牛頓第二定律
1.法律的表述
物體的加速度與外力的合力成正比,與物體的質(zhì)量成反比。 加速度的方向與合力的方向相同牛頓第二定律內(nèi)容,即F=ma(其中F、m、a必須對(duì)應(yīng))
點(diǎn)評(píng):特別注意該聲明的第三句。 由于力和加速度都是矢量,因此它們的關(guān)系不僅有量的關(guān)系,而且有方向的關(guān)系。 明確力和加速度的方向也是正確制定方程的重要一步。
若F為物體所受的合外力,則a為物體的實(shí)際加速度; 若F為物體某一方向上所有力的合力,則a表示物體在該方向上的分加速度; 如果 F 是物體在該方向上的分加速度; 幾種力之一,那么a只代表該力產(chǎn)生的加速度,而不是物體的實(shí)際加速度。
2. 對(duì)法律的理解:
(1)瞬時(shí)性:每一瞬間的加速度與所產(chǎn)生的外力在大小和方向上都存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。 這種對(duì)應(yīng)關(guān)系表達(dá)為:當(dāng)合外力恒定時(shí),加速度也保持恒定。 當(dāng)合成的外力發(fā)生變化時(shí),加速度也會(huì)發(fā)生變化。 當(dāng)凈外力為零時(shí),加速度也為零。
(2)矢量性:牛頓第二定律的公式為.
它僅代表加速度與合外力之間的關(guān)系。 矢量公式的含義是加速度的方向始終與合外力的方向一致。
(3)同一性:對(duì)于同一物體(或物體系統(tǒng))而言,加速度、凈外力和質(zhì)量之間的關(guān)系。 即F和a都是針對(duì)同一個(gè)研究對(duì)象。
(4)相對(duì)論:牛頓第二定律僅適用于慣性參考系。
(5)局限性:牛頓第二定律只適用于低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體,不適用于高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子。
3.牛頓第二定律建立了力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系
牛頓第二定律闡明了物體的力和運(yùn)動(dòng)之間的數(shù)量關(guān)系。 連接物體的力和運(yùn)動(dòng)的橋梁或紐帶是加速度。
4.利用牛頓第二定律解決問(wèn)題的步驟
(一)明確研究對(duì)象。 它可以以某個(gè)物體為對(duì)象,也可以以多個(gè)物體組成的粒子群為對(duì)象。 假設(shè)每個(gè)粒子的質(zhì)量為mi,對(duì)應(yīng)的加速度為ai,則:
F 合=m1a1+m2a2+m3a3+……+mnan
這個(gè)結(jié)論可以這樣理解:
首先,以粒子群中的各個(gè)物體為研究對(duì)象,利用牛頓第二定律:
ΣF1=m1a1, ΣF2=m2a2,…ΣFn=mnan,
將上式左邊和右邊分別相加。 在左邊的所有力中,屬于系統(tǒng)內(nèi)力的力總是成對(duì)出現(xiàn),且大小相等、方向相反。 它們的矢量和一定為零,所以最終的結(jié)果是粒子群上所有外力的總和就是總外力F。
(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行應(yīng)力分析。 同時(shí),還應(yīng)分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)(包括速度和加速度),并在力圖旁邊畫(huà)出速度和加速度的方向。
(3)如果研究對(duì)象在兩個(gè)非共線力的作用下加速,一般采用平行四邊形法則(或三角形法則)來(lái)求解; 如果研究對(duì)象受到三個(gè)以上非共線力的作用,做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),一般采用正交分解法來(lái)解決問(wèn)題(注意可以靈活選擇坐標(biāo)軸的方向,可以分解力和加速度)。
(4)當(dāng)研究對(duì)象的受力條件在研究過(guò)程的不同階段發(fā)生變化時(shí)牛頓第二定律內(nèi)容,必須分階段進(jìn)行受力分析,分階段求解方程組。
解決問(wèn)題時(shí)養(yǎng)成良好的習(xí)慣。 只要嚴(yán)格按照上述步驟解決問(wèn)題,同時(shí)仔細(xì)繪制受力分析圖并標(biāo)記運(yùn)動(dòng)情況,那么問(wèn)題就可以輕松解決。
注:涉及的知識(shí)點(diǎn)主要基于最新教材,以上內(nèi)容僅供參考!