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20 牛顿第二定律

免费读1256字2024-07-22

  老师:同学们大家好,这节课我们学习牛顿第二定律。上一节课,我们通过实验探究得到,在质量一定时,物体加速度的大小与它受到的作用力成正比。在作用力一定时,物体加速度的大小与它的质量成反比。那么对于任何物体都是这样的吗?如果我们多做几次类似的实验,每次实验的数据点都可以拟合成直线,而且这些直线与坐标轴的交点又都十分接近原点,如以图所示,那么实际的规律很可能就是这样的。

  老师:到目前为止,我们的结论仍然带有猜想和推断的性质,只有根据这些结论所推导出的很多新结果都与实验事实一致的时候,我们才能把这些结论成为定律。由此看来,科学家们在根据有限的实验室时宣布某个定律时,既需要谨慎,也需要勇气。大量的实验结果和观察到的事实可以得出与我们上节探究实验同样的结论。那么这样我们就可以总结出一般的规律了。

  老师:物体的加速度大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向和作用力的方向相同,这就是牛顿第二定律。牛顿第二定律可以用比例式来表达,a正比于FBM或者写成f正比于m,a,也可以把它写为等式,f等于k,ma,其中的k是比例系数。牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系,还明确了加速度的方向与力的方向是一致的。

  老师:从牛顿第二定律可以知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用力提一个很重的箱子时,却提不动这根牛顿第二定律有没有矛盾?应该如何解释这个现象?这个现象与牛顿第二定律是没有矛盾的。牛顿运动第二定律当中的f指的是物体所受的合力,而不是其中的某一个力。我们用一个比较小的力提一个放在地面上的很重的箱子,而没有提动的时候,这个箱子总共受到三个力的作用,数值向下的重力、地面给的支持力以及人向上的拉力。这三个力的合力为0,箱子的加速度为0,所以箱子仍然是保持静止的。

  老师:如果我们取质量的单位是千克,加速度的单位是米每二次方秒。根据牛顿第二定律中加速度与力质量的关系,我们应该怎样来确定力的单位呢?在牛顿第二定律的表达式,f等于KMA中,k的取值取决于FMA单位的选择。当k等于一的时候,质量等于1千克的物体在某个力的作用下,获得一米每二次方秒的加速度时,这个力的大小f等于m,a等于1千克米尔斯方秒。如果我们把这样大的力叫做一个单位的力的话,那么力的单位就是千克米每二次方秒。后世为了纪念牛顿对物理学的巨大贡献,把千克米二次方秒称作牛顿,用符号n来表示。

  老师:在初中的时候我们已经学过在国际单位制中立的单位是牛顿,但是当时并不知道牛顿是怎样定义的。学习过牛顿第二定律这个问题就清楚了。当质量的单位取千克,加速度的单位取米每二次方秒时,力的单位取牛顿时,牛顿第二定律的表达式可以简化为,f等于m,a由f等于MA可知,a等于f除以m。

  老师:在同样大小的力的作用下,不同物体产生的加速度与它的质量成反比。也就是说,质量反映了一个

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