第五讲牛顿第二定律
牛顿第二定律
目录
CONTENTS
• 牛顿第二定律的概述 • 牛顿第二定律的背景知识 • 牛顿第二定律的应用 • 牛顿第二定律的实验验证 • 牛顿第二定律的深入理解 • 牛顿第二定律的拓展学习
01 牛顿第二定律的概述
定义
01
牛顿第二定律指的是物体加速度 的大小与作用力成正比，与物体 的质量成反比。
02
具体来说，如果作用力F作用在质 量为m的物体上，产生的加速度为 a，则有F=ma。
公式表达
F=ma是牛顿第二定律的公式表达， 其中F表示作用力，m表示物体的质 量，a表示加速度。
这个公式表明，作用力、质量和加速 度之间存在直接关系，当作用力一定 时，质量越大，加速度越小；反之， 质量越小，加速度越大。
动量守恒定律与牛顿第二定律的关系
总结词
动量守恒定律是牛顿第二定律在一段时间内的表现。
详细描述
动量守恒定律表述为系统的初始动量与末动量之和为零，即P=P'. 而牛顿第二定律则表述为力作用在物体上产生 的加速度，使物体的速度发生变化，从而导致动量发生变化。因此，动量守恒定律可以看作是牛顿第二定律在一 段时间内积分的结果。
车辆安全
航空航天
通过分析车辆碰撞时的力学原理，可 以更好地设计安全防护装置和安全气 囊等设备。
在航空航天领域，牛顿第二定律的应 用更加广泛，例如分析飞行器的飞行 轨迹、火箭的发射和卫星的运动等。
建筑结构
在设计建筑结构时，需要分析各种力 和力矩的作用，以确保结构的稳定性 和安全性。
04 牛顿第二定律的实验验证
运动状态改变的原因是受到力的作用。
量子力学中的牛顿第二定律
要点一
总结词
要点二
详细描述
牛顿第二定律
牛顿第二定律牛顿第二定律是物理学中非常重要的一个定律，它描述了物体的运动状态与所受外力之间的关系。
在我们的日常生活和科学研究中，牛顿第二定律都有着广泛的应用。
要理解牛顿第二定律，首先得知道它的表达式：物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。
用公式表示就是 F ＝ ma，其中 F 表示合外力，m 表示物体的质量，a 表示加速度。
咱们先来说说加速度这个概念。
加速度简单来说，就是描述物体速度变化快慢的物理量。
如果一个物体的速度在短时间内发生了很大的变化，那么它就具有很大的加速度；反之，如果速度变化很慢，加速度就小。
比如说，汽车在启动的时候，速度从零迅速增加，这时候它就有较大的加速度；而在高速公路上匀速行驶时，速度不变，加速度就是零。
再来看质量。
质量是物体所含物质的多少，它反映了物体惯性的大小。
惯性是什么呢？就是物体保持原有运动状态的性质。
质量越大，惯性越大，要改变物体的运动状态就越困难。
想象一下，推动一辆小汽车和推动一辆大卡车，显然推动大卡车要费力得多，这就是因为大卡车的质量大，惯性大。
那么合外力又是什么呢？合外力是指作用在物体上所有力的矢量和。
也就是说，如果有多个力同时作用在一个物体上，我们要把这些力按照一定的规则合成一个力，这个合成的力就是合外力。
当我们知道了物体所受的合外力和它的质量，就可以通过牛顿第二定律计算出物体的加速度。
反过来，如果我们知道了加速度和质量，也能求出合外力。
牛顿第二定律在生活中的应用比比皆是。
比如在体育运动中，运动员跑步时，脚向后蹬地，地面对脚产生向前的摩擦力，这个摩擦力就是使运动员向前加速的力。
根据牛顿第二定律，运动员的质量越小，在相同的摩擦力作用下，加速度就越大，跑得就越快。
再比如，火箭发射就是牛顿第二定律的一个典型应用。
火箭燃料燃烧产生高温高压气体，这些气体从火箭尾部高速喷出，从而给火箭一个向前的反作用力。
由于火箭的质量在不断减小（燃料燃烧消耗），而推力不变，根据牛顿第二定律，火箭的加速度会不断增大，速度也就越来越快，最终能够突破地球引力，飞向太空。
牛顿第二定律
牛顿第二定律牛顿第二定律是经典力学中最基本、最重要的定律之一。
它描述了物体所受力与物体运动状态之间的关系。
根据牛顿第二定律，物体的加速度与施加在物体上的合力成正比，与物体的质量成反比。
本文将详细介绍牛顿第二定律的原理、公式及其应用。
一、定律的原理牛顿第二定律的原理可以总结为以下公式：F = ma其中，F表示物体所受的合力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
该公式表明，一个物体所受的力越大，其加速度也越大；而物体的质量越大，则所受的力对其产生的加速度越小。
二、公式的推导牛顿第二定律的公式可以通过以下推导得到：首先，我们知道力的定义可以表示为：F = dp/dt其中，F表示力，p表示物体的动量，t表示时间。
根据动量的定义，我们有：p = mv其中，m表示物体的质量，v表示物体的速度。
对动量求导数得到：dp/dt = m(dv/dt) + v(dm/dt)将dp/dt代入力的定义中，得到：F = m(dv/dt) + v(dm/dt)由于质量m在运动过程中一般保持不变，所以dm/dt为0，上式可以简化为：F = m(dv/dt)根据加速度的定义a = dv/dt，上式可以再次简化为：F = ma三、应用举例牛顿第二定律可以应用于各种场景中，以下是几个常见的例子：1. 自由落体运动当物体在重力作用下自由下落时，其受到的合力仅为重力，根据牛顿第二定律，物体的加速度与重力之间满足：F = mg = ma其中，m表示物体的质量，g表示重力加速度，上式可以简化为：a = g这就是为什么在自由落体运动中，所有物体的加速度都相等且为重力加速度的原因。
2. 匀速圆周运动在匀速圆周运动中，物体受到向心力的作用，根据牛顿第二定律，向心力与物体的质量、向心加速度之间满足：F = mv²/r = ma其中，m表示物体质量，v表示物体在圆周上的速度，r表示圆周半径，上式可以简化为：v²/r = a这说明向心加速度与速度的平方成正比，与圆周半径的倒数成正比。
物理学概念：牛顿第二定律简介
物理学概念：牛顿第二定律简介什么是牛顿第二定律？牛顿第二定律是物理学中最重要的基本定律之一，由英国科学家艾萨克·牛顿于17世纪末提出。
