牛頓第二定律的應(yīng)用精選(九篇)
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第1篇：牛頓第二定律的應(yīng)用范文
【關(guān)鍵詞】牛頓第二定律；應(yīng)用；技巧；策略
一、運用“隔離法”，化繁為簡
在牛頓第二定律的應(yīng)用中，多物體構(gòu)建下的運動系統(tǒng)，往往讓學(xué)生在物體受力分析和運動分析中，有種“丈二的和尚摸不到頭”的感覺。這時，懂得“隔離法”的應(yīng)用，化繁為簡，將運動系統(tǒng)中的物體隔離出來，獨立狀態(tài)下的物體受力與運動分析，顯然更容易上手。
例1，如圖1-1所示，在傾角為α的光滑斜面上，被繩子拴住的模板上，站著一只小貓。已知木板的質(zhì)量為M，是小貓的質(zhì)量m的兩倍。當拴住木板的斷開時，小貓沿著木板往上跑，與斜面保持位置相對不變的狀態(tài)。問：此時木板沿斜面的下滑加速度是多少？
在對該題的解答中，學(xué)生就可以通過“隔離法”，對木板、貓分別進行受力及運動分析，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解，達到解題要目的。
解答：（1）對木板分析，其受力如圖1-2所示。由題意可知，相對于斜面，木板是向下做勻加速運動。因此，可得：
Ff +Mg?sinα=Ma ①
（2）對小貓分析，其受力分析如圖1-3所示。由題意可知，相對于地面，小貓?zhí)幱陟o止的狀態(tài)（受力平衡）。因此，可得：
Ff +mg?sinα=Mg?sinα ②
將①②式聯(lián)立可得：a=g?sinα。
二、運用“整體法”，迎“繁”而上
對于物理基礎(chǔ)扎實的學(xué)生而言，整體法在牛頓第二定律中的巧用，可以起到迎“繁”而上的良好效果。在整體法的應(yīng)用中，可以將不同加速度的物體作為一個系統(tǒng)，則可以建立矢量式：F合=m1a1+m2a2+…+mnan。
仍是例1，我們就可以運用“整體法”，消除單獨物體受力分析的繁瑣。當繩子斷開之后，系統(tǒng)的受力及運動分析如圖2-1所示。
在x軸方向，整體所受合力為：（M+m）g?sinα=F合 ①
在矢量等式x方向中，由牛頓第二定律可得：
Ma+m?0=F合 ②
M=2m ③
聯(lián)立①②③可得：a=gsinα。
三、運用“假設(shè)法”，拓展解題思路
假設(shè)法在高中物理解題中應(yīng)用比較頻繁，特別是對于力學(xué)中的牛頓第二定律，為了方便解題，往往可以通過假設(shè)，再以假設(shè)作為解題的入口，運用牛頓第二定律得出結(jié)果。在一定程度上，假設(shè)法可以拓展學(xué)生的解題思路，而不是讓學(xué)生就一根筋的在想“物體A的加速度是向下還是上”。
例2：如圖3-1所示，物體A、B連接于滑輪之上，質(zhì)量分別為M、m。光滑斜面的傾角為α，C端固定于斜面，且不計滑輪及一切摩擦。問：物體A、B的加速度分別是多少？
解答：由于物體A、B的運動方向無法確定，為了便于分析，可以假設(shè)物體A的加速度aA沿斜面向下，那么物體B的加速度aB則豎直向上。于是，對物體A、B作如圖3-2、3-3所示的受力及運動分析。
由牛頓第二定律可得：
Mg?sinα-FTA=MaA ①
FTB-mg=maB ②
由題意可知：
FTA=2FTB ③
aA=aB ④
聯(lián)立①②③④可得：
aA=g
aB=g
【參考文獻】
第2篇：牛頓第二定律的應(yīng)用范文
【關(guān)鍵詞】平行前進 一虛一實 環(huán)環(huán)相扣 藝術(shù)處理 牛頓第二定律
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2012）16－0149－01
一 “牛頓第二定律”課的教學(xué)主線
筆者在課堂教學(xué)的主線上采用雙主線平行前進的方法，一條主線以解讀牛頓第二定律為知識體系層層推進，著重解決應(yīng)該如何理解和應(yīng)用牛頓第二定律；另一條主線則以《小球歷險記》為情節(jié)步步展開，分析小球在“歷險”過程中的種種情況（受力情況、運動情況及力和運動的關(guān)系）。兩條主線并行交錯，互為補充，取得了良好的教學(xué)效果。
“牛頓第二定律”課教學(xué)示意圖
二 “牛頓第二定律”教學(xué)主線的特點
1．平行前進，交錯延伸
從上面的圖表中不難看出本節(jié)課的兩條教學(xué)主線是既平行又交錯的關(guān)系。這樣，學(xué)生既理解了牛頓第二定律的本質(zhì)，掌握了應(yīng)用牛頓第二定律的關(guān)鍵問題，又學(xué)會了如何應(yīng)用牛頓第二定律解決實際問題。
2．一虛一實，相互“利用”
本節(jié)課的兩條主線中，小球是實實在在的，但不是這節(jié)課的重點；而“解讀”是抽象的，但它恰恰是本節(jié)課所要達到的主要目標。筆者在這兩條主線的設(shè)計上，一方面，讓具體的小球不斷在“歷險”中碰到“問題”，再從問題的分析、解決中總結(jié)規(guī)律——抽象地“解讀”。另一方面，讓抽象“解讀”得出的有關(guān)結(jié)論，解決小球在“歷險”中碰到的新問題。
3．環(huán)環(huán)相扣，層層推進
