进阶篇 · 第02课

牛顿第二定律

探索力、质量和加速度之间的定量关系

🚀
⚡
🔬

⚡一、牛顿第二定律

定律内容

物体的加速度跟它所受的合外力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

F = m · a
F：合外力（N）| m：质量（kg）| a：加速度（m/s²）

三个关键理解

🎯

合外力决定加速度

不是单个力，而是所有力的合力决定了加速度

⚖️

质量是惯性的量度

质量越大，惯性越大，改变运动状态越难

➡️

加速度与合力同向

加速度的方向永远与合外力的方向相同

重要理解：F = ma 中，F 必须是物体所受的合外力。如果物体受力平衡（合外力为0），则加速度为0，物体保持静止或匀速直线运动——这正是牛顿第一定律！

📐二、公式变形与应用

F = ma  →  a = F/m  →  m = F/a
灵活变形，解决不同问题

单位制：牛顿的定义

由 F = ma 可知，1 N = 1 kg × 1 m/s²。也就是说，1牛顿的力，能使质量为1千克的物体产生1米/秒²的加速度。

🧮 牛顿第二定律计算器

输入任意两个量，自动计算第三个

力 F =10 N
质量 m =2 kg
a = 10 ÷ 2 = 5.00 m/s²
加速度 = 力 ÷ 质量

🔬三、实验探究

实验思路：控制变量法

探究加速度与力的关系时，保持质量不变，改变拉力大小；探究加速度与质量的关系时，保持拉力不变，改变物体质量。

实验结论

📈

a 与 F 成正比

质量一定时，合外力越大，加速度越大

📉

a 与 m 成反比

合外力一定时，质量越大，加速度越小

📊 实验数据模拟

固定质量，改变力，观察加速度变化

次数 力 F (N) 质量 m (kg) 加速度 a (m/s²)
1212.0
2414.0
3616.0

当质量m=1kg保持不变时，力增大几倍，加速度也增大几倍 → 加速度与力成正比

🎮四、互动演示

🚀 力与运动模拟器

施加不同的力，观察小车的加速度和速度变化

施加力 F =5 N
小车质量 m =2 kg
加速度 a
2.5 m/s²
当前速度
0.0 m/s
时间
0.0 s

📝五、练习挑战

🎯 检验你的学习成果

01牛顿第二定律的表达式是（ ）
AF = m/v
BF = ma
CF = ms
DF = mv
02一个质量为2kg的物体，受到10N的合外力，它的加速度是（ ）
A20 m/s²
B5 m/s²
C0.2 m/s²
D12 m/s²
03关于牛顿第二定律，下列说法正确的是（ ）
A物体的质量与加速度成反比
B力是维持物体运动的原因
C加速度方向与合外力方向相同
D物体受力越大速度越大
04在光滑水平面上，用5N的力推一个物体，产生2m/s²的加速度，该物体的质量是（ ）
A10 kg
B2.5 kg
C2.5 kg
D7 kg
05下列说法中正确的是（ ）
A物体受力后立即运动，不受力立即停止
B物体的加速度方向与合外力方向相同
C质量大的物体惯性小
D力是维持物体运动的原因
0/5
答对题数

📌 本节知识小结