牛顿第二定律的应用精选(九篇)

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第1篇：牛顿第二定律的应用范文

【关键词】牛顿第二定律；应用；技巧；策略

一、运用“隔离法”，化繁为简

在牛顿第二定律的应用中，多物体构建下的运动系统，往往让学生在物体受力分析和运动分析中，有种“丈二的和尚摸不到头”的感觉。这时，懂得“隔离法”的应用，化繁为简，将运动系统中的物体隔离出来，独立状态下的物体受力与运动分析，显然更容易上手。

例1，如图1-1所示，在倾角为α的光滑斜面上，被绳子拴住的模板上，站着一只小猫。已知木板的质量为M，是小猫的质量m的两倍。当拴住木板的断开时，小猫沿着木板往上跑，与斜面保持位置相对不变的状态。问：此时木板沿斜面的下滑加速度是多少？

在对该题的解答中，学生就可以通过“隔离法”，对木板、猫分别进行受力及运动分析，然后根据牛顿第二定律列式求解，达到解题要目的。

解答：（1）对木板分析，其受力如图1-2所示。由题意可知，相对于斜面，木板是向下做匀加速运动。因此，可得：

Ff +Mg・sinα=Ma ①

（2）对小猫分析，其受力分析如图1-3所示。由题意可知，相对于地面，小猫处于静止的状态（受力平衡）。因此，可得：

Ff +mg・sinα=Mg・sinα ②

将①②式联立可得：a=g・sinα。

二、运用“整体法”，迎“繁”而上

对于物理基础扎实的学生而言，整体法在牛顿第二定律中的巧用，可以起到迎“繁”而上的良好效果。在整体法的应用中，可以将不同加速度的物体作为一个系统，则可以建立矢量式：F合=m1a1+m2a2+…+mnan。

仍是例1，我们就可以运用“整体法”，消除单独物体受力分析的繁琐。当绳子断开之后，系统的受力及运动分析如图2-1所示。

在x轴方向，整体所受合力为：（M+m）g・sinα=F合 ①

在矢量等式x方向中，由牛顿第二定律可得：

Ma+m・0=F合 ②

M=2m ③

联立①②③可得：a=gsinα。

三、运用“假设法”，拓展解题思路

假设法在高中物理解题中应用比较频繁，特别是对于力学中的牛顿第二定律，为了方便解题，往往可以通过假设，再以假设作为解题的入口，运用牛顿第二定律得出结果。在一定程度上，假设法可以拓展学生的解题思路，而不是让学生就一根筋的在想“物体A的加速度是向下还是上”。

例2：如图3-1所示，物体A、B连接于滑轮之上，质量分别为M、m。光滑斜面的倾角为α，C端固定于斜面，且不计滑轮及一切摩擦。问：物体A、B的加速度分别是多少？

解答：由于物体A、B的运动方向无法确定，为了便于分析，可以假设物体A的加速度aA沿斜面向下，那么物体B的加速度aB则竖直向上。于是，对物体A、B作如图3-2、3-3所示的受力及运动分析。

由牛顿第二定律可得：

Mg・sinα-FTA=MaA ①

FTB-mg=maB ②

由题意可知：

FTA=2FTB ③

aA=aB ④

联立①②③④可得：

aA=g

aB=g

【参考文献】

第2篇：牛顿第二定律的应用范文

【关键词】平行前进 一虚一实 环环相扣 艺术处理 牛顿第二定律

【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2012）16－0149－01

一 “牛顿第二定律”课的教学主线

笔者在课堂教学的主线上采用双主线平行前进的方法，一条主线以解读牛顿第二定律为知识体系层层推进，着重解决应该如何理解和应用牛顿第二定律；另一条主线则以《小球历险记》为情节步步展开，分析小球在“历险”过程中的种种情况（受力情况、运动情况及力和运动的关系）。两条主线并行交错，互为补充，取得了良好的教学效果。

