牛頓第二定律在初高中物理中學習,是在高一學的 。
高中牛頓第二定律是在掌握胡克定律、動量、沖量等概念的基礎上,用比值法定義的。高中牛頓第二定律研究的是瞬時問題,即力和加速度是同時產生的,它們是因果關系,因由力,果有加速度。
牛頓第二定律的表達式可以寫成F=kma,其中k是比例系數,與質量有關。牛頓第二定律揭示了力、質量、加速度之間的關系,是經典力學基本定律之一。
例題:一個質量為5kg的物體,在幾個力共同作用下從靜止開始沿直線運動,幾個力分別為3.4N、2.5N和5N,三力之間的夾角為75°,求物體的加速度大小和方向。
解答:
首先,我們可以將物體所受的這幾個力分解到沿著物體運動的方向和垂直于物體運動的方向。沿著物體運動的方向上的合力等于各個力在此時刻的合力之和。
根據力的平行四邊形法則,可以畫出這三個力的合成圖,并計算出合力的大小為:
F = √(3.4^2 + 2.5^2 + 5^2 - 2 × 3.4 × 2.5 cos75°) = 4.76N
根據牛頓第二定律,物體的加速度大小為:
a = F/m = 4.76/5 = 0.952m/s^2
方向與合力方向相同。
因此,當物體在幾個力的共同作用下從靜止開始運動時,可以根據牛頓第二定律求出物體的加速度大小和方向。