1、力的分类
力是物体与物体之间的互相作用,单位是牛,记作N,依照形成的机制,自然界中的力可以分成四种:
⑴引力:由质量造成,对质量作用,一个有质量的物感受对另一个有质量的物体形成引力;
⑵电磁力:由电荷造成,对电荷作用,日常接触到的好多作用,其微观实质都是电磁力,例如弹力、摩擦力等;
⑶强力:组成原子核的核子间的互相作用,例如质子和质子、中子和中子、质子和中子之间的斥力;
⑷弱力:发生在放射性衰变中的互相作用,例如中子丧失一个电子弄成质子,这个过程中发生的就是弱互相作用。
不仅根据形成机制分类,一般更多的还是依照性质来分辨各类力,这些分类方式愈加直观和便捷:
⑴重力:因为月球对物体的吸引而形成的力,实质就是引力。重力G的大小由物体的质量m和所处位置的重力加速度g决定,,方向总是竖直向上;
⑵弹力:物体在力的作用下发生形变,因为要恢复原状,会对与它接触的物体形成力的作用,称为弹力,其微观实质是电磁互相作用。弹力N的大小与形变程度有关,形变量越大则弹力越大。
胡克定律:在弹性限度内,弹簧的弹力F的大小与弹簧的伸长(或减短)量x成反比,,为劲度系数,单位N/m,由弹簧自身的性质决定。
几种常见弹力方向的判定方式:
①面与面接触时,弹力的方向垂直于接触面;
②点与面接触时,弹力的方向垂直于接触面;
③点与点接触时,弹力的方向垂直于接触点的切面;
④对于由轻绳形成的弹力,方向沿绳收缩的方向;
⑤对于由轻质弹簧形成的弹力,方向沿弹簧形变的反方向;
⑥对于由轻杆形成的弹力,方向可以是任意的,由其它力共同决定。
⑶摩擦力:磨擦力发生在两个互相接触的粗糙面之间,其微观实质是电磁互相作用。根据接触面之间是否存在相对运动,磨擦力可分为静磨擦力和滑动磨擦力。
①静磨擦力:当接触面存在弹力,且接触的物体间有相对运动趋势但没有相对运动时,存在静磨擦力。静磨擦力的方向跟接触面相切,与物体间的相对运动趋势的方向相反。静磨擦力是一种被动力,其大小与物体所受其它外力有关,但静磨擦力有一个最大值fmax,超过最大值,物体间就要发生相对滑动。
【补充】静磨擦力的方向跟相对运动趋势方向相反,但与运动方向可能相同,例如人走路时靠的就是往前的静磨擦力能够行进,此时静磨擦力充当动力而非阻力。汽车前进时也是借助内胎与地面间的静磨擦力就能往前运动。
②滑动磨擦力:当接触面存在弹力,且接触的物体间有相对运动,则存在滑动磨擦力。滑动磨擦力的方向总跟接触面相切,与物体间相对运动的方向相反。滑动磨擦力的大小跟接触面上的正压力成反比,假如用表示滑动磨擦力的大小,用表示正压力的大小,则有,称为动磨擦质数,是一个反映接触面本身化学性质的数学量。
【理解要点】滑动磨擦力的方向跟相对运动方向相反。
注意,滑动磨擦力可以用公式估算,而静磨擦力是不能用公式估算的,除非非常说明。
2、力的合成与分解
⑴力的合成
中学阶段,只研究共点力的合成,即物体收到多个力的作用时,这几个力都作用在物体的同一点上。
对于共点力,我们可以把这几个力等效合成为一个力。因为力是矢量,既有大小又有方向弹力的方向与什么有关,所以在合成时遵守矢量合成法则,即平行四边形法则或三角形法则(六边形法则)。
平行四边形法则:
六边形法则:
⑵力的分解
力的分解是力的合成的逆运算,有时为了易于剖析,须要把一个力分解成两个分力,把已知力作为平行四边形的对角线,这么弹力的方向与什么有关,两条邻边就表示它的两个分力。以已知力为对角线的平行四边形有无数个,所以力的分解有无数种分法,实际问题中具体该怎么分解应按照须要进行有意义的分解。
假如分解得到的两个分力相互垂直,称为正交分解,是最常用的力的分解方式。