牛顿第二定律
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牛顿第二定律公式字母含义1、定律内容: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。
2、公式:F合=ma3、几点说明:(1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。
力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。
(2)F=ma是一个矢量方程,应用时应规定正方向,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值,一般常取加速度的方向反正方向。
(3)根据力的独立作用原理,用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时,可将物本所受各力正交分解,在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程。
答:对牛顿第二定律的有关问题分别简要分析如下:1、牛顿第二定律的三个性质:(1)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。
牛顿第二定律数学表达式∑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。
(2)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和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。
对于一个质量一定的物体来说,它在某一时刻加速度的大小和方向,只由它在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定、当它受到的合外力发生变化时,它的加速度随即也要发生变化,这便是牛顿第二定律的瞬时性的含义、例如,物体在力F1和力F2的共同作用下保持静止,这说明物体受到的合外力为零、若突然撤去力F2,而力F1保持不变,则物体将沿力F1的方向加速运动、这说明,在撤去力F2后的瞬时,物体获得了沿力F1方向的加速度a1、撤去力F2的作用是使物体所受的合外力由零变为F1,而同时发生的是物体的加速度由零变为a1。
所以,物体运动的加速度和合外力是瞬时对应的。
(即F、a同生同灭)(3)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。
物理学概念:牛顿第二定律简介什么是牛顿第二定律?牛顿第二定律是物理学中最重要的基本定律之一,由英国科学家艾萨克·牛顿于17世纪末提出。
它描述了力对于物体运动产生影响的关系,并用数学公式来表示。
根据牛顿第二定律,当一个物体受到作用力时,它所产生的加速度与施加在其上的力成正比,与物体的质量成反比。
牛顿第二定律的数学表达式牛顿第二定律可以通过以下数学公式来表示:F = m * a其中,F表示施加在物体上的力(单位为牛顿),m表示物体的质量(单位为千克),a表示物体的加速度(单位为米每秒平方)。
牛顿第二定律的应用计算力、质量或加速度根据牛顿第二定律的公式,我们可以利用已知条件计算未知参数。
例如,如果我们已知某个物体受到的力和其质量,我们可以通过公式计算该物体的加速度。
同样地,如果我们已知某个物体的质量和加速度,我们可以计算施加在其上的力。
弹力与牛顿第二定律弹性力也符合牛顿第二定律的规律。
当一个物体受到弹簧或橡皮筋等产生的弹力时,该物体会产生加速度,根据牛顿第二定律进行计算。
惯性与牛顿第二定律根据牛顿第二定律的描述,物体的质量越大,施加相同力后获得的加速度越小。
这是因为较大质量的物体具有更高的惯性,即对改变其运动状态抵抗能力更强。
牛顿第二定律的重要性牛顿第二定律被认为是经典力学中最基本和重要的原理之一。
它建立了运动学与动力学之间的桥梁,并解释了物体运动及其受力关系。
无论在日常生活中还是科学研究中,我们都可以应用牛顿第二定律来推导、解释和预测各种现象和过程。
综上所述,牛顿第二定律是描述力对于物体运动影响关系的基本原理。
它的数学表达式和应用范围使其成为物理学中不可或缺的概念。
通过了解牛顿第二定律,我们能够更好地理解和解释物体的运动行为。
牛顿第二定律七个公式牛顿第二定律是经典力学中的基本原理之一,描述了力、质量和加速度之间的关系。
其公式可以表示为F = ma,其中F代表物体所受的合力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
根据这个公式,我们可以通过给物体施加合适的力来控制物体的运动状态。
下面列举牛顿第二定律的七个公式,并对每个公式进行简单的解释:1. F = ma:这是牛顿第二定律最基本的公式。
它表明,物体所受的力(F)与其加速度(a)成正比,而与其质量(m)成反比。
因此,在同样的力下,质量越大的物体加速度越小,而质量越小的物体加速度越大。
2. F = Δp/Δt:这个公式将牛顿第二定律与动量定理联系起来。
它表明,物体所受的合力等于其动量改变率。
这个公式在研究碰撞等情况时非常有用。
3. F = G(m1m2/r^2):这个公式是万有引力定律的形式之一。
它表明,物体所受的引力等于质量之积与距离平方的倒数的乘积,与牛顿第二定律类似。
4. F = kx:这个公式是胡克定律的形式之一。
它表明,弹性力等于形变量与劲度系数的乘积。
这个公式在研究弹簧、弹性绳等物体的弹性性质时非常有用。
5. F = Bqv:这个公式描述了磁场中带电粒子所受的洛伦兹力。
它表明,粒子所受的力等于磁场强度、粒子电荷和其速度的乘积。
6. F = -k/r^2:这个公式描述了库仑力的形式。
它表明,两个带电粒子之间的力与它们之间的距离平方的倒数成反比。
7. F = -dU/dx:这个公式描述了势能的形式。
