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在牛顿第二定律的实验中,平衡摩擦力的作用是什么,为什么一定要平衡摩擦力,如果不,有什么影响呢,谢谢

2023-09-24 03:54:35
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马老四
在牛顿第二定律的实验中,一般是通过悬挂重物来起动力作用的,即小车受到的拉力等于重物的重力。
如果不平衡摩擦力,就会导致无法控制小车受到的力。合外力也就不等于拉力。最终导致无法得出正确的结论。
北有云溪

由于摩擦力F = UN = UMG * COSA

A角的倾斜角板

加速度为a = F / M = UG * COSA

所以摩擦造成的,小车的加速度与质量无关

阿啵呲嘚

1.定律内容:物体的加速度跟物体所受的合外力f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。

2.公式:f合=ma

3.几点说明:

(1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。

(2)f=ma是一个矢量方程,应用时应规定正方向,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值,一般常取加速度的方向为正方向。

(3)根据力的独立作用原理,用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时,可将物本所受各力正交分解,在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式:fx=max,fy=may列方程。

4.牛顿第二定律的五个性质:

(1)同体性:f合、m、a对应于同一物体。

(2)矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑f

=

ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同。

(3)瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零,加速度与合外力保持一一对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应。

(4)相对性:自然界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立。

(5)独立性:作用在物体上的各个力,都能各自独立产生一个加速度,各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。

(6)

因果性:在式f合=am来看,f合是使物体产生加速度的原因,而加速度a则是合力f作用产生的效果。

(7)统一性:式f合=am中的各量必须统一使用国际值单位,合力f的单位是n,质量m的单位是千克,加速度的单位是米每二次方秒。

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2023-09-09 03:11:441

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2023-09-09 03:12:131

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已经在qq上回答完整版了
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2023-09-09 03:14:361

验证牛顿第二定律实验的注意事项和易错点

注意事项: (1)平衡摩擦力和保证m>>m1是减小本实验系统误差的关键.采用上述“垫板法”平衡摩擦力,不仅操作方便,而且在改变小车质量的实验中不需再调.这是因为摩擦力和小车所受重力沿斜面方向的分力总是成正比地变化的.所用长木板各部分的平滑程度尽可能要一致.最好不上漆,刨平后用零号砂纸打磨一下即可.调匀速时,先进行目测,最后应打一条纸带观察,看是否调到匀速了.为了保证m>>m1,小车质量应足够大.如果所用小车质量较小,可在小车内装一些砝码以增加总质量.在精确度要求不太高时,砂桶总质量最大不超过小车质量的5%.这时可在两位有效数字的精度上验证定律.例如,小车质量为200克,则砂桶最大不超过10克.若需砂桶质量调节范围大一些,则应增大小车质量. (2)本实验的数据处理主要是用打点纸带测算加速度,可以用速度-时间图象求加速度. (3)分析实验数据验证牛顿第二定律时,可以用比例法验证:即看比值 ,,……等在实验误差范围内是否为同一恒量(等于小车质量m);乘积m1a1,m2a2,m3a3……等是否为同一恒量(等于加速力F);也可以作出a-F图像和a- 图像,看图像是否为直线来验证.由于是验证性实验,可以预先让学生分析作a-m图像(双曲线)的弊端,得出作a- 图像的优点. (4)如果平衡摩擦力做得不好,则图像不会通过坐标原点;如果不满足m>>m1的条件,图像将会是一条曲线.出现后一种情况时,可以采用保证运动系统(小车和砂桶)的总质量不变来消除.办法是,预先在小车内装几个小砝码,在需要改变加速的力时,把这些砝码移少量到砂桶内.只要摩擦力能得到较好的平衡,就可以得到过坐标原点的直线.不过,在计算质量时,应把砂桶的总质量考虑在内.
2023-09-09 03:14:461

牛顿第二定律实验

实验中将木板倾斜,平衡摩擦力后,分别隔离小车和砝码为研究对象,进行受力分析。 设小车质量为M,砝码质量为m,小车运动和砝码下落的加速度大小相同,设加速度大小为a。对小车进行受力分析,细线的拉力为小车的合外力,设拉力为T,根据牛顿第二定律有:T1=Ma……①;对砝码进行受力分析,受本身重力和细线的拉力,同样有mg-T2=ma……②,又T=T1=T2联立方程①②解得:T=Mmg/(M+m)……③ 本实验中是把砝码的重力mg看作是绳子对小车的拉力,即认为是T=mg,对上面等式③进行数学分析。显然,只有当M>>m时,才可以认为T=mg。严格的说,T<mg。 由以上分析可见,为了减小实验的系统误差,必须满足砝码质量远小于车的质量。
2023-09-09 03:15:092