本節(jié)課的兩條主線從邏輯思維上看是環(huán)環(huán)相扣的，而從問題的難度上看是層層推進的。以小球這條主線來說，一方面，以“序幕——啟程——歷險——奇遇”為情節(jié)環(huán)環(huán)相扣。另一方面，從分析“靜止”到“運動”，從“合力為零”到“合力不為零”，從“受力恒定”到“受力變化”，一步一步，把問題不斷拓展、不斷深化。
4．藝術(shù)處理，引人入勝
本節(jié)課將兩條主線以不同的表現(xiàn)風(fēng)格展示出來，一莊一諧。“解讀”是嚴謹科學(xué)的，“歷險”則是生動詼諧的。用擬人化的手法和形象化的語言，將空洞抽象的理論用具體形象的小球在“歷險”中“問題化”“情節(jié)化”，用大家熟悉的形式展現(xiàn)出來，又以插播廣告的方式總結(jié)出牛頓第二定律的有關(guān)規(guī)律，新穎別致、通俗易懂。而通過PPT等媒體教學(xué)手段，將問題逐步展示，不斷變化，一波三折、跌宕起伏，很好地吸引了學(xué)生的眼球、抓住了學(xué)生的思想，達到了很好的教學(xué)效果。
三 常用的教學(xué)主線
第一，“論文”型——旁征博引，嚴絲合縫。這種主線以“科學(xué)嚴謹”見長，通常適用于一些物理規(guī)律的教學(xué)。這樣的主線，脈絡(luò)分明、結(jié)構(gòu)嚴謹，擺事實、講道理、重發(fā)展，是物理規(guī)律教學(xué)的主要教學(xué)思路。
第二，“小說”型——曲徑通幽，懸念迭出。這種主線以“情節(jié)曲折”取勝，通常對一些以習(xí)題為主的課，可以采用這種主線?？梢园此鶎W(xué)內(nèi)容的知識體系和內(nèi)在關(guān)系將問題系列化、情節(jié)化，將問題以“串聯(lián)”的方式組織起來。這種主線強調(diào)一題多解和一題多變，在“多解”中尋找解決問題的一般思路和最佳方案；在“多變”中領(lǐng)悟物理的變與不變的辯證關(guān)系。比如，本節(jié)課中的“小球歷險”問題。有時也可以用物理中的一些“佯謬”“上當題”“易錯題”作為教學(xué)主線，讓學(xué)生在辨析中領(lǐng)悟真諦；在“上當”中增長知識；在“錯誤”中走向成功。這樣的教學(xué)主線，使枯燥沉悶的習(xí)題教學(xué)變得生動形象、變化多彩，同時也培養(yǎng)了學(xué)生多方面的能力。
第3篇：牛頓第二定律的應(yīng)用范文
1正確理解牛頓第二定律的兩個特性――矢量性和瞬時性
1.1矢量性
力和加速度都是矢量，物體加速度方向由物體所受合外力的方向決定。牛頓第二定律數(shù)學(xué)表達式∑F=ma中，等號不僅表示左右兩邊數(shù)值相等，也表示方向一致，即物體加速度方向與所受合外力方向相同。
1.2瞬時性
當物體(質(zhì)量一定)所受外力發(fā)生突然變化時，作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時發(fā)生突變；當合外力為零時，加速度同時為零，加速度與合外力保持一一 對應(yīng)關(guān)系。牛頓第二定律是一個瞬時對應(yīng)的規(guī)律，表明了力的瞬間效應(yīng)。
例1一物體放在光滑水平面上，初速度為零，先對物體施加一向東的恒力F0(如圖1)，歷時1s；隨即把此力改為向西，大小不變，歷時1s；接著又把此力改為向東，大小不變，歷時1s；如此反復(fù)，只改變力的方向，共歷時60s。在此60s內(nèi)關(guān)于物體的運動，下列說法正確的是（）
A．物體時而向東運動，時而向西運動，在60s末靜止于初始位置之東
B．物體時而向東運動，時而向西運動，在60s末靜止于初始位置
C．物體時而向東運動．時而向西運動，在60s末繼續(xù)向東運動
D．物體一直向東運動，從不向西運動，在60s末靜止于初始位置之東
解析本題關(guān)鍵在于抓住牛頓第二定律的矢量性和瞬時性，當水平恒力改為向西時，加速度也改為向西，物體立即做勻減速運動，但速度方向仍然向東，加速度大小不變，經(jīng)1s速度為零，第3s運動與第1s相同為物體向東的加速運動；第2s與第4s物體運動情況相同為向東減速運動……如此重復(fù)下去。由此可知，物體時而向東加速、時而向東減速，在60s末，物體剛好停止，故D正確。
說明正確理解牛頓第二定律，著重理解a和F的矢量性、瞬時性，同時還應(yīng)注意理解力與運動的關(guān)系。
2合理應(yīng)用兩種處理力的手段――合成和分解
合成和分解是處理力的兩種常用手段。如果物體只受兩個力作用產(chǎn)生加速度，應(yīng)用力的合成法比較簡單；當物體受到兩個以上的力作用產(chǎn)生加速度時，常應(yīng)用正交分解法解題。
例2如圖2所示，一傾角為30°的斜面上放一木塊，木塊上固定一支架，支架末端用絲線懸掛一小球，木塊在斜面下滑時，小球與滑塊相對靜止共同運動。求絲線分別在以下三種情況下木塊下滑的加速度：(1)沿豎直方向，(2)沿與斜面垂直方向，(3)沿水平方向。
解析根據(jù)題意，小球與木塊的加速度相等，而加速度一定沿斜面方向。對小球受力分析分別有：
(1)如圖3(甲)所示，F(xiàn)T1和mg都是豎直方向，故不可能有加速度，故FT1-mg=0，a1=0，說明木塊沿斜面勻速下滑。