它表明,物体所受的力等于其势能对位置的负梯度。
这个公式在研究重力场、电场等情况时非常有用。
总之,牛顿第二定律是自然界中许多物理现象的基础,其公式在科学研究和工程应用中具有广泛的应用。
牛顿第二定律公式及推导
牛顿第二定律是描述运动物体加速度与作用力之间关系的定律,公式表达如下:
F = ma
其中,F表示受力的大小,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,一个物体的加速度与作用在它上面的力成正比,与物体的质量成反比。
接下来我们推导该公式:
假设一个物体的质量为m,受力F作用在该物体上。
根据牛顿第一定律,物体将具有匀速运动,或者保持静止,当且仅当合力为零。
因此,在没有其他力的情况下,物体所受力F将导致物体加速。
设物体在受力F作用下的加速度为a,根据定义:
a = Δv / Δt
其中,Δv表示速度变化的改变量,Δt表示时间间隔。
根据速度的定义,v = Δx / Δt,其中,Δx表示在时间间隔Δt内位移的改变量。
根据加速度的定义,将速度的定义式代入,可以得到:
a = (Δv / Δt) = ((Δx / Δt) / Δt) = Δx / (Δt)²
根据单位时间内的位移量可以得到:
Δx = v * Δt
将上述式子代入加速度的表达式,可以得到:
a = v / Δt
再进一步将速度定义式代入,可以得到:
a = (Δx / Δt) / Δt = F / m
即:
F = ma
这就是牛顿第二定律的推导过程。
在实际应用中,牛顿第二定律可以用来计算物体的加速度或者作用力,或者推导一些与物体运动相关的定律。
同时,还可以通过该定律来设计和优化一些工程或者机械设备。
值得注意的是,牛顿第二定律只适用于速度远小于光速的情况,在相对论情形下需要使用爱因斯坦相对论来描述物体的运动。
初中物理之牛顿第二定律
牛顿第二定律是物理学中非常重要的一条定律,它描述了物体受力时产生加速度的关系。
根据牛顿第二定律,一个物体的加速度与作用在其上的力成正比,与物体的质量成反比。
牛顿第二定律的数学表达式为:
F = ma
其中,F代表物体所受的力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
牛顿第二定律指出,当作用在物体上的力增加时,物体的加速度也会增加;而当物体的质量增加时,物体的加速度会减小。
这个定律的重要性在于它可以用来解释物体在外力作用下的运动规律。
通过牛顿第二定律,我们可以计算物体在给定作用力下的加速度,进而预测物体的运动状态。
牛顿第二定律广泛应用于力学、动力学等领域。
它不仅对解释
宇宙中的运动现象有着重要的作用,也在工程领域中有着广泛的应用。
例如,在建筑设计中,我们可以通过使用牛顿第二定律来计算
桥梁、楼房等结构物所承受的力和应变情况。
总结一下,牛顿第二定律是初中物理中的重要内容,它描述了
物体在受力作用下的加速度与力和质量的关系。
通过牛顿第二定律,我们可以解释和预测物体的运动行为,在实际应用中也能发挥重要
的作用。
牛顿第二定律一、牛顿第二定律:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。
公式F=ma.理解要点:(1)牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律研究其效果,分析出物体的运动规律;反过来,知道了运动,可根据牛顿第二定律研究其受力情况,为设计运动,控制运动提供了理论基础;(2)牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果,即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,注意力的瞬时效果是加速度而不是速度;(3)牛顿第二定律是矢量关系,加速度的方向总是和合外力的方向相同的,可以用分量式表示,Fx =max,Fy=may, 若F为物体受的合外力,那么a表示物体的实际加速度;若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力,那么a表示物体在该方向上的分加速度;若F为物体受的若干力中的某一个力,那么a仅表示该力产生的加速度,不是物体的实际加速度。
(4)牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位——牛顿(使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2.(5)应用牛顿第二定律解题的步骤:二、经典问题问题1:必须弄清牛顿第二定律的瞬时性。
牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律,描述的是力的瞬时作用效果—产生加速度。
物体在某一时刻加速度的大小和方向,是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。
当物体所受到的合外力发生变化时,它的加速度随即也要发生变化,F=ma 对运动过程的每一瞬间成立,加速度与力是同一时刻的对应量,即同时产生、同时变化、同时消失。
例1、如图2(a )所示,一质量为m 的物体系于长度分别为L 1、L 2的两根细线上,L 1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L 2水平拉直,物体处于平衡状态。
现将L 2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。
问题2:必须弄清牛顿第二定律的独立性。
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。
牛顿第二定律概念解释
定律内容: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.
