对牛顿第二定律的进一步认识

“力是使物体产生加速度的原因”这句话定性地反映了加速度和力的关系。而牛顿第二定律则定量地揭示了加速度跟力和质量的关系。物体的加速度由作用力所决定,同时又受到物体质量的制约。在这些问题的研究中,我们还可以从以下几方面更深刻地认识加速度跟力的关系:

  1. 独立性:作用在物体上的一个确定的力必定产生一个确定的加速度,不会因为物体同时受到其他作用力而有所影响——力的独立作用原理。

  2. 矢量性:加速度的方向始终跟产生这个加速度的力的方向一致。

  3. 瞬时性:加速度的大小和方向任何时刻都取决于力的大小和方向。物体在恒力作用下,产生恒定的加速度,做匀变速运动;力发生变化,加速度随即发生变化,物体就做变加速运动。

以上所讨论的是物体受到一个力作用时,产生加速度的情况。事实证明,物体同时受到几个力作用时,物体的加速度由这几个力的合力所决定, 合力产生的加速度仍可用牛顿第二定律描述。这样,牛顿第二定律就可以推广为:

物体的加速度跟物体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。写成公式就是

F 合=ma

从牛顿第二定律公式我们还可以看到:(1)当作用在物体上的合外力 F =0 时,物体的加速度 a=0,这时物体就处于平衡状态,即保持静止或者作匀速直线运动;(2)当合外力 F 恒定不变时,物体的加速度 a 也恒定不

变;(3)如果合外力 F 随时间变化,那么物体的加速度 a 也随时间作相应变

化。

把牛顿第一、第二定律的内容联系起来研究,我们就不但对物体保持静止或匀速直线运动以及作变速运动的原因可以有全面的认识,而且对惯性和力这两个概念也可以有更为深刻的理解。