初中牛顿第二定律

Question

如题所述

Answer 1

牛顿第二运动定律是指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。 该定律由艾萨克·牛顿于1687年在《自然哲学的数学原理》一书中提出，和第一、第三定律共同组成了牛顿运动定律，阐述了经典力学中基本的运动规律。

牛顿在《自然哲学的数学原理》发表的原始表述：

动量为的质点，在外力的作用下，其动量随时间的变化率同该质点所受的外力成正比，并与外力的方向相同；用公式表达为：。

常见表述：

物体加速度的大小与合外力成正比，与物体质量成反比（与物体质量的倒数成正比）。加速度的方向与合外力的方向相同。牛顿第二运动定律可以用比例式来表示，即或；也可以用等式来表示，即∑F=kma，其中k是比例系数；只有当F以牛顿、m以千克、a以m/s²为单位时，∑F=ma成立。

定律特点
牛顿第二运动定律有五个特点：

瞬时性：牛顿第二运动定律是力的瞬时作用效果，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。

矢量性：是一个矢量表达式，加速度和合力的方向始终保持一致。

独立性：物体受几个外力作用，在一个外力作用下产生的加速度只与此外力有关，与其他力无关，各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度，合加速度和合外力有关。

因果性：力是产生加速度的原因，加速度是力的作用效果h故力是改变物体运动状态的原因。

等值不等质性：虽然，但不是力，而是反映物体状态变化情况的；虽然，仅仅是度量物体质量大小的方法，m与或无关。

实验验证
牛顿第二运动定律实验是物理中的一个很基础、必要的验证性实验，涉及到检验一个物理定律或规律的基本途径和方法，因此对于其实验精度往往有特殊的要求。

牛顿第二运动定律验证实验，就是测量在不同的作用下运动系统的加速度，并检验二者之间是否符合上述关系。

利用现代的实验教学设施改进和补充原来的实验手段，更能体现出物理学的科学素养和科学态度。

牛顿第二运动定律主要的实验验证方法
实验验证方法 图示
用打点计时器法验证：研究系统的加速度与系统的质量和拉力间的关系时，将打点计时器固定在木板的一端，把砝码和小车栓在细线的两端，细线跨过滑轮，砝码的重量作为拉力，让拖着纸带的小车在平直的平面上运动，则小车及其上的砝码、线的另一端栓着的钩码组成一个运动系统。每次实验均须在纸带上注明拉力和系统的质量。为了抵消摩擦力，通常采取以下两种方法：倾斜滑动法、水平拉线法。

倾斜滑动法和水平拉线法
在气垫导轨上验证：将气垫导轨调平后（由于导轨都存在一定的弯曲，滑块与导轨间存在阻力，所以调平在实验中一般用滑块通过两个光电门时的速度相等来衡量），测出粘性阻尼常数b。为了修正粘滞性摩擦阻力的存在所引起的速度损失，必须解决粘滞性阻尼常数的测定问题。其方法主要有以下两种：倾斜导轨法、振动法。

用非线性回归法验证：在气垫导轨上验证定律影响测量的主要因素是空气阻力，通过修正可将影响减小到可忽略的程度。但常采用的一元线性回归法，不足以说明整个回归方程的好坏；二元线性回归法也同样存在一定的问题。用非线性回归法验证定律，首先对质点运动的动力学模型进行线性化处理，得到模型的参数线性估计值，并以其作为非线性模型的初值对动力学模型进行非线性回归分析。非线性回归法验证了定律的正确性，改进了验证定律的传统实验方法，具有一定的应用和推广价值。

Answer 2

牛顿第二定律是牛顿三定律当中最为重要的，它揭示了力与加速度之间的关系，是经典物理学中的重要支柱之一。

中文名
第二定律
外文名
Newton'ssecondlawofmotion
别名
牛顿第二定律，牛二
表达式
F=ma
提出者
牛顿
牛顿第二定律　Newton's Second Law of Motion
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=ma
即，作用力正比于物体动量的变化率，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F=Δ(mv)/Δt依然适用。
3．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。
4.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。
（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。
（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。
（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：作用在物体上的各个力，都能各自独立产生一个加速度，各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。
（6）同一性：a与F与同一物体某一状态相对应。

Answer 3

[科普]牛顿第二定律