如何实验证明牛顿第二定律

一、实验条件设计中的科学方法——控制变量法“验证牛顿第二定律”实验所研究的是物体运动的加速度a与物体所受外力F 的关系,物体运动的加速度a与物体的质量m的关系,即a、F、m间的关系。 由于加速度a随力F、物体的质量m的变化而同时发生变化, 所以它们间的关系难以确定, 实验中为了研究三者的关系采用了控制变量法。所谓控制变量法, 就是将具有某种相互联系的三个或多个物理量中的一个或几个加以控制, 使之保持不变, 研究另外两个物理量之间的关系; 此后再控制另一个物理量, 使之保持不变, 研究剩余的两个物理量间的关系。 例如研究 、之间的关系, 研究a、F、m之间的关系, 研究 之间的关系等都用到这种方法。在“验证牛顿第二定律”实验中, 在研究、F、m之间的关系时, 先控制物体的质量m不变, 改变力F的大小, 研究a与F的定量关系。得出物体的质量m一定时, 物体运动的加速度a与物体所受的合外力F成正比; 再控制物体所受的外力F不变, 改变物体的质量m, 研究a与m的定量关系。 得出物体所受的合外力F一定时, 物体运动的加速度a与物体的质量m成反比; 最后将二者加以归纳综合, 得出a、F、m三者之间的定量关系, 即物体运动的加速度a与物体所受的合外力F成正比, 与物体的质量m成反比。二、实验环境的等效法——平衡摩擦法在“验证牛顿第二定律”的实验中, 小车所受木板对它的滑动摩擦力f 随小车质量的变化而变化, 而在实验中又必须知道小车所受到的合外力F, 这样由于摩擦力 f 的变化, 给验证实验过程带来了不必要的麻烦。 一方面需要测定动摩擦因数, 另一方面还要测量、计算每次改变小车的质量后的摩擦力, 大大增加了实验的难度, 而该实验却巧妙地采用了平衡摩擦力的方法, 将重力沿斜面的分力与摩擦阻力平衡, 等效于小车不受摩擦阻力的作用, 从而简化了实验。该实验平衡摩擦力的方法是, 将表面平整的木板的一端垫起, 使放在它上表面的物体所受重力沿斜面的分量与摩擦阻力相等, 即, 此时无论物体的质量怎样变化, 只要 成立, 就一定存在, 于是实现了化“变”为“不变”, 即平衡了摩擦力之后的实验环境就等效于物体不受摩擦阻力作用, 这样小车所受的合外力就是细线对小车的拉力。在平衡摩擦力时应做到: ①平衡摩擦力时不要挂上沙桶; ②平衡摩擦力时要使小车拖着纸带, 使纸带通过打点计时器, 并且使打点计时器处于工作中, 因为打点计时器对纸带的阻力同样存在; ③通过打下的纸带粗测、判断小车是否做匀速直线运动, 从而判断是否已经平衡了摩擦力。
2023-09-09 03:15:201

在验证牛顿第二定律的试验中,为什么重物的质量要远小于小车的质量?

在“验证牛顿第二定律”实验中要求测量物体所受合外力和物体的总质量,而且对这两个物理量越容易测量越好.通过“等效法”的阐述我们已经知道,绳子对小车的拉力即为物体所受的合外力,而这个合外力还必须经过一系列的求解才能得到,而且每改变一次小车的质量必须重新计算一次,也增加了实验的运算难度.因此,为了使实验中的运算简化,在实验原理上进行了近似处理. 以小车和沙桶为研究对象,根据牛顿第二定律,得mg-T=ma,T=ma即 mg=(m+M)a . m、M分别为小桶(包括桶里面的沙子)和小车(包括车上面的砝码)的质量,解之得a=ma/(m+M) T=mg ma=mg/(1-m/M) 当时,有.M》》m 在具备的前提下,绳子的拉力T约等于沙桶及其沙子的总重力mg.在这一条件下,小车所受的合外力近似等于小桶及沙子的总重力mg.这样小车所受的合外力也就可以直接通过测量得出.从而简化了实验的数据运算,并且对实验结果的影响很小.
2023-09-09 03:15:271

