牛顿第二定律演示实验的改进

在高中物理(甲种本)《牛顿第二定律》一节教学中,研究运动物体的加速度、外力和物体质量三个物理量之间的关系时,教材的“图3—4研究牛顿第二定律的实验装置”虽简单,但实验效果常不理想。所以对此实验中作了些改进,既可以研究牛顿第二定律探索规律的实验,也可以研究初速为零的位移、加速度和时间三者间的运动规律。改进后的装置结构如附图1。①木板取     

理论力学自学辅导材料(二)——质点动力学(续)

三.质点力学中的三大定理和相应的守恒律 对牛顿第二定律进行一些数学推演,如将质量移到求导算符之后、以质点的位矢叉乘第二定律、以质点的位移dr点乘第二定律等,分别导出了质点的动量定理、动量矩定理和动能定理,这三个定理揭示了丰富的物理内容,它们是从三个本质上不同的方面揭示出机械运动存在的普遍规律.分别反映了机械运动的传递(或转移)规律;机械运动中角运动的传递(或转移)规律;以及机械运动与其他形式运动(如热运动、电磁运动等等)之间相互转化的规律.因而大大丰富了力学理论.它们是我们分析、考察力学问题的基本观点,也是作为建立…     

牛顿第二定律在引力场中失效

牛顿第二定律只阐明物体的加速度ａ、质量ｍ和所受合外力Ｆ三者间的关系 .对于质量相同的物体 ,加速度跟受到的合外力成正比 ;相同的合外力作用于质量不等的物体 ,其加速度跟质量成反比 .在国际单位制中 ,该定律的数学表达式为 :Ｆ =ｍａ…………………… (1 )此定律适用于惯性参照系 ,式中的ｍ叫物体的惯性质量 .至于物体所受的力跟它的质量是否有关 ?却未涉及 .理论和实践都证明 ,物体除了受孤立的万有引力或重力之外的不平衡外力作用时 ,牛顿第二定律都适用(在经典力学范围内 ) ,并且这种合外力跟物体的质量无关 .然而在孤立的引力场或重…     

相对论质量和能量--"从低速到高速"之三

1 牛顿力学的质量和能量。牛顿本人没有给出质量的明确定义．一般就说是物质的多少．重要的是在牛顿力学中，认为一个物体的质量是恒定的，与物体的运动无关．在相互作用中不会消失，因而有质量守恒定律．     

应用动量定理解题中的微元思想

动量定理在解决只涉及力、时间和速度，不涉及位移和加速度的一类动力学问题时，可只研究物体状态的变化，不必研究物理过程变化的细节，与牛顿第二定律相比较，它具有无与伦比的优越性，这一事实已为广大同学所熟知，但有一类连续性问题(如：气流、水流、粒子流等)，     

对机械能守恒定律应用例析

机械能守恒定律是力学中的一条重要定律,解决某些力学问题,从能量的观点来分析,应用机械能守恒定律求解,往往比较方便.对于单个物体的运动问题,分析物体机械能是否守恒还是比较简单的,这里不作举例分析.现就两个或两个以上物体组成的物体系的运     

变质量牛顿运动定理及其应用

变质量问题是经典力学中常遇到的问题,此类问题可通过系统的动量定理、动能定理或功能原理解决,但大部分老师和学生仍然对牛顿第二定律更加熟悉。本文通过牛顿第二定律和系统的动量定理两种方法推导出了适用于变质量物体的运动方程,并写成与牛顿第二定律相同的形式,便于理解与应用,命名为变质量牛顿运动定理。此定理为解决变质量问题提供了一种可选的方法,运用此运动定理,举例解决了多个变质量问题,较为简便,易于理解。     

