4.3 牛顿第二定律（讲义）-初升高物理暑假预习精品课（人教版）（学生版）.docx

4.3牛顿第二定律

——划重点之初升高暑假预习强化精细讲义

知识点1：牛顿第二定律及力的单位

1.牛顿第二定律

（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)公式表示为a∝Fm或F∝ma,各量单位未知时，通常会写为F=kma,其中k为比例系数,F指物体所受合外力,

(3)意义:①确定了加速度、力、质量之间的数量关系。②确定了加速度与合外力这两个矢量间的方向关系，即加速度方向与引起这个加速度的合外力的方向相同.③牛顿第二定律是联系“力”和“运动”的桥梁。

(4)适用范围:①只适用于惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)；②只适用于宏观物体(相对于分子、原子)低速(远小于光速)运动的情况。

(1)不能由m=Fa得出m∝F、m∝1

(2)不能由F=ma得岀F∝m、F∝a的结论，因为F是物体受到的合力，与质量和加速度

2.力的单位

（1）比例系数k的含义

根据F=kma知k=Fma,k的大小由F、m、a三者所取的单位共同决定,三者取不同单位时,k的数值不同，在国际单位制中k=1。由此可知，在应用公式F=ma进行计算时，F、m、a

（2）牛顿的含义

在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号为N,它是根据牛顿第二定律定义来的，使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N,即1N=1kg·m/s2

3.对牛顿第二定律的理解

1.因果性：力是产生加速度的原因，只要物体所受合外力不为零，物体就获得加速度。

2.同体性:加速度、合外力和质量是对应于同一个物体(系统)的，所以分析问题时一定要先确定好研究对象。

3.矢量性:公式F=ma是矢量式，在任意时刻a的方向都与F相同，当F方向变化时,a的方向也同时变化。

4.瞬时性:a与F同时产生、同时变化、同时消失，为瞬时对应关系.a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受的合力。

5.独立性:①作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵循牛顿第二定律;②物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和;③力和加速度在各个方向上的分量也遵循牛顿第二定律，即ax=F

（1）物体的加速度大小不变，则物体不一定受恒力作用。因为F=ma是矢量式，加速度大小不变，方向有可能变化，故F不一定是恒力。

（2）物体受到几个力共同作用时，每个力各自独立地使物体产生一个加速度，就像其他力不存在一样,这个性质叫作力的独立作用原理。牛顿第二定律的独立性是后面讲解正交分解法求合力、求加速度的依据。

（3）合外力与速度无关，与加速度有关。速度变大或变小由加速度(合外力)与速度的方向决定，速度与加速度力向相同时，物体做加速运动,反之，则做减速运动。

（4）物体所受的合外力和物体的速度没有直接关系.有力必有加速度,合外力为零时，加速度为零，但此时速度不一定为零，同样速度为零时，加速度不一定为零，即合外力不一定为零.

（5）力是改变物体运动状态的原因，即力→加速度→速度变化(运动状态变化)，物体所受的合外力决定了物体加速度的大小，而加速度的大小决定了单位时间内速度变化量的大小，加速度的大小与速度大小无必然联系。

例如:雨滴从高空由静止下落，由于空气阻力作用，其加速度逐渐减小，直到为零，在此过程中雨滴先做加速运动，加速度减小，速度増大，当加速度减小到零时,雨滴做匀速运动，速度达到最大。

（6）a=ΔvΔ

①a=ΔvΔt是加速度的定义式，属于物理学中用比值法定义的物理量，a与Δv、

（7）牛顿第一定律是牛顿第二定律在F=0时的特例吗？

牛顿第一定律指出了力是改变物体运动状态的原因，明确了力的定义，而牛顿第二定律是在力的定义的基础上建立的，定量定义了力和质量的比值大小，进而定量研究力和惯性大小对运动的影响；没有牛顿第一定律,就无所谓力与惯性，就没有以牛顿第二定律为核心的整个动力学，所以牛顿第一定律是研究力学的出发点，是不能用牛顿第二定律代替的，也不是牛顿第二定律在F=0时的特例。

知识点2：利用牛顿第二定律解题的步骤

第一步:明确研究对象.根据问题的需要和解题的方便，选出研究对象，可以是一个整体或隔离出的物体，视具体情况而定。

第二步:对研究对象进行受力分析和运动状态分析，画出受力示意图，明确物体的运动性质及运动状态.

第三步:建立坐标系，选取正方向，写出已知量,根据牛顿第二定律列方程.

第四步:统一已知量的单位，代入数值求解.

第五步:检查所得结果是否符合实际情况，舍去不合理的解.

如图所示,光滑水平面上的物体受三个力作用，分别是重力、支持力、水平力F。每一个力都产生一个加速度，物体只有一种运动状态，沿着力F的方向以a=Fm的加速度运动.重力和支持力是一对平衡力，作用效果相互抵消，作用于物体的合力相当于F

【典例1