物理力学-力的概念

力的概念

————高中物理宁化一中：杨瑞雄力是物体间的相互作用

一个物体受到力的作用，一定有另外的物体施加这种作用.前者是受力物体，后者是施力物体.只要有力发生，就一定有受力物体和施力物体.有时为了方便，只说物体受到了力，而没有指明施力物体，但施力物体一定是存在的.力的大小力的大小可以用测力计（弹簧秤）来测量.在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N.能够影响力的作用效果的因素有力的大小，力的方向,还有力的作用点.力的大小、方向、作用点叫做力的三要素.力的图示力可以用一根带箭头的线段来表示.线段是按一定比例（标度）画出的，它的长短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点，力的方向所沿的直线叫做力的作用线.这种表示力的方法，叫做力的图示.图中的力的图示表示作用在小车上的力为，方向.有时只需要画出力的示意图，即只在图中画出力的方向，表示物体在这个方向上受到了力.100N水平向左力的种类

各种力可以用两种不同的方法来分类.一种是根据力的性质来分类的，如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等等；另一种是根据力的效果来分类的，如拉力、压力、支持力、动力、阻力等等.今后我们还会遇到根据效果来命名的力的名称.力学中经常遇到的有重力、弹力、摩擦力.地球上一切物体都受到地球的吸引，这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力.一个物体受到10N的重力，也可以说这个物体的重量是10N.重力的大小可以用弹簧秤测出.物体静止时对弹簧秤的拉力（图甲）或压力（图乙），大小等于物体受到的重力.用悬绳挂着的静止物体，用静止的水平支持物支持的物体，对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，大小等于物体受到的重力.在已知物体质量的情况下，重力的大小可以根据关系式G=mg计算出来，式中g=9.8N/kg，表示质量是1kg的物体受到的重力是9.8N.重力不但有大小，而且有方向.悬挂物体的绳子静止时总是竖直下垂的，由静止开始落向地面的物体总是竖直下落的，可见重力的方向是竖直向下的.一个物体的各部分都要受到重力的作用。从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心.重心质量均匀分布的物体（均匀物体），重心的位置只跟物体的形状有关.有规则形状的均匀物体，它的重心就在几何中心上.例如，均匀直棒的重心在棒的中点，均匀球体的重心在球心，均匀圆柱的重心在轴线的中点.质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关。载重汽车的重心随着装货多少和装载位置而变化.起重机的重心随着提升物的重量和高度而变化.不规则薄板的重心位置可以用悬挂法求出.返回被拉长或被压缩的弹簧对跟它接触的小车产生力的作用，可以使小车运动起来.被弯曲的细木棍或细竹竿对跟它接触的圆木产生力的作用，可以把圆木推开.发生弯曲的跳板对跟它接触的运动员产生力的作用，可以把运动员弹起来.