大學(xué)物理中的牛頓第二定律主要包括以下內(nèi)容:
1. 力的定義:力是物體產(chǎn)生加速度的原因,是改變物體運動狀態(tài)的原因,而物體的質(zhì)量是衡量物體慣性大小的物理量。
2. 牛頓第二定律的表達(dá)式:F合=ma,其中F合是物體所受的合外力,而m是物體的質(zhì)量。
3. 牛頓第二定律的適用范圍:牛頓第二定律適用于宏觀物體,也適用于低速運動,適用于慣性參考系。
4. 牛頓第二定律的特殊應(yīng)用:當(dāng)物體受到多個力作用時,牛頓第二定律可以表示為 F合=ma1+ma2+...+man,即合外力等于各個獨立力單獨作用時產(chǎn)生加速度的矢量和。
5. 牛頓第二定律揭示的規(guī)律:力是物體加速度的決定因素,加速度和力同方向改變,物體的加速度保持不變;質(zhì)量是慣性大小的量度,物體的加速度與質(zhì)量成反比。
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題目:一個質(zhì)量為$m$的小球在光滑的水平面上以速度$v_{0}$向右運動,與一個靜止在同一直線上的質(zhì)量為$M$的小球發(fā)生碰撞,求碰撞后兩球的速度。
【分析】
1.牛頓第二定律的應(yīng)用:物體受到的合外力等于物體質(zhì)量與加速度的乘積。
2.動量守恒定律的應(yīng)用:兩個物體碰撞前后動量大小相等方向相反。
【解答】
設(shè)小球A的質(zhì)量為$m$,小球B的質(zhì)量為$M$,碰撞前小球A的速度為$v_{0}$,碰撞后小球A的速度為$v_{1}$,小球B的速度為$v_{2}$。
根據(jù)牛頓第二定律,小球A受到的合外力等于它的質(zhì)量與加速度的乘積,即:
$F = ma$
$F = mg$
根據(jù)動量守恒定律,碰撞前后動量大小相等方向相反,即:
$mv_{0} = - mv_{1} + Mv_{2}$
又因為小球A和B碰撞后粘在一起運動,所以它們的總質(zhì)量為:
$M = m + M$
將以上三個式子代入可得:
$mv_{0} = (m + M)v_{2}$
$mv_{1} = - mv_{0}$
解得:$v_{2} = \frac{mv_{0}}{m + M}$,$v_{1} = - \frac{mv_{0}}{m + M}$
所以碰撞后小球A的速度為$- \frac{mv_{0}}{m + M}$,小球B的速度為$\frac{mv_{0}}{m + M}$。