关于验证牛顿第二定律的实验

这个在参考书上都有介绍的 因为我们验证的原理就是将盘喝砝码所受的重力看成物理所受的拉力,为了减少误差(盘所受的空气阻力,以及绳的拉力)。。。。
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验证牛顿第二定律实验

在验证牛顿第二定律实验中用到控制变量法,即1、保证小车受到的拉力不变,改变小车的质量2、保证小车的质量不变,改变小车受到的拉力在验证小车的加速度和外力关系时对小车 T=Ma, 对小桶和桶内的细沙 mg-T=maa=mg/(m+M)这两个方程得到T=Ma=mMg/(m+M)=mg/(m/M+1)当m远小于M时使T近似的等于mg,满足控制变量法中小车受到的拉力不变
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牛顿第二定律的实验如何找恒力

验证牛顿第二定律的实验中,用钩码的重力来代替小车受到的拉力,再根据图像来分析对吧?那么你想想看,小车受到的拉力和重物重力相等吗?不理解就往下看...=w=打个比方来说:——空间中存在50N的力,它去拉一个木块时,这50N的力全部“作用”在了木块上。——而用人的手使出50N的力去拉同样一个木块时,这50N的力在拉动木块的同时,还要拉动“手”本身,是不是有“损耗”?作用在木块上的力自然就小于50N了。同样,钩码拉小车,力本身等于钩码重力,排除空气阻力干扰,在拉动小车同时也在作用于自己,所以小车所受到的力自然小于钩码重力,物理表达式如下:设钩码质量为m,小车质量为M...根据牛顿第二定律可知:mg=(M+m)a , 可推得:a= mg/M+m 拉力为mg没错,此时你看分母,是不是偏大?所以实验要求钩码质量要远小于小车质量.........但钩码加速度等于小车加速度。因为它们所受合外力完全相同。
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牛顿第二定律实验不需要平衡摩擦力

当然不需要重新平衡摩擦力啦. 平衡摩擦力,就是在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡所受的摩擦阻力.平衡方程为mgsinθ=μmgcosθ ,m,g都约掉了,方程又为 μ=tanθ 也就是说确定一个斜面的倾斜角θ之后,无论小车上的砝码的质量m怎么变,都可以再推出mgsinθ=μmgcosθ的这个等式使摩擦力平衡.
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如图甲所示为为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.某同学用此实验装置研究物体加速度和合外力的关系

①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动,打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀.设小车的质量为M,砝码和砝码盘的质量为m,设绳子上拉力为F,以整体为研究对象有mg=(m+M)a解得a=mgM+m以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=MM+mmg显然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于砝码和砝码盘的重力.所以为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量.②研究物体加速度和合外力的关系时,应保证小车质量不变;③a、由图线OA段可知,a与F的图线是倾斜的直线,可知质量一定的情况下,加速度与合外力成正比.b、因为图线的斜率表示物体的质量,AB段明显偏离直线,此时小车的质量不再远大于钩码的质量,斜率为钩码和小车总质量的倒数.故选:C故答案为:①间距相等;砝码及砝码盘的总质量远小于小车的质量;②小车的质量;③a.当小车质量不变时,小车的加速度与合外力成正比;b.C
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你可以跟具公式倒推啊所有的实验都是证明公式的正确性的所以可以倒推假设法可以来确定的因为在手机上回答的所以看不见图不能进一步帮你
2023-09-09 03:20:482

[高中物理] 验证牛顿第二定律实验 中的图象的截距的物理意义……

楼主千万别听他的,你说的是对的!只有当轨道平行是截距才等于最大静摩擦了,因为θ=0,gsinθ=0
2023-09-09 03:20:595

验证牛顿第二定律试验中,为何有时要让砝码质量m远远小于小车质量M???,有时又不需要??