物体的伸长、缩短、弯曲等等，总之物体的形状或体积的改变，叫做形变.上面的例子说明，发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力.地球对物体产生重力，并不需要地球和物体直接接触。弹力则不同，弹力产生在直接接触并发生形变的物体之间放在水平桌面上的书，由于重力的作用而压迫桌面，使书和桌面同时发生微小的形变.书由于发生微小的形变，对桌面产生垂直于桌面向下的弹力F1，这就是书对桌面的压力；桌面由于发生微小的形变，对书产生垂直于书面向上的弹力F2，这就是桌面对书的支持力.静止地放在倾斜木板上的书，由于重力的作用也压迫木板，它们都发生微小形变，致使书对木板有垂直于木板斜向下方的压力F1，木板对书有垂直于书面斜向上方的支持力F2.可见，通常所说的压力和支持力都是弹力.压力的方向总是垂直于支持面而指向被压的物体，支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体.挂在撇电线摔下面忽的电邮灯，壶由于线重力副的作序用而郑拉紧痒电线就，使请电灯颗和电值线同推时发呀生微茶小的爪形变.电灯分由于壳发生毁微小穿的形短变，削对电刊线产丘生竖顾直向积下的淋弹力F1，这穷就是室电灯暖对电珠线的挎拉力宪；电蚂线由盘于发馋生微嫂小的饮形变放，对自电灯吐产生浴竖直印向上户的弹滔力F2，这秧就是裤电线工对电防灯的背拉力.可见纽奉，通衡常所潜说的掀拉力蚂也是胳弹力辣，绳的壶拉力煎是绳漠对所权拉物啊体的课弹力纲，方犹向总禽是沿辈着绳遣而指软向绳及收缩阀的方撑向.胡克驰定律弹力氧的大公小跟省形变击的大杏小有葛关系裂，形显变越离大，代弹力闭也越武大，梁形变如消失逝，弹枪力就哪随着欧消失.对于拉伸始形变（或压缩的形变）来哄说，卸伸长们（或难缩短姨）的疏长度职越大允，产魔生的怕弹力瓜就越注大.例如录弹簧秘伸长丧或缩胸短的称长度昏越大快，弹臣力就固越大.对于弯曲译形变来说豆，弯幅曲得回越厉请害，山产生抓的弹伴力就杯越大.把弓携拉得扔越满再，箭被就射须出得除越远.用力驼扭横杨杆，刑可以因使金岸属丝孙发生扭转唯形变.扭转丸得越锹厉害较，产俊生的输弹力弟就越桐大.把一牲根弹拣簧悬标挂起慨来，苗下面午挂上兔砝码啊，量认出弹僵簧伸贱长的您长度.然后峡分别堪挂上碎两个疮、三捉个、荒四个守相同妈的砝偿码，逼并分弱别量异出弹颤簧伸竟长的旺长度.弹簧岗的弹使力跟坊砝码善所受闭的重答力大忆小相纯等，登由此谣可知达，弹晒簧的捎弹力清跟弹卷簧伸豪长的功长度坐的关基系.若在俘弹簧陆的上咳面放芝砝码芹，同槽样可奏以知吼道，刺弹簧怪的弹舒力跟柄弹簧营缩短靠的长链度的乏关系.实验浓表明模：弹仓簧弹僻力F的大鼠小跟烫弹簧哥伸长饿（或肺缩短爆）的礼长度x成正比比.写成筛公式粱就是F=除kx.这个萝规律惠是英蒸国科败学家嗓胡克鄙发现兄的，迁叫做胡克煤定律.式中k是比侄例常作数，阵叫做朴弹簧泡的劲度橡系数，简睡称为劲度.劲度胸是一丘个有唯单位今的量.在国药际单家位制胃中，F的单竹位是N，x的单揉位是m，k的单掘位是N/泽m.劲度起在数咳值上劝等于采弹簧辅伸长竹（或夫缩短炉）单蔑位长柴度时衰的弹瞎力.不同困的弹断簧，职劲度尚并不蝇相同.弹簧微的劲沿度跟酿弹簧麦的长明度、阁弹簧剃的材图料、侦弹簧扛丝的旁粗细助等有弟关系渡，弹肤簧丝盆粗的拉硬弹叔簧比舟弹簧中丝细叔的软唐弹簧尺的劲父度大.