教材 · 物理 · 力学 · 运动定律与阻力

牛顿运动定律

運動の法則

I 力学 / 運動の法則
一句话结论

选定研究对象、画出完整受力图,再沿各坐标方向写 ΣF = ma;对连接体可在整体法与隔离法之间切换。

受力图记录外界作用,运动学记录速度的变化。牛顿运动定律把两者连成同一条因果链:合力决定加速度,质量衡量物体对这种变化的惯性。

为什么是这样

物体保持运动状态不需要一个持续的“运动力”,需要解释的是速度为什么发生变化。当合力不为零,速度沿合力方向改变,其变化率由合力和质量共同决定。

牛顿第二定律只对选定的研究对象列式。系统边界一旦改变,哪些力是内力、哪些是外力也会改变,这正是整体法能消去内力的原因。

定量表达

ma=ΣF 里的 ΣF 只包含作用在这一个物体上的力。这句限定听起来是废话,但它正是连接体问题的全部难点:绳的张力对前一块和后一块是不同方向的力,绝不能混在一张图里。

所以列式有固定的四步:①明确对谁列 ②画它——且只画它——的受力图 ③选正方向 ④沿运动方向写 ma=ΣF。跳过第①步是连接体题出错的主因。

连接体的标准解法是两段式:先用整体法求加速度(把所有物体看成一个整体,内力自动消掉),再用隔离法求内力(单独取一块,对它写方程)。顺序反过来会陷入联立。

ma=ΣF
m
质量[kg]
a
加速度[m/s²]
ΣF
作用在该物体上所有力的合力[N]
适用条件
  • ΣF 只含作用在这一个物体上的力
  • 质量恒定
  • 在惯性系中成立;在加速参考系里要补惯性力

怎么用

以例题为例:光滑水平面上 3 kg 与 2 kg 用轻绳相连,用 10 N 拉 3 kg 那块,求加速度和绳张力。

登录后免费阅读全文

本节还有 8 部分,以及配套的真题和小测验。

  • 本节公式一览
  • 例题
  • 容易错在哪里
  • 自测
  • 小结
  • 练这一节
  • 日文术语