牛顿第二定律
__________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________
1.掌握牛顿第二定律的内容、公式； 2.掌握验证牛顿第二定律的重要实验；
3.学会用正交分解、矢量三角形等几何方法计算加速度； 4.理解牛顿第二定律和第一定律的联系。
一、牛顿第二定律
1.内容：物体的加速度跟物体所受合外力成正比，跟物体的质量成反比；a的方向与F合的方向总是相同。 2.表达式：F=______或a=______
揭示了：① 力与______的因果关系，力是产生______原因和改变物体运动状态的原因； ② 力与a的定量关系 3.对牛顿第二定律理解：
（1）F=ma中的F为物体所受到的______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______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kg，a的单位是m/s2． （7）F=ma的适用范围：宏观、低速 4.理解时应应掌握以下几个特性。
(1) 矢量性 F=ma是一个矢量方程，公式不但表示了大小关系，还表示了方向关系。
(2) 瞬时性 a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变，a的大小方向随着改变，是瞬时的对应关系。 (3) 独立性 (力的独立作用原理) F合产生a合；Fx合产生ax合 ； Fy合产生ay合
当物体受到几个力作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就象其它力不存在一样，这个性质叫力的独立作用原理。 因此物体受到几个力作用，就产生几个加速度，物体实际的加速度就是这几个加速度的矢量和。
(4)同体性 F=ma中 F、m、a各量必须对应同一个物体
(5)局限性 适用于惯性参考系(即所选参照物必须是静止或匀速直线运动的,一般取地面为参考系)； 只适用于宏观、低速运动情况，不适用于微观、高速情况。 牛顿运动定律的应用
1．应用牛顿运动定律解题的一般步骤： 选取研究对象
(2) 分析所选对象在某状态(或某过程中)的受力情况、运动情况
(3) 建立直角坐标：其中之一坐标轴沿的方向 然后各力沿两轴方向正交分解 (4) 列出运动学方程或第二定律方程 F合=a合；Fx合=ax合 ； Fy合=ay合 用a这个物理量把运动特点和受力特点联系起来
(5) 在求解的过程中,注意解题过程和最后结果的检验,必要时对结果进行讨论.
2．物理解题的一般步骤：
(1) 审题：解题的关键，明确己知和侍求，特别是语言文字中隐着的条件(如：光滑、匀速、恰好追上、距离最大、共同速度等)，看懂文句、及题述的物理现象、状态、过程。
(2) 选取研究对象：可以是单个物体，也可以是几个物体组成的系统。(用整体法或隔离法)；寻找所研究物理状态和过程。
(3) 分析所选对象在某状态(或某过程中)的受力情况、运动情况、做功情况及能量的转化情况，画出受力或运动草图。
(4) 依对象所处状态或过程中的运动、受力、做功等特点；选择适当的物理规律。（牛二、及运动学公式；动量定理及动量守恒定律；动能定理及机械能守恒定律）在运用规律前：设出题中没有的物理量，建立坐标系，规定正方向等。
(5) 确定所选规律运动用何种形式建立方程(有时要运用到几何关系式)
(6) 确定不同状态、过程下所选的规律，及它们之间的联系，统一写出方程，并给予序号标明。 (7) 统一单位制，求解方程（组）代入数据求解结果。
(8) 检验结果，必要时要进行分析讨论，最后结果是矢量的还要说明其方向。 3．力、加速度、速度的关系
F合的方向决定了a的方向。F合与a 的大小关系是F=ma，不论速度是大、还是小、或为零，都有a 。 只有F合=0加速度才能为零， 一般情况下，合力与速度无必然的联系。 合力与加速度同向时,物体加速。反向时,减速。
力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，产生a的原因。 即：力?加速度?速度变化(运动状态变化)
(4) 某时刻的受力决定了某时刻的a，加速度大小决定了单位时间内速度变化量的大小，与速度大小无必然联系。 (5) a的定义式和决定式的区别 定义式a=
F合?v定义为速度的变化量与所用时间的比值； 决定式a?说明了a与所受的F合和m有关。
mta4．动力学的两大基本问题求解： 受力情况?运动情况 联系力和运动的桥梁是a 关键：分析清楚受力情况和运动情况。弄清题给物理情境，a是动力学和运动学公式的桥梁 受力情况