“牛顿第二定律”课教学示意图

二 “牛顿第二定律”教学主线的特点

1．平行前进，交错延伸

从上面的图表中不难看出本节课的两条教学主线是既平行又交错的关系。这样，学生既理解了牛顿第二定律的本质，掌握了应用牛顿第二定律的关键问题，又学会了如何应用牛顿第二定律解决实际问题。

2．一虚一实，相互“利用”

本节课的两条主线中，小球是实实在在的，但不是这节课的重点；而“解读”是抽象的，但它恰恰是本节课所要达到的主要目标。笔者在这两条主线的设计上，一方面，让具体的小球不断在“历险”中碰到“问题”，再从问题的分析、解决中总结规律——抽象地“解读”。另一方面，让抽象“解读”得出的有关结论，解决小球在“历险”中碰到的新问题。

3．环环相扣，层层推进

本节课的两条主线从逻辑思维上看是环环相扣的，而从问题的难度上看是层层推进的。以小球这条主线来说，一方面，以“序幕——启程——历险——奇遇”为情节环环相扣。另一方面，从分析“静止”到“运动”，从“合力为零”到“合力不为零”，从“受力恒定”到“受力变化”，一步一步，把问题不断拓展、不断深化。

4．艺术处理，引人入胜

本节课将两条主线以不同的表现风格展示出来，一庄一谐。“解读”是严谨科学的，“历险”则是生动诙谐的。用拟人化的手法和形象化的语言，将空洞抽象的理论用具体形象的小球在“历险”中“问题化”“情节化”，用大家熟悉的形式展现出来，又以插播广告的方式总结出牛顿第二定律的有关规律，新颖别致、通俗易懂。而通过PPT等媒体教学手段，将问题逐步展示，不断变化，一波三折、跌宕起伏，很好地吸引了学生的眼球、抓住了学生的思想，达到了很好的教学效果。

三 常用的教学主线

第一，“论文”型——旁征博引，严丝合缝。这种主线以“科学严谨”见长，通常适用于一些物理规律的教学。这样的主线，脉络分明、结构严谨，摆事实、讲道理、重发展，是物理规律教学的主要教学思路。

第二，“小说”型——曲径通幽，悬念迭出。这种主线以“情节曲折”取胜，通常对一些以习题为主的课，可以采用这种主线。可以按所学内容的知识体系和内在关系将问题系列化、情节化，将问题以“串联”的方式组织起来。这种主线强调一题多解和一题多变，在“多解”中寻找解决问题的一般思路和最佳方案；在“多变”中领悟物理的变与不变的辩证关系。比如，本节课中的“小球历险”问题。有时也可以用物理中的一些“佯谬”“上当题”“易错题”作为教学主线，让学生在辨析中领悟真谛；在“上当”中增长知识；在“错误”中走向成功。这样的教学主线，使枯燥沉闷的习题教学变得生动形象、变化多彩，同时也培养了学生多方面的能力。

第3篇：牛顿第二定律的应用范文

1正确理解牛顿第二定律的两个特性――矢量性和瞬时性

1.1矢量性

力和加速度都是矢量，物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑F=ma中，等号不仅表示左右两边数值相等，也表示方向一致，即物体加速度方向与所受合外力方向相同。

1.2瞬时性

当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时，作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变；当合外力为零时，加速度同时为零，加速度与合外力保持一一 对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律，表明了力的瞬间效应。

例1一物体放在光滑水平面上，初速度为零，先对物体施加一向东的恒力F0(如图1)，历时1s；随即把此力改为向西，大小不变，历时1s；接着又把此力改为向东，大小不变，历时1s；如此反复，只改变力的方向，共历时60s。在此60s内关于物体的运动，下列说法正确的是（）

A．物体时而向东运动，时而向西运动，在60s末静止于初始位置之东

B．物体时而向东运动，时而向西运动，在60s末静止于初始位置

C．物体时而向东运动．时而向西运动，在60s末继续向东运动

D．物体一直向东运动，从不向西运动，在60s末静止于初始位置之东

解析本题关键在于抓住牛顿第二定律的矢量性和瞬时性，当水平恒力改为向西时，加速度也改为向西，物体立即做匀减速运动，但速度方向仍然向东，加速度大小不变，经1s速度为零，第3s运动与第1s相同为物体向东的加速运动；第2s与第4s物体运动情况相同为向东减速运动……如此重复下去。由此可知，物体时而向东加速、时而向东减速，在60s末，物体刚好停止，故D正确。

