牛顿第二定律知识讲解

2023-06-29 好文

  物理在绝大多数的省份既是会考科目又是高考科目,在高中的学习中占有重要地位。以下是小编为大家整理的牛顿第二定律知识讲解,希望可以解决您所遇到的相关问题,加油。

  牛顿第二定律知识讲解

  牛顿第二定律的定义

  物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。

  牛顿第二定律的公式

  F=ma,F表示物体受到的合外力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。根据牛顿第二定律,规定国际单位制中力的单位牛顿(简称牛,符号是N)为:使质量是1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N,即1N=1kgm/s2。

  牛顿第二定律的六个性质

  (1)因果性:力是产生加速度的原因。若不存在力,则没有加速度。

  (2)矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律物理表达式F=ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同。根据他的矢量性可以用正交分解法讲力合成或分解。

  (3)瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小或方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零,加速度与合外力保持一一对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应。

  (4)相对性:自然界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立。

  (5)独立性:物体所受各力产生的加速度,互不干扰,而物体的实际加速度则是每一个力产生加速度的矢量和,分力和分加速度在各个方向上的分量关系,也遵循牛顿第二定律。

  (6)同一性:a与F与同一物体某一状态相对应。

  与牛顿第一定律的区别和联系

  由牛顿第二定律可以得出,当物体不受外力或所受合力为0时,物体将保持匀速直线运动状态或静止状态,但是不能说牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情况。牛顿第一定律有其自身的物理意义和独立地位,如给出了力的定性概念,给出了惯性概念,是整个动力学的出发点等,定性的揭示力与运动的关系。牛顿第二定律则进一步定量地揭示了加速度与力以及质量间的关系。

  常见错误

  (1)速度越大,加速度越大。

  (2)速度与加速度方向相同。

  (3)合力减小,速度也会减小。

  最后,希望小编整理的高中一年级必修1物理第四章知识点对您有所帮助,祝同学们学习进步。

  牛顿第二定律知识讲解

  牛顿第二定律是力学中的核心规律,后续的动能定理、向心力公式等都要用到牛顿第二定律。牛顿第二定律和运动学公式也是解决力学问题的一个途径。务必要理解牛顿第二定律,掌握牛顿第二定律基本应用。

  一、知识与技能要求

  1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式;

  2.理解公式中各物理量的意义及相互关系;

  3.知道在国际单位制中力的单位"牛顿"是怎样定义的;

  4.会用 牛顿第二定律的公式进行有关的计算。

  二、牛顿第二定律

  1.内容

  物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。

  2.表达式

  (1)比例式:a∝F/m或F∝ma。

  (2)等式:F=kma(各量单位未知时),其中k为比例系数,F指物体所受的合力。

  三、对牛顿第二定律的理解

  牛顿第二定律反映了力作用在物体上,产生的加速度跟力及物体质量的关系,对于它们之间的关系,应注意以下几个方面:

  特别提醒:

  (1)力与加速度为因果关系,力是因,加速度是果,力与加速度无先后关系。

  (2)通过关系式m=F/a,可以计算物体的质量,但物体的质量与合外力及加速度无关。

  【典型例题1】(多选)关于速度、加速度、合力间的关系,正确的是( )

  A.物体的速度越大,则物体的加速度越大,所受合力也越大

  B.物体的速度为零,则物体的加速度一定为零,所受合力也为零

  C.物体的速度为零,加速度可能很大,所受的合力也可能很大

  D.物体的速度很大,加速度可能为零,所受的合力也可能为零

  【分析与解】物体的速度与加速度没有必然联系,力是产生加速度的原因。力与加速度是瞬时对应关系,同时变化,同时消失。故正确的选项是CD。

  四、力的单位

  1.力的单位牛顿的定义

  在国际单位制中力的单位是牛顿,符号为N。它是根据牛顿第二定律定义的:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力,叫作1 N,即1 N=1kgm/s2。

  2.比例系数k的意义

  (1)在F=kma中,k的取值与所选单位制有关。

  (2)在国际单位制中k=1,上面的表达式就变成了最简单的表达式:F=ma,式中F、m、a的单位分别为N、kg、m/s2。

  当质量是m=1kg的物体在某个力的作用下获得加速度a=1m/s2,由公式F=ma我们知道这个力的大小就是F=ma=1kg×1m/s2=1kgm/s2,后人为了纪念牛顿,就把kgm/s2这个单位称为牛顿。

  物理学中规定 : 1N=1Kg.m/s2。

  五、牛顿第二定律的基本应用

  应用牛顿第二定律解题的方法:

  1.由牛顿第二定律F=ma可知,合力F的方向与加速度a的方向相同。解题时,若已知加速度的方向,就可推知合力的方向;反之,若已知合力的方向,亦可推知加速度的方向。

  2.求合力F时,要灵活选用力的合成法或正交分解法等方法处理。

  ①合成法:当物体受两个力时,一般用合成法求合力。

  ②正交分解法:当物体受两个以上的力的作用时,常用正交分解法求合力。

  【典型例题2】如下图所示,一个质量m=10kg的物块,在F=50N的拉力作用下,从静止开始沿水平面做匀加速直线运动,拉力方向与水平方向成θ=37°。假设水平面光滑,取重力加速度g=10m/s2、sin37°=0.6、cos37°=0.8。

  (1)画出物块的受力示意图;

  (2)求物块运动的加速度大小;

  (3)求物块速度达到v=4.0m/s时的位移。

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