这是人们最初形成的力概念,它显然尚不具有
的物理意义,只有在定量的给出了力的具体确定方式后,力才是一个真正有
价值的物理概念。按照即约,人们把进行相互作用的物体分别叫做施力体与
体,规定从施力体指向受力体的矢向为作用力的方向,并且约定作用力的作
在受力体上。在惯性参照系中,能够使质量为1公斤的物体产生1米/秒2的加
的作用力确定为力的1个标准计量单位,称之为1牛顿。
可是在进行相互作用的群物体中,人们又如何来确定出谁是施力体,谁
力体呢?我们以最简单的情况来看,相互作用着的两个物体甲与乙,我们凭
认为甲或乙一定是施力体?而乙或甲又一定是受力体?无论我们选择甲或是
作参照物,对方都以相同大小的加速度改变着自己的运动速度。这一点将使
们没有理由把其中的一个物体主观臆断地判定为施力体,而把另一个物体判
受力体。历史上,人们是从相互作用着的物体在特定的惯性参照系中的具体
状况来解决这个难题的。
实验告诉人们,不同质量大小的两个物体,在进行相互作用时所获得的
度大小之比值反比于它们的质量比值。换句话说,两个相互作用的物体所获
加速度与其质量之乘积具有相同的数值。这样,人们就非常自然地会用物体
行相互作用时所获得的加速度与其质量之乘积来表示物体间所进行的相互作
度。同时认为,每一个与其它物体进行相互作用的物体都是受力体,反过来
时也是其它与之进行相互作用的物体的施力体。于是,人们对同一个力现象
以确定出两个方向相反的作用力来。既然这是在同一个力现象中,仅因为施
与受力体的位置对换而确定得出的相反指向、作用点对换的作用力,它们必
性质完全相同的力。最后总结得出结论:每一个简单的力现象都同时伴随着
方向相反、大小相等、作用点在同一条线上的性质完全相同的作用力与反作
力,它们分别使各自的作用对象(即受力体)获得改变其运动速度的加速度。
ebook: 2009-4-4
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是我们所熟悉的牛顿力学中的第三个定律。

人们通过在地球水平面上作的运动实验所获得的正确结论,在原理上完
一个巧合!我们不应该为此感到愤恨不平。假如没有这种巧合,人们可能到
还不知道物体运动究竟须遵守什么自然规律。如果人类自身不是已经进化到
够高的程度,也不可能通过在地球水平面上作的运动实验总结出现代的科学
论。实际上,人类在认识自然规律的过程中已经经历了极其曲折的道路。仅
士多得提出的对物体运动现象认识严重错误的古典物理学就统治了人们200
时间,直到伽利略在17世纪提出正确的理性分析思想,才开始结束了人类对
世界的愚昧认识历史。所以,人们应该庆幸大自然给予的巧合!但是也不能
停留在已经得到的巧合上。人们应该知道巧合之中存在着自然规律的必然性
顿力学的成功之处,乃是我们能够更加深入地去分析理解自然世界之中物体
规律的良好起始点。
很明显,如果我们废弃掉惯性参照系而可以把任意运动物体都拿来作为
运动学定