说明正确理解牛顿第二定律，着重理解a和F的矢量性、瞬时性，同时还应注意理解力与运动的关系。

2合理应用两种处理力的手段――合成和分解

合成和分解是处理力的两种常用手段。如果物体只受两个力作用产生加速度，应用力的合成法比较简单；当物体受到两个以上的力作用产生加速度时，常应用正交分解法解题。

例2如图2所示，一倾角为30°的斜面上放一木块，木块上固定一支架，支架末端用丝线悬挂一小球，木块在斜面下滑时，小球与滑块相对静止共同运动。求丝线分别在以下三种情况下木块下滑的加速度：(1)沿竖直方向，(2)沿与斜面垂直方向，(3)沿水平方向。

解析根据题意，小球与木块的加速度相等，而加速度一定沿斜面方向。对小球受力分析分别有：

(1)如图3(甲)所示，FT1和mg都是竖直方向，故不可能有加速度，故FT1-mg=0，a1=0，说明木块沿斜面匀速下滑。

(2)如图3(乙)所示，FT2和mg的合力一定为加速度的方向，即斜面方向，由平行四边形定则，F合=mgsin30°，根据牛顿第二定律，加速度a2=gsin30°=g/2，方向沿斜面向下。

(3)如图3(丙)所示，FT3和mg的合力也一定为斜面方向，由平行四边形定则，F合=mg／sin30°，根据牛顿第二定律，加速度a3=g／sin30°=2g，方向沿斜面向下。

说明应用力的合成法解牛顿第二定律问题时，一定要注意：合力的方向就是加速度的方向。

例3物体m静止在倾角θ的斜面上加速竖直向上运动时，如图4，则（）

A. 物体m受到斜面的支持力增加

B．物体m受到斜面的支持力减小

C．物体m受到的摩擦力减小

D．物体m受到的摩擦力增加

3准确选择两种受力分析的方法――隔离法和整体法

在处理连接体的受力分析对象时，需灵活运用整体法和隔离法。求解“内力”问题通常先对整体运用牛顿第二定律，求出系统的加速度，再用隔离法研究连接体中一个物体，即可求出物体间的相互作用力；求解“外力”问题，需先分析连接体中的―个物体，确定系统的加速度，再对整体运用牛顿第二定律，即可求出“外力”。

例 4如图6所示，质量为2m的物体A与水平地面的摩擦可忽略不计，质量为m物块B与地面间的动摩擦因数为μ，在已知水平推力F作用下，AB一起做加速运动，A和B间的作用力为_______。

说明求系统“外力”问题和系统的加速度，一般运用整体法；求系统“内力”问题，必须运用隔离法，解题时往往需要两种方法交叉使用。

4熟练掌握两类动力学问题――已知力求运动和已知运动求力

应用牛顿运动定律解答的主要问题，可以分为两类。一是知道物体的全部受力，应用牛顿第二定律求出加速度，再结合运动学公式求出物体的运动情况；另一类是知道物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律推断或求出物体的受力情况。在上述两种情况中，加速度起一个中间桥梁作用。

例5如图7，AC、BC为位于竖直平面内的两根光滑细杆，A、B、C三点恰好位于同一圆周上，C为该圆周的最低点，a、b为套在细杆上的两个小环，当两环同时从A、B点由静止开始下落，则()

