第四节牛顿第二定律

牛顿第二定律

1.牛顿第二定律：物体的加速度跟所受合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

2.a=k·F/m(k=1)→F=ma

3.k的数值等于使单位质量的物体产生单位加速度时力的大小。国际单位制中k=1。

4.当物体从某种特征到另一种特征时，发生质的飞跃的转折状态叫做临界状态。

5.极限分析法(预测和处理临界问题)：通过恰当地选取某个变化的物理量将其推向极端，从而把临界现象暴露出来。

6.牛顿第二定律特性：1)矢量性：加速度与合外力任意时刻方向相同

2)瞬时性：加速度与合外力同时产生/变化/消失，力是产生加速度的原因。

3)相对性：a是相对于惯性系的，牛顿第二定律只在惯性系中成立。

4)独立性：力的独立作用原理：不同方向的合力产生不同方向的加速度，彼此不受对方影响。

5)同体性：研究对象的统一性。

第五节牛顿第二定律的应用

解题思路：物体的受力情况?牛顿第二定律?a?运动学公式?物体的运动情况

第六节超重与失重

超重和失重

1.物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况称为超重现象(视重>物重)，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况称为失重现象(物重<视重)。<>

2.只要竖直方向的a≠0，物体一定处于超重或失重状态。

3.视重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力(仪器称值)。

4.实重：实际重力(来源于万有引力)。

5.N=G+ma(设竖直向上为正方向，与v无关)

6.完全失重：一个物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零，达到失重现象的极限的现象，此时a=g=9.8m/s2。

7.自然界中落体加速度不大于g，人工加速使落体加速度大于g，则落体对上方物体(如果有)产生压力，或对下方牵绳产生拉力。

第七节力学单位

单位制的意义

1.单位制是由基本单位和导出单位组成的一系列完整的单位体制。

2.基本单位可任意选定，导出单位则由定义方程式与比例系数确定的。基本单位选取的不同，组成的单位制也不同。

国际单位制中的力学单位

1.国际单位制(符号~单位)：时间(t)~s，长度(l)~m，质量(m)~kg，电流(I)~A，物质的量(n)~mol，热力学温度~K，发光强度~cd(坎培拉)

2.1N：使1kg的物体产生单位加速度时力的大小，即1N=1kg·m/s2。

3.常见单位换算：1英尺=12英寸=0.3048m，1英寸=2.540cm，1英里=1.6093km。

附：力学知识点归纳

第一章..定义：力是物体之间的相互作用。

理解要点：

(1) 力具有物质性：力不能离开物体而存在。

说明：①对某一物体而言，可能有一个或多个施力物体。

②并非先有施力物体,后有受力物体

(2)力具有相互性：一个力总是关联着两个物体，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体。

说明：①相互作用的物体可以直接接触，也可以不接触。

②力的大小用测力计测量。

(3)力具有矢量性：力不仅有大小，也有方向。

(4)力的作用效果：使物体的形状发生改变;使物体的运动状态发生变化。

(5)力的种类：

①根据力的性质命名：如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。

②根据效果命名：如压力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等。

说明：根据效果命名的，不同名称的力，性质可以相同;同一名称的力，性质可以不同。

重力

定义：由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力。

说明：①地球附近的物体都受到重力作用。

②重力是由地球的吸引而产生的，但不能说重力就是地球的吸引力。

③重力的施力物体是地球。

④在两极时重力等于物体所受的万有引力，在其它位置时不相等。

(1)重力的大小：G=mg

说明：①在地球表面上不同的地方同一物体的重力大小不同的，纬度越高，同一物体的重力越大，因而同一物体在两极比在赤道重力大。

②一个物体的重力不受运动状态的影响，与是否还受其它力也无关系。

③在处理物理问题时，一般认为在地球附近的任何地方重力的大小不变。

(2) 重力的方向：竖直向下(即垂直于水平面)

说明：①在两极与在赤道上的物体，所受重力的方向指向地心。

②重力的方向不受其它作用力的影响，与运动状态也没有关系。

(3)重心：物体所受重力的作用点。

重心的确定：①质量分布均匀。物体的重心只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体，它的重心就在几何中心上。