如果研究对象是小车和砝码整体,则不要“m远远小于小车质量M”的条件;如果研究对象是小车,则要“m远远小于小车质量M”的条件。定滑轮改变了拉力的方向,如果只考虑绳子方向的受力,摩擦阻力不计,可等效把绳子拉直;当研究对象选整体,整体只受G(注意是沿绳子方向)则有a=G/(M+m);当研究对象选小车,小车只受绳子拉力T。在加速度和质量一定的情况下,物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且与物体质量的倒数成正比。加速度的方向跟作用力的方向相同。扩展资料:物体受几个外力作用,在一个外力作用下产生的加速度只与此外力有关,与其他力无关,各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度,合加速度和合外力有关。力是产生加速度的原因,加速度是力的作用效果h故力是改变物体运动状态的原因。牛顿第二运动定律定量地说明了物体运动状态的变化和对它作用的力之间的关系,和牛顿第一运动定律、牛顿第三运动定律共同组成了牛顿运动定律,是力学中重要的定律,是研究经典力学的基础阐述了经典力学中基本的运动规律。参考资料来源:百度百科--牛顿第二运动定律
2023-09-09 03:22:191

初中牛顿第二定律

牛顿第二定律是牛顿三定律当中最为重要的,它揭示了力与加速度之间的关系,是经典物理学中的重要支柱之一。中文名第二定律外文名Newton"ssecondlawofmotion别名牛顿第二定律,牛二表达式F=ma提出者牛顿牛顿第二定律 Newton"s Second Law of Motion1.定律内容:物体的加速度跟物体所受的合外力F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.公式:F合=ma即,作用力正比于物体动量的变化率,这也叫动量定理。在相对论中F=ma是不成立的,因为质量随速度改变,而F=Δ(mv)/Δt依然适用。3.几点说明:(1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。(2)F=ma是一个矢量方程,应用时应规定正方向,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值,一般常取加速度的方向反正方向。(3)根据力的独立作用原理,用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时,可将物本所受各力正交分解,在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程。4.牛顿第二定律的六个性质:(1)因果性:力是产生加速度的原因。(2)矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑F=ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同。(3)瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零,加速度与合外力保持一一对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应。(4)相对性自然:界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立。(5)独立性:作用在物体上的各个力,都能各自独立产生一个加速度,各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。(6)同一性:a与F与同一物体某一状态相对应。
2023-09-09 03:22:381

在验证牛顿第二定律的试验中,为什么重物的质量要远小于小车的质量?

减小摩擦力带来的影响
2023-09-09 03:22:482

大学气垫导轨验证牛顿第二定律的物理实验思考题答案

1.如果下倾斜,则重力的斜向分力会形成驱动力,即F+mgsin=ma,F-a图存在负向截距; 如果上倾斜,则重力的斜向分力会形成阻力,即F-mgsin=ma,F-a图存在正向截距; 2.s=0.5(v1+v2)t,解得v2=2s/t-v1,即截距为初始速度,梯度为2/t,再利用v2=v1+at,可以解得a.
2023-09-09 03:22:561

牛顿第二定律弯曲图像

什么情况能先说下么
2023-09-09 03:23:053

验证牛顿第二定律的实验,为什么设计的小车的拉力要远小于小车重力?

这个问题我相信你们老师应该是讲过的,因为我们老师就对这个问题强调过.答案应该是这样的 因为整个实验中,我们是让小车在重物的拉力下加速运动的,所以,整个系统是又一个加速度的,那么,物块在下降的过程中,其实是一个失重的过程(失重就是有向下的加速度,这个你应该懂的吧?如果不懂,我就这里解释一下)(绳上的拉力是小于物块的重力的)这个我相信你是可以理解的吧.既然这样,如果这个加速度很大的话,绳上的拉力就明显小于物块的重力啦,所以,在记录数据啊,画表格啊,误差就很大了嘛.所以我们要尽量让这个误差小点,就要让这个加速度尽量小,所以物块的重力要远小于小车的重力,就是这个原因.
2023-09-09 03:23:231

要求写出三种验证牛顿第二定律的实验方案

1,种是小车实验2,是重力加速度的那个实验3,上下弹簧两个木块贴在一起
2023-09-09 03:23:312

牛顿第二定律实验 为什么不重复平衡摩擦?