牛顿第二定律的三个性质:
(1)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.牛顿第二定律数学表达式∑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.
(2)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和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.
对于一个质量一定的物体来说,它在某一时刻加速度的大小和方向,只由它在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定.当它受到的合外力发生变化时,它的加速度随即也要发生变化,这便是牛顿第二定律的瞬时性的含义.例如,物体在力F1和力F2的共同作用下保持静止,这说明物体受到的合外力为零.若突然撤去力F2,而力F1保持不变,则物体将沿力F1的方向加速运动.这说明,在撤去力F2后的瞬时,物体获得了沿力F1方向的加速度a1.撤去力F2的作用是使物体所受的合外力由零变为F1,而同时发生的是物体的加速度由零变为a1.所以,物体运动的加速度和合外力是瞬时对应的.(即F、a同生同灭)
(3)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.。
牛顿第二定律概念梳理:一、牛顿第二定律1.内容:物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物体的质量成反比.加速度的方向跟合力的方向相同.2.表达式:F=ma.3.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.4.牛顿第二定律的“五性”(1)矢量性:公式F=ma是矢量式,任一时刻,F与a总是同向(2)瞬时性:a与F对应同一时刻,即a为某时刻的加速度时,F为该时刻物体所受的合外力(3)因果性:F是产生加速度a的原因,加速度a是F作用的结果(4)同一性(有三层意思):①加速度a是相对同一个惯性系的(一般指地面);②F=ma中,F、m、a对应同一个物体或同一个系统;③F=ma中,各量统一使用国际单位(5)独立性①作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足F=ma;②物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和;③分力和加速度在各个方向上的分量也满足F=ma,即F x=ma x,F y=ma y。
二、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.2.已知物体的运动情况,求物体的受力情况.三、单位制1.单位制由基本单位和导出单位共同组成.2.力学单位制中的基本单位有长度(m) ,质量(kg) ,时间(s).3.导出单位有力(N),速度(m/s),加速度(m/s2)等.4.国际单位制中的基本单位考点精析:应用牛顿第二定律解决两类动力学问题一、力、加速度、速度间的关系1.物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向,合力与加速度的大小关系是F =ma ,只要有合力,不管速度是大,还是小,或是零,都有加速度,只有合力为零,加速度才能为零.一般情况下,合力与速度无必然的关系,只有速度变化才与合力有必然的联系. 2.合力与速度同向时,物体加速,反之减速.3.力与运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,即:力→加速度→速度变化(运动状态变化).物体所受到的合外力决定了物体当时加速度的大小,而加速度的大小决定了单位时间内速度的变化量的大小.加速度大小与速度大小无必然的联系.4.加速度与力有瞬时对应的关系,即力变加速度也一定同时变,而此时速度没变化,因速度变化不能在瞬间实现,需时间保证. 二、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.画好受力分析图,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.基本物理量 符号 单位名称 单位符号 质量 m 千克 kg 时间 t 秒 s 长度 l 米 m 电流I 安[培] A 热力学温度 T 开[尔文] K 物质的量 n 摩[尔] mol 发光强度IV坎[德拉]cd4.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.【例1】如图所示,质量m=10kg的物体在水平面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,与此同时物体受到一个水平向右的推力F=20N的作用,则物体产生的加速度是()(g取为10m/s2)A.0 B.4m/s2,水平向右C.2m/s2,水平向左 D.2m/s2,水平向右【练习】如图所示,质量为60kg的运动员的两脚各用750N的水平力蹬着两竖直墙壁匀速下滑,若他从离地12m高处无初速匀加速下滑2s可落地,则此过程中他的两脚蹬墙的水平力均应等于()(g=10m/s2)A.150N B.300NC.450N D.600N【例2】如图所示,自由下落的小球下落一段时间后,与弹簧接触,从它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度、加速度的变化情况如何?