它描述了力对于物体运动产生影响的关系，并用数学公式来表示。
根据牛顿第二定律，当一个物体受到作用力时，它所产生的加速度与施加在其上的力成正比，与物体的质量成反比。
牛顿第二定律的数学表达式牛顿第二定律可以通过以下数学公式来表示：F = m * a其中，F表示施加在物体上的力（单位为牛顿），m表示物体的质量（单位为千克），a表示物体的加速度（单位为米每秒平方）。
牛顿第二定律的应用计算力、质量或加速度根据牛顿第二定律的公式，我们可以利用已知条件计算未知参数。
例如，如果我们已知某个物体受到的力和其质量，我们可以通过公式计算该物体的加速度。
同样地，如果我们已知某个物体的质量和加速度，我们可以计算施加在其上的力。
弹力与牛顿第二定律弹性力也符合牛顿第二定律的规律。
当一个物体受到弹簧或橡皮筋等产生的弹力时，该物体会产生加速度，根据牛顿第二定律进行计算。
惯性与牛顿第二定律根据牛顿第二定律的描述，物体的质量越大，施加相同力后获得的加速度越小。
这是因为较大质量的物体具有更高的惯性，即对改变其运动状态抵抗能力更强。
牛顿第二定律的重要性牛顿第二定律被认为是经典力学中最基本和重要的原理之一。
它建立了运动学与动力学之间的桥梁，并解释了物体运动及其受力关系。
无论在日常生活中还是科学研究中，我们都可以应用牛顿第二定律来推导、解释和预测各种现象和过程。
综上所述，牛顿第二定律是描述力对于物体运动影响关系的基本原理。
它的数学表达式和应用范围使其成为物理学中不可或缺的概念。
通过了解牛顿第二定律，我们能够更好地理解和解释物体的运动行为。
牛顿第二定律课件
在这个课件中，我们将探讨牛顿第二定律。它是描述物体运动的基本定律， 帮助我们理解力对物体运动状态的影响和质量与加速度的关系。
物Байду номын сангаас的运动状态
运动的基本概念
了解运动的不同类型，包括匀速运动、加速运动、和匀变速运动。
速度和加速度
介绍速度和加速度的概念，并解释它们对物体运动状态的影响。
惯性和惯性参考系
讨论惯性和惯性参考系的概念，以及它们在物体运动中的作用。
牛顿第二定律的概念
1 力的作用
解释力对物体的作用，如 何改变物体的运动状态。
2 质量的重要性
强调质量对物体的运动状 态的影响，以及它与加速 度的关系。
3 力和加速度
介绍牛顿第二定律的核心 概念，即力和加速度之间 的数学关系。
牛顿第二定律的公式
质量和重力的计算
解答示例题目，说明如何计 算物体的质量和与地球的重 力。
力的合成和运动状态
通过示例题目展示多个力合 成对物体运动状态的影响。
实际应用与案例分析
火箭发射原理
探讨火箭发射中牛顿第二定律的 应用以及力和加速度的关系。
汽车制动系统
分析汽车制动系统中牛顿第二定 律的应用，解释制动距离和力的 关系。
过山车设计
案例分析过山车设计中使用的牛 顿第二定律原理，介绍力和速度 对过山车行为的影响。
F = ma
解释牛顿第二定律的公式，在不 同情况下如何应用。
力和重力
讨论力和重力之间的关系，以及 它们对物体运动行为的影响。
力和摩擦
探讨力和摩擦之间的相互作用， 以及如何计算摩擦力。
力的作用对物体运动状态的影响
1
力的方向
说明力的方向对物体运动的影响，如何改变物体的速度和方向。
牛顿第二定律
牛顿第二定律牛顿第二定律，也称为力的运动定律，是经典力学中的基本定律之一。
它揭示了物体的运动与作用在其上的力的关系。
牛顿第二定律的数学表达式为力等于质量乘以加速度，即F = ma。
在本文中，我们将深入探讨牛顿第二定律的原理和应用。
一、原理牛顿第二定律的原理可以简单地表述为：当一个物体受到外力作用时，它的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
换句话说，当施加在物体上的力增大时，它的加速度也会增大；当物体的质量增大时，它的加速度则减小。
数学表达式F = ma中，F代表作用力，m代表物体的质量，a代表加速度。
根据这个公式，我们可以计算出物体所受的力，以及物体的加速度。
二、应用牛顿第二定律广泛应用于各个领域，包括力学、动力学、航天等。
以下是牛顿第二定律在实际应用中的一些例子：1. 汽车加速当我们在汽车上踩下油门时，引擎会产生一个向前的力，推动汽车加速。
根据牛顿第二定律，加速度与推动力成正比，与汽车的质量成反比。
因此，如果我们增大引擎的输出力，汽车将更快地加速。
2. 弹簧振动弹簧振动是一个常见的物理现象。
当我们拉伸或压缩弹簧时，弹簧会产生一个与变形成正比的力。
根据牛顿第二定律，弹簧的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
所以，当我们增大弹簧的压缩或拉伸程度时，弹簧的振动频率会加快。
3. 物体沿斜面滑动当一个物体沿斜面滑动时，斜面会对物体施加一个向下的力，称为重力分力。
根据牛顿第二定律，物体在斜面上的加速度与重力分力成正比，与物体的质量成反比。
因此，物体质量越大，加速度越小，物体质量越小，加速度越大。
三、结论牛顿第二定律是经典力学中不可或缺的一部分。
它揭示了物体运动和作用力之间的关系，并在实际应用中发挥着重要的作用。
通过对牛顿第二定律的研究与应用，我们能够更好地理解和解释各种物理现象，为工程技术的发展提供理论基础。
总之，牛顿第二定律是物理学领域的核心概念之一。
它的重要性体现在我们对物体力学性质和运动规律的研究中。
牛顿第二定律知识点
牛顿第二定律知识点一、牛顿第二定律内容1. 表述- 物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟作用力的方向相同。
- 用公式表示为F = ma，其中F是合外力（单位为N），m是物体的质量（单位为kg），a是加速度（单位为m/s^2）。
二、对牛顿第二定律的理解1. 因果性- 力是产生加速度的原因，加速度是力作用在物体上的结果。
只要物体所受合外力不为零，物体就具有加速度。
2. 矢量性- 加速度a与合外力F都是矢量，加速度的方向由合外力的方向决定。
