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簡略介紹牛頓第二定理是哪些樣的
牛頓第二定理即:牛頓第二運動定理。
定理內容:物體加速度的大小跟物體遭到的斥力成反比,跟物體的質量成正比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
以數學學的觀點來看,牛頓運動第二定理也可以敘述為:物體隨時間變化之動量變化率和所受外力之和成反比。即:動量對時間的一階行列式等于外力之和。
牛頓第二定理說明了在宏觀低速下,比列式抒發:a∝F/m牛頓第一二三定律分別是什么,F∝ma;用物理表達式可以寫成F=kma,其中的k為比列系數,是一個常數。但因為當時沒有規定多大的力作為力的單位,比列系數k的選定就有一定的任意性,假如取k=1,就有F=ma,這就是明天我們熟知的牛頓第二定理的物理表達式。
牛頓第二定理又稱
加速度定理。通常稱為牛頓一、二、三定理。只有1比較特殊可以稱為慣性定理,其他通常無其他名稱。
牛頓第二定理的性質
牛頓第二定理的六個性質:
(1)因果性:力是形成加速度的誘因。
(2)矢量性:力和加速度都是矢量,物體加速度方向由物體所受核外力的方向決定。牛頓第二定理物理表達式∑F=ma中,等號除了表示左右兩側數值相等,也表示方向一致,即物體加速度方向與所受合外力方向相同。
(3)瞬時性:當物體(質量一定)所受外力發生忽然變化時,作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時發生突變;當合外力為零時,加速度同時為零,加速度與合外力保持一一對應關系。牛頓第二定理是一個瞬時對應的規律,表明了力的頓時效應。
(4)相對性:自然界中存在著一種座標系,在這些座標系中,當物體不受力時將保持勻速直線運動或靜止狀態,這樣的座標系叫慣性參照系。地面和相對于地面靜止或作勻速直線運動的物體可以看作是慣性參照系,牛頓定理只在慣性參照系中才創立。
(5)獨立性:作用在物體上的各個力,都能各自獨立形成一個加速度,各個力形成的加速度的矢量和等于合外力形成的加速度。
(6)同一性:a與F與同一物體某一狀態相對應。
牛一定理,牛二定理,牛三定理分別是哪些?
1.牛一定理,
牛頓牛頓第一運動定理,又稱慣性定理,它科學地闡述了力和慣性這兩個化學概念,正確地解釋了力和運動狀態的關系,并提出了一切物體都具有保持其運動狀態不變的屬性——慣性,它是數學學中一條基本定理。
2.牛二定理,
定理內容物體的加速度跟物體所受的合外力F成反比,跟物體的質量成正比,加速度的方向跟合外力的方向相同。而以數學學的觀點來看,牛頓運動第二定理亦可以敘述為“物體隨時間變化之動量變化率和所受外力之和成反比”。即動量對時間的一階行列式等于外力之和。牛頓第二定理說明了在宏觀低速下,∑F∝a,∑F∝m,用物理表達式可以寫成∑F=kma,其中的k是一個常數。但因為當時沒有規定1個單位的力的大小,于是取k=1,就有∑F=ma,這就是明天我們熟悉的牛頓第二定理的表達式。
3.牛三定理
兩個物體之間的斥力和反斥力,總是同時在同一條直線上,大小相等,方向相反。即F1=-F2(N=N‘)①力的作用是互相的。同時出現,同時消失。②相互斥力一定是相同性質的力③作用力和反斥力作用在兩個物體上,形成的作用不能互相抵消。④作用力也可以稱作反斥力,只是選擇的參照物不同⑤作用力和反斥力由于作用點不在同一個物體上,所以不能求合力。
牛頓第二定理是哪些
1.定理內容物體的加速度跟物體所受的合外力F成反比,跟物體的質量成正比,加速度的方向跟合外力的方向相同。而以數學學的觀點來看,牛頓運動第二定理亦可以敘述為“物體隨時間變化之動量變化率和所受外力之和成反比”。即動量對時間的一階行列式等于外力之和。牛頓第二定理說明了在宏觀低速下,∑F∝a,∑F∝m,用物理表達式可以寫成∑F=kma,其中的k是一個常數。但因為當時沒有規定1個單位的力的大小,于是取k=1,就有∑F=ma,這就是明天我們熟悉的牛頓第二定理的表達式。
目錄
1.公式
2.幾點說明
3.牛頓第二定理的適用范圍
4.牛頓第二定理的應用展開
中文名稱:'sLawof-Forceand
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1.公式