(2)如圖3(乙)所示，F(xiàn)T2和mg的合力一定為加速度的方向，即斜面方向，由平行四邊形定則，F(xiàn)合=mgsin30°，根據(jù)牛頓第二定律，加速度a2=gsin30°=g/2，方向沿斜面向下。
(3)如圖3(丙)所示，F(xiàn)T3和mg的合力也一定為斜面方向，由平行四邊形定則，F(xiàn)合=mg／sin30°，根據(jù)牛頓第二定律，加速度a3=g／sin30°=2g，方向沿斜面向下。
說明應(yīng)用力的合成法解牛頓第二定律問題時，一定要注意：合力的方向就是加速度的方向。
例3物體m靜止在傾角θ的斜面上加速豎直向上運動時，如圖4，則（）
A. 物體m受到斜面的支持力增加
B．物體m受到斜面的支持力減小
C．物體m受到的摩擦力減小
D．物體m受到的摩擦力增加
3準確選擇兩種受力分析的方法――隔離法和整體法
在處理連接體的受力分析對象時，需靈活運用整體法和隔離法。求解“內(nèi)力”問題通常先對整體運用牛頓第二定律，求出系統(tǒng)的加速度，再用隔離法研究連接體中一個物體，即可求出物體間的相互作用力；求解“外力”問題，需先分析連接體中的―個物體，確定系統(tǒng)的加速度，再對整體運用牛頓第二定律，即可求出“外力”。
例 4如圖6所示，質(zhì)量為2m的物體A與水平地面的摩擦可忽略不計，質(zhì)量為m物塊B與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，在已知水平推力F作用下，AB一起做加速運動，A和B間的作用力為_______。
說明求系統(tǒng)“外力”問題和系統(tǒng)的加速度，一般運用整體法；求系統(tǒng)“內(nèi)力”問題，必須運用隔離法，解題時往往需要兩種方法交叉使用。
4熟練掌握兩類動力學(xué)問題――已知力求運動和已知運動求力
應(yīng)用牛頓運動定律解答的主要問題，可以分為兩類。一是知道物體的全部受力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度，再結(jié)合運動學(xué)公式求出物體的運動情況；另一類是知道物體的運動情況，應(yīng)用運動學(xué)公式求出物體的加速度，再應(yīng)用牛頓第二定律推斷或求出物體的受力情況。在上述兩種情況中，加速度起一個中間橋梁作用。
例5如圖7，AC、BC為位于豎直平面內(nèi)的兩根光滑細桿，A、B、C三點恰好位于同一圓周上，C為該圓周的最低點，a、b為套在細桿上的兩個小環(huán)，當兩環(huán)同時從A、B點由靜止開始下落，則()
A．a(chǎn)環(huán)先到達c點
B．b環(huán)先到達c點
C．a(chǎn)、b環(huán)同時到達c點
D．不知道兩桿傾角，無法判斷
第4篇：牛頓第二定律的應(yīng)用范文
關(guān)鍵詞：物理 規(guī)律 教學(xué)方法
規(guī)律教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的中心任務(wù)。怎樣才能搞好規(guī)律教學(xué)呢？為此，我們進行了專題研究，總結(jié)出了規(guī)律教學(xué)的一般規(guī)律。
一、物理規(guī)律的類型
1、實驗規(guī)律。物理學(xué)中的絕大多數(shù)規(guī)律，都是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上，通過分析歸納總結(jié)出來的，我們把它們叫做實驗規(guī)律。如牛頓第二定律、歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、氣體實驗三定律等。2、理想規(guī)律。有些物理規(guī)律不能直接用實驗來證明，但是具有足夠數(shù)量的經(jīng)驗事實。如果把這些經(jīng)驗事實進行整理分析，去掉非主要因素，抓住主要因素，推理到理想的情況下，總結(jié)出來的規(guī)律，我們把它叫做理想規(guī)律。如牛頓第一定律。3、理論規(guī)律。有些物理規(guī)律是以已知的事實為根據(jù)，通過推理總結(jié)出來的，我們把它叫做理論規(guī)律。
二、物理規(guī)律教學(xué)的基本方法
在物理規(guī)律的教學(xué)過程中，不僅要讓學(xué)生掌握規(guī)律本身，還要對規(guī)律的建立過程、研究問題的科學(xué)方法進行深入了解，更重要的是如何應(yīng)用規(guī)律來解決具體問題。為此，對不同的物理規(guī)律應(yīng)采用不同的教學(xué)方法。1、實驗規(guī)律的教學(xué)方法。（1）探索實驗法。探索實驗法就是根據(jù)某些物理規(guī)律的特點，設(shè)計實驗，讓學(xué)生通過自己做實驗，總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。采用探索實驗法，不但能使學(xué)生將實驗總結(jié)出來的規(guī)律深刻理解、牢固記憶，而且還能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強學(xué)習(xí)興趣，更重要是通過這種方法使學(xué)生掌握了研究物理問題的基本方法。（2）驗證實驗法。