公式F = ma是矢量式，在应用时，要选定正方向，将矢量运算转化为代数运算。
3. 瞬时性- 加速度与合外力是瞬时对应关系。
当物体所受合外力发生变化时，加速度随即发生变化；合外力为零时，加速度也为零。
例如，弹簧弹力随形变量变化而变化，弹力变化时，物体的加速度也随之瞬间改变。
4. 同体性- F = ma中F、m、a是对同一物体而言的。
在分析问题时，要明确研究对象，不能张冠李戴。
5. 独立性- 当物体受到多个力作用时，每个力都独立地产生一个加速度，就像其他力不存在一样。
物体的实际加速度等于各个力单独作用时产生加速度的矢量和。
例如，一个物体在水平方向受拉力F_1和摩擦力F_2，那么在水平方向根据牛顿第二定律F = ma，有F_1 - F_2=ma，这里拉力F_1独立产生加速度a_1=(F_1)/(m)，摩擦力F_2独立产生加速度a_2 =-(F_2)/(m)（负号表示方向与拉力产生加速度方向相反），物体实际加速度a = a_1 + a_2=(F_1 - F_2)/(m)。
三、牛顿第二定律的应用1. 已知受力情况求运动情况- 步骤：- 确定研究对象。
- 对研究对象进行受力分析，求出合外力F。
- 根据牛顿第二定律F = ma求出加速度a。
- 再根据运动学公式（如v = v_0+at、x=v_0t+(1)/(2)at^2等）求解物体的运动情况（速度、位移、时间等）。
牛顿第二定律
• 一、“四性”
加深了解
• ①同体性：
•
是指F合、m和a都是对于“同一种物体”而言，解
题时拟定研究对象和精确旳受力分析是关键。
• ②矢量性：
•
物体加速度a旳方向与物体所受合外力F合旳方向
一直相同。
• ③瞬时性：
• 牛顿第二定律阐明力旳瞬时效应能产生加速度， 物体旳加速度和物体所受旳合外力总是同生、同灭、 同步变化。
F-f=ma 解得:
f a=1.5 m/s2
N F
G
例3、一种物体质量是2kg，受到互成1200角旳两个 力 F1 = 10 N 和 F2 = 10 N 旳共同作用，另外没有其 他旳力。这个物体产生旳加速度是多大？
解法1：先对两力进行正交分解，然后再求合力。见课本P7速度。
F1
由平行四边形定则可知， F1、 F2、
F合
F合 构成了一种等边三角形，故 F合
=10 N a = F合 /m =（10/2 ）m/s2= 5 m/s2
F2
加速度旳方向和合力方向相同。
• 例4、地面上放一木箱，质量为40kg，用100N旳力与 水平方向成37°角推木箱，如图所示，恰好使木箱匀 速迈进，求物体受到旳摩擦力和支持力。
三、a旳定义式和决定式：
• 1、定义式a=△v/△t ,反应旳是速度变化快慢旳物理量， 速度变化量△v旳大小由加速度a和时间△t决定。
• 2、由牛顿第二定律可知a=F/m，加速度a由物体所受合 外力F和质量m决定；
跟踪练习
• 1、下列对牛顿第二定律旳体现式F＝ma及其 变形公式旳了解，正确旳是：( CD )
• 联立以上方程并带入数据
• 可解得: a=0.5m/s2
y
牛顿第二定律
牛顿第二定律牛顿第二定律是经典力学中的一个重要定律，它在物理学的发展历程中具有举足轻重的地位，对我们理解物体的运动和受力情况有着至关重要的作用。
要理解牛顿第二定律，首先得清楚它的表达式：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟作用力的方向相同。
用公式来表示就是 F ＝ ma，其中 F 代表作用力，m 代表物体的质量，a 代表加速度。
想象一下，你正在用力推一辆静止的汽车。
如果你轻轻地推，汽车可能几乎不动；但如果你用更大的力气推，汽车就会加速前进得更快。
这就是牛顿第二定律在起作用。
作用力越大，加速度就越大。
再来说说质量。
质量是物体惯性的量度，惯性越大，物体就越难改变其运动状态。
同样是推汽车，如果是一辆小型汽车，你可能相对容易推动它并让它获得较大的加速度；但如果是一辆重型卡车，即便你使出很大的力气，它的加速度可能也很小。
这是因为重型卡车的质量大，惯性大，抵抗运动状态改变的能力也就更强。
牛顿第二定律在日常生活中的应用随处可见。
比如，在体育比赛中，运动员起跑时，脚蹬地的力越大，身体获得的加速度就越大，从而能更快地冲出去。
在交通领域，汽车的加速性能取决于发动机提供的驱动力和汽车的质量。
设计汽车时，工程师需要根据预期的性能和安全标准，合理配置发动机功率和车辆质量，以确保汽车在不同路况下都能有良好的加速和操控性能。
在航天领域，牛顿第二定律更是发挥着关键作用。
火箭要脱离地球引力进入太空，需要产生巨大的推力。
通过精确计算燃料燃烧产生的作用力以及火箭自身的质量变化，科学家可以预测火箭的加速度和飞行轨迹，从而实现精确的航天任务。
在工业生产中，例如机械制造、自动化生产线等，也离不开牛顿第二定律。
了解物体的受力和运动情况，有助于优化生产流程，提高生产效率，保障生产安全。
不仅如此，牛顿第二定律还为我们理解自然界中的许多现象提供了理论基础。
比如，为什么物体在斜面上会加速下滑？为什么雨滴从高空落下的速度会逐渐增大？这些问题都可以通过牛顿第二定律来解释。
牛顿第二定律超全
02 牛顿第二定律的推导
力的定义与性质
总结词
力的定义与性质是牛顿第二定律推导的 基础，包括力的矢量性、单位、分类等 。
VS
详细描述
力是一个矢量，具有大小和方向两个要素。 在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）， 根据牛顿第二定律的定义，力等于质量乘 以加速度。根据力的作用效果，力可以分 为保守力和非保守力，保守力做功与路径 无关，只与初末位置有关，而非保守力做 功与路径有关。
要点一
总结词
通过在月球上进行实验验证，可以观察到月球上物体运动 的规律与地球上相同，从而间接验证了牛顿第二定律的普 遍适用性。
要点二
详细描述
在月球上进行的实验验证中，科学家们通过测量月球上物 体运动的加速度、质量和力，验证了牛顿第二定律的正确 性。虽然月球上的重力加速度与地球不同，但物体运动的 规律仍然遵循牛顿第二定律的预测结果。因此，可以认为 牛顿第二定律具有普遍适用性。