F合=ma(單位:N(牛)或則千克米每二次方秒)
牛頓發表的原始公式:F=d(mv)/dt(見自然哲學之物理原理)
動量為p的物體,在合外力為F的作用下,其動量隨時間的變化率等于作用于物體的合外力。
用淺顯一點的話來說,就是以t為自變量,p為因變量的函數的求導,就是該點所受的合外力。
即:F=dp/dt=d(mv)/dt(d即德爾塔,△)
而當物體低速運動,速率遠高于光速時,物體的質量為不依賴于速率的常量,所以有
F=m(dv/dt)=ma
這也叫動量定律。在相對論中F=ma是不創立的,由于質量隨速率改變,而F=d(mv)/dt依舊使用。
由實驗可得在加速度一定的情況下F∝m,在質量一定的情況下F∝a
(只有當F以N,m以kg,a以m/s^2為單位時,F合=ma創立)
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2.幾點說明
(1)牛頓第二定理是力的瞬時作用規律。力和加速度同時形成,同時變化,同時消失。
(2)F=ma是一個矢量多項式,應用時應規定正方向,凡與正方向相同的力或加速度均取正值牛頓第一二三定律分別是什么,反之取負值,通常常取加速度的方向為正方向。
(3)按照力的獨立作用原理,用牛頓第二定理處理物體在一個平面內運動的問題時,可將物體所受各力正交分解[1],在兩個相互垂直的方向上分別應用牛頓第二定理的份量方式:Fx=max,Fy=may列多項式。
4.牛頓第二定理的六個性質:
(1)因果性:力是形成加速度的誘因。若不存在力,則沒有加速度。
(2)矢量性:力和加速度都是矢量,物體加速度方向由物體所受合外力的方向決定。牛頓第二定理物理表達式∑F=ma中,等號除了表示左右兩側數值相等,也表示方向一致,即物體加速度方向與所受合外力方向相同。
按照他的矢量性可以用正交分解法講力合成或分解。
(3)瞬時性:當物體(質量一定)所受外力發生忽然變化時,作為由力決定的加速度的大小或方向也要同時發生突變;當合外力為零時,加速度同時為零,加速度與合外力保持一一對應關系。牛頓第二定理是一個瞬時對應的規律,表明了力的頓時效應。
(4)相對性:自然界中存在著一種座標系,在這些座標系中,當物體不受力時將保持勻速直線運動或靜止狀態,這樣的座標系叫慣性參照系。地面和相對于地面靜止或作勻速直線運動的物體可以看作是慣性參照系,牛頓定理只在慣性參照系中才創立。
(5)獨立性:物體所受各力形成的加速度,互不干擾,而物體的實際加速度則是每一個力形成加速度的矢量和,分力和分加速度在各個方向上的份量關系,也遵照牛頓第二定理。
(6)同一性:a與F與同一物體某一狀態相對應。
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3.牛頓第二定理的適用范圍
1.當考察物體的運動線度可以和該物體的德布羅意波長相比擬時,因為測不準原理,物體的動量和位置早已是不能同時確切得知的量了,因此牛頓動力學多項式缺乏確切的初始條件難以求解。也就是說精典的描述方式因為測不準原理早已失效或則須要更改。量子熱學用希爾伯特空間中的態矢概念取代位置和動量(或速率)的概念來描述物體的狀態,用薛定諤多項式取代牛頓動力學多項式(即富含力場具體方式的牛頓第二定理)。
用態矢取代位置和動量的緣由是因為測不準原理我們沒法同時曉得位置和動量的確切信息,并且我們可以曉得位置和動量的機率分布,測不準原理對檢測精度的限制就在于二者的機率分布上有一個確定的關系。
2.因為牛頓動力學多項式不是洛倫茲協變的,因此不能和狹義相對論相容,因此當物體做高速聯通時須要更改力,速率,等熱學變量的定義,使動力學多項式才能滿足洛倫茲協變的要求,在化學預言上也會隨速率接近光速而與精典熱學有不同。
但我們仍可以引入“慣性”使牛頓第二定理的表示方式在非慣性系中使用。
比如:假如有一相對地面以加速度為a做直線運動的車箱,車箱地板上放有質量為m的小球,設小球所受的合外力為F,相對車箱的加速度為a',以車箱為參考系,其實牛頓運動定理不創立.即
F=ma'不創立
若以地面為參考系,可得
F=ma對地
式中,a對地是小球相對地面的加速度.由運動的相對性可知
a對地=a+a'
將此式帶入上式,有
F=m(a+a')=ma+ma'
則有F+(-ma)=ma'
故此時,引入Fo=-ma,稱為慣性力,則F+Fo=ma'
此即為在非慣性系中使用的牛頓第二定理的抒發方式.
