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【討論】牛頓第二運動定律—物理筆記
發表于: 2022/12/24
牛頓第二運動定律:
A、內容:
(1)物體不受外力,或合力=0 時:
靜止的物體會繼續保持靜止,運動的物體會做等速度運動。
(2)運動狀態改變,表示物體受合力作用,且合力≠0,此時物體的運動會產生加速度。
(3)牛頓發現:
甲、物體的質量(m)一定時,作用力(F)愈大時,加速度(a)愈大, 即作用力 (F) 和加速度 (a) 成正比。 (圖一)
乙、作用力(F)一定時,質量(m)愈大的物體運動愈慢,加速度(a)愈小, 即質量 (m) 和加速度 (a) 成反比。 (圖二)
丙、欲得到相同的加速度(a),質量(m)愈大的物體,所需的外力(F)愈大, 即質量 (m) 和作用力 (F) 成正比。 (圖三)
https://img.yamol.tw/file/63a6a0fbf2a80.jpg
B、公式:
(1)關係式:F=ma
(2)單位:
https://img.yamol.tw/file/63a6a1d1d2b6f.jpg
(3)討論:
甲、1 牛頓(N):使質量 1kg 的物體產生 1 公尺/秒 2 的加速度,所需的外力。
1N=1kg × 1m/s2=1 kg.m/s2
乙、1 公斤重=9.8 牛頓(或 10N,依題目需要)。 丙、在無重力的地方不能用天平測量物體質量,但可以利用牛頓第二定律來測量物體的
質量,即 m=F/a,此質量稱為慣性質量。 丁、牛頓第二定律在任何星球或太空中皆可以適用,這是因任何地方質量皆相同,因此
結果相同。
==
滑車實驗:
https://img.yamol.tw/file/63a6a2d0f2ee1.jpg
(1)如右圖的裝置,相同的質量時,討論外力(F)和加速度(a)的關係:
甲、繞過滑輪,將懸掛的砝碼釋放。
乙、滑車向右滑動,打點計時器記錄運動情形。
丙、將滑車上的砝碼逐一移至懸掛砝碼的下端,重新記錄滑車的運動情形。
(2)討論:
甲、每一次的紙帶記錄,可發現:滑車運動速度加快,點與點間隔加大。
乙、紙帶上的間隔成等差數列,可知滑車做等加速度運動。
丙、外力(F)=懸掛砝碼的重力質量(m)=懸掛砝碼質量+滑車質量+滑車上的砝碼質量=系統總質量
丁、由實驗可知:總質量一定時,系統運動的加速度和所受的外力成正比。
B、實驗(二):
(1)相同外力時,討論物體的質量(m)與加速度(a)的關係:
甲、繞過滑輪,將懸掛的砝碼釋放。
乙、滑車向右滑動,打點計時器記錄運動情形。
丙、固定懸掛砝碼的質量,在滑車上逐一加入新的砝碼,重新記錄滑車的運動情形。
(2)討論:
甲、由於懸掛砝碼的質量固定,因此拉動滑車的外力固定。
乙、在滑車上逐一加入新的砝碼,因此系統的總質量增加,但由於外力 F 不變,因此總質量 m 加大,使得系統移動的加速度 a 減小。
丙、由實驗結果可知:F 一定時,系統的總質量和加速度成反比。
C、分析:
⑴
https://img.yamol.tw/file/63a6a394efffe.jpg
(2)牛頓第二定律的意義為:
甲、質量為 m 的物體受到外力 F 的作用時,會在沿著外力作用的方向上獲得一個加速度 a,此時 F 的方向即為 a 的方向。
乙、若物體質量固定時,加速度的量值與物體所受的外力成正比;而當受到固定的外力作用時,則加速度的量值與物體的質量成反比。
丙、若系統所受的合力為零時,則物體運動的加速度為 0,此結果符合牛頓第一運動定律,物體的運動狀態將不會改變。
丁、若外力與物體運動的方向相同,則物體運動的速度與加速度方向相同,因此物體運動的速率會增加,此時施力幫助物體運動。
戊、若外力與物體運動的方向相反,則物體運動的速度與加速度方向相反,因此物體運動的速率會減小,此時施力阻止物體運動。
牛頓運動定律—物理筆記
52?!(理化
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