同义词牛顿第二定律（牛顿第二定律）一般指牛顿第二运动定律
- 中文名
- 牛顿第二运动定律
- 外文名
- Newton's Second Law of Motion-Force and Acceleration
- 别 名
- 牛顿第二定律
- 表达式
- ∑F=ma
- 提出者
- 艾萨克·牛顿
- 提出时间
- 1687年
- 适用领域
- 力学
- 应用学科
- 物理学
- 记载著作
- 《自然哲学的数学原理》
常见表述：
物体加速度的大小与合外力成正比，与物体质量成反比（与物体质量的倒数成正比）。加速度的方向与合外力的方向相同。牛顿第二运动定律可以用比例式来表示，即
牛顿第二运动定律有五个特点：
瞬时性：牛顿第二运动定律是力的瞬时作用效果，加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。
矢量性：
因果性：力是产生加速度的原因，加速度是力的作用效果。故力是改变物体运动状态的原因。
等值不等质性：虽然
牛顿第二运动定律验证实验，就是测量在不同的
利用现代的实验教学设施改进和补充原来的实验手段，更能体现出物理学的科学素养和科学态度。 [10]
实验验证方法 | 图示 |
|---|---|
用打点计时器法验证： 研究系统的加速度与系统的质量和拉力间的关系时，将打点计时器固定在木板的一端，把砝码和小车栓在细线的两端，细线跨过滑轮，砝码的重量作为拉力，让拖着纸带的小车在平直的平面上运动，则小车及其上的砝码、线的另一端栓着的钩码组成一个运动系统。 每次实验均须在纸带上注明拉力和系统的质量。 为了抵消摩擦力，通常采取以下两种方法：倾斜滑动法、水平拉线法。 [11] |  倾斜滑动法和水平拉线法 [11] |
在气垫导轨上验证： 为了修正粘滞性摩擦阻力的存在所引起的速度损失，必须解决粘滞性阻尼常数的测定问题。其方法主要有以下两种：倾斜导轨法、振动法。 [11] |  倾斜导轨法 [11] |
用非线性回归法验证： 用非线性回归法验证定律，首先对质点运动的动力学模型进行线性化处理，得到模型的参数线性估计值，并以其作为非线性模型的初值对动力学模型进行非线性回归分析。非线性回归法验证了定律的正确性，改进了验证定律的传统实验方法，具有一定的应用和推广价值。 [12-13] |  牛顿第二运动定律非线性拟合图 [13] |
牛顿第二运动定律只适用宏观问题。解决微观问题必须使用量子力学。当考察物体的运动线度可以和该物体的德布罗意波相比拟时，由于粒子运动不确定性关系式（即无法同时准确测定粒子运动的方向与速度），物体的动量和位置已经是不能同时准确获知的量了，因而牛顿动力学方程缺少准确的初始条件无法求解。也就是说经典的描述方法由于粒子运动不确定性关系式已经失效或者需要修改。量子力学用希尔伯特空间中的态矢概念代替位置和动量（或速度）的概念（即波函数）来描述物体的状态，用薛定谔方程代替牛顿动力学方程（即含有力场具体形式的牛顿第二运动定律）。用态矢代替位置和动量的原因是由于测不准原理我们无法同时知道位置和动量的准确信息，但是我们可以知道位置和动量的概率分布，测不准原理对测量精度的限制就在于两者的概率分布上有一个确定的关系。 [3] [18-19]
牛顿第二运动定律只适用低速问题。解决高速问题必须使用相对论。由于牛顿动力学方程不是洛伦兹协变的，因而不能和狭义相对论相容，因此当物体做高速移动时需要修改力、速度等力学变量的定义，使动力学方程能够满足洛伦兹协变的要求，在物理预言上也会随速度接近光速而与经典力学有不同。 [3] [20-21]
1684年8月起，在埃德蒙多·哈雷的劝说下，牛顿开始写作《自然哲学的数学原理》，系统地整理手稿，重新考虑部分问题。1685年11月，形成了两卷专著。1687年7月5日，《原理》使用拉丁文出版。《原理》的绪论部分中的运动的公理或定律一节中提出了牛顿第二运动定律。 [23]
应用牛顿第二运动定律可以解决一部分动力学问题。问题主要有两类：第一类问题已知质点的质量和运动状态，已知质点的在任意时刻的位置即运动方程或速度表达式或加速度表达式，求作用在物体上的力，一般是将已知的运动方程对时间求二阶导数或将速度方程对时间求一阶导数，求出加速度，再根据牛顿第二定理求出未知力；第二类问题已知质点的质量及作用在质点上的力，求质点的运动状态，即求运动方程、速度表达式或加速度表达式，通常是由牛顿第二运动定律列出方程，求出物体的加速度表达式，由加速度和初始条件，定积分求出速度表达式，由速度表达式和初始条件，定积分求出运动方程。 [3]解题方法主要有四种：临界条件法、正交分解法、合成法、程序法。 [24]
运用牛顿第二定律及同一直线矢量合成方法，根据理想“平行导轨模型”的物理特点，基于电磁感应规律，对电磁感应中的电容负载平行导轨模型的各种情况进行计算，可计算出各种情况下的金属导杆运动的数学表达式；结果与实践吻合。 [25]
动画是让画面运动起来的影视艺术，即运动的画面。牛顿第二运动定律在动画艺术中占有重要的位置，是动画中必不可少的研究对象。 [26]
