科学万象 牛顿和力学三大定律

一个简单的苹果掉落的瞬间，引发了一位英国少年深刻的思考，进而推动了科学界的一场革命。从生活中的常见现象到太空探索的巨大跨越，牛顿“力学三大定律”无处不在，深刻影响着我们的日常和科技发展。在接下来的科学万象节目里，让我们一起深入了解牛顿的力学世界，揭秘这些看似简单却影响深远的科学原理。

成熟的苹果掉落在地上，这样的场景大家司空见惯。然而一个喜欢独自一人默默思考的少年——牛顿，却对这颗苹果为什么会掉落产生了疑惑。就是这样一件琐碎的小事引发的蝴蝶效应使得整个世界发生了一场巨大的海啸。牛顿和他的力学三大定律成为了整个人类社会学习物理的敲门砖，时至今日依旧指引着无数学者前行。今天，就让我们在山东省科技馆，认识这位英国少年和他的力学三大定律。(主持人出画)

牛顿第一运动定律也叫惯性定律，它告诉我们“运动并不需要力来维持”。如果物体受到的合外力为0，那它之前是什么速度，之后就依然是什么速度。

喜欢科幻电影的朋友肯定对这个画面不陌生：一个宇航员在外太空不小心弄断了连接飞船的绳子，大家就只能眼睁睁地看着这个宇航员以一定速度飘向太空深处。因为太空中没有其他外力拦住他，所以他就只能遵守惯性定律飘下去。

牛顿第一定律最关键的地方就是，物体是否受到外力。其实仔细想想，要想验证牛顿第一运动定律，至少在地球上是不可能实现。因为在地球上，物体最起码会受到重力的作用。然而在太空中，环境就不一样了。

王亚平太空授课：冰墩墩和牛顿第一定律

大家都知道这样一个生活常识，在驾乘汽车的时候一定要系好安全带，这正是因为牛顿第一运动定律。运动的车辆受碰撞或者其他外力突然停止，但车内人员在惯性的作用下会仍然以碰撞前的速度向前运动，这样就会导致驾乘人员在车内甚至冲出车外与其他物体发生第二次碰撞，因而造成伤害。

那么，知道了力可以改变物体的运动状态之后，我给你一定的力，你的速度能改变多少呢?现在我们就需要牛顿第二运动定律了。

牛顿第二运动定律：物体的加速度跟物体受到的合外力成正比，跟物体的质量成反比。于是，我们就引出了牛顿力学里最重要的一个公式，F=ma。它告诉我们，一个物体的质量越大，同等外力下产生的加速度就越小，即运动状态变化得越慢，所以，质量就成了一个衡量物体运动状态改变难易程度的物理量。

在生活中，我们是不是也常常遇到跟牛顿第二运动定律相关的规律呢?质量越大，越胖，就越不想动，想想好像真的很有道理。而从另一个角度来说，内心越强大，就越难被外界的诱惑所改变;质量越巨大，就越难被外力的驱动所改变。

小的时候妈妈是不是常常告诫我们，“不要打别人，打别人自己手也痛!”打别人为什么自己手也痛?这正是因为牛顿第三运动定律。

在我们的生活中，运用牛顿第三运动定律的例子随处可见：人向前走路时，脚向后蹬地，脚对地面施加一个向后的力;同时地面也对脚施加一个向前的力，使人能向前走路。游泳时，用手向后划水、脚向后蹬水，手和脚对水施加了向后的力;同时水也对人施加了向前的力，使人能向前游动。在航空领域里，火箭就是应用牛顿第三运动定律的杰出代表，火箭之所以能够冲上云霄，正是靠着燃料推力产生的反作用力。

牛顿三大运动定律不仅是牛顿力学的基础和前提，整个西方科学技术的基础和前提，甚至是现有全球科学技术的基础和前提。牛顿用自己的一生诠释了什么叫做无敌!在他的时代里，整个欧洲大陆没有人能在学术领域打得过他。而他和苹果落地的故事也让我们明白，观察和思考的重要性。