物理|物質單位的介紹及牛頓力學三大定律

物理|物質單位的介紹及牛頓力學三大定律

物質單位的介紹

物質的定義由宇宙的定義對時刻的取值範圍加的限制，並忽略時間增量後給出宇宙的瞬時狀態。物質單位從大到小順序為物質、分子、原子、原子核和電子、質子和中子、夸克。

分子>原子>負離子>正離子>質子=中子>電子;分子是由兩個或多個原子構成;原子含有原子核，核內有質子與中子，質子帶正電位，中子不帶電，中子與質子大小相同，中子與質子數目相等或略有差異，核外有電子圍繞原子核做不規則圓周運動的微粒，帶負電位，數目與質子數相等。

1、離子：當一個原子得到或失去電子時稱為離子，得到電子的原子稱為負離子，失去電子的為正離子。

2、量子：在微觀領域中，某些物理量的變化是以最小的單位跳躍式進行的，而不是連續的，這個最小的單位叫做量子 也是對對原子、電子、光子等物質基本單元的統稱。

3、分子、原子、質子、中子、電子、量子、離子都是粒子。

物質構成的最小單位是夸克。

夸克是一種參與強相互作用的基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子。強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。

夸克是一種參與強相互作用的基本粒子，也是構成物質的基本單元。另外，已知的夸克有六種。夸克的種類被稱為“味"，它們是上(u)、下(d)、奇(s)、粱(c)、底(b)及頂(t)。上及下夸克的質量是所有夸克中最低的。較重的夸克會通過一個叫粒子衰變的過程，來迅速地變成上或下夸克。

自然界中所發生的一切相互作用，所有的物質和能量，都可以用弦的分裂與結合來解釋。在每一個基本粒子內部，都有一根細細的線在振動，就像小提琴琴弦的振動一樣。

不同粒子的性質由弦的不同振動行為來決定，電子是以某種方式振動的弦，上夸克又是以另一種方式振動的弦。質子中存在着三種關係的夸克，兩個頂夸克和一個底夸克，它們構成了穩定的三角結構，它是一種強相互作用的能量結構關係，三者的存在彼此制約。

牛頓力學三大定律

牛頓力學三大定律分別是：慣性定律、加速度定律和作用力與反作用力定律。牛頓運動定律只成立於慣性參考系，又稱為牛頓參考系。

1. 牛頓第一定律

內容：一切物體在沒有受到力或合力為零的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。

說明：物體都有維持靜止和作勻速直線運動的趨勢，因此物體的運動狀態是由它的運動速度決定的，沒有外力，它的運動狀態是不會改變的。物體的這種性質稱為慣性。所以牛頓第一定律也稱為慣性定律。第一定律也闡明了力的概念。明確了力是物體間的相互作用，指出了是力改變了物體的運動狀態。因為加速度是描寫物體運動狀態的變化，所以力是和加速度相聯繫的，而不是和速度相聯繫的。在日常生活中不注意這點，往往容易產生錯覺。

注意：牛頓第一定律並不是在所有的參照系裡都成立，實際上它只在慣性參照系里才成立。因此常常把牛頓第一定律是否成立，作為一個參照系是否慣性參照系的判據。

2. 牛頓第二定律

內容：物體在受到合外力的作用會產生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小與合外力的大小成正比，與物體的慣性質量成反比。

公式：F=ma，F為合外力

牛頓第二定律定量描述了力作用的效果，定量地量度了物體的慣性大小。它是矢量式，並且是瞬時關係。

要強調的是，物體受到的不為零合外力，會產生加速度，使物體的運動狀態或速度發生改變，但是這種改變是和物體本身的運動狀態有關的。

局限：該定律只適用於宏觀物體的低速運動。

3. 牛頓第三定律

內容：兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一條直線上，大小相等，方向相反。

需要注意：

（1）作用力和反作用力是沒有主次、先後之分。同時產生、同時消失。

（2）這一對力是作用在不同物體上，不可能抵消。

（3）作用力和反作用力必須是同一性質的力。

（4）與參照系無關。

第一定律引入力的概念和闡明慣性屬性，定性揭示力和運動的關係，為第二定律打下基礎、準備必要的概念；第三定律進一步給出作用力的性質，揭示物體運動的相互制約機制。三定律結合，全面解決了任意物體在受複雜的外力作用後的運動問題。

牛頓運動定律是一個有機整體，是一脈相承的完整理論體系，是力學的基本公理，由它們出發推論而出的動量定理、動量守恆定律、動能定理、機械能守恆定律、動量矩定理、角動量守恆定律，進一步證實了動力學公理化體系相容性和一致性。