【练习】如图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住物体m.现将弹簧压缩到A 点,然后释放,物体一直可以运动到B点,如果物体受到的阻力恒定,则() A.物体从A到O先加速后减速B.物体从A到O加速运动,从O到B减速运动C.物体运动到O点时所受合力为0D.物体从A到O的过程加速度逐渐减小【例3】如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角,球和车厢相对静止,球的质量为1kg.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况.(2)求悬线对球的拉力.【练习】如图所示,一倾角为θ的斜面上放着一小车,小车上吊着小球m,小车在斜面上下滑时,小球与车相对静止共同运动,当悬线处于下列状态时,分别求出小车下滑的加速度及悬线的拉力.(1)悬线沿竖直方向;(2)悬线与斜面方向垂直;(3)悬线沿水平方向.【练习】如图所示,质量为m的人站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a向上减速运动,a与水平方向的夹角为θ,求人受的支持力和摩擦力.【例4】质量为m的物体放在倾角为α的斜面上,物体和斜面间的动摩擦系数为μ,如沿水平方向加一个力F,使物体沿斜面向上以加速度a做匀加速直线运动,如下图,则F多大?【练习】如图所示,物体m原以加速度a沿斜面匀加速下滑,现在物体上方施一竖直向下的恒力F,则下列说法正确的是( )A.物体m受到的摩擦力不变B.物体m下滑的加速度增大C.物体m下滑的加速度变小D.物体m下滑的加速度不变【例5】如图所示,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离后停止,物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同,斜面与水平面平滑连接.下图中v、a、F f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程.下图中正确的是()【练习】如图所示,放在光滑面上的木块受到两个水平力F1与F2的作用而静止不动,现保持F1大小和方向不变,F2方向不变,使F2随时间均匀减小到零,再均匀增加到原来的大小,在这个过程中,能正确描述木块运动情况的图像是图中的()【例6】科研人员乘气球进行科学考察,气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990 kg.气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住,堵住时气球下降速度为 1 m/s,且做匀加速运动,4 s内下降了12 m,已知气球安全着陆的速度为2 m/s.为使气球安全着陆.向舱外迅速抛出重101 kg的重物.若空气阻力和泄漏气体的质量可忽略,重力加速度g取9.89 m/s2,求抛掉重物后气球达到安全着陆速度的时间.【练习】有一种大型游戏机叫“跳楼机”,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放.可以认为座椅沿轨道做自由落体运动2 s后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面4 m高处时速度刚好减小到零.然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落,将游客送回地面.(取g=10 m/s2)求:(1)座椅在自由下落结束时刻的速度是多大;(2)座椅在匀减速阶段的时间是多少;(3)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍.【例7】如图所示,物体从斜坡上的A 点由静止开始滑到斜坡底部B 处,又沿水平地面滑行到C 处停下,已知斜坡倾角为θ,A 点高为h ,物体与斜坡和地面间的动摩擦因数都是μ,物体由斜坡底部转到水平地面运动时速度大小不变,求B 、C 间的距离.【练习】如图所示,在光滑水平面AB 上,水平恒力F 推动质量为m =1 kg 的物体从A 点由静止开始做匀加速直线运动,物体到达B 点时撤去F ,接着又冲上光滑斜面(设经过B 点前后速度大小不变,最高能到达C 点,用速度传感器测量物体的瞬时速度,表中记录了部分测量数据),求: (1)恒力F 的大小. (2)斜面的倾角α.(3)t =2.1 s 时物体的速度.(g 取10 m/s 2)t(s) 0.0 0.2 0.4 … 2.2 2.4 2.6 … v(m/s) 0.00.40.8…3.02.01.0…θ A CBh牛顿第二定律 练习一、单项选择题1.如图所示,静止在光滑水平面上的物体A ,一端靠着处于自然状态的弹簧.