由此,在非慣性系中應用牛頓第二定理時,不僅真正的和外力外,還必須引入慣性力Fo=-ma,它的方向與非慣性系相對慣性系(地面)的加速度a的方向相反,大小等于被研究物體的質量除以a。
注意:
當物體的質量m一定時,物體所受合外力F與物體的加速度a是成反比的是錯誤的,由于是合力決定加速度。但當說是物體的質量m一定時,物體的加速度a與物體所受合外力F成反比時則是正確的。
解題方法:
應用牛頓第二定理解題時,首先剖析受力情況,運動圖景,列舉各個方向(通常為正交分解)的受力的多項式與運動多項式。
同時,找尋題目中的幾何約束條件(如沿繩速率相等等)列舉約束等式。聯立各多項式得到物體的運動學多項式,之后根據題目要求積分求出位移、速度等。
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4.牛頓第二定理的應用
牛頓第二定理是精典熱學的基礎和核心,是剖析、研究和解決熱學問題的三大法寶之一,同時也是中考考查的重點和熱點。因而,深刻理解和靈活應用牛頓第二定理是熱學中特別重要的內容,下邊論述應用牛頓第二定理時的幾類典型問題,供你們參考。
一、連接體問題
兩個或兩個以上物體互相聯接并參與運動的系也稱為有互相斥力的系統,即為聯接體問題,處理非平衡狀態下的有互相斥力的系統問題經常用整體法和隔離法。
當須要求內力時,常把某個物體從系統中“隔離”出來進行研究,當系統中各物體加速度相同時,可以把系統中的所有物體看成一個整體進行研究。
例1:如圖1所示的三個物體質量分別為m1、m2和m3。帶有滑輪的物體放光滑水平面上,滑輪和所有接觸面的磨擦以及繩子的質量均不計。為使三個物體無相對滑動,試求水平推力F的大小。
解答:本題是一道典型的聯接體問題。
由題意可知,三個物體具有往右的相同的加速度,設為a,把它們兩者看成一個整體,則這個整體在水平方向只受外力F的作用。
由牛頓第二定理,即:
F=(m1+m2+m3)a……①
隔離m2,受力如圖2所示
在豎直方向上,應有:T=m2g……②
隔離m1,受力如圖3所示
在水平方向上,應有:T′=m1a……③
由牛頓第三定理T′=T……④
聯立以上四式解得:
點評:剖析處理有互相斥力的系統問題時,首先碰到的關鍵問題就是研究對象的選定。其方式通常采用隔離和整體的策略。隔離法與整體法的策略,不是互相對立的,在通常問題的求解中隨著研究對象的轉化,常常兩種策略交叉運用,相輔相成,所以我們必須具體問題具體剖析,做到靈活運用。
二、瞬時性問題
當一個物體(或系統)的受力情況出現變化時,由牛頓第二定理可知,其加速度也將出現變化,這樣就將使物體的運動狀態發生改變,進而造成該物體(或系統)對和它有聯系的物體(或系統)的受力發生變化。
例2:如圖4所示,鐵塊A與B用一輕彈簧相連,豎直置于鐵塊C上。兩者靜放在地面,它們的質量之比是1∶2∶3。設所有接觸面都光滑,當沿水平方向迅速抽出鐵塊C的瞬時,A和B的加速度aA、aB分別是多少?
