牛顿第二运动定律

牛顿第一定律告诉我们，静止的物体将一直保持静止， 匀速直线运动的物体将永远匀速直线运动下去， 除非这个物体受到力的作用（合力）。 还可以这样阐述：具有恒定速度的物体 将一直以这一恒定速度运动，直到有一合力作用于这一物体上。 这种说法包含了静止的情况， 静止可以看作：速度恒定为零。 所以，牛顿第一定律 的内容为： 任何物体都要保持匀速直线运动 或静止状态， 直到外力迫使他改变这种运动状态。 这就自然引发了一个问题：合力是如何影响速度的， 或者说 合力是如何影响物体运动状态的？ 这就是牛顿第二定律告诉我们的东西。 牛顿第二定律 大概是牛顿三定律中最著名的 （三定律都很著名。事实上我选不出最喜欢哪一个） 牛顿第二定律中，给出了一个著名的公式：合力＝质量＊加速度。 加速度是一个矢量，力也是一个矢量。 这告诉我们，如果在物体上施加一个力，那么它的速度有可能会改变。 但是力是如何改变速度的呢？ 假设一块砖悬浮在宇宙中， 宇宙是按照简单的数学规律运行的 这对我们来说，是很好的。 （至少在爱因斯坦出现之前的传统概念上，是这样的） 宇宙是按照简单数学的规律运行的。 这告诉我们，如果有一个合力作用在物体上，比如说在这一边 我们此时说的是 合力 因为如果施加两个能互相抵消的力，合力就变为零了。 如果在一侧加一合力 那么和加速度的方向与合力方向一致 这就是 牛顿第二定律告诉我们的。 加速度大小与力的大小 成正比吗？ 这个比例 的比例常数是什么？或者说，加速度乘什么能得到力的大小？ 或者说，力的大小除以加速度大小得到什么？ 得到的是 质量。 是物体的质量 不要混淆质量和重量（重力）！ （我会做一个视频来解释 重力与质量的区别） 质量是衡量物质多少的量 （在未来的学习中，我们将了解到一些 我们本以为没有质量的“东西”，有了质量） 但在传统物理中，或是第一年的物理学习中，你可以单纯的靠想象：东西的多少 在之后的视频中，你将会了解：重力（重量）是 “东西”被地心引力所拉的力的大小。 重量（重力）是一种力，而质量是物质的多少。 这很简单。这个公式很简单， 因为我们不可能会住在一个 F＝（m^2）＊√a 的世界上 如果是那样的话，我们的运算会更加的复杂 幸运的是，我们的公式中只有一个比例常数 是一种很简单的表达方式 下面，我们来通过实践探索一下 力，质量和加速度的关系。 假设有一个力（力的单位是牛顿） 假设有一个10牛 的力 ［说明一下： 1牛顿＝10kg*m/ (s^2) 单位是kg*m/ (s^2)是正确的， 因为这就是你在公式另一边所得到的单位］ 假设 有一个10N的力， 作用在一个物体上，物体的质量是2kg， 想要求出这一物体的加速度是多少？ 再强调一遍，这些量是矢量 如果结果为正，则代表物体向右运动 相反，若结果为负数，则物体向左运动。 所以，题中隐含的给了你两个条件：一是力的大小， 二是力的方向。 题中表示“向右”， 因为力为正数。 那么，什么是加速度呢？ 我们来看F=m*a 这个公式。 在等式左侧，为10N， 或者说是 10kg*m/(s^2) 10N等于质量（也就是2kg） 乘以 加速度a 想要求出加速度a，只需要在等式两边同时除以2kg 在等式左边除以2kg， 在等式右边除以2kg， 约分 10/2， 10/2＝5 接着kg（单位）与kg（单位）在约分时约掉了 左手边剩下：5m/(s^2) 求得的数就是加速度！ 扩展一下，如果力的大小变为原先的两倍，会有什么改变？ 那就是说：有一个 20N 的力 也就是 20kg*m/(s^2) 等于 2kg 乘以 加速度a 等式两边同时除以2kg 我们将得到什么结果？ 进行约分抵消。20/2＝10；kg与kg 约分约掉了。 因此我们得出， 在上面的情境中，加速度a＝10m/(s^2) 力的大小变为原先的二倍（从10N变为20N），加速度也变为二倍， 从5m/(s^2) 变为 10m/(s^2)。 由此我们可以得出 力与加速度为正比例关系。 质量是他们的比例常数。 因此，我们假设质量变为先前的二倍，将会发生什么变化？ 如果我们把质量变为二倍（以力为20N的情况为例） 我们不应该再除以2kg了，而是应该除以4kg： 20/4＝5m/(s^2) 如果让质量更大，再使它加倍，则加速度会减少为原来的1/2 因此，质量越大，你使它加速所需要的力就越大。 或者说：有一个恒力，加速度越小， 速度越难改变。