?牛顿第二定律 ? a ? 运动学公式 ? 运动情况
5．连接体处理方法：
连接体：由两个或几个物体组成的物体系统，称连接体。特点：各个物体具有共同的加速度。 隔离体：把其中某个物体隔离出来，称为隔离体。
整体法：连接体各物体具有共同的加速度，求整体的加速度可把连接体视为一个整体。
隔离法：求连接体间的相互作用力，必须隔离出其中一个物体，对其用牛顿第二定律，此法称为隔离法。 注意辩明：每个隔离体运动方向及加速度方向。
两方法一般都以地面作为参考系，单用隔离法一般都能解决问题，但有时交叉使用，可使解题简捷方便。
类型一：分析加速度变化
例1. 如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大
B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上
C. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小 D. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大
解析：小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大。当合力与速度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。故选CD。
类型二：通过运动情况分析受力情况
例2. 一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是（ ）
A. 探测器加速运动时，沿直线向后喷气 B. 探测器加速运动时，竖直向下喷气 C. 探测器匀速运动时，竖直向下喷气 D. 探测器匀速运动时，不需要喷气
解析：受力分析如图所示，探测器沿直线加速运动时，所受合力F合方向与运动方向相同，而重力方向竖直向下，由平行四边形定则知推力方向必须斜向上方，由牛顿第三定律可知，喷气方向斜向下方；匀速运动时，所受合力为零，因此推力方向必须竖直向上，喷气方向竖直向下。故正确答案选C。
类型三：通过受力分析计算加速度大小
例3. 如图3所示，竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧，两弹簧的一端各与小球相连，另一端分别用销钉M、N固定于杆上，小球处于静止状态，设拔去销钉M瞬间，小球加速度的大小为12m/s2。若不拔去销钉M而拔去销钉N瞬间，小球的加速度可能是（ ）
A. 22 m/s2，竖直向上 B. 22m/s2，竖直向下 C.2 m/s2，竖直向上 D. 2m/s2，竖直向下
解析：原来小球处于静止状态时，若上面的弹簧为压缩状态，则拔去M瞬间小球会产生向上的加速度a=12m/s2，拔去N瞬间小球会产生向下加速度a’。设上下弹簧的弹力分别为FM、FN。在各瞬间受力如图所示。
拔M前静止：FM+mg=FN 拔M瞬间：FN-mg=ma 拔N瞬间：FM+mg=ma’
联立得拔去N瞬间小球产生的加速度可能为a’=a+g=22m/s2，方向竖直向下。
原来小球处于静止状态时，若上面的弹簧为拉伸状态，则拔去M瞬间小球会产生向下的加速度a=12m/s2，拔去N瞬间小球会产生向上加速度a’，如图所示。
图5
拔M前静止：FM=mg+FN 拔M瞬间：ma=mg+FN 拔N瞬间：FM-mg=ma’
联立得：拔去N瞬间小球产生的加速度可能为a’=a-g=2m/s2，方向竖直向上。 综合以上分析，可知正确答案为BC。
类型四：验证牛顿第二定律的标准实验
1.（2014北京丰台高三一模）某实验小组采用如图1所示的装置探究小车的加速度与所受合力的关系。
①安装实验装置时，应调整定滑轮的高度，使拉小车的细线在实验过程中保持与 （填“桌面”或“长木板”）平行。
②实验时先不挂砂桶，反复调整垫木的位置，轻推小车，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是 。
③保持小车质量不变，用装有细砂的砂桶通过定滑轮拉动小车，打出纸带。如图2所示是实验中打出的一条纸带的一部分，从较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻的两个计数点之间都有4个点迹
没标出，测出各计数点之间的距离。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中AB两计数点间的时间间隔为T= s，小车运动的加速度为a= m/s2
A B C D E 2.80 3.26 3.72 图2
4.18 （单位:cm）
相关推荐：
loading