A．a环先到达c点

B．b环先到达c点

C．a、b环同时到达c点

D．不知道两杆倾角，无法判断

第4篇：牛顿第二定律的应用范文

关键词：物理 规律 教学方法

规律教学是中学物理教学的中心任务。怎样才能搞好规律教学呢？为此，我们进行了专题研究，总结出了规律教学的一般规律。

一、物理规律的类型

1、实验规律。物理学中的绝大多数规律，都是在观察和实验的基础上，通过分析归纳总结出来的，我们把它们叫做实验规律。如牛顿第二定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律、气体实验三定律等。2、理想规律。有些物理规律不能直接用实验来证明，但是具有足够数量的经验事实。如果把这些经验事实进行整理分析，去掉非主要因素，抓住主要因素，推理到理想的情况下，总结出来的规律，我们把它叫做理想规律。如牛顿第一定律。3、理论规律。有些物理规律是以已知的事实为根据，通过推理总结出来的，我们把它叫做理论规律。

二、物理规律教学的基本方法

在物理规律的教学过程中，不仅要让学生掌握规律本身，还要对规律的建立过程、研究问题的科学方法进行深入了解，更重要的是如何应用规律来解决具体问题。为此，对不同的物理规律应采用不同的教学方法。1、实验规律的教学方法。（1）探索实验法。探索实验法就是根据某些物理规律的特点，设计实验，让学生通过自己做实验，总结出有关的物理规律。采用探索实验法，不但能使学生将实验总结出来的规律深刻理解、牢固记忆，而且还能充分调动学生学习的主动性，增强学习兴趣，更重要是通过这种方法使学生掌握了研究物理问题的基本方法。（2）验证实验法。验证实验法是采用证明规律的方法进行教学，从而使学生理解和掌握物理规律。具体实施时先由教师和学生一起提出问题，将物理规律直接告诉学生，然后教师指导学生并和学生一起通过观察分析有关现象、实验结论，验证物理规律。验证实验法的最大特点是学生学习十分主动。这是因为在验证规律时，学生已知问题的答案，对于下一步的学习目的及方法已经清楚，所以更加有的放矢。（3）演示实验法。演示实验法就是教师通过精心设计的演示实验，引导学生观察，根据实验现象，师生共同分析、归纳，总结出有关的物理规律。这种方法要充分发挥演示实验的作用，增强演示实验的效果。2、理想规律的教学方法。理想规律是在物理事实的基础上，通过合理推理至理想情况而总结出的物理规律。因此在教学中应用“合理推理法”。如在牛顿第一定律的教学中，要引导学生通过在不同表面上做小车沿斜面下滑的实验，发现平面越光滑，摩擦阻力越小，小车滑得越远。如果推理到平面光滑、没有摩擦阻力的情况下，小车则将永远运动下去，且速度不变，做匀速直线运动，从而总结出牛顿第一定律。又如理想气体状态方程也是在理想条件下得出的。3、理论规律的教学方法。 理论规律是由已知的物理规律经过推导，得出的新的物理规律。因此，在理论规律教学中应采用“理论推导法”。如在“动能定理”的教学中，教师提出问题：质量为m的物体在外力f的作用下，由速度v1，经过位移s，达到速度v2。请学生运用所学的知识，找出外力所做的功跟物体动能变化的关系。学生在老师的指导下，根据牛顿第二定律和运动学规律，都能运用“理论推导法”推导出动能定理的数学表达式。

三、物理规律教学中应注意的问题

第5篇：牛顿第二定律的应用范文

关键词：物理定律；教学方法；多种多样

关键词：是对物理规律的一种表达形式。通过大量的观察、实验归纳而成的结论。反映物理现象在一定条件下发生变化过程的必然关系。物理定律的教学应注意：首先要明确、掌握有关物理概念，再通过实验归纳出结论，或在实验的基础上进行逻辑推理（如牛顿第一定律）。有些物理量的定义式与定律的表式相同，就必须加以区别（如电阻的定义式与欧姆定律的表式可具有同一形式R＝U/I），且要弄清相关的物理定律之间的关系，还要明确定律的适用条件和范围。

（1）牛顿第一定律采用边讲、边讨论、边实验的教法，回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识；培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确：牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态，不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的涵义，引入了惯性的概念，是研究整个力学的出发点，不能把它当作第二定律的特例；惯性质量不是状态量，也不是过程量，更不是一种力。惯性是物体的属性，不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时，应使学生理解和使用常用的措词：“物体因惯性要保持原来的运动状态，所以……”。教师还应该明确，牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系，但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时，常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。