统总动量保持不变。
牛顿第二定律的推导过程
总结词
牛顿第二定律的推导过程涉及力和加速度的 关系，通过实验和逻辑推理得到。
详细描述
牛顿第二定律是通过实验和逻辑推理得到的 重要物理定律，表述为物体所受合外力等于 其质量乘以加速度。该定律的推导过程可以 从力的定义和动量定理出发，通过实验验证 和逻辑推理得到。牛顿第二定律在经典力学 中占有重要地位，是解决动力学问题的基本 规律之一。
并求解未知量。
天体运动问题包括行星、卫星、 恒星等不同天体的运动规律，需 要结合具体问题进行分析和计算。
天体运动问题还包括万有引力、 太阳辐射压等不同形式的力，需 要结合具体问题进行分析和计算。
04 牛顿第二定律的拓展
非惯性系中的牛顿第二定律
牛顿第二定律
牛顿第二定律牛顿第二定律，又称为力学基本定律之一，是指物体的加速度与作用在其上的净力成正比，与物体质量成反比。
这一定律由英国科学家艾萨克·牛顿在17世纪提出，被认为是经典力学的基石之一，对于解释物体运动和力的作用具有重要的意义。
牛顿第二定律的数学表达式为F = ma，其中F表示作用在物体上的净力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
根据这个定律，当作用在物体上的力增大时，物体的加速度也会增加；当物体的质量增加时，物体的加速度则会减小。
通过牛顿第二定律，我们可以推导出一些重要的物理公式。
例如，当物体受到恒定力作用时，根据F = ma的公式，可以得到加速度与作用力成正比，与物体质量成反比的关系。
当作用力相同，质量越大的物体加速度越小，质量越小的物体加速度越大。
此外，牛顿第二定律还可以用来解释物体受到多个力作用时的运动情况。
当物体同时受到多个力作用时，根据矢量相加的原理，可以计算出净力，并根据F = ma的公式求解物体的加速度。
这为我们研究力的合成和物体运动提供了基本的工具。
牛顿第二定律的应用范围非常广泛。
在日常生活中，我们常常可以观察到牛顿第二定律的效应。
例如，当我们推动一辆自行车，我们施加在踏板上的力越大，自行车的加速度也会增加；当我们给一个物体以一定的冲击力，物体受到的加速度与冲击力大小成正比。
牛顿第二定律不仅适用于宏观物体的运动，也适用于微观尺度的物体，比如分子、原子等。
通过牛顿第二定律，人们可以研究微观粒子受力作用的运动规律，从而深入理解物质的基本结构和性质。
然而，需要注意的是，牛顿第二定律并不适用于高速运动物体和极小尺度的微观物体。
在相对论和量子力学等领域，人们提出了相应的修正理论，来描述高速运动和微观物体的运动行为。
总之，牛顿第二定律是力学中的重要定律之一，它描述了物体运动和力的关系。
通过这一定律，我们可以解释和预测物体的运动情况，并应用于各个领域的科学研究和工程实践中。
牛顿第二定律的提出和发展对于推动人类科学的进步起到了重要的作用。
牛顿第二定律 课件
F阻
F
G
G
汽车减速时受力情况 汽车重新加速时的受力情况
例2：一个物体，质量是4㎏，受到互成120o
角的两个力F1和F2的作用。这两个力的大小
都是20N，这个物体的加速度是多少？
平行四边形法
正交分解法
F1
y
F1
0
F
F2
0
x
F2
【例题3】如图，位于水平地面上质量为m的木块，在大小为Ｆ，
牛顿运动定律的适应范围：是对宏观、低速物体
下列说法正确的是： （A） 1、物体合外力减小时，加速度一定减小 2、物体速度为零，合外力一定为零 3、物体合外力为零时，速度一定为零 4、物体合外力减小时，速度一定减小 5、物体的运动方向一定跟合外力的方向相同 6、物体的加速度大小不变一定受恒力作用 7、根据m = F/a ，物体的质量跟外力成正
牛顿第二定律
正比于
a∝F
a
∝
1 m
a ∝ mF
F ∝ma F ＝k ma
k 为比例系数
牛顿第二定律的内容
物体的加速度a跟作用在物体上的合外力 力F成正比，跟物体的质量m成反比。
假如你是科学家，你能否想个办法把k
消掉？
F ＝k ma
把能够使质量是1 kg的物体产生1 m/s2 的加速度的这么大的力定义为1 N，即
比， 跟加速度成反比
从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以 使物体产生加速度。可是我们用力提一个很重 的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无 矛盾？应该怎样解释这个现象？
牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗？
例1：某质量为1100kg的汽车在平直路面上 试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机， 经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重 新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速 度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力 不变。
牛顿第二定律知识点
牛顿第二定律知识点牛顿第二定律是经典力学中的一个重要定律，它描述了物体受力作用下的加速度与力的关系。
牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，其中F代表力，m代表物体的质量，a代表加速度。
本文将介绍牛顿第二定律的基本概念、数学表达式及其应用等知识点。
1. 牛顿第二定律的基本概念牛顿第二定律是指，当一个物体受到外力作用时，它的加速度与所受力成正比。
即物体受到的力越大，加速度也越大；质量越大，加速度越小。
而且，如果施加力的方向与物体的运动方向一致，则物体的速度将增加，如果施加力的方向与物体的运动方向相反，则物体的速度将减小。
2. 牛顿第二定律的数学表达式牛顿第二定律可以用一个简洁的数学表达式来表示，即F=ma。