驗證實驗法是采用證明規(guī)律的方法進行教學(xué)，從而使學(xué)生理解和掌握物理規(guī)律。具體實施時先由教師和學(xué)生一起提出問題，將物理規(guī)律直接告訴學(xué)生，然后教師指導(dǎo)學(xué)生并和學(xué)生一起通過觀察分析有關(guān)現(xiàn)象、實驗結(jié)論，驗證物理規(guī)律。驗證實驗法的最大特點是學(xué)生學(xué)習(xí)十分主動。這是因為在驗證規(guī)律時，學(xué)生已知問題的答案，對于下一步的學(xué)習(xí)目的及方法已經(jīng)清楚，所以更加有的放矢。（3）演示實驗法。演示實驗法就是教師通過精心設(shè)計的演示實驗，引導(dǎo)學(xué)生觀察，根據(jù)實驗現(xiàn)象，師生共同分析、歸納，總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。這種方法要充分發(fā)揮演示實驗的作用，增強演示實驗的效果。2、理想規(guī)律的教學(xué)方法。理想規(guī)律是在物理事實的基礎(chǔ)上，通過合理推理至理想情況而總結(jié)出的物理規(guī)律。因此在教學(xué)中應(yīng)用“合理推理法”。如在牛頓第一定律的教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生通過在不同表面上做小車沿斜面下滑的實驗，發(fā)現(xiàn)平面越光滑，摩擦阻力越小，小車滑得越遠。如果推理到平面光滑、沒有摩擦阻力的情況下，小車則將永遠運動下去，且速度不變，做勻速直線運動，從而總結(jié)出牛頓第一定律。又如理想氣體狀態(tài)方程也是在理想條件下得出的。3、理論規(guī)律的教學(xué)方法。 理論規(guī)律是由已知的物理規(guī)律經(jīng)過推導(dǎo)，得出的新的物理規(guī)律。因此，在理論規(guī)律教學(xué)中應(yīng)采用“理論推導(dǎo)法”。如在“動能定理”的教學(xué)中，教師提出問題：質(zhì)量為m的物體在外力f的作用下，由速度v1，經(jīng)過位移s，達到速度v2。請學(xué)生運用所學(xué)的知識，找出外力所做的功跟物體動能變化的關(guān)系。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)規(guī)律，都能運用“理論推導(dǎo)法”推導(dǎo)出動能定理的數(shù)學(xué)表達式。
三、物理規(guī)律教學(xué)中應(yīng)注意的問題
第5篇：牛頓第二定律的應(yīng)用范文
關(guān)鍵詞：物理定律；教學(xué)方法；多種多樣
關(guān)鍵詞：是對物理規(guī)律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過程的必然關(guān)系。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意：首先要明確、掌握有關(guān)物理概念，再通過實驗歸納出結(jié)論，或在實驗的基礎(chǔ)上進行邏輯推理（如牛頓第一定律）。有些物理量的定義式與定律的表式相同，就必須加以區(qū)別（如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R＝U/I），且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系，還要明確定律的適用條件和范圍。
（1）牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法，回顧“運動和力”的歷史。消除學(xué)生對力的作用效果的錯誤認識；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學(xué)時應(yīng)明確：牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài)，不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義，引入了慣性的概念，是研究整個力學(xué)的出發(fā)點，不能把它當作第二定律的特例；慣性質(zhì)量不是狀態(tài)量，也不是過程量，更不是一種力。慣性是物體的屬性，不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時，應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞：“物體因慣性要保持原來的運動狀態(tài)，所以……”。教師還應(yīng)該明確，牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系，但當我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學(xué)問題時，常?？梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈敽玫膽T性系。