（2）牛顿第二定律在第一定律的基础上，从物体在外力作用下，它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达：物体的加速度跟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。教学时还应请注意：公式F＝Kma中，比例系数K不是在任何情况下都等于1；a随F改变存在着瞬时关系；牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系，以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。

（3）万有引力定律教学时应注意：①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程，卡文迪许测定万有引力恒量的实验，海王星、冥王星的发现等物理学史料，对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比（平方反比定律），减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式，只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也发现了它的局限性。

（4）机械能守恒定律这个定律一般不用实验总结出来，因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理，在外力和非保守内力都不作功或所作的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化，就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量，用它来解决问题时，就可以不涉及状态变化的复杂过程（过程量被消去），使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件（只有系统内部的重力和弹力做功）。这个定律不适用的问题，可以利用动能定理或功能原理解决。（5）动量守恒定律历史上，牛顿第二定律是以F＝dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来，主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相，就目前中学的实验条件来说，多数难以做到。即使做得到，要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出，再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律，也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题，相互作用的物体的所有动量都在一条直线上，所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误，应该使他们明确，在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化，表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以不过程物理量，使问题大大地简化。若物体不发生相互作用，就没有守恒问题。在解决实际问题时，如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大，就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用，系统中有多少物体在相互作用，相互作用的形式如何，只要系统不受外力的作用（或某一方向上不受外力的作用），动量守恒定律都是适用的。

第6篇：牛顿第二定律的应用范文

传统的实验是用体重计或者弹簧秤来观察超重和失重现象，实验过程中，由于测量仪器的示数变化不定，且瞬间即逝，难于观察和探究，实验现象只能说明物体在竖直方向运动时，出现了视重大于或者小于物体重力即超重和失重现象，但还不能很好地解释产生现象的原因。笔者在教学中通常是把这种实验作为一种引入课题的手段，并就此提出超重和失重的概念即"物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）大于物体重力的情况，称为超重现象。物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）小于物体重力的情况，称为失重现象。"

"产生超重和失重的原因究竟是什么？"，针对这一主要问题，笔者尝试用力传感器来完成超重与失重实验，该方法既能适时观察现象，又方便对现象进行理论探究，取得了不错的教学效果。

附图1为自制的超重与失重的数字化实验装置。该装置木质支架高1.50m，宽0. 60m，用两根铜丝竖直地固定在支架上作为小铁盒上下运动的滑道，力传感器固定在小铁盒里，细线通过支架顶端的两个小滑轮牵引铁盒上升和下降，数据采集器固定在支架一侧，通过数据线与电脑相连。实验时把钩码挂在力传感器的挂钩上，力传感器把受力大小转换成电信号，数据采集器把电信号转换成数字信号，计算机对数据进行处理，画出力F随时间t的变化曲线，力随时间的变化就永久记录下来了。根据 F—t图象就可看出物体各时间段的运动情况及对应的视重变化情况。附图2是某次实验中力随时间的变化曲线的视频截图，所使用的钩码质量为200g。

附图1：自制超重与失重的数字化实验装置

附图2：力随时间的变化曲线截图

本图纵轴表示钩码对力传感器挂钩的拉力大小（即视重），横轴表示运动时间。虚线OO'是钩码在静止状态下记录的图线，表明钩码的的重力G大约为2N。A区内图线是钩码在上升阶段的记录结果，B区内图线是钩码在下降阶段的记录结果，视重大于G的部分表示钩码处于超重状态，视重小于G的部分表示钩码处于失重状态。图像清楚地告诉我们，不管钩码是上升还是下降，都能产生超重和失重现象，这说明不能用物体的运动方向来判断超重和失重，为我们下一步的理论探究指明了方向，那就是探究"产生超重和失重的原因"必须用牛顿第二定律的分析方法来分析问题。