解答:本題所涉及到的是彈力的瞬時變化問題。
原先鐵塊A和B都處受力平衡狀態,當忽然抽出鐵塊C的頓時,C給B的支持力將不復存在,而A、B間的彈簧還沒有來得及發生形變,仍保持原先彈力的大小和方向。
剖析此題應從原有的平衡狀態入手
設鐵塊A的質量為m,B的質量則為2m。
抽出鐵塊C前鐵塊,A、B的受力分別如圖5、6所示。
抽出鐵塊C后,A的受力情況在頓時不會發生變化,依舊保持原有的平衡狀態,則aA=0。
抽出鐵塊C后,對B鐵塊來說,N消失了。則
(方向豎直向上)
(方向豎直向上)
點評:解答瞬時性問題要掌握兩個方面:一是區別“剛性繩”和“彈性繩”,當受力發生變化時后者看成型變為零,受力可以突變;前者的形變恢復須要時間,彈力的大小不能突變。二是正確剖析物體在頓時的受力情況,應用牛頓第二定理求解。
三、臨界問題
某一化學現象轉化為另一化學現象的轉折狀態叫臨界狀態,臨界狀態可理解為“恰好出現”或“恰好不出現”的交界狀態。處理臨界問題的關鍵是要詳盡剖析化學過程,依照條件變化或狀態變化,找到臨界點或臨界條件,而找尋臨界點或臨界條件經常用到極限剖析的思維方式。
例3:如圖7所示,夾角為α的光滑斜面體上有一個小球m被平行于斜面的細繩系于斜面上,斜面體置于水平面上
(1)要使小球對斜面無壓力,求斜面體運動的加速度范圍,并說明其方向。
(2)要使小球對細繩無拉力,求斜面體運動的加速度范圍,并說明其方向。
解答:為了確定小球對斜面無壓力或對細繩無拉力時斜面體的加速度,應先考慮小球對斜面體或對細繩的彈力正好為零時的受力情況,再求出相應的加速度。
(1)剖析臨界狀態,受力如圖8所示
依題則有:
∑F=ma0=mgcotα
即可得a0=gcotα
則斜面體往右運動的加速度
a≥a0=gcotα(方向水平往右)
(2)剖析臨界狀態,受力如圖9所示。
依題意則有
(方向水平向左)即可得:
則斜面體向左運動的加速度
點評:臨界問題和極值問題是小學數學習題中的常見題型,它包含著從某一化學現象轉變為另一種化學現象,或從某一化學過程轉到另一化學過程的轉折狀態。在這個轉折點上,數學系統的個別數學量剛好有臨界值。常用“最大”“最小”“剛好”“恰好”等詞句指明或暗示題中要求的臨界值或范圍。我們一般用極限剖析法,首先找出發生連續性變化的化學量,將其變化推向一個或兩個極限,因而曝露其間存在的狀態與條件的關系,之后應用數學規律列式求解
牛頓第二定理是哪些?
牛頓第二定理即牛頓第二運動定理。
物體加速度的大小跟物體遭到的斥力成反比,跟物體的質量成正比,加速度的方向跟合外力的方向相同。而以數學學的觀點來看,牛頓運動第二定理亦可以敘述為“物體隨時間變化之動量變化率和所受外力之和成反比”,即動量對時間的一階行列式等于外力之和。牛頓第二定理說明了在宏觀低速下,比列式抒發:a∝F/m,F∝ma;用物理表達式可以寫成F=kma,其中的k為比列系數,是一個常數。但因為當時沒有規定多大的力作為力的單位,比列系數k的選定就有一定的任意性,假如取k=1,就有F=ma,這就是明天我們熟知的牛頓第二定理的物理表達式。
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