（2）牛頓第二定律在第一定律的基礎(chǔ)上，從物體在外力作用下，它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達：物體的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時還應(yīng)請注意：公式F＝Kma中，比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1；a隨F改變存在著瞬時關(guān)系；牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系，以及與運動學(xué)、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
（3）萬有引力定律教學(xué)時應(yīng)注意：①要充分利用牛頓總結(jié)萬有引力定律的過程，卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗，海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料，對學(xué)生進行科學(xué)方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質(zhì)點間的距離的平方成反比（平方反比定律），減少學(xué)生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式，只適用于計算質(zhì)點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
（4）機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結(jié)出來，因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理，在外力和非保守內(nèi)力都不作功或所作的總功為零的條件下推導(dǎo)出來。高中教材是用實例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量，用它來解決問題時，就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程（過程量被消去），使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件（只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功）。這個定律不適用的問題，可以利用動能定理或功能原理解決。（5）動量守恒定律歷史上，牛頓第二定律是以F＝dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導(dǎo)出來，主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相，就目前中學(xué)的實驗條件來說，多數(shù)難以做到。即使做得到，要在課堂里準確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導(dǎo)出，再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律，也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動量的問題，相互作用的物體的所有動量都在一條直線上，所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤，應(yīng)該使他們明確，在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化，表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量，使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用，就沒有守恒問題。在解決實際問題時，如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠比它們所受的外力大，就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用，系統(tǒng)中有多少物體在相互作用，相互作用的形式如何，只要系統(tǒng)不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），動量守恒定律都是適用的。
第6篇：牛頓第二定律的應(yīng)用范文
傳統(tǒng)的實驗是用體重計或者彈簧秤來觀察超重和失重現(xiàn)象，實驗過程中，由于測量儀器的示數(shù)變化不定，且瞬間即逝，難于觀察和探究，實驗現(xiàn)象只能說明物體在豎直方向運動時，出現(xiàn)了視重大于或者小于物體重力即超重和失重現(xiàn)象，但還不能很好地解釋產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。筆者在教學(xué)中通常是把這種實驗作為一種引入課題的手段，并就此提出超重和失重的概念即"物體對支持物的壓力（或懸掛物的拉力）大于物體重力的情況，稱為超重現(xiàn)象。物體對支持物的壓力（或懸掛物的拉力）小于物體重力的情況，稱為失重現(xiàn)象。"
