牛顿第二定律的应用

牛顿第二定律指出了力和物体运动状态变化之间的联系，并进一步阐明了物体做变速运动时，加速度跟所受合外力和物体质量之间的数量关系，这样，就为人们解决有关力和运动的问题提供了依据。牛顿第二定律不但适用于地球表面附近常见的一般物体的运动，还适用于航天、航宇等比较复杂的机械运动。例如，1966 年 9 月 12 日在地球高空，就完成了一次以牛顿第二定律为基础、富有戏剧性的实验。在这个实验中，由一个“双子星号”宇宙飞船去推一下正在轨道上运行的火箭组，使它加速，再根据这个加速度用牛顿第二定律公式计算出这个火箭组的质量，取得了误差在5％以内的正确答案。这就证明，应用牛顿第二定律确实可以解决许多有关力和运动的问题。经过归纳，解决这类问题通常可以分为两种基本类型：

知道了物体的受力情况，用牛顿第二定律求出物体的加速度，结合物体运动的初始条件，应用运动学公式，可确定物体在任一时刻的位置、速度和运动的轨迹。
知道物体的运动情况，求出物体的加速度，应用牛顿第二定律判断物体的受力情况，并确定受力的大小与方向。

概括起来，可以这样表示：

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这两种类型的应用都体现了人类认识客观世界、进行科学研究的重要途径。第一种类型，运用已知的力学规律，做出正确的预测，是物理学在工程技术应用中进行分析和设计的基本方法。发射人造地球卫星，使它进入预定轨道；制造加速器，使基本粒子获得预期的速度等等，都是运用这种类型来解决的。第二种类型，根据观察到的现象，结合已知的自然规律去探求未知的物理规律。牛顿从研究天体运动发现万有引力定律，就是属于这种类型的应用。