②质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。

③薄板形物体的重心，可用悬挂法确定。

说明：①物体的重心可在物体上，也可在物体外。

②重心的位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。

③引入重心概念后，研究具体物体时，就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示，于是原来的物体就可以用一个有质量的点来代替。

弹力

(1) 形变：物体的形状或体积的改变，叫做形变。

说明：①任何物体都能发生形变，不过有的形变比较明显，有的形变及其微小。

②弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变，叫做弹性形变，简称形变。

(2)弹力：发生形变的物体由于要恢复原状对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。

说明：①弹力产生的条件：接触;弹性形变。

②弹力是一种接触力，必存在于接触的物体间，作用点为接触点。

③弹力必须产生在同时形变的两物体间。

④弹力与弹性形变同时产生同时消失。

(3)弹力的方向：与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。

几种典型的产生弹力的理想模型：

① 轻绳的拉力(张力)方向沿绳收缩的方向。注意杆的不同。

② 点与平面接触，弹力方向垂直于平面;点与曲面接触，弹力方向垂直于曲面接触点所在切面。

③ 平面与平面接触，弹力方向垂直于平面，且指向受力物体;球面与球面接触，弹力方向沿两球球心连线方向，且指向受力物体。

(4)大小：弹簧在弹性限度内遵循胡克定律F=kx，k是劲度系数，表示弹簧本身的一种属性，k仅与弹簧的材料、粗细、长度有关，而与运动状态、所处位置无关。其他物体的弹力应根据运动情况，利用平衡条件或运动学规律计算。

摩擦力

(1) 滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上相当于另一个物体滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。

说明：①摩擦力的产生是由于物体表面不光滑造成的。

②摩擦力具有相互性。

ⅰ滑动摩擦力的产生条件：A.两个物体相互接触;B.两物体发生形变;C.两物体发生了相对滑动;D.接触面不光滑。

ⅱ滑动摩擦力的方向：总跟接触面相切，并跟物体的相对运动方向相反。

说明：①“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”

②滑动摩擦力可能起动力作用，也可能起阻力作用。

ⅲ滑动摩擦力的大小：F=μFN

说明：①FN两物体表面间的压力，性质上属于弹力，不是重力。应具体分析。

②μ与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关，无单位。

③滑动摩擦力大小，与相对运动的速度大小无关。

ⅳ效果：总是阻碍物体间的相对运动，但并不总是阻碍物体的运动。

ⅴ滚动摩擦：一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦，滚动摩擦比滑动摩擦要小得多。

(2)静摩擦力：两相对静止的相接触的物体间，由于存在相对运动的趋势而产生的摩擦力。

说明：静摩擦力的作用具有相互性。

ⅰ静摩擦力的产生条件：A.两物体相接触;B.相接触面不光滑;C.两物体有形变;D.两物体有相对运动趋势。

ⅱ静摩擦力的方向：总跟接触面相切，并总跟物体的相对运动趋势相反。

说明：①运动的物体可以受到静摩擦力的作用。

②静摩擦力的方向可以与运动方向相同，可以相反，还可以成任一夹角θ。

③静摩擦力可以是阻力也可以是动力。

ⅲ静摩擦力的大小：两物体间的静摩擦力的取值范围0

说明：①静摩擦力是被动力，其作用是与使物体产生运动趋势的力相平衡，在取值范围内是根据物体的“需要”取值，所以与正压力无关。

②最大静摩擦力大小决定于正压力与最大静摩擦因数(选学)Fm=μsFN。

ⅳ效果：总是阻碍物体间的相对运动的趋势。

对物体进行受力分析是解决力学问题的基础，是研究力学的重要方法，受力分析的程序是：

1. 根据题意选取适当的研究对象，选取研究对象的原则是要使对物体的研究处理尽量简便，研究对象可以是单个物体，也可以是几个物体组成的系统。

2. 把研究对象从周围的环境中隔离出来，按照先场力，再接触力的顺序对物体进行受力分析，并画出物体的受力示意图，这种方法常称为隔离法。

3. 对物体受力分析时，应注意一下几点：

(1)不要把研究对象所受的力与它对其它物体的作用力相混淆。

(2)对于作用在物体上的每一个力都必须明确它的来源，不能无中生有。

(3)分析的是物体受哪些“性质力”，不要把“效果力”与“性质力”重复分析。