"產(chǎn)生超重和失重的原因究竟是什么？"，針對這一主要問題，筆者嘗試用力傳感器來完成超重與失重實驗，該方法既能適時觀察現(xiàn)象，又方便對現(xiàn)象進行理論探究，取得了不錯的教學(xué)效果。
附圖1為自制的超重與失重的數(shù)字化實驗裝置。該裝置木質(zhì)支架高1.50m，寬0. 60m，用兩根銅絲豎直地固定在支架上作為小鐵盒上下運動的滑道，力傳感器固定在小鐵盒里，細線通過支架頂端的兩個小滑輪牽引鐵盒上升和下降，數(shù)據(jù)采集器固定在支架一側(cè)，通過數(shù)據(jù)線與電腦相連。實驗時把鉤碼掛在力傳感器的掛鉤上，力傳感器把受力大小轉(zhuǎn)換成電信號，數(shù)據(jù)采集器把電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，計算機對數(shù)據(jù)進行處理，畫出力F隨時間t的變化曲線，力隨時間的變化就永久記錄下來了。根據(jù) F—t圖象就可看出物體各時間段的運動情況及對應(yīng)的視重變化情況。附圖2是某次實驗中力隨時間的變化曲線的視頻截圖，所使用的鉤碼質(zhì)量為200g。
附圖1：自制超重與失重的數(shù)字化實驗裝置
附圖2：力隨時間的變化曲線截圖
本圖縱軸表示鉤碼對力傳感器掛鉤的拉力大小（即視重），橫軸表示運動時間。虛線OO'是鉤碼在靜止狀態(tài)下記錄的圖線，表明鉤碼的的重力G大約為2N。A區(qū)內(nèi)圖線是鉤碼在上升階段的記錄結(jié)果，B區(qū)內(nèi)圖線是鉤碼在下降階段的記錄結(jié)果，視重大于G的部分表示鉤碼處于超重狀態(tài)，視重小于G的部分表示鉤碼處于失重狀態(tài)。圖像清楚地告訴我們，不管鉤碼是上升還是下降，都能產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象，這說明不能用物體的運動方向來判斷超重和失重，為我們下一步的理論探究指明了方向，那就是探究"產(chǎn)生超重和失重的原因"必須用牛頓第二定律的分析方法來分析問題。
鉤碼超重時，由牛頓第三定律可知，傳感器對鉤碼的向上的拉力F大于鉤碼的重力G，由牛頓第二定律可知：
F—G=ma
鉤碼所受合力向上，此時鉤碼具有向上的加速度（圖甲）。
鉤碼失重時，由牛頓第三定律可知，傳感器對鉤碼的向上的拉力F小于鉤碼的重力G，由牛頓第二定律可知：
G — F =ma
鉤碼所受合力向下，此時鉤碼具有向下的加速度（圖乙）。
理論探究統(tǒng)計結(jié)果如附表1。
附表1：超重失重理論探究統(tǒng)計表
理論探究的結(jié)果表明："產(chǎn)生超重和失重的原因是在豎直方向上存在加速度，加速度方向向上產(chǎn)生超重，加速度方向向下產(chǎn)生失重"。 并由此得出結(jié)論：物體處于超重還是失重狀態(tài)，僅由豎直方向的加速度方向決定，與運動方向無關(guān)。
第7篇：牛頓第二定律的應(yīng)用范文
關(guān)鍵詞： 力學(xué) 實驗專題 復(fù)習(xí)策略
一、近年高考對力學(xué)實驗的考查現(xiàn)狀
首先，近年高考物理實驗題加強了對基本實驗儀器使用和基本實驗技能的考查，比如：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、打點計時器、光電門、頻閃相機、傳感器等常見力學(xué)實驗器材。其次，要求學(xué)生都會觀察實驗現(xiàn)象，會記錄實驗數(shù)據(jù)，會用圖像處理實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。再次，學(xué)生要能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并制訂解決方案，運用已學(xué)的物理理論、實驗方法和實驗器材處理問題，包括簡單設(shè)計實驗。
二、創(chuàng)設(shè)情境，從不同的途徑總結(jié)歸類力學(xué)實驗
1.對同一個實驗，總結(jié)出多種實驗方案。比如速度的測量可以用打點計時器精確測量，可以用頻閃相機精確測量，還可以用光電門進行測量，針對不同方法設(shè)計一個小題訓(xùn)練。
2.對同一個儀器，總結(jié)出在哪些實驗用到這種儀器。比如打點計時器的使用，涉及打點計時器的實驗有研究勻變速直線運動的規(guī)律（求加速度，瞬時速度）、驗證牛頓第二定律、探究動能定理、驗證機械能守恒定律。把每個實驗的原理、注意事項分別總結(jié)出來。
3.對同一個實驗?zāi)Ｐ陀迷诙鄠€實驗中，比如必修1中驗證牛頓定律的實驗裝置、可以驗證動能定理、機械能守恒。對此，我提出以下問題：
問題1：可用此裝置完成的實驗有哪些？問題2：研究勻變速直線運動的規(guī)律需要平衡摩擦力嗎？需要使鉤碼及吊盤質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量嗎？問題3：用此裝置做驗證牛頓第二定律需要平衡摩擦力嗎？需要使鉤碼及吊盤質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量嗎？探究動能定理呢？問題4：平衡摩擦力的方法有哪些？當小車后的繩子上加上力傳感器后用該裝置做驗證牛頓第二定律及動能定理還需用平衡摩擦力？滿足鉤碼吊盤質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量嗎？