现对物体作用一水平恒力,在弹簧被压缩到最短的过程中,物体的速度和加速度的变化情况是 ( ) A .速度增大,加速度增大B .速度增大,加速度减小C .速度先增大后减小,加速度先增大后减小D .速度先增大后减小,加速度先减小后增大2.质量为m 的物体从高处静止释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为F f ,加速度为a =13g ,则F f 的大小是 ( ) A .F f =13mg B .F f =23mgC .F f =mgD .F f =43mg3.由同种材料制成的物体A 和B 放在长木板上,随长木板一起以速度v 向右做匀速直线运动,如图所示.已知m A >m B ,某时刻木板停止运动,下列说法正确的是 ( ) A .若木板光滑,由于A 的惯性较大,A 、B 间的距离将增大B .若木板光滑,由于B 的惯性较小,A 、B 间的距离将减小C .若木板粗糙,A 、B 一定会相撞D .不论木板是否光滑,A 、B 间的相对距离都保持不变4.如图所示,位于光滑固定斜面上的小物块P 受到一水平向右的推力F 的作用.已知物块P 沿斜面加速下滑.现保持F 的方向不变,使其减小,则加速度 ( )A .一定变小B .一定变大C .一定不变D .可能变小,可能变大,也可能不变5.如图所示,在光滑水平面上,有两个质量分别为m 1和m 2的物体A 、B ,m 1>m 2,A 、B 间水平连接着一轻质弹簧秤.若用大小为F 的水平力向右拉B ,稳定后B 的加速度大小为a 1,弹簧秤示数为F 1;如果改用大小为F 的水平力向左拉A ,稳定后A 的加速度大小为a 2,弹簧秤示数为F 2.则以下关系式正确的是 ( )A .a 1=a 2,F 1>F 2B .a 1=a 2,F 1<F 2C .a 1=a 2,F 1=F 2D .a 1>a 2,F 1>F 26.如图所示,木块A置于木块B上,A、B质量均为0.05 kg.A、B两木块静止时,弹簧的压缩量为2 cm;再在木块A上施加一向下的力F,当木块A下降4 cm时,木块A和B静止,弹簧仍在弹性限度内,g取10 m/s2.撤去力F的瞬间,B对A的作用力的大小是()A.2.5 N B.0.5 NC.1.5 N D.1 N二、双项选择题1.第二十二届世界大学生冬季运动会自由滑比赛中,中国小将张丹/张昊毫无争议地再夺第一名,为中国队夺得第一枚本届大冬会金牌.花样滑冰表演刚开始时他们静止不动,如图所示,随着优美的音乐响起,他们在相互猛推一下后分别向相反方向运动,假定两人的冰刀和冰面间的动摩擦因数相同,已知张丹在冰面上滑行的距离比张昊滑行得远,这是由于() A.在推的过程中,张丹推张昊的力小于张昊推张丹的力B.在推的过程中,张丹推张昊的时间等于张昊推张丹的时间C.在刚分开时,张丹的初速度大于张昊的初速度D.在分开后,张丹的加速度的大小小于张昊的加速度的大小2.如图所示,匀速上升的升降机顶部悬有一轻质弹簧,弹簧下端挂有一小球.若升降机突然停止上升,在地面上的观察者看来,小球在继续上升的过程中()A.速度逐渐减小B.速度先增大后减小C.加速度逐渐增大D.加速度逐渐减小3.如图甲所示,在粗糙水平面上,物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动,其速度—时间图象如图乙所示,下列判断正确的是()A.在0~1 s内,外力F不断增大B.在1~3 s内,外力F的大小恒定C.在3~4 s内,外力F不断减小D.在3~4 s内,外力F的大小恒定4.一物体放置在倾角为θ的斜面上,斜面固定于加速上升的电梯中,加速度为a,如图所示.在物体始终相对于斜面静止的条件下,下列说法中正确的是()A.当θ一定时,a越大,斜面对物体的正压力越小B.当θ一定时,a越大,斜面对物体的摩擦力越大C.当a一定时,θ越大,斜面对物体的正压力越小D.当a一定时,θ越大,斜面对物体的摩擦力越小三、计算题1.质量为100 t的机车从停车场出发,经225 m后速度达到54 km/h,此时司机关闭发动机,让机车进站,机车又行驶125 m才停在站上,设运动过程中阻力不变,求机车关闭发动机前所受到的牵引力的大小.2.如图所示,质量M=10 kg、倾角θ=30°的木楔ABC静置于粗糙水平地面上,动摩擦因数μ=0.02,在木楔的斜面上,有一质量m=1.0 kg的物块由静止开始沿斜面下滑,当滑行距离s=1.4 m时,其速度v=1.4 m/s.在此过程中木楔没有动,求地面对木楔的摩擦力的大小和方向.(g=10 m/s2)答案1.D 2.B3.D4.B5.A6.C1.BC2.AC3.BC 4.BC 1.1.4×105 N 2.0.61 N,方向水平向左。
牛顿第二定律及其知识点牛顿第二定律是经典力学中的一个重要定律,描述了物体的运动与受力之间的关系。
它是牛顿三大运动定律之一,被广泛地应用于物理学和工程学中。
本文将以“step by step thinking”的方式,逐步介绍牛顿第二定律的概念和知识点。
1.牛顿第二定律的表述牛顿第二定律可以用数学公式来表示:F = ma,其中F表示物体所受的合外力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
这个公式表明了物体的加速度与作用在它上面的力成正比,与物体的质量成反比。
