牛顿第二定律及应用

一、牛顿第二定律的内容

牛顿第二定律及应用牛顿第二定律联系了运动力学与动力学

1.内容:物体的加速度跟所受的合外力大小成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。

2.公式:F=ma。

二、对牛顿第二定律的理解

1.瞬时性:牛顿第二定律说明力的瞬时效应能产生加速度,物体的加速度和物体所受的合外力总是同生、同灭、同时变化,所以它适合解决物体在某一时刻或某一位置时的力和加速度的关系问题。

2.矢量性:力和加速度都是矢量,物体的加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律的数学表达式F合=ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致。

3.独立性:当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生与其对应的加速度(力的独立作用原理),而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。即:∑Fx=max,∑Fy=may。

4.同一性:合外力F、质量m、加速度a三个物理量必须对应同一个物体或同一个系统;加速度a相对于同一惯性关系(一般以地面为参考系)。

三、牛顿第二定律适用范围

1.牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)。

2.牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。

四、应用牛顿第二定律的解题步骤

1.明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的物体。

2.分析物体的受力情况和运动情况,画出受力分析图,明确物体的运动性质和运动过程。

3.选取正方向或建立坐标系,通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向。

4.求合外力F合。

5.根据牛顿第二定律F合=ma列方程求解,必要时还要对结果进行讨论。

五、两类动力学问题

1.已知物体的受力情况求物体的运动情况根据物体的受力情况求出物体受到的合外力,然后应用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度,再根据初始条件由运动学公式可以求出物体的运动情况——物体的速度、位移或运动时间。

2.已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况,应用运动学公式求出物体的加速度,然后再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而求出某些未知力。