4.對同一個問題有多種數(shù)據(jù)處理方法，可以對各種數(shù)據(jù)處理方法進行分析比較。比如打點計時器打出的紙帶數(shù)據(jù)處理注意事項和方法：①紙帶的選擇：紙帶上的點清晰，適當舍棄開頭密集部分，適當選取計數(shù)點，弄清楚所選的時間間隔。②加速度的求解方法：逐差法。③用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)，要求畫出圖像首先要選擇好標度，然后描點、連線。若是題目中直接給出圖像，則要先推導(dǎo)出縱坐標隨橫坐標變化的函數(shù)表達式，明確圖像中斜率和截距表示的物理量，求相關(guān)問題。對頻閃照片的處理方法與紙帶的處理方法相同。
對同一種數(shù)據(jù)處理方法也可以用在不同實驗中。比如描點作圖求斜率可以求解勻變速運動的加速度、勻速運動的速度、利用單擺周期的平方和擺長函數(shù)圖像的斜率求重力加速度、圖像研究a和F的關(guān)系，等等。
通過對不同實驗裝置及不同實驗?zāi)康牡谋容^讓學(xué)生對這類實驗的認識更有深度和廣度。
三、精選題型精講精練
第8篇：牛頓第二定律的應(yīng)用范文
關(guān)鍵詞： 牛頓第二定律實驗 系統(tǒng)誤差 摩擦力 質(zhì)量 加速度
牛頓第二定律實驗的目的是研究小車或滑塊的加速度a與其所受的合力F、小車質(zhì)量M的關(guān)系。采取控制變量的方法。按照課本上的實驗步驟要求，很容易得到牛頓第二定律的結(jié)論：加速度與力成正比與質(zhì)量成反比。但是當我們上完課后會感覺結(jié)論的得出不夠嚴謹，還存在著一些問題。
1.摩擦力的平衡是否真的到位了？
小車所受的合外力等于小車受到的重力G、支持力N、摩擦力f和繩子拉力T的合力，若小車受到的G、N、f的合力為零，則小車的合外力等于繩子的拉力T。那么要想讓G、N、f的合力為零，教材中的做法是調(diào)節(jié)軌道面的傾斜角度，使小車在G、N、f的作用下做勻速運動，也就是G在斜面方向上的分力與f相等，即平衡摩擦力。具體操作是，軌道長木板的一端墊高一些，使之形成一個斜面，然后把實驗小車放在長木板上，輕推小車，給小車一個沿斜面向下的初速度，觀察小車的運動情況，看是否做勻速直線運動。當基本上可看做是勻速運動時，則認為已經(jīng)達到平衡。在判斷小車是否做勻速運動的時候，僅靠目測是不夠的，一般我們會讓小車連接上紙帶，用打點計時器打出的點來判斷平衡摩擦力是否到位，如果打點均勻則小車做勻速直線運動，恰好充分平衡摩擦力。但在平衡時增加了紙帶的摩擦和小車質(zhì)量的變化：
（1）打點計時器工作時，振針對紙帶的阻力是周期性變化的，所以，難以做到重力沿斜面方向的分力與阻力始終完全平衡，小車的運動也不是嚴格意義上的勻速直線運動，紙帶上的點的間隔也不可能完全均勻。
（2）在實驗前對摩擦力進行了平衡以后，實驗中需在小車上增加或減少砝碼，因為改變了小車對木板的壓力，從而使摩擦力出現(xiàn)了變化，有沒有必要重新平衡摩擦力?其實沒有必要，因為由此引起的摩擦力變化是極其微小的。從理論上講，在小車及其砝碼質(zhì)量變化時，由力的分解可知，重力沿斜面向下的分力G和垂直斜面方向的分力G（大小等于對斜面的壓力），在斜面傾角不變的情況下是成比例增大或減小的，進而重力沿斜面方向的分力G和摩擦力f成比例變化，仍能平衡。但實際情況是，紙帶所受阻力F′f，在平衡時有G＝Ff＋F′f，而當F′f和Ff成比例變化后，前式不再相等，因而略有變化。另外，小車的軸與輪的摩擦力也會略有變化。在我們的實驗中，質(zhì)量變化較小，所引起的誤差可忽略不計。
2.質(zhì)量和力選取的范圍是不是太小了？
事實上，砝碼與砝碼盤的重力mg與小車所受的拉力F是不相等的，這是產(chǎn)生實驗系統(tǒng)誤差的原因，為此，必須根據(jù)牛頓第二定律分析mg和F在產(chǎn)生加速度問題上存在的差別。在小車所受的摩擦力已被平衡的條件下，設(shè)小車實際加速度為a，小車質(zhì)量為M，由牛頓第二定律可得mg＝（m＋M）a，即若視F＝mg，設(shè)這種情況下小車的加速度為a′，則a′＝mg／M。在本實驗中，M保持不變，與mg（F）成正比，而實際加速度a與mg成非線性關(guān)系，且m越大圖像斜率越小。理想情況下，加速度a′與實際加速度a的差值為mg/M（M+m），由此可見，m取不同值，a不同，m越大，a越大，當M?垌m時，a≈a′，a0，這就是要求該實驗必須滿足M?垌m的原因所在。我們可以將實驗數(shù)據(jù)質(zhì)量M的取值范圍擴大，根據(jù)表達式a=mg/（m＋M）通過計算機利用Excel作a與M的關(guān)系圖：m=0.1kg。
從做出的圖形來看當a與1/M并不成正比，造成的原因為上面分析出的系統(tǒng)誤差。當1/M的取值在0到5之間時圖形可以近似地看做是過原點的直線，即當1/M取零時M趨近于無窮大，當1/M取5時M約等于0.2kg為m兩倍，且1/M取得越小在圖形上截取的線段越接近于直線，即系統(tǒng)誤差越小。
