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专注:心无旁骛,万事可破
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专注:心无旁骛,万事可破
牛顿第二定律
知识点:牛顿第二定律
一、牛顿第二定律的表达式
1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.
2.表达式F=kma,其中力F指的是物体所受的合力.
二、力的单位
1.力的国际单位:牛顿,简称牛,符号为N.
2.“牛顿”的定义:使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力叫作1N,即1N=
1kg·m/s2.
3.公式F=kma中k的取值
(1)k的数值取决于F、m、a的单位的选取.
(2)在质量的单位取kg,加速度的单位取m/s2,力的单位取N时,F=kma中的k=1,此时牛顿第二定律可表示为F=ma.
技巧点拨
一、对牛顿第二定律的理解
1.对牛顿第二定律的理解
(1)公式F=ma中,若F是合力,加速度a为物体的实际加速度;若F是某一个力,加速度a为该力产生的加速度.
(2)a=eq\f(F,m)是加速度的决定式,它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素.
(3)F、m、a三个物理量的单位都为国际单位制单位时,才有公式F=kma中k=1,即F=ma.
2.牛顿第二定律的四个性质
(1)因果性:力是产生加速度的原因,只要物体所受的合力不为0,物体就具有加速度.
(2)矢量性:F=ma是一个矢量式.物体的加速度方向由它受的合力方向决定,且总与合力的方向相同.
(3)瞬时性:加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生,同时变化,同时消失.
(4)独立性:作用在物体上的每一个力都产生加速度,物体的实际加速度是这些加速度的矢量和.
二、合外力、加速度、速度的关系
1.力与加速度为因果关系:力是因,加速度是果.只要物体所受的合外力不为零,就会产生加速度.加速度与合外力方向是相同的,大小与合外力成正比(物体质量一定时).
2.力与速度无因果关系:合外力方向与速度方向可以相同,可以相反,还可以有夹角.合外力方向与速度方向相同时,物体做加速运动,相反时物体做减速运动.
3.两个加速度公式的区别
a=eq\f(Δv,Δt)是加速度的定义式,是比值定义法定义的物理量,a与v、Δv、Δt均无关;a=eq\f(F,m)是加速度的决定式,加速度由物体受到的合外力及其质量决定.
三、牛顿第二定律的简单应用
1.应用牛顿第二定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象.
(2)进行受力分析和运动状态分析,画出受力分析图,明确运动性质和运动过程.
(3)求出合力或加速度.
(4)根据牛顿第二定律列方程求解.
2.应用牛顿第二定律解题的方法
(1)矢量合成法:若物体只受两个力作用,应用平行四边形定则求这两个力的合力,物体所受合力的方向即加速度的方向.
(2)正交分解法:当物体受多个力作用时,常用正交分解法求物体所受的合外力.
①建立直角坐标系时,通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度),将物体所受的力正交分解后,列出方程Fx=ma,Fy=0(或Fx=0,Fy=ma).
②特殊情况下,若物体的受力都在两个互相垂直的方向上,也可将坐标轴建立在力的方向上,正交分解加速度a.根据牛顿第二定律eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Fx=max,Fy=may))列方程求解.
例题精练
1.(2021?南通四模)滑索是一项体育游乐项目.游客从起点利用自然落差加速向下滑行,越过绳索的最低点减速滑至终点。不考虑空气对人的作用力,下图中能正确表示游客加速下滑或减速上滑的是()
A. B.
C. D.
随堂练习
1.(2021?广东二模)如图,雄鹰向下扇翅膀获得竖直向上的加速度,这是由翅膀上、下部分的空气对雄鹰的压强差形成的。设雄鹰上方空气对它向下的作用力的合力大小为F1,下方空气对它向上的作用力的合力大小为F2,雄鹰重力为G,则它向下扇翅膀起飞过程中()
A.F1=G B.F2=G C.F2=G+F1 D.F2>G+F1
2.(2021?浙江模拟)如图所示,两完全相同的重锤间用轻弹簧连接,上方重锤与细线相连,细线另一端固定在铁架台上,整个装置处于静止状态.现将上方细线烧断,则在细线烧断后经过极短时间,两重锤所处位置符合实际情况的是()
A. B.
C. D.
3.(2021?南京模拟)如图所示,在粗糙水平面上放一质量为m的物体。一根劲度系数为k的轻弹簧的左端连在物体上。弹簧初始处于原长。用一水平拉力F作用在弹簧右端,并缓慢增大F使得弹簧右端缓慢向右移动。当F达到一定
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