2018浅谈牛顿第二定律的应用

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　　摘 要：牛顿第二定律是经典力学的三个组成部分之一，其阐释了加速度、物体质量、作用之间关系等相关内容，在学习、教学、实际生活、工程建设等各方面均有应用。基于此，本文以牛顿第二定律的基本内容作为切入点，分析其应用，并给出各类应用的具体内容，以期明确相关情况，完善对应理论，并为后续工作的进一步优化提供一定的支持。
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　　关键词：牛顿第二定律；教学应用；学习应用
　　牛顿第二定律和第一、第三定律共同构成了牛顿运动定律，可以认为是经典力学的精华部分之一，也是最基本的运动规律。1687年，英国科学家牛顿提出了该定律，在其后300多年里，经过历代科学家的论证，该定律被证实并应用在了各领域中。对牛顿第二定律的应用进行分析，有利于进一步了解其内容，并为后续工作的完善提供一定的基础。
　　1 牛顿第二定律
　　牛顿第二定律，也被称为牛顿第二运动定律，结合牛顿本人的理论以及学术界的讨论结果，其核心表述为：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。1687年，牛顿在反复实验的基础上最终得出该结论，并在《自然哲学的数学原理》一书中正式进行了发表。该理论的价值在于，其与牛顿第一定律和牛顿第三定律共同构成了牛顿经典力学定律体系，其后所有的力学研究结果或多或少均于牛顿的理论产生关联。
　　2 牛顿第二定律在教学中的应用
　　2.1 应用原则
　　牛顿的三大定律均可以独立作为一个研究系统，但在物理学的研究和教学活动中，相关知识内容存在显著的关联性，如加速度理论必然与牛顿第二定律产生关联性，而匀速运动也与加速度、牛顿第一运动定律存在一定联系，在教学中应用牛顿第二定律，基本原则是保持相关知识的内在关联性。
　　2.2 应用实例
　　牛顿第二定律在教学中的具体应用，主要是通过理论的讲解使学生牢固掌握，并了解外联内容。应用时，首选要设定教学目标，之后把控重点内容，使用恰当的方式完成教学。以教学目标的设定为例，就牛顿第二定律本身而言，其教学目标应至少包括四项内容，即理解牛顿第二定律的内涵和外延；通过理论讲解和试验得出牛顿第二定律基本表达式F=kma（k=1）；要求学生能够理解加速度和力的关系，以及加速度和物体质量的关系；最后要求学生能够应用牛顿第二定律解答实际习题。在整个教学活动中，牛顿第二定律的讲解、理解到应用贯穿始终。
　　3 牛顿第二定律在学习中的应用
　　3.1 应用原则
　　在高中生的学习中，牛顿第二定律十分重要，其是进行后续物理学力学内容学习的基础，也是进行更高等级研究必须具备的能力。鉴于牛顿第二定律本身原理的固定性和物理学习内容、习题的多变性，在应用牛顿第二定律进行学习时，原则包括牢固掌握其基本知识和内涵，并能够灵活进行运用。尤其是在解题时，面对杂糅的知识内容，要求学生能够分辨、甄别，并寻找突破口[1]。
　　3.2 应用??例
　　就学生学习方面而言，牛顿第二定律的应用可以笼统的分为解题应用和进一步学习应用两个方面，限于篇幅，本节就解题应用进行简述。问题如下：图1所示，在水平推力作用下，物体在粗糙水平面上由静止状态开始做匀加速直线运动，一段时间后，缓缓将推力减少，直到消失，在水平推力变化的过程中，物体的加速度和速度会怎样变化：
　　A.加速度逐渐减小，速度逐渐增大
　　B.加速度逐渐减小，速度逐渐减小
　　C.加速度先减小后增大，速度先增大后减小
　　D.加速度先增大后减小，速度先增大后减小
　　应用牛顿第二定律，可知物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。题目中没有涉及到质量，由于物体为同一物体，可以不考虑质量变化，但水平面为粗糙面，因此存在摩擦力，但水平推力减小，摩擦力会渐渐作用，导致物体停止。此过程中，加速度由于物理质量而增大，而水平推力消失后，物体在重力和加速度作用下还会移动一小段距离，整体速度先增大后减小，因此题目答案为C。
　　4 牛顿第二定律在生活中的应用
　　实际生活中，力学的应用十分常见，其中牛顿第二定律常用于重物搬运等作业。比如景区的缆车，观察缆车的运动轨迹，可以发现其从一段达到另一端时，路线并不是一条规整的直线，由于缆车本身存在自重，其重力作用下，吊索会出现弯曲，因此缆车的运动轨迹实际上是一条弧线，载客量不同的缆车，行进速度也有所差别[2]。景区会根据这些情况，设计缆车系统。根据牛顿第二定律，由于作用力与物体行进路线相同，缆车速度会在作用下持续影响下越来越快，景区往往将两端设计的较高，以免缆车在加速度影响下快速达到另一端，出现撞击的情况。这是牛顿第二定律在生活中的应用情况之一。
　　5 总结
　　通过分析牛顿第二定律的应用，了解了相关基本内容。目前来看，由于牛顿第二定律阐释了力学运动的基本原则，其在教学以及其他各领域都有一定的应用。本文结合牛顿第二定律在教学、学习、生活三个方面的应用给出了分析内容。后续工作中，可以综合考虑具体环境对牛顿第二定律进行应用，以更好的完成对应工作。
　　参考文献
　　[1]吴燕华，朱月芽. 不同实验教学方法的探讨――初探用不同的实验方法来提升牛顿第二定律教学的课堂效率[J]. 教育教学论坛，2013，（04）：257-259.
　　[2]许陵，施莉莉. 基于无线模块和Visual Basic的仿真演示实验设计――以牛顿第二定律实验为例[J]. 泉州师范学院学报，2013，31（02）：57-60+69.