因此滿足砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m遠小于小車和小車上的砝碼的總質(zhì)量M的目的就是為了減小因?qū)嶒炘聿煌晟贫鸬恼`差。此誤差可因為m?垌M而減小，但不可能消去此誤差。但我們可以重新設(shè)計實驗，即在計算質(zhì)量的時候用M=M+m，進而研究F與M的關(guān)系，這樣就消除了系統(tǒng)誤差。
通過以上分析，學(xué)生能夠清楚地認識到實驗數(shù)據(jù)的取值范圍的恰當是實驗成功的基礎(chǔ)，正確地處理造成實驗的誤差和恰當?shù)膶嶒炚`差分析，能夠減少錯誤結(jié)論的產(chǎn)生，從而增加成功的概率。通過以上分析，學(xué)生能夠很容易地知道為什么要讓小車的質(zhì)量遠大于懸掛砝碼的質(zhì)量，以及怎樣設(shè)計實驗消除系統(tǒng)誤差，深刻體會到選擇恰當?shù)膶嶒灧椒▽Φ玫秸_結(jié)論的重要性。
參考文獻：
第9篇：牛頓第二定律的應(yīng)用范文
1．命題分析
直線運動、力與平衡、牛頓運動定律，是必考內(nèi)容，考查的重點是勻變速直線運動的規(guī)律、摩擦力、共點力的平衡以及牛頓第二定律的應(yīng)用，而構(gòu)建物理模型，應(yīng)用運動學(xué)、靜力學(xué)與動力學(xué)的相關(guān)知識，解決現(xiàn)實生活和生產(chǎn)中的實際問題，已成為近年高考命題的熱點。
2．備考策略
要注重運動學(xué)公式的靈活應(yīng)用以及運動圖像的分析，注重物體運動過程的分析，特別要關(guān)注多個運動階段與多個物體的運動問題；要注重物體的受力分析，特別是摩擦力的分析與計算；要注重整體法與隔離法的合理應(yīng)用，特別要關(guān)注生活、生產(chǎn)與科技中的相關(guān)力學(xué)問題。
二、熱點題型探究
考點一：勻變速直線運動
要點提示：一套基本公式和關(guān)系式（v=v0+at，x=v0t+12at2，v2－v20=2ax，x=v0+v2t）；兩個中間速度（v中時=v0+v2、v中位=v20+v22）；一個重要推論（Δx=aT2）；幾個比例關(guān)系（對初速度為零的勻加速直線運動適用）；vt圖（圖線的斜率表示加速度，圖線與橫軸間的“面積”表示位移）。
例1一運輸車往返于相距x的A、B兩站之間。若運輸車在加速和制動時能達到的最大加速度大小為a，且規(guī)定運輸過程中速度大小不得超過v，求該運輸車從A站啟動到B站停止所需的最短時間t。
【分析】由于規(guī)定了運輸過程中車速大小不得超過v，需分運輸車的最大速度不超過限速和超過限速兩種情況討論。運輸車的最大速度vm若不超過限速v，則運輸車先加速后減速；若超過限速v，則運輸車先加速至v，勻速運動一段路程后再減速。
本題涉及物體的多個運動階段，是一個開放型問題，若不注意運輸車速度的限制，往往會漏解后一種情況。對此類問題，須注意各運動階段之間的聯(lián)系，并根據(jù)題給條件進行周密的分析，全面考慮可能出現(xiàn)的多種情況，避免漏解。
考點二：共點力的平衡
要點提示：平衡狀態(tài)（靜止狀態(tài)、勻速直線運動狀態(tài)）；平衡條件（F合=0，分量式為ΣFx=0與ΣFy=0）；特殊規(guī)律（輕繩和二力桿件平衡時受力必沿繩或桿件方向，三力平衡時作用線必在共面且共點）；常用方法（平行四邊形定則分解法、平行四邊形定則合成法、正交分解法）。
例2如圖1，墻上有兩個釘子a和b，它們的連線與水平方向的夾角為45°，兩者的高度差為l。一條不可伸長的輕質(zhì)細繩一端固定于a點，另一端跨過光滑釘子b懸掛一質(zhì)量為m1的重物。在繩子距a端的c點有一固定繩圈。若繩圈上懸掛質(zhì)量為m2的鉤碼，平衡后繩的ac段正好水平，則重物和鉤碼的質(zhì)量比m1[]m2為（）
【分析】繩圈上懸掛鉤碼，平衡后繩圈受繩的ac段、bc段的拉力以及鉤碼的拉力，其中兩段繩子的拉力大小均為m1g，鉤碼的拉力大小為m2g。根據(jù)共點力的平衡條件，可求得重物和鉤碼的質(zhì)量比。
對于共點力的平衡問題，作出正確的受力分析，確定各個力的大小和方向是求解的關(guān)鍵。本題也可采用平行四邊形定則合成法，根據(jù)繩的ac段、bc段拉力的合力與鉤碼的拉力大小相等、方向相反求解；還可采用平行四邊形定則分解法，將鉤碼的拉力沿繩的ca方向和cb方向分解，再尋找關(guān)系求解。
考點三：牛頓第二定律
要點提示：數(shù)學(xué)表達式（F合=ma，分量式為ΣFx=max與ΣFy=may）；定律的“四性”（同體性、矢量性、瞬時性和獨立性）；適用范圍（慣性參考系，宏觀物體、低速運動）；兩類基本問題（由物體的受力情況確定運動情況，由物體的運動情況確定受力情況，加速度是聯(lián)系運動和力的紐帶）。
例3受水平外力F作用的物體，在粗糙水平面上做直線運動，其vt圖線如圖2所示，則（）
A．在0~t1秒內(nèi)，外力F大小不斷增大
B．在t1時刻，外力F為零
C．在t1~t2秒內(nèi)，外力F大小可能不斷減小
D．在t1~t2秒內(nèi)，外力F大小可能先減小后增大
【分析】vt圖線的斜率表示加速度，由題給vt圖線可判斷物體加速度的變化情況，再根據(jù)牛頓第二定律，不難對外力F大小的變化情況作出正確判斷。