钩码超重时，由牛顿第三定律可知，传感器对钩码的向上的拉力F大于钩码的重力G，由牛顿第二定律可知：

F—G=ma

钩码所受合力向上，此时钩码具有向上的加速度（图甲）。

钩码失重时，由牛顿第三定律可知，传感器对钩码的向上的拉力F小于钩码的重力G，由牛顿第二定律可知：

G — F =ma

钩码所受合力向下，此时钩码具有向下的加速度（图乙）。

理论探究统计结果如附表1。

附表1：超重失重理论探究统计表

理论探究的结果表明："产生超重和失重的原因是在竖直方向上存在加速度，加速度方向向上产生超重，加速度方向向下产生失重"。 并由此得出结论：物体处于超重还是失重状态，仅由竖直方向的加速度方向决定，与运动方向无关。

第7篇：牛顿第二定律的应用范文

关键词： 力学 实验专题 复习策略

一、近年高考对力学实验的考查现状

首先，近年高考物理实验题加强了对基本实验仪器使用和基本实验技能的考查，比如：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、光电门、频闪相机、传感器等常见力学实验器材。其次，要求学生都会观察实验现象，会记录实验数据，会用图像处理实验数据并得出结论。再次，学生要能发现问题、提出问题并制订解决方案，运用已学的物理理论、实验方法和实验器材处理问题，包括简单设计实验。

二、创设情境，从不同的途径总结归类力学实验

1.对同一个实验，总结出多种实验方案。比如速度的测量可以用打点计时器精确测量，可以用频闪相机精确测量，还可以用光电门进行测量，针对不同方法设计一个小题训练。

2.对同一个仪器，总结出在哪些实验用到这种仪器。比如打点计时器的使用，涉及打点计时器的实验有研究匀变速直线运动的规律（求加速度，瞬时速度）、验证牛顿第二定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。把每个实验的原理、注意事项分别总结出来。

3.对同一个实验模型用在多个实验中，比如必修1中验证牛顿定律的实验装置、可以验证动能定理、机械能守恒。对此，我提出以下问题：

问题1：可用此装置完成的实验有哪些？问题2：研究匀变速直线运动的规律需要平衡摩擦力吗？需要使钩码及吊盘质量远小于小车质量吗？问题3：用此装置做验证牛顿第二定律需要平衡摩擦力吗？需要使钩码及吊盘质量远小于小车质量吗？探究动能定理呢？问题4：平衡摩擦力的方法有哪些？当小车后的绳子上加上力传感器后用该装置做验证牛顿第二定律及动能定理还需用平衡摩擦力？满足钩码吊盘质量远小于小车质量吗？

4.对同一个问题有多种数据处理方法，可以对各种数据处理方法进行分析比较。比如打点计时器打出的纸带数据处理注意事项和方法：①纸带的选择：纸带上的点清晰，适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔。②加速度的求解方法：逐差法。③用图像法处理实验数据，要求画出图像首先要选择好标度，然后描点、连线。若是题目中直接给出图像，则要先推导出纵坐标随横坐标变化的函数表达式，明确图像中斜率和截距表示的物理量，求相关问题。对频闪照片的处理方法与纸带的处理方法相同。

对同一种数据处理方法也可以用在不同实验中。比如描点作图求斜率可以求解匀变速运动的加速度、匀速运动的速度、利用单摆周期的平方和摆长函数图像的斜率求重力加速度、图像研究a和F的关系，等等。

通过对不同实验装置及不同实验目的的比较让学生对这类实验的认识更有深度和广度。

三、精选题型精讲精练

第8篇：牛顿第二定律的应用范文

关键词： 牛顿第二定律实验 系统误差 摩擦力 质量 加速度

牛顿第二定律实验的目的是研究小车或滑块的加速度a与其所受的合力F、小车质量M的关系。采取控制变量的方法。按照课本上的实验步骤要求，很容易得到牛顿第二定律的结论：加速度与力成正比与质量成反比。但是当我们上完课后会感觉结论的得出不够严谨，还存在着一些问题。