换句话说,施加在物体上的力越大,物体的加速度就越大;物体的质量越大,物体的加速度就越小。
2.牛顿第二定律的应用牛顿第二定律在物理学和工程学中有着广泛的应用。
它可以用来计算物体的运动轨迹、力的大小和方向等问题。
例如,当我们知道物体的质量和加速度时,可以利用牛顿第二定律计算作用在物体上的合外力大小;当我们知道物体的质量和施加在物体上的力时,可以利用牛顿第二定律计算物体的加速度。
3.牛顿第二定律和惯性系牛顿第二定律的应用范围是惯性系中的物体。
惯性系是指没有受到任何力作用的参考系。
在惯性系中,牛顿第二定律成立;而在非惯性系中,物体可能受到惯性力或其他非惯性力的作用,牛顿第二定律不再成立。
4.牛顿第二定律和质量质量是物体所固有的一个属性,是描述物体惯性的量度。
牛顿第二定律告诉我们,物体的加速度与物体的质量成反比。
具有较大质量的物体,由于其惯性较大,所受到的力相同情况下加速度较小;而具有较小质量的物体,由于其惯性较小,所受到的力相同情况下加速度较大。
5.牛顿第二定律的局限性牛顿第二定律在某些极端条件下可能不适用。
例如,当物体接近光速时,由于相对论效应的影响,牛顿第二定律需要进行修正。
此外,在微观尺度下,量子力学的规律也可能取代牛顿第二定律。
总结:牛顿第二定律是经典力学中的一个基本定律,描述了物体的运动与受力之间的关系。
它的应用范围广泛,并在物理学和工程学中发挥着重要作用。
牛顿第二定律的概念
牛顿第二定律是经典物理学中的基本定律之一,它描述了物体加速度与作用力之间的关系。
以下是关于牛顿第二定律的详细解释:
1.定义
牛顿第二定律可以定义为:物体所受的合外力等于物体的质量乘以物体的加速度,即F=ma。
其中,F代表合外力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
2.公式
牛顿第二定律的公式是F=ma,这个公式表明了作用力、质量和加速度之间的直接关系。
当物体受到的外力发生变化时,物体的加速度也会相应地变化。
3.物理意义
牛顿第二定律的物理意义是,当物体受到的合外力不为零时,物体将产生加速度,并且加速度的大小与合外力的大小成正比,与物体的质量成反比。
这意味着,如果物体所受的合外力增大,物体的加速度也会增大;如果物体所受的合外力减小,物体的加速度也会减小。
4.适用范围
牛顿第二定律适用于所有惯性参考系下的物体。
这意味着,在不受外力或所受合外力为零的情况下,物体将保持静止或匀速直线运动。
此外,牛顿第二定律也适用于宏观低速运动的物体,不适用于微观高速运动的粒子。
5.与第一定律的关系
牛顿第一定律(也称为惯性定律)指出,物体在没有外力作用时将保持静止或匀速直线运动。
而牛顿第二定律则进一步解释了物体在外力作用下的运动规律。
因此,牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,两者共同构成了经典力学的基本原理。
牛顿第二定律一、牛顿第二定律1.内容:物体的加速度与所受合外力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与合外力的方向相同.2.公式:F=ma3、对牛顿第二定律理解:(1)F=ma 中的F 为物体所受到的合外力.(2)F =ma 中的m ,当对哪个物体受力分析,就是哪个物体的质量,当对一个系统(几个物体组成一个系统)做受力分析时,如果F 是系统受到的合外力,则m 是系统的合质量.(3)F =ma 中的 F 与a 有瞬时对应关系, F 变a 则变,F 大小变,a 则大小变,F 方向变a 也方向变.(4)F =ma 中的 F 与a 有矢量对应关系, a 的方向一定与F 的方向相同。
(5)F =ma 中,可根据力的独立性原理求某个力产生的加速度,也可以求某一个方向合外力的加速度.(6)F =ma 中,F 的单位是牛顿,m 的单位是千克,a 的单位是米/秒2.(7)F =ma 的适用范围:宏观、低速【例1】如图所示,轻绳跨过定滑轮(与滑轮问摩擦不计)一端系一质量为m 的物体,一端用P N 的拉力,结果物体上升的加速度为a 1,后来将P N 的力改为重力为P N 的物体,m 向上的加速度为a 2则( )A .a 1=a 2 ;B .a 1>a 2 ;C 、a 1<a 2 ;D .无法判断简析:a 1=P/m ,a 2=p/(m +gP )所以a 1>a 2 注意: F =ma 关系中的m 为系统的合质量.二、突变类问题(力的瞬时性)(1)物体运动的加速度a 与其所受的合外力F 有瞬时对应关系,每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力,而与这一瞬时之前或之后的力无关,不等于零的合外力作用的物体上,物体立即产生加速度;若合外力的大小或方向改变,加速度的大小或方向也立即(同时)改变;若合外力变为零,加速度也立即变为零(物体运动的加速度可以突变)。
(2)中学物理中的“绳”和“线”,是理想化模型,具有如下几个特性:A .轻:即绳(或线)的质量和重力均可视为等于零,同一根绳(或线)的两端及其中间各点的张为大小相等。
牛顿第二定律即牛顿第二运动定律物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
