1、力的分類(lèi)
力是物體與物體之間的互相作用,單位是牛,記作N,依照形成的機(jī)制,自然界中的力可以分成四種:
⑴引力:由質(zhì)量造成,對(duì)質(zhì)量作用,一個(gè)有質(zhì)量的物感受對(duì)另一個(gè)有質(zhì)量的物體形成引力;
⑵電磁力:由電荷造成,對(duì)電荷作用,日常接觸到的好多作用,其微觀(guān)實(shí)質(zhì)都是電磁力,例如彈力、摩擦力等;
⑶強(qiáng)力:組成原子核的核子間的互相作用,例如質(zhì)子和質(zhì)子、中子和中子、質(zhì)子和中子之間的斥力;
⑷弱力:發(fā)生在放射性衰變中的互相作用,例如中子喪失一個(gè)電子弄成質(zhì)子,這個(gè)過(guò)程中發(fā)生的就是弱互相作用。
不僅根據(jù)形成機(jī)制分類(lèi),一般更多的還是依照性質(zhì)來(lái)分辨各類(lèi)力,這些分類(lèi)方式愈加直觀(guān)和便捷:
⑴重力:因?yàn)樵虑驅(qū)ξ矬w的吸引而形成的力,實(shí)質(zhì)就是引力。重力G的大小由物體的質(zhì)量m和所處位置的重力加速度g決定,,方向總是豎直向上;
⑵彈力:物體在力的作用下發(fā)生形變,因?yàn)橐謴?fù)原狀,會(huì)對(duì)與它接觸的物體形成力的作用,稱(chēng)為彈力,其微觀(guān)實(shí)質(zhì)是電磁互相作用。彈力N的大小與形變程度有關(guān),形變量越大則彈力越大。
胡克定律:在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力F的大小與彈簧的伸長(zhǎng)(或減短)量x成反比,,為勁度系數(shù),單位N/m,由彈簧自身的性質(zhì)決定。
幾種常見(jiàn)彈力方向的判定方式:
①面與面接觸時(shí),彈力的方向垂直于接觸面;
②點(diǎn)與面接觸時(shí),彈力的方向垂直于接觸面;
③點(diǎn)與點(diǎn)接觸時(shí),彈力的方向垂直于接觸點(diǎn)的切面;
④對(duì)于由輕繩形成的彈力,方向沿繩收縮的方向;
⑤對(duì)于由輕質(zhì)彈簧形成的彈力,方向沿彈簧形變的反方向;
⑥對(duì)于由輕桿形成的彈力,方向可以是任意的,由其它力共同決定。
⑶摩擦力:磨擦力發(fā)生在兩個(gè)互相接觸的粗糙面之間,其微觀(guān)實(shí)質(zhì)是電磁互相作用。根據(jù)接觸面之間是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng),磨擦力可分為靜磨擦力和滑動(dòng)磨擦力。
①靜磨擦力:當(dāng)接觸面存在彈力,且接觸的物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)但沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),存在靜磨擦力。靜磨擦力的方向跟接觸面相切,與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。靜磨擦力是一種被動(dòng)力,其大小與物體所受其它外力有關(guān),但靜磨擦力有一個(gè)最大值fmax,超過(guò)最大值,物體間就要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。
【補(bǔ)充】靜磨擦力的方向跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反,但與運(yùn)動(dòng)方向可能相同,例如人走路時(shí)靠的就是往前的靜磨擦力能夠行進(jìn),此時(shí)靜磨擦力充當(dāng)動(dòng)力而非阻力。汽車(chē)前進(jìn)時(shí)也是借助內(nèi)胎與地面間的靜磨擦力就能往前運(yùn)動(dòng)。
②滑動(dòng)磨擦力:當(dāng)接觸面存在彈力,且接觸的物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),則存在滑動(dòng)磨擦力。滑動(dòng)磨擦力的方向總跟接觸面相切,與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。滑動(dòng)磨擦力的大小跟接觸面上的正壓力成反比,假如用表示滑動(dòng)磨擦力的大小,用表示正壓力的大小,則有,稱(chēng)為動(dòng)磨擦質(zhì)數(shù),是一個(gè)反映接觸面本身化學(xué)性質(zhì)的數(shù)學(xué)量。
【理解要點(diǎn)】滑動(dòng)磨擦力的方向跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。
注意,滑動(dòng)磨擦力可以用公式估算,而靜磨擦力是不能用公式估算的,除非非常說(shuō)明。
2、力的合成與分解
⑴力的合成
中學(xué)階段,只研究共點(diǎn)力的合成,即物體收到多個(gè)力的作用時(shí),這幾個(gè)力都作用在物體的同一點(diǎn)上。
對(duì)于共點(diǎn)力,我們可以把這幾個(gè)力等效合成為一個(gè)力。因?yàn)榱κ鞘噶浚扔写笮∮钟蟹较?strong>彈力的方向與什么有關(guān),所以在合成時(shí)遵守矢量合成法則,即平行四邊形法則或三角形法則(六邊形法則)。
平行四邊形法則:
六邊形法則:
⑵力的分解
力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,有時(shí)為了易于剖析,須要把一個(gè)力分解成兩個(gè)分力,把已知力作為平行四邊形的對(duì)角線(xiàn),這么彈力的方向與什么有關(guān),兩條鄰邊就表示它的兩個(gè)分力。以已知力為對(duì)角線(xiàn)的平行四邊形有無(wú)數(shù)個(gè),所以力的分解有無(wú)數(shù)種分法,實(shí)際問(wèn)題中具體該怎么分解應(yīng)按照須要進(jìn)行有意義的分解。
假如分解得到的兩個(gè)分力相互垂直,稱(chēng)為正交分解,是最常用的力的分解方式。