毫无疑问。只要μ,θ一定,摩擦力一定会与重力沿斜面向下的分力平衡。
2023-09-09 03:23:403

大学气垫导轨验证牛顿第二定律的物理实验思考题答案

1. 如果下倾斜,则重力的斜向分力会形成驱动力,即F+mgsin=ma,F-a图存在负向截距; 如果上倾斜,则重力的斜向分力会形成阻力,即F-mgsin=ma,F-a图存在正向截距;2. s=0.5(v1+v2)t,解得v2=2s/t-v1,即截距为初始速度,梯度为2/t, 再利用v2=v1+at,可以解得a。
2023-09-09 03:23:501

求解牛顿第二定律验证实验的报告

证明物体的加速度与物体所受的净力成正比 由于是为了证明物体的加速度与物体所受的净力的关系,所以物体的质量和摩擦力必须保持不变。在同一的平面上(确保摩擦力相同),并在静止状态,以不同的力量推动质量相同物件,则可观察到:以较大力量推动的物件,在相同的时间内,移动的距离较长。 以较小力量推动的物件,在相同的时间内,移动的距离较短。假设:t为时间 dL为受较大力量推动的物件的移动距离 ds为受较小力量推动的物件的移动距离因为较大力量推动的物件的移动距离较受小力量推动的远,所以:dL > ds因此,得出它们的速率的不等式:所以,受较大力量推动的物件的速率比受较小力量推动的物件的速率大。由此,可得它们的加速度的不等式:简化后,得出:而距离除以时间的二次方正是加速度。由此可得出,愈大力量推动的物件,物件的加速率也愈大;愈小力量推动的物件,物件的加速率也愈小。所以两者成正比例。因此,“物体的加速度与物体所受的净力成正比”是正确的。所以:F = 物体所受的净力 a = 物体的加速度
2023-09-09 03:24:101

验证牛顿第二定律实验,为什么小车和砝码的重量要远远大于钩码重量?

这样个钩码重量才可以忽略不计!
2023-09-09 03:24:213

牛顿第二定律内容 请看下面的详细解释

1、牛顿第二运动定律的常见表述是:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。 2、该定律是由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中提出的。牛顿第二运动定律和第一、第三定律共同组成了牛顿运动定律,阐述了经典力学中基本的运动规律。 3、牛顿第二运动定律实验是物理中的一个很基础、必要的验证性实验,涉及到检验一个物理定律或规律的基本途径和方法,因此对于其实验精度往往有特殊的要求。
2023-09-09 03:24:291

验证牛顿第二定律的实验,连接小物块与砝码的绳子应该长好还是短好

实际绳子的长短跟这个定律的验证是没啥关系的,但为了能更加的减少实验误差,可以长短都试下,最长就是从桌子到地面的高度就可以了。望采纳
2023-09-09 03:24:391

气垫导轨验证牛顿第二定律实验中数字计时器的档位是什么,连接两个光电门是怎?

(1)在实验开始时,应调整气道下方的螺丝,轻推滑块而不承受重载。如果滑块以均匀速度沿直线移动,即滑块通过光电门的速度相等,那么光电门的遮光时间相等,证明了气轨是水平的。(2) a,当实验先与电源连接,然后放车时,出现误差; b,实验 m2应远小于 m1,因此 bc 误差; d,当用图像探讨加速度与质量的关系时,实验认为 m 的重量等于滑块上的合力,因此 m 的质量应远小于 m 的质量,因此可以假定挡板通过闸门的瞬时速度等于这一时期的平均速度△ v1 = d1,v2 = d2。然后,根据运动学方程 v22-v21 = 2as,解为: a = (d △ t2)2?答案是: (1)卸下牵引重量,m 放在任何位置,或卸下牵引重量,轻轻推动滑翔机 m,数字定时器记录每个光电开关束阻塞时间△ t 相等。(2) d; (3) a = (d △ t2)2?(d △ t1)22s
2023-09-09 03:24:491

关于《验证牛顿第二定律》的实验的问题

对砂和桶,设等量为m,则 mg-T=ma对小车,设质量为M,则 T=Ma联立解得 a=mg/(m+M) 因此拉力T=Mmg/(m+M)<mg实验中,当满足M>>m时,M/(m+M)≈1,T≈mg祝你进步!
2023-09-09 03:24:582

