3.2-1 牛顿第二定律(一)——已知力求运动

「核心物理4」高中物理之牛顿第二定律核心知识讲解附例题
讲解
牛顿第二定律
1.定义：
物体的加速度a跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量m 成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

2.公式：
3.重要意义：
解决不平衡问题
牛顿第二定律揭示了运动和力的关系，始终记住合力和加速度具有同一性，即合力的大小和加速度大小同时变化、它们方向始终相同。

确定出一个物理量的变化即能判断另一个物理量的变化。

4.解题思路：
①首先是受力分析；
②当各力的方向不在同一直线是正交分解；
③找到加速度a方向，即合力F合方向；
④列式子时，通过受力分析表示出合力大小，写在公式左边，公式右边仅用ma表示即可，在写公式第一步时不可随意移项。

5.两种考察方式
（1）从受力确定运动情况（已知受力情况）
解题思路：
①根据牛顿第二定律求出加速度——a
②根据运动学规律确定物体运动情况——位移x、速度v、时间t
（2）从运动情况确定受力（已知运动情况）
解题思路：
①根据运动学规律确定物体的加速度——a
②根据牛顿第二定律求出力——F
6.用到的知识：
受力分析、力的分解、牛顿第二定律、匀变速直线运动公式。

7.考题猜想：
题目中含有加速度a、各种力，常和匀变速直线运动几个公式联立考察。

牛顿第二定律引言牛顿第二定律是经典力学的重要定律之一，由伟大的物理学家艾萨克·牛顿在17世纪提出。

该定律描述了物体的加速度与作用在物体上的力之间的关系。

在本文中，我们将对牛顿第二定律进行详细的介绍和解释。

牛顿第二定律的表述牛顿第二定律可以用如下的公式表达：F = ma其中，F表示物体所受的净力（单位：牛顿），m表示物体的质量（单位：千克），a表示物体的加速度（单位：米每秒平方）。

这个公式表明，在给定物体的质量下，加速度与作用在物体上的力成正比。

换句话说，当物体所受的净力增加时，它的加速度也会增加。

物体的质量在牛顿第二定律中，物体的质量扮演了重要的角色。

质量是物体对惯性的度量，即物体保持静止或匀速直线运动的能力。

牛顿第二定律告诉我们，给定相同的力作用下，质量较大的物体具有较小的加速度，而质量较小的物体具有较大的加速度。

质量的标准国际单位是千克（kg），它与物体所含物质的量和物质的密度有关。

在实际应用中，我们常常使用天平或称重器来测量物体的质量。

可以通过将物体放在天平上，并读取显示的质量来获得物体的质量。

加速度的计算根据牛顿第二定律公式F = ma，我们可以通过已知力和质量来计算物体的加速度。

这个公式可以改写为：a = F / m这意味着，加速度等于作用在物体上的净力除以物体的质量。

在实际应用中，我们可以通过测量物体的质量和施加在物体上的力来计算加速度。

例如，在实验室中，我们可以利用弹簧测力计来测量物体所受的力，并使用天平来测量物体的质量，从而计算出物体的加速度。

牛顿第二定律的应用牛顿第二定律在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景：1. 汽车行驶当你在驾驶汽车时，加速踏板控制着车辆的加速度。

根据牛顿第二定律，施加在车辆上的净力等于车辆的质量乘以加速度。

因此，当你加大加速踏板的压力时，车辆将加速前进。

2. 绳子拉扯当你用一条绳子拉扯物体时，施加在绳子上的力会导致物体产生加速度。

运用牛顿第二定律解题的基本思路(1)取对象——通过审题明确已知条件和所求量，确定研究对象． ‘(2)画力图——采用隔离法（整体法），对物体进行受力分析，并掌握动态过程中的受力分析的方法．明确质量一定的物体做匀变速直线运动时物体的加速度恒定，则所受合外力必然恒定，其方向必定与加速度方向一致，若物体的加速度随时间变化则物体所受合外力必随时间变化．(3)定方向——当研究对象所受的外力不在一条直线上时；如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力(4)列方程——根据牛顿第二定律列出方程．(5)求解——统一单位制后，代数值人方程求解，并对计算结果从物理意义方面予以说明．，三：动力学的两类基本问题(1)已知力求运动，应用牛顿第二定律求加速度， 再根据物体的初始条件，应用动学公式求出物体的运动情况——任意时刻的位置和速度，以及运动轨迹。