胡克龄定律妖有它剪的适糊用范导围.物体降的形湾变过练大，阻超出统一定庸限度孟时，奖即使卸撤去趣外力赞，物汇体也壶不能临完全膝恢复钳原状吨，这嫌个限敏度叫牧做弹性别限度.胡克皱定律桥在弹贡性限辈度内瞧适用.弹性丽限度疑内的临形变仰叫做弹性负形变.返回滑动婆摩擦摩擦标力也胡是在族两个拦互相敌接触椅的物富体之饮间产凡生的挡。一基个物渡体在醋另一答个物聪体表扁面上宣相对率于另夹一个酷物体法滑动摩的时穴候，匙要受躁到另昆一个肆物体贡阻碍鹊它相对出滑动的力浴，这自种力丽叫做滑动当摩擦庄力.其中μ是比忽例常讨数，陡叫做动摩默擦因术数，它减的数齐值跟嫁相互零接触着的两功个物递体的丽材料葵有关禾，材血料不歇同，靠两物毁体之尽间的肃动摩河擦因隶数也缩慧不同.动摩笑擦因携数还间跟接征触面企的情迅况（磨如粗滨糙程突度）轿有关.在相担同的敢压力碌下，慎动摩猜擦因揉数越孟大，乳滑动剑摩擦暑力就蛛越大.动摩剪擦因配数是况两个啦力的瞧比值卡，没捡有单童位.滑动馆摩擦围力的顾方向傍总跟忘接触由面相坡切，狡并且肆跟物避体的弊相对寺运动蜜的方泽向相亲反.实验社表明躁：滑内动摩概擦力损跟压魄力成舱正比池，也牢就是垃跟一恭个物府体对喜另一在个物筋体表糊面的曾垂直催作用筹力成训正比.这叫叠做滑缺动摩陪擦定诵律.用F表示迷滑动烈摩擦凑力的路大小安，用FN表示坚压力著的大求小，内那么F=μF耐N几种艺材料肌间的渡动摩鸣擦因桶数除了链滑动棵摩擦天，还润有滚芽动摩姥擦.滚动叼摩擦店是一督个物牛体在速另一特个物虑体表割面上家滚动屈时产乒生的钞摩擦.滚动雪摩擦爱比滑椒动摩字擦小膛得多蛇，滚治动轴柿承就聋是利兴用滚漏动摩馒擦小魂的事辅实制假成的.【例题】在东槽北的御冬季舱伐木扑工作帐中，止许多捷伐下荡的木梯料被偿装在斩雪橇侧上，族用马难拉着浴雪橇慌在冰肿道上圆滑行纱，将莫木料撞运送良出去.一个抄有钢悦制滑霉板的舞雪橇卫，上鼓面装脆着木嚷料，腔总重拴量为4.甲9×叼10苦4N斑.在水吓平的植冰道厦上，爆马要蛙在水框平方咐向用煤多大喊的力渴，才沟能够边拉着碍雪橇完匀速留前进恳？分析雪橇像（包乓括木溉料）须在水量平方戒向受广到两缸个力维的作配用：路马对原雪橇魔的拉跟力F1，冰索道对盟雪橇各的滑称动摩蛮擦力F2（分拘析雪签橇的除受力看情况村）.在这塑两个盏力的絮作用财下，球雪橇谱匀速厌前进观（明尸确雪机橇的赚运动摔情况钥）.根据气二力迟平衡智的条沉件,F收1和F2大小剪相等列，方昌向相苹反，宰即F1腾=F撤2.滑动春摩擦蜂力F2的大派小可螺以由敏滑动虹摩擦虚定律F2归=μFN求出.其中FN的大据小等牛于雪掉橇的赛总重办量G，即FN=G；钢屯和冰遥之间秩的动士摩擦外因数μ的数不值可苏在表洁中查碎出：μ=韵0.棕02嚼.重量G是已摸知的蛛，由呢此可渔求出F2，进裙而求捡出马便的拉兰力F1贯.解答凭已炉知G=庄4.魄9×滚10贺4N，μ=伙0.公02，求糕拉力F1附.F1繁=F态2=μF恳N=μG.代入念数值恒得F1卵=0葡.0竭2×跃4.希9×标10糠4N酷=琴98甘0N马要丙在水距平方嫁向用98痒0N的力浑，才迟能够倘拉着肯雪橇喝匀毙速前庄进.静摩蒜擦我们枕用不姐大的银水平栗力在佣水平庄地板财上推心箱子错，虽醒然箱犁子应虚该沿剩着力闹的方皂向运初动，副有相显对于堂地板唉运动臂的趋宇势，兆但箱蓄子并笔没有徐动，降就是仗因为醒箱子南跟地筒板之徐间发素生了麦摩擦.这个