这个表达式说明了力与加速度之间的关系，其中F代表力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
根据这个式子可以推导出，同样的力作用在质量小的物体上，会导致更大的加速度；而同样的力作用在质量大的物体上，会导致更小的加速度。
3. 牛顿第二定律的应用牛顿第二定律在物理学中有广泛的应用，并且可以解释和预测物体的运动情况。
下面列举几个应用实例：3.1 加速度的计算通过牛顿第二定律，我们可以计算物体所受的力和加速度之间的关系。
如果已知物体的质量和受力的大小，就可以根据F=ma计算出物体的加速度。
这个公式在力学中经常被使用，用来研究物体在不同力的作用下的运动情况。
3.2 弹簧振子的运动利用牛顿第二定律，我们可以研究弹簧振子的运动情况。
当一个弹簧振子受到外力作用时，可以通过牛顿第二定律推导出它的加速度，并进一步得到振子的运动方程。
这个应用实例在力学和振动学中具有重要的意义，用来描述弹簧振子的运动规律。
3.3 车辆的运动牛顿第二定律也可以应用在车辆的运动中，特别是在车辆行驶中受到阻力的情况下。
根据牛顿第二定律，我们可以计算车辆所受到的阻力、加速度和力之间的关系。
这个应用实例在交通工程中被广泛应用，用来分析车辆行驶过程中的加速度、速度和能耗等变化情况。
牛顿第二定律及其知识点
牛顿第二定律及其知识点牛顿第二定律是经典力学中的一个重要定律，描述了物体的运动与受力之间的关系。
它是牛顿三大运动定律之一，被广泛地应用于物理学和工程学中。
本文将以“step by step thinking”的方式，逐步介绍牛顿第二定律的概念和知识点。
1.牛顿第二定律的表述牛顿第二定律可以用数学公式来表示：F = ma，其中F表示物体所受的合外力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
这个公式表明了物体的加速度与作用在它上面的力成正比，与物体的质量成反比。
换句话说，施加在物体上的力越大，物体的加速度就越大；物体的质量越大，物体的加速度就越小。
2.牛顿第二定律的应用牛顿第二定律在物理学和工程学中有着广泛的应用。
它可以用来计算物体的运动轨迹、力的大小和方向等问题。
例如，当我们知道物体的质量和加速度时，可以利用牛顿第二定律计算作用在物体上的合外力大小；当我们知道物体的质量和施加在物体上的力时，可以利用牛顿第二定律计算物体的加速度。
3.牛顿第二定律和惯性系牛顿第二定律的应用范围是惯性系中的物体。
惯性系是指没有受到任何力作用的参考系。
在惯性系中，牛顿第二定律成立；而在非惯性系中，物体可能受到惯性力或其他非惯性力的作用，牛顿第二定律不再成立。
4.牛顿第二定律和质量质量是物体所固有的一个属性，是描述物体惯性的量度。
牛顿第二定律告诉我们，物体的加速度与物体的质量成反比。
具有较大质量的物体，由于其惯性较大，所受到的力相同情况下加速度较小；而具有较小质量的物体，由于其惯性较小，所受到的力相同情况下加速度较大。
5.牛顿第二定律的局限性牛顿第二定律在某些极端条件下可能不适用。
例如，当物体接近光速时，由于相对论效应的影响，牛顿第二定律需要进行修正。
此外，在微观尺度下，量子力学的规律也可能取代牛顿第二定律。
总结：牛顿第二定律是经典力学中的一个基本定律，描述了物体的运动与受力之间的关系。
它的应用范围广泛，并在物理学和工程学中发挥着重要作用。
牛顿第二定律课件
牛顿第二定律课件牛顿第二定律课件引言：牛顿第二定律是物理学中最基本的定律之一，在力学、天体物理学、电学等多个领域都有广泛的应用。
本课件将详细介绍牛顿第二定律的概念、公式、应用和实验，以帮助初学者更好地掌握和理解这一重要定律。
一、概念牛顿第二定律是指一个物体所受的合外力等于其质量乘以加速度，即F=ma。
其中，F代表合外力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
这个定律说明了力对物体的影响，即力越大，物体的加速度就越大，而物体的质量越大，其加速度就越小。
二、公式牛顿第二定律的公式为 F=ma，其中F是合外力，m是质量，a是加速度。
这个公式是力学中的基本公式之一，可以用来计算物体所受合外力的大小、物体的加速度和质量。
在实际应用中，我们可以通过测量物体的加速度和质量，计算出所受的合外力大小。
三、应用牛顿第二定律被广泛应用于力学、天体物理学、电学等多个领域。
在力学中，我们可以利用该定律计算机械系统中各个部分的运动状态和力的大小；在天体物理学中，我们可以利用该定律研究天体的运动、轨道和引力等问题；在电学中，我们可以利用该定律计算电流引起的磁效应，研究电路的电动力学等。
四、实验为了更好地理解牛顿第二定律，我们可以进行一些简单的实验。
比如可以通过测量物体的重量和加速度，计算出所受的合外力大小；可以利用牛顿摆来观察牛顿第二定律对物体运动的影响；还可以通过滑板车、水平轨道等物理实验现象来验证牛顿第二定律的正确性。
结论：牛顿第二定律是力学中的基础定律之一，其概念和公式非常简单易懂。
通过对该定律的研究和实验，我们可以更好地理解它的应用和作用。
希望本课件能够帮助初学者更好地掌握和应用牛顿第二定律，为物理学的学习打下坚实的基础。
高一物理牛顿第二定律课件
在这个课件中，我们将学习牛顿第二定律的公式和定义，了解质量、加速度 和力之间的关系，以及力的作用方向和加速度的关系。通过实例解析，我们 将应用牛顿第二定律解决常见问题，并了解其在实际中的限制和局限性。
牛顿第二定律的公式和定义
1 公式
2 定义
牛顿第二定律的公式为 F = m * a，其中 F 表示力， m 表示物体的质量，a 表示物体的加速度。
总结和要点
1 牛顿第二定律公式：F = m * a 3 力的作用方向与加速度的关系 5 应用牛顿第二定律的常见问题
2 质量、加速度和力之间的关系 4 实例解析牛顿第二定律 6 牛顿第二定律的限制和局限性
牛顿第二定律定义了力与物体质量和加速度之间 的关系，即力等于物体的质量乘以加速度。
