牛頓第二定理的應(yīng)用:
1.應(yīng)用牛頓第二定理解題的步驟:
(1)明晰研究對象??梢砸阅骋粋€質(zhì)點(diǎn)作為研究對象,也可以以幾個質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)組作為研究對象。設(shè)每位質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為mi,對應(yīng)的加速度為ai,則有:F合=
對這個推論可以這樣理解:先分別以質(zhì)點(diǎn)組中的每位質(zhì)點(diǎn)為研究對象用牛頓第二定理:
,將以上各色等號左、右分別相乘,其中一側(cè)所有力中,凡屬于系統(tǒng)內(nèi)力的,總是成對出現(xiàn)而且大小相等方向相反,其矢量和必為零物理實(shí)驗(yàn)小車加速度,所以最后得到的是該質(zhì)點(diǎn)組所受的所有外力之和,即合外力F。。
(2)對研究對象進(jìn)行受力剖析,同時還應(yīng)當(dāng)剖析研究對象的運(yùn)動情況(包括速率、加速度),并把速率、加速度的方向在受力圖后面表示下來。
(3)若研究對象在不共線的兩個力作用下做加速運(yùn)動,通常用平行四邊形定則(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(yùn)動,通常用正交分解法解題(注意靈活選定座標(biāo)軸的方向,既可以分解力,也可以分解加速度)。
(4)當(dāng)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(jìn)行受力剖析,分階段列多項(xiàng)式求解。
2.兩種剖析動力學(xué)問題的方式:
(1)合成法剖析動力學(xué)問題若物體只受兩個力作用而形成加速度時,依據(jù)牛頓第二定理可知,借助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。非常是兩個力相互垂直或相等時,應(yīng)用力的合成法比較簡單。
(2)正交分解法剖析動力學(xué)問題當(dāng)物體遭到兩個以上的力作用而形成加速度時,常用正交分解法解題。一般是分解力,但在有些情況下分解加速度更簡單。
①分解力:通常將物體遭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(dāng)物體遭到的力互相垂直時,沿這兩個互相垂直的方向分解加速度,再應(yīng)用牛頓第二定理列多項(xiàng)式求解,有時更簡單。具體問題中要分解力還是分解加速度須要具體剖析,要以盡量減低被分解的量,盡量不分解待求的量為原則。
3.應(yīng)用牛頓第二定理解決的兩類問題:
(1)已知物體的受力情況,求解物體的運(yùn)動情況解這類題目,通常是應(yīng)用牛頓運(yùn)動定理求出物體的加速度,再依據(jù)物體的初始條件,應(yīng)用運(yùn)動學(xué)公式物理實(shí)驗(yàn)小車加速度,求出物體運(yùn)動的情況,即求出物體在任意時刻的位置、速度及運(yùn)動軌跡。流程圖如下:
(2)已知物體的運(yùn)動情況,求解物體的受力情況解這類題目,通常是應(yīng)用運(yùn)動學(xué)公式求出物體的加速度,再應(yīng)用牛頓第二定理求出物體所受的合外力,從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)用到牛頓第二定理和運(yùn)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。