1.摩擦力的平衡是否真的到位了？

小车所受的合外力等于小车受到的重力G、支持力N、摩擦力f和绳子拉力T的合力，若小车受到的G、N、f的合力为零，则小车的合外力等于绳子的拉力T。那么要想让G、N、f的合力为零，教材中的做法是调节轨道面的倾斜角度，使小车在G、N、f的作用下做匀速运动，也就是G在斜面方向上的分力与f相等，即平衡摩擦力。具体操作是，轨道长木板的一端垫高一些，使之形成一个斜面，然后把实验小车放在长木板上，轻推小车，给小车一个沿斜面向下的初速度，观察小车的运动情况，看是否做匀速直线运动。当基本上可看做是匀速运动时，则认为已经达到平衡。在判断小车是否做匀速运动的时候，仅靠目测是不够的，一般我们会让小车连接上纸带，用打点计时器打出的点来判断平衡摩擦力是否到位，如果打点均匀则小车做匀速直线运动，恰好充分平衡摩擦力。但在平衡时增加了纸带的摩擦和小车质量的变化：

（1）打点计时器工作时，振针对纸带的阻力是周期性变化的，所以，难以做到重力沿斜面方向的分力与阻力始终完全平衡，小车的运动也不是严格意义上的匀速直线运动，纸带上的点的间隔也不可能完全均匀。

（2）在实验前对摩擦力进行了平衡以后，实验中需在小车上增加或减少砝码，因为改变了小车对木板的压力，从而使摩擦力出现了变化，有没有必要重新平衡摩擦力?其实没有必要，因为由此引起的摩擦力变化是极其微小的。从理论上讲，在小车及其砝码质量变化时，由力的分解可知，重力沿斜面向下的分力G和垂直斜面方向的分力G（大小等于对斜面的压力），在斜面倾角不变的情况下是成比例增大或减小的，进而重力沿斜面方向的分力G和摩擦力f成比例变化，仍能平衡。但实际情况是，纸带所受阻力F′f，在平衡时有G＝Ff＋F′f，而当F′f和Ff成比例变化后，前式不再相等，因而略有变化。另外，小车的轴与轮的摩擦力也会略有变化。在我们的实验中，质量变化较小，所引起的误差可忽略不计。

2.质量和力选取的范围是不是太小了？

事实上，砝码与砝码盘的重力mg与小车所受的拉力F是不相等的，这是产生实验系统误差的原因，为此，必须根据牛顿第二定律分析mg和F在产生加速度问题上存在的差别。在小车所受的摩擦力已被平衡的条件下，设小车实际加速度为a，小车质量为M，由牛顿第二定律可得mg＝（m＋M）a，即若视F＝mg，设这种情况下小车的加速度为a′，则a′＝mg／M。在本实验中，M保持不变，与mg（F）成正比，而实际加速度a与mg成非线性关系，且m越大图像斜率越小。理想情况下，加速度a′与实际加速度a的差值为mg/M（M+m），由此可见，m取不同值，a不同，m越大，a越大，当M?垌m时，a≈a′，a0，这就是要求该实验必须满足M?垌m的原因所在。我们可以将实验数据质量M的取值范围扩大，根据表达式a=mg/（m＋M）通过计算机利用Excel作a与M的关系图：m=0.1kg。

从做出的图形来看当a与1/M并不成正比，造成的原因为上面分析出的系统误差。当1/M的取值在0到5之间时图形可以近似地看做是过原点的直线，即当1/M取零时M趋近于无穷大，当1/M取5时M约等于0.2kg为m两倍，且1/M取得越小在图形上截取的线段越接近于直线，即系统误差越小。

因此满足砝码与砝码盘的总质量m远小于小车和小车上的砝码的总质量M的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。此误差可因为m?垌M而减小，但不可能消去此误差。但我们可以重新设计实验，即在计算质量的时候用M=M+m，进而研究F与M的关系，这样就消除了系统误差。

通过以上分析，学生能够清楚地认识到实验数据的取值范围的恰当是实验成功的基础，正确地处理造成实验的误差和恰当的实验误差分析，能够减少错误结论的产生，从而增加成功的概率。通过以上分析，学生能够很容易地知道为什么要让小车的质量远大于悬挂砝码的质量，以及怎样设计实验消除系统误差，深刻体会到选择恰当的实验方法对得到正确结论的重要性。