质量、加速度和力之间的关系
质量
物体的质量是它所含有的物质的 量度，它决定了物体对力的响应 程度。
加速度
加速度是物体速度变化的量度， 在牛顿第二定律中，加速度与力 成正比。
力
力是引起物体产生加速度的原因， 增加力会增加物体的加速度。
力的作用方向与加速度的关系
1
同向作用力
当作用在物体上的力与物体运动的方向一致时，将导致物体加速。
2
反向作用力
当作用在物体上的力与物体运动的方向相反时，将减小物体的加速度。
3
多个力的合成
多个作用在物体上的力可以合成一个力，根据牛顿第二定律的公式计算物体的加 速度。
实例解析牛顿第二定律
汽车加速
通过施加更大的驱动力，汽车的加 速度将增加，达到更高的速度。
物体受力分析
通过牛顿第二定律，可以分析 物体所受力的大小和方向，进 而预测物体的运动。
牛顿第二定律(教学课件)(完整版)5
物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速 度的方向跟合力的方向相同。
a
F合 m
或F合
ma
F合 kma
学习任务一：牛顿第二定律的表达式 （1）瞬时性: 加速度和力的关系是瞬时对应（含大小和方向），
同时产生，同时变化，同时消失 （2）矢量性： 加速度的方向总与合外力方向相同 （3）同体性： 加速度和力必须对应同一物体
【例 2】弹簧的一端固定在墙上，另一端系一质量为 m 的木块，弹簧为自然长度时木块位于 水平地面上的 O 点，如图所示。现将木块从 O 点向右拉开一段距离 L 后由静止释放，木块 在粗糙水平面上先向左运动，然后又向右运动，往复运动直至静止。已知弹簧始终在弹性限 度内，且弹簧第一次恢复原长时木块的速率为v0 ，则（ ） A．木块第一次向左运动经过 O 点时速率最大 B．木块最终停在 O 点 C．整个运动过程中木块速率为v0 的时刻只有一个 D．整个运动过程中木块速率为v0 的时刻只有两个
祝你学业有成
2024年5月3日星期五9时49分32秒
考点二：利用牛顿第二定律分析动态过程
【变式练习 2】“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。近几年，越来越受
到年轻人的喜欢。如图所示，某人身系弹性绳自高空 P 点自由下落，a
点是弹性绳为原长时人的位置，b 点是人静止悬吊时的位置，c 点是人所
到达的最低点，且 ab<bc。假设弹性绳产生的弹力与伸长量之间的关系
考点三：牛顿第二定律求瞬时突变问题
【例 3】如图所示，天花板上用细绳吊起用轻弹簧相连的两个小球 A、B，它们
的质量分别是 m、2m ，两小球均保持静止。已知重力加速度为 g。当突然剪断
细绳时，小球 A 与小球 B 的加速度大小分别为（ ）
牛顿第二定律原理
牛顿第二定律原理一、牛顿第二定律内容1. 表述- 人教版教材中牛顿第二定律的内容为：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
- 用公式表示为F = ma（其中F是合外力，m是物体的质量，a是加速度）。
二、原理的理解1. 力与加速度的关系- 力是产生加速度的原因。
当物体受到外力作用时，就会产生加速度。
例如，对静止的物体施加一个力，物体就会开始运动，运动状态发生改变，也就是产生了加速度。
- 加速度的大小与力的大小成正比。
如果对同一个物体施加不同大小的力，力越大，物体获得的加速度就越大。
用较小的力推一个小车，小车加速较慢；用较大的力推同一辆小车，小车加速就会更快。
- 加速度的方向与力的方向相同。
如果力的方向是水平向右的，那么物体的加速度方向也是水平向右的。
这决定了物体运动速度变化的方向。
2. 质量与加速度的关系- 质量是物体惯性大小的量度。
质量越大，物体的惯性越大，改变其运动状态就越困难。
- 加速度的大小与物体质量成反比。
在相同的力作用下，质量大的物体加速度小，质量小的物体加速度大。
例如，用力去推一个质量大的箱子和一个质量小的箱子，在力相同的情况下，质量小的箱子加速度大，更容易被推动。
3. 牛顿第二定律的矢量性- 由于F = ma，力F和加速度a都是矢量。
这意味着在解决问题时，要考虑方向。
例如，在斜面上的物体受到重力、支持力和摩擦力的作用，计算合外力时要根据矢量合成的方法求出合外力的大小和方向，然后根据牛顿第二定律求出加速度的大小和方向。
4. 牛顿第二定律的瞬时性- 力与加速度是瞬时对应的关系。
当力发生变化时，加速度也会同时发生变化。
例如，一个物体在空中只受重力作用做自由落体运动，当它进入水中受到浮力和阻力作用时，合外力发生变化，加速度也会立即发生变化。
5. 牛顿第二定律的相对性- 牛顿第二定律只适用于惯性参考系。
在非惯性参考系中，需要引入惯性力才能使用类似牛顿第二定律的形式进行分析。
牛顿第二定律的内容、表述方式及应用
牛顿第二定律的内容、表述方式及应用一、牛顿第二定律的内容牛顿第二定律是经典力学中的基本定律，通常表述为：一个物体的加速度与作用在它上面的外力成正比，与它的质量成反比，加速度的方向与外力的方向相同。
牛顿第二定律可以用数学公式表示为：[ F = ma ]其中，( F ) 表示作用在物体上的外力，( m ) 表示物体的质量，( a ) 表示物体的加速度。
二、牛顿第二定律的表述方式牛顿第二定律的表述方式可以从以下几个方面来理解：1. 力的作用牛顿第二定律说明了力对物体的作用效果，即力能够改变物体的运动状态。
这种改变表现为物体速度的变化，即加速度。
2. 力的量度牛顿第二定律表明，力是使物体产生加速度的原因，加速度的大小取决于作用力的大小。
因此，力可以作为物体运动状态改变的量度。
3. 质量的量度牛顿第二定律还表明，物体的质量越大，它对作用力的反应越迟钝。
也就是说，质量是物体抵抗运动状态改变的量度。
4. 作用力和反作用力牛顿第二定律只描述了作用力对物体加速度的影响，而没有直接涉及反作用力。
但根据牛顿第三定律，作用力和反作用力大小相等、方向相反。
因此，在考虑物体受到的合外力时，应同时考虑作用力和反作用力。
