中學物理中常見的力

吳秀花

一、力的分類

1.根據(jù)力的性質(zhì)可以把力分為：重力、彈力、摩擦力、萬有引力、電場力、磁場力（安培力、洛倫茲力）、分子力、核力等。

2.根據(jù)力的作用效果可以把力分為：動力、阻力、向心力、回復(fù)力等。

3.根據(jù)力是否變化可以把力分為：恒力（大小和方向都不變）和變力（大小、方向或大小方向發(fā)生變化）。

二、中學物理中常見的力

三、對物體進行受力分析的一般思路

首先考慮場力，即重力、電場力、磁場力（安培力、洛倫茲力）；

其次考慮人為施加的作用力，如拉力、推力、牽引力等；

最后考慮接觸力，即彈力和摩擦力（一般先分析彈力，再分析摩擦力）。具體又分兩步進行：（1）首先看物體與周圍物體有幾個接觸面（點），那就可能存在幾個彈力和幾個摩擦力；（2）然后根據(jù)彈力和摩擦力的產(chǎn)生條件、或平衡條件、或運動性質(zhì)、或題目的條件做最后的判定。

四、對力的處理方法

力的合成與分解是對力的處理方法。通過對力的處理，使問題的解決更加方便和快捷。

1.力的等效替換

如果一個力單獨作用在物體上所產(chǎn)生的效果跟幾個力同時作用在物體上所產(chǎn)生的效果相同，那么就可以用這個力代替那幾個力，這就叫做力的等效替換。力的合成與分解就是力的等效替換。

2.共點力、合力、分力

（1）共點力：如果幾個力同時作用在物體上的同一點，或它們的作用線相交于一點，就把這些力叫做共點力。

（2）合力、分力：如果一個力單獨作用在物體上所產(chǎn)生的效果跟幾個力同時作用在物體上所產(chǎn)生的效果相同，那么就把這個力叫做那幾個力的合力；那幾個力就叫做這個力的分力。

3.力的合成（兩個力的合成）

（1）力的合成：求幾個已知力的合力，叫做力的合成。

（2）表達式：■=■■+■■（矢量式）

（3）特殊情形：當兩個力在同一直線上時，如果兩個力的方向相同，則合力的大小等于兩個力的大小之和，即F=F■+F■（此時合力最大），合力的方向與F■、F■相同；如果兩個力的方向相反，則合力的大小等于兩個力之差，即F=|F■-F■|（此時合力最小），合力的方向與較大的力的方向相同。

（4）合力的取值范圍：|F■-F■|≤F≤F■+F■

（5）力的合成遵循的規(guī)律：平行四邊形定則：以表示兩個共點力F■和F■的的有向線段為鄰邊作平行四邊形，則平行四邊形的對角線就表示合力的大小和方向。

（6）合力的大小和方向

1）合力的大小

已知兩個力的大小分別為F■和F■，它們的夾角為α。它們的合力F的大小可由余弦定理求得：

F=■

由上式可知：

①當α=0°時，F(xiàn)=F■+F■；

②當α=180°時，F(xiàn)=|F■-F■|；

③當α=90°時，F(xiàn)=■；

④當α=120°時，且F■=F■時，F(xiàn)=F■=F■；

⑤當α在0°～180°內(nèi)變化時，F(xiàn)隨著α的增大而減小。

注意點：合力大小既可能比任何一個分力大，又可能比任何一個分力小，還可能等于某一個分力，它的大小依賴于兩分力之間的夾角的大小，這是矢量合成的特點。

2）合力的方向

合力與F■的夾角θ由下式確定，tanθ=■.

4.多個共點力的合力

（1）多個共點力的合力的合成方法：可參照兩個力的合成方法，先求任意兩個力的合力，再將這個合力與第三力合成。依次進行，直到把所有的力都合成起來，最后得到的就是總合力。

（2）矢量多邊形：在第一個矢量（力）的末端畫第二個矢量（力），在第二個矢量（力）的末端畫第三個矢量（力）。依次進行，把第一個矢量（力）的始端與最后一個矢量（力）的末端連接起來，此連線就表示總合力。（注意：畫圖時要保持各個矢量的方向不變。）

（3）多個共點力的合力取值范圍的判斷依據(jù)

1）最大合力：等于各個力之和。

2）最小合力的判斷方法：除最大的力以外，其余的力的最大合力（它們的和）如果不小于這個最大的力，則合力的最小值為零；其余的力的最大合力如果小于這個最大的力，則可以求出最小合力（等于這個最大的力與其余的力之差）。

五、求力的依據(jù)

1.根據(jù)各種性質(zhì)的力的計算式確定。

2.根據(jù)平衡條件確定（當物體處于平衡狀態(tài)時）。

3.根據(jù)動力學方程確定（當物體做變速運動時，主要有牛頓第二、第三定律和動能定理、動量定理）。

4.其他公式

（1）P=Fv（功率公式）

（2）F=ps（壓強公式）

（3）F=ρvg（浮力公式）

5.應(yīng)用的推廣

當由平衡條件或動力學方程求出某種性質(zhì)的力后，再結(jié)合該性質(zhì)的力的計算式，還可以求出式中涉及的物理量。

六、建立坐標系的一般原則

1.對直線運動，一般沿運動方向（為x軸）和垂直于運動方向（為y軸）建立坐標軸。這樣建立坐標系的好處在于：沿運動方向的分力的合力使物體產(chǎn)生加速度，垂直于運動方向的分力的合力等于零。

2.對勻變速曲線運動（平拋和類平拋等），一般沿合外力方向（為y軸）和垂直于合外力方向（為x軸）建立坐標軸。這樣建立坐標系的好處在于：沿合外力方向，物體做勻變速直線運動；沿垂直于合外力方向物體做勻速直線運動，并可分別按勻速直線運動和勻變速直線運動的規(guī)律列方程。

3.對圓周運動，一般沿半徑方向和垂直于半徑方向建立坐標系。這樣建立坐標系的好處是：沿半徑方向的分力的合力提供向心力，垂直于半徑方向的分力的合力可等于零（勻速圓周運動）或不等于零（變速圓周運動）。