参考文献：

第9篇：牛顿第二定律的应用范文

1．命题分析

直线运动、力与平衡、牛顿运动定律，是必考内容，考查的重点是匀变速直线运动的规律、摩擦力、共点力的平衡以及牛顿第二定律的应用，而构建物理模型，应用运动学、静力学与动力学的相关知识，解决现实生活和生产中的实际问题，已成为近年高考命题的热点。

2．备考策略

要注重运动学公式的灵活应用以及运动图像的分析，注重物体运动过程的分析，特别要关注多个运动阶段与多个物体的运动问题；要注重物体的受力分析，特别是摩擦力的分析与计算；要注重整体法与隔离法的合理应用，特别要关注生活、生产与科技中的相关力学问题。

二、热点题型探究

考点一：匀变速直线运动

要点提示：一套基本公式和关系式（v=v0+at，x=v0t+12at2，v2－v20=2ax，x=v0+v2t）；两个中间速度（v中时=v0+v2、v中位=v20+v22）；一个重要推论（Δx=aT2）；几个比例关系（对初速度为零的匀加速直线运动适用）；vt图（图线的斜率表示加速度，图线与横轴间的“面积”表示位移）。

例1一运输车往返于相距x的A、B两站之间。若运输车在加速和制动时能达到的最大加速度大小为a，且规定运输过程中速度大小不得超过v，求该运输车从A站启动到B站停止所需的最短时间t。

【分析】由于规定了运输过程中车速大小不得超过v，需分运输车的最大速度不超过限速和超过限速两种情况讨论。运输车的最大速度vm若不超过限速v，则运输车先加速后减速；若超过限速v，则运输车先加速至v，匀速运动一段路程后再减速。

本题涉及物体的多个运动阶段，是一个开放型问题，若不注意运输车速度的限制，往往会漏解后一种情况。对此类问题，须注意各运动阶段之间的联系，并根据题给条件进行周密的分析，全面考虑可能出现的多种情况，避免漏解。

考点二：共点力的平衡

要点提示：平衡状态（静止状态、匀速直线运动状态）；平衡条件（F合=0，分量式为ΣFx=0与ΣFy=0）；特殊规律（轻绳和二力杆件平衡时受力必沿绳或杆件方向，三力平衡时作用线必在共面且共点）；常用方法（平行四边形定则分解法、平行四边形定则合成法、正交分解法）。

例2如图1，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。在绳子距a端的c点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比m1[]m2为（）

【分析】绳圈上悬挂钩码，平衡后绳圈受绳的ac段、bc段的拉力以及钩码的拉力，其中两段绳子的拉力大小均为m1g，钩码的拉力大小为m2g。根据共点力的平衡条件，可求得重物和钩码的质量比。

对于共点力的平衡问题，作出正确的受力分析，确定各个力的大小和方向是求解的关键。本题也可采用平行四边形定则合成法，根据绳的ac段、bc段拉力的合力与钩码的拉力大小相等、方向相反求解；还可采用平行四边形定则分解法，将钩码的拉力沿绳的ca方向和cb方向分解，再寻找关系求解。

考点三：牛顿第二定律

要点提示：数学表达式（F合=ma，分量式为ΣFx=max与ΣFy=may）；定律的“四性”（同体性、矢量性、瞬时性和独立性）；适用范围（惯性参考系，宏观物体、低速运动）；两类基本问题（由物体的受力情况确定运动情况，由物体的运动情况确定受力情况，加速度是联系运动和力的纽带）。

例3受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动，其vt图线如图2所示，则（）

A．在0~t1秒内，外力F大小不断增大

B．在t1时刻，外力F为零

C．在t1~t2秒内，外力F大小可能不断减小

D．在t1~t2秒内，外力F大小可能先减小后增大

【分析】vt图线的斜率表示加速度，由题给vt图线可判断物体加速度的变化情况，再根据牛顿第二定律，不难对外力F大小的变化情况作出正确判断。