三、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，以下是一些典型的例子：1. 运动物体的控制在体育运动中，运动员通过施加不同大小的力来控制物体的运动状态，如投掷、击打、踢球等。
了解牛顿第二定律可以帮助运动员更好地掌握运动技巧。
2. 机械设计在机械设计中，工程师需要根据牛顿第二定律来计算和选择合适的零件和材料，以确保机器正常工作。
例如，在设计汽车刹车系统时，需要根据汽车质量和刹车力来计算刹车距离。
3. 碰撞分析在碰撞分析中，牛顿第二定律可以帮助研究人员预测和评估碰撞过程中物体的加速度和速度变化。
这对于交通事故的调查和防范具有重要意义。
4. 火箭发射在火箭发射过程中，牛顿第二定律起到了关键作用。
牛顿第二定律 课件
一、牛顿第二运动定律
力与质量和加速度的关系
物体的加速度跟作用力成正比, 跟物体的质量成反， 加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同
牛顿第二定律用数学式子表示就是：
a ∝ F/m
或者： F ∝ ma
进一步可以将表达式改为：
F = k ma 其中 k 为比例常数
其实物体往往不止受到一个力的作用，物体受几个 力作用时，这时F 表示合力。
4、独立性：每个力都独立产生各自的加速 度，与其它力无关，物体实际运动的加速 度为这些加速度的矢量和，即合力产生合 加速度。
小试牛刀：
如图所示，质量为4kg的物体与水平地面的动摩擦
因数为μ=0.20。现对它施加一向右与水平方向成37°、
大小为20N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体
运动的加速度大小。 解：对物体受力分析
x方 Fx合= Fx—f
向：
f
y方向：Fy合= Fy + FN — mg
y FN
Fy
F
x ）37°
Fx
=0
所以 F合= Fx合
又 f=μ FN
mg
代入数据联立得a=2.6m/s2
例题： 某质量为1100kg的汽车在平直路面试车， 当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下 来。停下来后汽车又重新起步加速，设加速时牵引 力为2000N，假定试车过程中汽车受到的阻力不变。 求：(1)汽车受到的阻力的大小
F1y
F1
F合=F1x+F2x
=F1cos60°+F2cos60°
=10N. 由F合=ma得:
o 600 F1x 600 F2x
x
a F合 10 N 5m / s2 m 5kg
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第2单元牛顿第二定律__两类动力学问题
一．牛顿第二律
如图3－2－1所示为一张在真空中拍摄的羽毛与苹果自由下落的频闪照片。
请思考苹果与羽毛重力相差很大，为什么它们总在同一相同的高度呢？
图3－2－1
[试一试]
1．关于牛顿第二定律的下列说法中，正确的是()
A．物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合外力的大小决定，与物体的速度无关B．物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定，与速度方向无关
C．物体所受合外力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的
D．一旦物体所受合外力为零，则物体的加速度立即为零，其运动也就逐渐停止了
二．两类动力学问题
2．用40 N的水平力F拉一个静止在光滑水平面上、质量为20 kg的物体，力F作用3 s后撤去，则第5 s末物体的速度和加速度的大小分别是()
A．v＝6 m/s，a＝0B．v＝10 m/s，a＝2 m/s2
C．v＝6 m/s，a＝2 m/s2 D．v＝10 m/s，a＝0
如图3－2－2为甲、乙、丙三人百米比赛冲刺时的速度大小。
试比较三人冲刺速度的大小；由此看出应怎样比较物理量的大小？
图3－2－2
2．基本单位
3．导出单位
4
3
A．kg、m/s、N是导出单位
B．kg、m、C是基本单位
C．在国际单位制中，时间的基本单位是s
D．在国际单位制中，力的单位是根据牛顿第二定律定义的
三．加速度
[例1](2013·吉林模拟)在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上有一个质量为m＝2 kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，如图3－2－3所示，此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。
当剪断轻绳的瞬间，取g＝10 m/s2，以下说法正确的是()
A．此时轻弹簧的弹力大小为20 N
B．小球的加速度大小为8 m/s2，方向向左
C．若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度大小为10 m/s2，方向向右
D．若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度为0
[例2]如图3－2－4所示，质量m＝2 kg的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L＝20 m，用大小为30 N，沿水平方向的外力拉此物体，经t0＝2 s拉至B处。
(已知cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6，取g＝10 m/s2)
(1)求物体与地面间的动摩擦因数；
(2)用大小为30 N，与水平方向成37°的力斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t。
[例3]如图3－2－5甲所示，水平地面上轻弹簧左端固定，右端通过滑块压缩0.4 m锁定。
