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 欄目類別:知識點 >> 高中 >> 物理

牛頓第二定律

更新時間:2016/9/2 10:44:00  手機版

  內(nèi)容:

  物體的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同,表達式F=kma。在國際單位制中,k=1,上式簡化為F=ma。牛頓這個單位就是根據(jù)牛頓第二定律定義的:使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力,叫做1N(kg·m/s2=N)。

  對牛頓第二定律的理解:

 、倌P托

  牛頓第二定律的研究對象只能是質(zhì)點模型或可看成質(zhì)點模型的物體。

 、谝蚬

  力是產(chǎn)生加速度的原因,質(zhì)量是物體慣性大小的量度,物體的加速度是力這一外因和質(zhì)量這一內(nèi)因共同作用的結(jié)果。

 、凼噶啃

  合外力的方向決定了加速度的方向,合外力方向變,加速度方向變,加速度方向與合外力方向一致。其實牛頓第二定律的表達形式就是矢量式。

 、芩矔r性

  加速度與合外力是瞬時對應(yīng)關(guān)系,它們同生、同滅、同變化。

 、萃恍裕ㄍw性)

  中各物理量均指同一個研究對象。因此應(yīng)用牛頓第二定律解題時,首先要處理好的問題是研究對象的選擇與確定。

  ⑥相對性

  在中,a是相對于慣性系的而不是相對于非慣性系的,即a是相對于沒有加速度參照系的。

 、擢毩⑿

  F合產(chǎn)生的加速度a是物體的總加速度,根據(jù)矢量的合成與分解,則有物體在x方向的加速度ax;物體在y方向的合外力產(chǎn)生y方向的加速度ay。牛頓第二定律分量式為:。

  ⑧局限性(適用范圍)

  牛頓第二定律只能解決物體的低速運動問題,不能解決物體的高速運動問題,只適用于宏觀物體,不適用與微觀粒子。

  牛頓第二定律的應(yīng)用:

  1.應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟:

  (1)明確研究對象?梢砸阅骋粋質(zhì)點作為研究對象,也可以以幾個質(zhì)點組成的質(zhì)點組作為研究對象。設(shè)每個質(zhì)點的質(zhì)量為mi,對應(yīng)的加速度為ai,則有:F=

  對這個結(jié)論可以這樣理解:先分別以質(zhì)點組中的每個質(zhì)點為研究對象用牛頓第二定律:,將以上各式等號左、右分別相加,其中左邊所有力中,凡屬于系統(tǒng)內(nèi)力的,總是成對出現(xiàn)并且大小相等方向相反,其矢量和必為零,所以最后得到的是該質(zhì)點組所受的所有外力之和,即合外力F。。

  (2)對研究對象進行受力分析,同時還應(yīng)該分析研究對象的運動情況(包括速度、加速度),并把速度、加速度的方向在受力圖旁邊表示出來。

  (3)若研究對象在不共線的兩個力作用下做加速運動,一般用平行四邊形定則(或三角形定則)解題;若研究對象在不共線的三個或三個以上的力作用下做加速運動,一般用正交分解法解題(注意靈活選取坐標軸的方向,既可以分解力,也可以分解加速度)。

  (4)當研究對象在研究過程的小同階段受力情況有變化時,那就必須分階段進行受力分析,分階段列方程求解。

  2.兩種分析動力學(xué)問題的方法:

  (1)合成法分析動力學(xué)問題若物體只受兩個力作用而產(chǎn)生加速度時,根據(jù)牛頓第二定律可知,利用平行四邊形定則求出的兩個力的合力方向就是加速度方向。特別是兩個力互相垂直或相等時,應(yīng)用力的合成法比較簡單。

  (2)正交分解法分析動力學(xué)問題當物體受到兩個以上的力作用而產(chǎn)生加速度時,常用正交分解法解題。通常是分解力,但在有些情況下分解加速度更簡單。

 、俜纸饬Γ阂话銓⑽矬w受到的各個力沿加速度方向和垂直于加速度方向分解,則:(沿加速度方向),(垂直于加速度方向)。

  ②分解加速度:當物體受到的力相互垂直時,沿這兩個相互垂直的方向分解加速度,再應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解,有時更簡單。具體問題中要分解力還是分解加速度需要具體分析,要以盡量減少被分解的量,盡量不分解待求的量為原則。

  3.應(yīng)用牛頓第二定律解決的兩類問題:

  (1)已知物體的受力情況,求解物體的運動情況解這類題目,一般是應(yīng)用牛頓運動定律求出物體的加速度,再根據(jù)物體的初始條件,應(yīng)用運動學(xué)公式,求出物體運動的情況,即求出物體在任意時刻的位置、速度及運動軌跡。流程圖如下:

  (2)已知物體的運動情況,求解物體的受力情況解這類題目,一般是應(yīng)用運動學(xué)公式求出物體的加速度,再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合外力,進而求出物體所受的其他外力。流程圖如下:

  可以看出,在這兩類基本問題中,應(yīng)用到牛頓第二定律和運動學(xué)公式,而它們中間聯(lián)系的紐帶是加速度,所以求解這兩類問題必須先求解物體的加速度。

  知識擴展:

  1.慣性系與非慣性系:牛頓運動定律成立的參考系,稱為慣性參考系,簡稱慣性系。牛頓運動定律不成立的參考系,稱為非慣性系。

  2.關(guān)于a、△v、v與F的關(guān)系

  (1)a與F有必然的瞬時的關(guān)系F為0,則a為0; F不為0,則a不為0,且大小為a=F/m。F改變,則a 立即改變,a和F之間是瞬時的對應(yīng)關(guān)系,同時存在,同時消失.同時改變。

  (2)△v(速度的改變量)與F有必然的但不是瞬時的聯(lián)系 F為0,則△v為0;F不,0,并不能說明△v就一定不為0,因為,F(xiàn)不為0,而t=0,則△v=0,物體受合外力作用要有一段時間的積累,才能使速度改變。

  (3)v(瞬時速度)與F無必然的聯(lián)系 F為0時,物體可做勻速直線運動,v不為0;F不為0時,v可以為0,例如豎直上拋到達最高點時。

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