( 2)已知运动求力，根据物体的运动情况，求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律，推断或者求出物体的受力情况。

二、牛顿第二定律的应用我们知道：物体的运动本不需要力来维持，但物体做什么样的运动却与力密切相关，牛顿第二定律就是联系力与运动的桥。

深刻理解这一点就明确了牛 顿第二定律所能解决的两大问题（已知运动求力和已知力求运动）的解题思路。

1、已知运动求力分析物体的受力情况，通常采用隔离法，根据重力、弹力、摩擦力产生的原因，先分析重力，再逐个．．分析每一个与它接触的物体是否对它施加了弹力．．、摩擦力．．．；并将所有对它施加的力一一画在受力图上。

但由于通常情况下物体的弹性形变和物体间的相对滑动趋势是看不见的，这些力就需要“待定”。

应用牛顿第二定律，从运动与力的关系去分析可简便地确定这些“待定”力。

at v v t +=0 2021at t v S +=。

3.2牛二应用一：动力学的两类基本问题一、学习目标会用牛顿第二定律分析和解决两类基本问题：已知受力情况求解运动情况，已知运动情况求解受力情况。

二、知识梳理1.已知力求运动：知道物体受到的作用力，应用牛顿第二定律求加速度，如果再知道物体的初始运动状态，应用运动学公式就可以求出物体的运动情况——任意时刻的位置和速度，以及运动轨迹。

2.已知运动求力：知道物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律，推断或者求出物体的受力情况。

3.两类基本问题的解题步骤：（1）确定研究对象，明确物理过程；（2）分析研究对象的受力情况和运动情况，必要时画好受力图和运动过程示意图；（3）根据牛顿第二定律和运动学公式列方程；合力的求解常用合成法或正交分解法；要特别注意公式中各矢量的方向及正负号的选择，最好在受力图上标出研究对象的加速度的方向；（4）求解、检验，必要时需要讨论。

三、典型例题1.有三个光滑斜轨道1、2、3，它们的倾角依次是60°，45°，30°，这些轨道交于O点．现有位于同一竖直线上的三个小物体甲、乙、丙分别沿这三个轨道同时从静止自由下滑，如图所示，物体滑到O点的先后顺序是（）A．甲最先，乙稍后，丙最后B．乙最先，然后甲和丙同时到达C．甲、乙、丙同时到达D．乙最先，甲稍后，丙最后2.如图甲所示，为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系，将某一物体每次以不变的初速率v0沿足够长的斜面向上推出，调节斜面与水平方向的夹角θ，实验测得x与斜面倾角θ的关系如图乙所示，g取10 m/s2，根据图象可求出()A．物体的初速率v0＝3 m/sB．物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.75C．取不同的倾角θ，物体在斜面上能达到的位移x的最小值x min＝1.44 mD．当θ＝45°时，物体达到最大位移后将停在斜面上3.我国歼-15舰载战斗机首次在“辽宁舰”上成功降落，有关资料表明，该战斗机的质量m=2.0v=80 m/s减小到零所用时间t=2.5 ×104 kg，降落时在水平甲板上受阻拦索的拦阻，速度从s．若将上述运动视为匀减速直线运动，求：该战斗机在此过程中(1)加速度的大小a；(2)滑行的距离x；(3)所受合力的大小F．4.如图所示，一质量为m =2kg 的物体静止在水平地面上，物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，现对物体施加一水平向右的恒定拉力F =12N ，取g =10m/s 2。