
牛頓第二定律的意義是什么物體運(yùn)動的加速度與合外力成正比,與物體質(zhì)量成反比.
其公式為:F=ma.
它是聯(lián)系力與運(yùn)動的核心公式,也就是動力學(xué)的核心.
平衡態(tài)就是物體靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).
超重是指支持力大于重力的狀態(tài).
失重是指支持力小于重力的狀態(tài).
初中牛頓第二定律牛頓第二運(yùn)動定律是指物體加速度的大小跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,且與物體質(zhì)量的倒數(shù)成正比,加速度的方向跟作用力的方向相同 。該定律由艾薩克·牛頓于1687年在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出,和第一、第三定律共同組成了牛頓運(yùn)動定律,闡述了經(jīng)典力學(xué)中基本的運(yùn)動規(guī)律 。
牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》發(fā)表的原始表述:
動量為的質(zhì)點(diǎn),在外力的作用下,其動量隨時間的變化率同該質(zhì)點(diǎn)所受的外力成正比,并與外力的方向相同;用公式表達(dá)為: 。
常見表述:
物體加速度的大小與合外力成正比,與物體質(zhì)量成反比(與物體質(zhì)量的倒數(shù)成正比) 。加速度的方向與合外力的方向相同 。牛頓第二運(yùn)動定律可以用比例式來表示,即或;也可以用等式來表示,即∑F=kma,其中k是比例系數(shù);只有當(dāng)F以牛頓、m以千克、a以m/s2為單位時,∑F=ma成立 。
定律特點(diǎn)
牛頓第二運(yùn)動定律有五個特點(diǎn):
瞬時性:牛頓第二運(yùn)動定律是力的瞬時作用效果,加速度和力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失 。
矢量性:是一個矢量表達(dá)式,加速度和合力的方向始終保持一致 。
獨(dú)立性:物體受幾個外力作用,在一個外力作用下產(chǎn)生的加速度只與此外力有關(guān),與其他力無關(guān),各個力產(chǎn)生的加速度的矢量和等于合外力產(chǎn)生的加速度,合加速度和合外力有關(guān) 。
因果性:力是產(chǎn)生加速度的原因,加速度是力的作用效果h故力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因 。
等值不等質(zhì)性:雖然,但不是力,而是反映物體狀態(tài)變化情況的;雖然,僅僅是度量物體質(zhì)量大小的方法,m與或無關(guān) 。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
牛頓第二運(yùn)動定律實(shí)驗(yàn)是物理中的一個很基礎(chǔ)、必要的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),涉及到檢驗(yàn)一個物理定律或規(guī)律的基本途徑和方法,因此對于其實(shí)驗(yàn)精度往往有特殊的要求 。
牛頓第二運(yùn)動定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),就是測量在不同的作用下運(yùn)動系統(tǒng)的加速度,并檢驗(yàn)二者之間是否符合上述關(guān)系 。
利用現(xiàn)代的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)施改進(jìn)和補(bǔ)充原來的實(shí)驗(yàn)手段,更能體現(xiàn)出物理學(xué)的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)態(tài)度 。
牛頓第二運(yùn)動定律主要的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法圖示
用打點(diǎn)計時器法驗(yàn)證:研究系統(tǒng)的加速度與系統(tǒng)的質(zhì)量和拉力間的關(guān)系時,將打點(diǎn)計時器固定在木板的一端,把砝碼和小車栓在細(xì)線的兩端,細(xì)線跨過滑輪,砝碼的重量作為拉力,讓拖著紙帶的小車在平直的平面上運(yùn)動,則小車及其上的砝碼、線的另一端栓著的鉤碼組成一個運(yùn)動系統(tǒng) 。每次實(shí)驗(yàn)均須在紙帶上注明拉力和系統(tǒng)的質(zhì)量 。為了抵消摩擦力,通常采取以下兩種方法:傾斜滑動法、水平拉線法 。
傾斜滑動法和水平拉線法
在氣墊導(dǎo)軌上驗(yàn)證:將氣墊導(dǎo)軌調(diào)平后(由于導(dǎo)軌都存在一定的彎曲,滑塊與導(dǎo)軌間存在阻力,所以調(diào)平在實(shí)驗(yàn)中一般用滑塊通過兩個光電門時的速度相等來衡量),測出粘性阻尼常數(shù)b 。為了修正粘滯性摩擦阻力的存在所引起的速度損失,必須解決粘滯性阻尼常數(shù)的測定問題 。其方法主要有以下兩種:傾斜導(dǎo)軌法、振動法 。
用非線性回歸法驗(yàn)證:在氣墊導(dǎo)軌上驗(yàn)證定律影響測量的主要因素是空氣阻力,通過修正可將影響減小到可忽略的程度 。但常采用的一元線性回歸法,不足以說明整個回歸方程的好壞;二元線性回歸法也同樣存在一定的問題 。用非線性回歸法驗(yàn)證定律,首先對質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的動力學(xué)模型進(jìn)行線性化處理,得到模型的參數(shù)線性估計值,并以其作為非線性模型的初值對動力學(xué)模型進(jìn)行非線性回歸分析 。非線性回歸法驗(yàn)證了定律的正確性,改進(jìn)了驗(yàn)證定律的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法,具有一定的應(yīng)用和推廣價值 。
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