关于牛顿第二定律

分类: 教育/科学 >> 升学入学 >> 高考 问题描述: 为什么会有牛顿第二定律的加速度公式?(即该定律如何产生?) 恳请各位高人给予准确答复!谢谢! 解析: 牛顿第二定律是定量地描写力的效果,即确定了受力物体(质点)的加速度跟物体所受的外力和物体的质量之间的关系;并定量地量度了物体平动惯性的大小. 第二定律的教学,首先也应唤起学生已有的感性知识.例如,同一辆车,用较大的力推时起动快,用较小的力推时起动慢.起动的快慢反映了速度从零增加到某一数值v用的时间长短不同,即产生的加速度不同.这个现象说明,对于同一个物体,受到的力大,则产生的加速度大;受到的力小,则产生的加速度小.使学生对加速度与力的关系有个初步的印象. 又如,有一辆空车和另一辆装满货物的车,用同样大小的力(设力足够大,能使它们起动)分别去推它们,则空车(质量小)起动得快,即加速度大,装满货物的车(质量大)起动得慢,即加速度小.使学生对加速度与质量的关系有个初步印象. 在此基础上告诉学生,要研究加速度跟力和质量的定量关系,还必须通过实验进行准确的测量.我们可以使用图12-2的装置进行实验.实验成功的关键是:桌面要平滑,小车的轮轴要灵活,总之,要尽量减小摩擦的影响. 首先,研究加速度与力的关系.光滑桌面上放两个相同的小车(轴承质量要好!),两车的左边通过拉线固定在同一个夹板上,以控制两车的同时起动,同时停车.令两小车质量相同为M,两托盘里的砝码分别为m和2m,并M>>2m,放开夹板,使质量相同的两小车分别在mg和2mg的力作用下,从静止开始做匀加速直线运动;经过一段时间,夹住夹板,同时停住两车,测出两小车分别前进的 可得到两车运动路程之比和两车加速度之比相等,即 于是得出结论:物体(质点)质量一定时,物体受到力的作用所产生的加速度的大小,跟力的大小成正比 a~F 加速度的方向跟力的方向一致. 然后,研究加速度与质量的关系.使一个小车为另一个小车质量的二倍,而令两托盘内砝码同为m,即测量两个质量不同的小车在相同的力mg作用下的路程关系.结果测得,质量为2M的小车通过路程是质量为M的小车通过路程的一半,于是得到 即当质量不同的物体所受的作用力相同时,产生的加速度与质量成反比.这里,我们还需要引导学生进一步认识质量的概念,相同的力作用在不同物体上,质量大的物体得到的加速度小,它的运动状态难改变,说明惯性大;而质量小的物体得到的加速度大,它的运动状态容易改变,说明惯性小.所以我们说,物体的质量是它的惯性大小的量度. 根据以上实验所测得的结果进行分析,我们运用数学工具概括和表达定律: 比例式 表明的物理含义是在外力作用下物体所产生的加速度与它所受的外力成正比,与其惯性大小(即质量)成反比.若把上述比例式写成恒等式,则为 于是 通过适当的选择和确定单位,可使上式中的比例系数等于1,而无单位.如把1kg物体产生1m/s2的加速度所受到的力,规定为1N(kg·m/s2),则k=1,并考虑到力和加速度的矢量性,则有 F=ma. 意义清楚,不致由F~ma误解为F~m,F~a. 注意给学生强调指出,所导出的公式F=ma,等号两边的物理意义是不同的,只反映量值和方向的关系. 若扩展成多个作用力的情况,则有 ∑F=ma. 不仅要求学生知道上述公式,而且重要的是,要求学生知道它的建立过程,即从观察、实验入手,经过思维加工,由感性认识提高到理性认识.同时,要求学生能用准确的语言文字来表述这一物理规律,即物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同. 最后,还要进一步明确以下几点: ①牛顿第二定律是力的瞬时作用规律,即物体什么时刻受力,什么时刻就产生加速度;什么时刻不受力就不产生加速度;各个时刻都受力,则各个时刻都产生加速度. ②第二定律的数学表示式∑F=ma,是矢量式,在解决具体问题时,往往把它写成坐标轴上的投影式,按平面直角坐标有 ∑Fx=max, ∑Fy=may. ③应用第二定律必须注意单位,在国际单位制中,力学的基本单位是:长度(m),质量(kg),时间(s),其他都是导出单位,因此,力的单位可根据牛顿第二定律导出为kg·m/s2,即牛顿,简称牛,用符号N表示. ④牛顿运动定律的适用范围.在物理学发展的过程中,经典力学用来解决很多实际问题时得到的结果都与实际情况相符合,证明了牛顿定律的正确性;但19世纪以来,随着高速(可与光速相比)粒子进入物理学研究领域和物理学深入到微观结构内部,牛顿定律与实验事实发生了矛盾,这种矛盾由20世纪初爱因斯坦的相对论解决了.因此,我们认识到,牛顿运动定律只是对宏观、低速物体才是正确的,这就是牛顿定律的适用范围.
2023-09-09 03:25:061