而以物理学的观点来看,牛顿运动第二定律亦可以表述为“物体随时间变化之动量变化率和所受外力之和成正比”,即动量对时间的一阶导数等于外力之和。
牛顿第二定律说明了在宏观低速下,比例式表达:a∝F/m,F∝ma;用数学表达式可以写成F=kma,其中的k为比例系数,是一个常数。
但由于当时没有规定多大的力作为力的单位,比例系数k的选取就有一定的任意性,如果取k=1,就有F=ma,这就是今天我们熟知的牛顿第二定律的数学表达式。
1英文名称Newton's Second Law of Motion-Force and Acceleration2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,且与物体质量的倒数成正比。
加速度的方向跟作用力的方向相同.在国际单位中,力的单位是牛顿,符号N,它是根据牛顿第二定律定义的:使质量为1kg 的物体产生1m/s²加速度的力,叫做1N。
即1N=1kgm/s²。
3公式F合=ma注:单位为N(牛)或者kgm/s²(千克米每二次方秒)动量为p的物体,在合外力为F的作用下,其动量随时间的变化率等于作用于物体的合外力。
用通俗一点的话来说,就是以t为自变量,p为因变量的函数的导数,就是该点所受的合外力。
即:而当物体低速运动,速度远低于光速时,物体的质量为不依赖于速度的常量,所以有这也叫动量定理。
在相对论中F=ma是不成立的,因为质量随速度改变,而依然适用。
由实验可得在加速度一定的情况下,在质量一定的情况下。
(只有当F以N,m以kg,a以为单位时,F合=ma成立)牛顿第二定律可以用比例式来表示,这就是:a∝F/m 或F∝ma这个比例式也可以写成等式:其中k是比例系数。
[1](详见高中物理人教版教材必修一p74页)简介1、牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。
牛顿第二定律
一、知识与技能
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实行相关的计算。
1、以实验为基础,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律。
2、培养学生的概括水平和分析推理水平。
三、情感、态度与价值观
1、渗透物理学研究方法的教育。
2、理解到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。
★教学重点
牛顿第二定律
★教学难点
牛顿第二定律的意义
★教学方法
1、复习回顾,创设情景,归纳总结;
2、通过实例的分析、强化训练,使学生理解牛顿第二定律的意义。
★教学过程
一、引入新课
教师活动:利用多媒体播放汽车启动、飞机起飞等录像资料。
教师提出问题,启发引导学生讨论它们的速度的变化快慢即加速度由哪些因素决定?
学生活动:学生观看,讨论其可能性。
点评:通过实际问题及现象分析,激发学生学习兴趣,培养学生发现问题的水平
教师活动:提出问题让学生复习回顾:
l、物体的加速度与其所受的作用力之间存有什么关系?
2、物体的加速度与其质量之间存有什么关系?
学生活动:学生回顾思考讨论。
教师活动:(进一步提出问题,完成牛顿第二定律探究任务的引入)物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存有怎样的关系呢?
学生活动:学生思考讨论,并在教师的引导下,初步讨论其规律.
点评;通过多媒体演示及学生的讨论,复习回顾上节内容,激发学生的学习兴趣。
培养学生发现问题、探究问题的水平。
二、实行新课
教师活动:学生分析讨论后,教师进一步提出问题:
l、牛顿第二定律的内容应该怎样表述?
2、它的比例式如何表示?
3、各符号表示什么意思?
4、各物理量的单位是什么?其中,力的单位“牛顿”是如何定义的?
学生活动:学生讨论分析相关问题,记忆相关的知识。
教师活动:上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况,当物体受到几个力作用时,上述规律又将如何表述?
学生活动:学生讨论分析后教师总结:物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
点评:培养学生发现一般规律的水平
教师活动:讨论a和F合的关系,并判断下面哪些说法不对?为什么?
A、只有物体受到力的作用,物体才具有加速度.
B、力恒定不变,加速度也恒定不变。
C、力随着时间改变,加速度也随着时间改变。
D、力停止作用,加速度也随即消失。
E、物体在外力作用下做匀加速直线运动,当合外力逐渐减小时,物体的速
度逐渐减小。
F、物体的加速度大小不变一定受恒力作用。
学生活动:学生讨论分析后教师总结:力是使物体产生加速度的原因,力与物体的加速度具有矢量性、瞬时性和独立性
点评:牛顿第二定律是由物体在恒力作用下做匀加速直线运动的情形下导出的,但由力的独立作用原理可推广到几个力作用的情况,以及应用于变力作用的某一瞬时。
教师活动:出示例题引导学生一起分析、解决。
例题1:某质量为1100kg的汽车在平直路面试车,当达到100km/h的速度
时关闭发动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时
牵引力为2000 N,产生的加速度应为多大?