物理定律的适用范围和条件

中学物理学所涉及的范围很广，涉及到运动学、力学、热学、电学、磁学、光学和原子物理等方面的内容，因此物理的概念、定理和条件．在教学中反复强调这些范围和条件，对学生学好物理学具有十分重要的作用．例如： １、经典的牛顿第二定律的适用范围是宏观物体低速运动的情况，物质的质量、所受的合外力和加速度之间的关系，即 ∑Ｆ＝ ｍａ．若当物体运动速度接近光速时，物质的质量就远远大于静止质量，因此在处理高速运动问题时，必须用相对论力学． ２、动量守恒守律的条件是物质或物体系在不受外力作用或所受合力为零时，物体或物体系的…     

谈质心及质心系的教学在理工科大学物理中的作用

质心和质心系是大学物理中重要的概念.本文首先通过运动学分析,得到了物体运动的动量、角动量及动能在惯性系和质心系之间的变换关系,这些变换关系有着与伽利略相对性原理中的位置变换和速度变换完全相似的简单形式.然后通过动力学分析得到了质心系下物体运动所满足的力学规律.这进一步加深了我们对宏观物体运动图像的理解,即宏观物体运动可以看作是随质心的平动和相对于质心的转动的叠加,而质心的运动和质心系下相对于质心的运动都满足形式相对简单的力学定律,可以方便地求解.通过本文的讨论,突出了质心和质心系在工科大学物理力学教学中的重要作用,并且把相对运动、惯性系和非惯性系等力学重要概念联系起来,以有效加深学生对力学整体框架、物体运动图像及力学规律的认识.     

f=ma究竟是谁首先提出来的?

众所周知,牛顿发现了运动第二定律.但是,这个定律的表示式f=ma究竟是不是由牛顿首先提出来的?从牛顿在世的 1700年至今,一些著名的物理学家和科学史学家一再地提出这个问题,并且在学术界和教学中产生很大的影响. 显然,问题产生的原因是 f=ma难以从牛顿的运动第二定律直接得出来,而且人们也没有从牛顿的著作中发现他写出过这个公式.因此,二、三百年来,不少学者对它的提出者有以下几种说法,现举例予以说明: 例一 欧拉在1735年发表的《力学》一书中,推导出 F=　　,说此式包含了“以前给出的求自然运动的一切原理”[1].并且,他未提牛顿的名字,…     

牛頓第二定律演示实驗的改进

现行高一物理课本中关于“牛顿第二定律”的教学是从演示实验出发,根据实验结果归纳出这条定律的。这个实验是要定量地研究力、质量和加速度三者之间的关系,其中加速度可以根据初速度为零的匀加速度的路程公式(S=at~2/2,α=2s/t~2)而求得。所以,在实验过程中应该测定的物理量是力、质量、路程和时间。这些物理量要很准确地测定出来。必须分析一下这个实验装置。一般说来,牛顿第二定律的实验装置应该具备下列两个主要组成部分: 第一是运动系统,它的作用是使物体作匀     

分析轻质物体加速度 助推解题思路生成

在物理学中,为了研究问题方便,往往把一些用来约束、连接运动物体的轻杆、轻绳、轻绸带、轻质弹簧等实际物体的质量忽略不计,即看作理想化物理模型——轻质物体.由于轻质物体的质量相对于运动物体要小得多,由牛顿第二定律F=ma可知,其动力学效应也就很小,即轻质物体在任何情景下所受的合力都为零.很多学生在解题过程中没有领会轻质物体的本质,认为加速度也为零,从而导致解     

使用动量定理应该注意的一个问题

将牛顿第二定律的数学表达式对时间积分,我们就得到动量定理(也称动量原理):它表示了力对时间的累积效应。式中mv_0及mv分别为t_0及t时刻物体的动量。而f为物体所受外力的矢量和(以后简称合外力)。并把     

对一个力学平衡问题的讨论

力学中常见有下面一类的平衡问题:"重物A与B的质量分别为mA和mB,用一通过滑轮的绳连接(滑轮和绳的质量可忽略不计),此两物体通过滑轮可沿一固定三棱柱面滑动,物体与柱面间摩擦因数为μ.     

