4.3 牛顿第二定律

在地面，我们利用天平或称来称量物体的质量。但是在外太空的失重环境下，我们又该如何测量物体的质量呢？

前情回顾：

前面我们通过实验，知道了物体的加速度与它所受的合外力成正比，与它自身的质量成反比。即：

a ∝ F， a ∝1/m

也可以写成：a ∝F/m

变形有：F ∝ma 

写成等式：F ＝kma 

这个k是多少呢？由于当时力F的单位还没有被定义，于是规定k=1，这个时候得出的单位kg·m/s²。干脆就定义为力的单位，为了纪念牛顿，就将这个单位记为牛顿，写作“N”，即1kg·m/s²=1N。 于是我们得出了伟大的牛顿第二定律：

物体加速度的大小跟所受的作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

公式为：F=ma

从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是蚂蚁竭尽全力都推不动一块放在水平地面上的砖头，这跟牛顿第二定律是否矛盾？你能否帮助蚂蚁解决困惑？

答案很简单，因为砖头还受到摩擦力的作用。

所以这里的F指的是合外力。

注意：F=ma是一个矢量式，a的方向和F的方向相同。F产生，则a产生，F消灭，则a消失；某个方向上有力，则该方向上就会产生对应的加速度。如果有多个力，则每个力都产生一个加速度，这些加速度的矢量和就是合力的加速度。

【例1】判断下列说法是否正确

A、只有物体受到力的作用，物体才具有加速度

B、力恒定不变，加速度也恒定不变

C、力随时间改变，a也随时间改变

D、力停止作用，a也随即消失

【答案】全对

【例2】一个物体，质量是4㎏，受到互成120°角的两个力F1和F2的作用。这两个力的大小都是20N，这个物体的加速度是多少？

【解答】将力合成，由几何关系知其合力F=20N。故加速度a=F/m=20/4N=5N

到此我们可以解决开头的问题了，我们有一种动力学的方法测量物体的质量。在外太空中，测出恒力下的物体的加速度，就可以用牛顿第二定律计算出物体的质量啦。