假定试车过程中汽车受到的阻力不变。
例题2:一个物体,质量是2 kg,受到互成120°角的两个力F1和F2的作
用。
这两个力的大小都是10N,这两个力产生的加速度是多大?
学生活动:学生在实物投影仪上讲解自己的解答.并相互讨论;教师总结用牛顿第二定律求加速度的常用方法。
点评:通过度析实例,培养学生实行数据分析,加深对规律的理解水平,增强物理与学生生活实践的联系。
三、课堂总结、点评
教师活动:教师引导学生总结所研究的内容。
牛顿第二定律概括了运动和力的关系。
物体所受合外力恒定,其加速度恒定;
合外力为零,加速度为零。
即合外力决定了加速度,而加速度影响着物体的
运动情况。
所以,牛顿第二定律把前几章力和物体的运动构成一个整体,其
中的纽带就是加速度。
学生活动:学生自己总结后作答,其他同学补充。
点评:培养学生的概括和总结水平。
四、实例探究
☆对牛顿第二定律的理解
1、下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,准确的是:
A、由F=ma可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比;
B、由m=F/a可知,物体的质量与其所受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比;
C.由a=F/m可知,物体的加速度与其所受的合外力成正比,与其质量成反比;
D、由m=F/a可知,物体的质量能够通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得。
2、在牛顿第二定律公式F=kma中,相关比例常数k的说法准确的是:
A、在任何情况下都等于1
B、k值是由质量、加速度和力
的大小决定的
C、k值是由质量、加速度和力的单位决定的
D、在国际单位制中,k的数值
一定等于1
☆力和运动的关系
3、关于运动和力,准确的说法是
A、物体速度为零时,合外力一定为零
B、物体作曲线运动,合外力一定是变
力
C、物体作直线运动,合外力一定是恒力
D、物体作匀速运动,合外力一定为零
4、设雨滴从很高处竖直下落,所受空气阻力f和其速度v成正比.则雨滴的运动情况
是
A、先加速后减速,最后静止
B、先加速后匀速
C、先加速后减速直至匀速
D、加速度逐渐减小到零
☆对牛顿第二定律的应用
5、地面上放一木箱,质量为40kg,用100N的力与水平方向成37°角推木箱,如图所示,恰好使木箱匀速前进。
若用此力与水平方向成37°角向斜上方拉木箱,木箱的加速度多大?(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
附录1
牛顿第二定律——教材分析
高中物理新课程标准中要求学生对牛顿第二定律有一定的理解和掌握。
作为教师首先要对新标准做出自己的分析和判断,结合新标准要求,理解到,要达到该标准不但要使学生了解牛顿第二定律的内容,更重要的是让学生理解到牛顿第二定律在现实生活中应用的重要性,以及如何利用该定律来解决实际问题,更不能忽略要在教学过程中时刻注意对学生学习水平的培养。
本课以必修1教材为依据。
通过定律的探求过程,渗透物理学研究方法,是整个物理教学的重要内容和任务。
这是人类理解世界的常用方法。
所以本节课不但仅让学生掌握牛顿第二定律,更应知道定律是如何得出的。
定义力的单位“牛顿”使得k=l,得到牛顿第二定律的简单形式F=ma。
使用简捷的数学语言表达物理规律是物理学的特征之一,但应知道它所对应的文字内容和意义。
牛顿第二定律通过加速度将物体的运动和受力紧密联系,使前三章构成一个整体,这是解决力学问题的重要工具。
应使学生明确对于牛顿第二定律应深入理解、全面掌握,即理解各物理量和公式的内涵和外延,避免重公式、轻文字的现象。
数学语言能够简明地表达物理
规律,使其形式完善、便于记忆,但它不能替代文字表述,更不能涵盖与它关联的运动和力的复杂多变的情况。
否则就会将活的规律变为死的公式。
附录2
学生分析
牛顿第二定律的数学表达式简单完美,记住并不难。
但要全面、深入理解该定律中各物理量的意义和相互联系,牢固掌握定律的物理意义和广泛的应用前景,对学生来说是较困难的。
这个难点在本课中能够通过定律的辨析和有针对性的练习加以深化和突破,另外,还有待在后续课程的学习和应用过程中去体会和理解。