对《走出牛顿第二定律应用中误区》一文的异议

关于贵刊2000年第8卷第2期刊登的《走出牛顿第二定律应用中的误区》一文,我认为有一些不妥之处. 1.文中说:加速度取正值说明加速度与合外力方向相同,没有问题.但加速度取了负值,说明加速度与合外力方向相反,这显然违背了牛顿第二定律.这段话显然不对,因为加速度取正值还是取负值都是基于规定,以物体运动     

利用打点计时器上好牛顿第二定律实验

Ｊ０２０３型电磁打点计时器（简称打点器）与２１０８斜面、小车等仪器配合可验证牛顿第二定律．但是,学生对这个实验原理不理解,数据处理有困难,针对这一现象,结合我们教学经验谈谈如何利用打点计时器做好牛顿第二定律实验．１复习牛顿第二定律引出实验目的 本实验所证明的是：“物体的加速度与物体所受外力成正比,与物体质量成反比．”为了使学生更好地理解上述表述方法,首先对牛顿第二定律进行复习． 牛顿第二定律表达式：Ｆ＝Ｍａ（ａ＝Ｆ） 即：（１）当质量Ｍ一定时： ａＦ在ａ～Ｆ坐标系中ａ随Ｆ的变化图线是一条直线．如图１…     

重力加速度g值的教学探讨

重力加速度在物理教学中是一个重要的力学概念，但在中学教学中是逐步使学生加深认识的．初中是这样提出的：质量为１ｋｇ物体的重量是９．８Ｎ，因此ｇ＝９．８Ｎ／ｋｇ．这一等式暗示了ｇ是重量和质量的比值，并没有明确ｇ是一个什么物理量，当然也没有引出加速度这个概念．高中教材在直线运动的自由落体一节中才明确指出ｇ是重力加速度．于是ｇ就作为描述在落体运动中速度改变快慢的一个物理量而出现．由实验测出ｇ值约为９．８ｍ／ｓ２．是矢量，方向始终竖直向下．这样ｇ既具有一般加速度共性的一面，又有其个性一面．在牛顿第二定律之…     

牛顿力学中的惯性质量与狭义相对论中的惯性质量

分别详细说明了在牛顿力学中和在狭义相对论中,惯性和惯性质量的概念是如何引入的.明确地阐述了狭义相对论同牛顿力学相类似,物体(可视为质点或粒子)的固有质量(或静止质量)就是其惯性质量.通过分析,指出并强调了运动质量只是个规定,并非物体惯性的大小真的随运动发生了改变.最后还对静止质量为零、速度为光速的粒子只遵从狭义相对论而...     

演示实验“逆风行舟”

讲授普通物理的力学部分时,适当地运用演示实验能激发学生思维的积极性,改善讲授理论概念的效果。“逆风行舟”是力学演示实验中较好的一个。 力的概念和牛顿第二定律是力学的核心,大学物理把中学使用的F=ma应用高等数学而改变成另一种表示式:并阐明这种新形式所表示的物理意义;又强调:力是物体与物体间的相互作用,它与物体的运动状态的变化有紧密联系。“逆风行舟”这一饶有兴趣的自然现象能很好阐明这两点。我们在1965年试制了“逆风行舟”演示设备,搬上讲台,立刻受到师生们的欢迎。近来对实践结果作了初步小结。 早在1955年《物理通报》…     

使用动量定理应該注意的一个問题

将牛顿第二定律的数学表达式对时间积分,我们就得到动量定理(也称动量原理): (?)fdt=mv—mv_0.(1)它表示了力对时间的累积效应。式中mV_0及mV分别为t_0及t时刻物体的动量。而f为物体所受外力的矢量和(以后简称合外力)。并把(?)fdt称为力f在Δt=t—t_0时间内的冲量。若在△t=t—t_0时间内物体所受的合外力为恒力,则(1)式可写为 f△t=mv—mV_0 (2) 若在Δt=t—t_0时间内物体所受的合外力为变力,我们也可用中值定理将(1)式写为