t＝0时解除锁定释放滑块。
计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度图象如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，倾斜直线Od是t＝0时的速度图线的切线，已知滑块质量m＝2.0 kg，取g＝10 m/s2。
求：
(1)滑块与地面间的动摩擦因数；
(2)弹簧的劲度系数。
[典例]如图3－2－6所示，绷紧的传送带，始终以2 m/s的速度匀速斜向上运行，传送带与水平方向间的夹角θ＝30°。
现把质量为10 kg的工件轻轻地放在传送带底端P处，由传送带传送至顶端Q处。
已知P、Q之间的距离为4 m，工件与传送带间
前
的动摩擦因数为μ＝3
2，取g ＝10 m/s2。
(1)通过计算说明工件在传送带上做什么运动； (2)求工件从P 点运动到Q 点所用的时间。
课后练习
1：如图所示，质量相同的木块M 、N 用轻弹簧连接并置于光滑水平面上，开始弹簧处于自然伸长状态，木块M 、N 静止，现用水平恒力F 推木块M ，若a M , a N 分别表示木块M 、N 的瞬时加速度，v M , v N 分别表示木块M 、N 的瞬时速度，则弹簧第一次被压缩到最短的过程中（ ） A ．M 、N 加速度相同时，速度v M >v N B ．M 、N 加速度相同时，速度v M =v N C ．M 、N 速度相同时，加速度a M >a N D ．M 、N 速度相同时，加速度a M =a N
例题：如图所示，自由落下的小球，从接触竖直放置的弹簧开始到弹簧的压缩量最大的过程中，小球的速度及所受的合外力的变化情况是（ ） A ．合力变小，速度变小 B ．合力变小，速度变大
C ．合力先变小，后变大；速度先变大，后变小
D ．合力先变大，后变小，速度先变小，后变大
练习：如图所示，自由下落的小球下落一段时间后．与弹簧接触，从它接触弹簧开始,到弹簧被压缩到最短的过程中，即弹簧上端位置由A —O —B ．且弹簧被压缩到O 位置时小球所受弹力等于重力，则小球速度最大时弹簧上端位于（ ）
A 、A 位置
B 、B 位置
C 、O 位置
D 、OB 之间某一位置
练习：如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是 ( )
A ．向右做加速运动
B ．向右做减速运动
C ．向左做加速运动
D ．向左做减速运动
练习：如图所示，在车箱内的天花板上悬挂着一个小球。
在某一段时间内，乘客看到悬线向前偏离了竖直方向，则在这段时间内（ ） A ．火车一定是向后运动，且速度增大
B ．火车一定是向后运动，且速度减小
C ．火车可能是向前运动，且速度增大
D ．火车可能是向前运动，且速度减小
练习：一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连。
小球某时刻正处于图示状态。
设斜面对小球的支持力为N ，细绳对小球的拉力为T ，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A.若小车向左运动，N 可能为零
B.若小车向左运动，T 可能为零
C.若小车向右运动，N 不可能为零
D.若小车向右运动，T 不可能为零 练习：如图所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一球，球与水平面的接触点为a ，与斜面的接触点为b .当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是( )
A ．球在a 、b 两点处一定都受到支持力
B ．球在a 点一定受到支持力，在b 点处一定不受支持力
C ．球在a 点一定受到支持力，在b 点处不一定受到支持力
D ．球在a 点处不一定受到支持力，在b 点处也不一定受到支持力
练习：如图所示，质量m 的球与弹簧Ⅰ和水平细线Ⅱ相连，Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P 、Q .球静止时，Ⅰ中拉力大小T 1，Ⅱ中拉力大小T 2，当仅剪断Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬间，球的加速度a 应是 ( )
A ．若断Ⅰ，则a ＝g ，方向水平向右
B ．若断Ⅱ，则a ＝T 2
m ，方向水平向左 C ．若断Ⅰ，则a ＝T 1m
，方向沿Ⅰ的延长线 D ．若断Ⅱ，则a ＝g ，竖直向上
练习：如图所示,质量为m 的小球用水平弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB 托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB 突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为 ( )
A.0
B.大小为g,方向竖直向下
C.大小为
g 33
2,方向垂直木板向下
D.大小为g 3
3
,方向水平向右
练习：细绳拴一个质量为m 的小球，小球将左端固定在墙上的轻弹簧压缩（小球与弹簧不连接），小球静止时弹簧在水平位置，如图所示。
将细绳烧断后，下列说法中正确的是( )
A ．小球立即开始做自由落体运动
B ．小球离开弹簧后做平抛运动
C ．小球运动的加速度先比重力加速度小，后来和重力加速度相等
D ．小球离开弹簧后做匀变速运动
练习：一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量m ＝15kg 的重物．重物静止于地面上，有一质量m 1＝10kg 的猴子，从绳的另一端沿绳向上爬，如图所示，
不计滑轮摩擦，在重物不离开地面的条件下，猴子向上爬的最大加速度为(g 取10m/s 2
) ( )
A ．25m/s 2
B ．5m/s 2
C ．10m/s 2
D ．15m/s 2。