中學物理中常見的力

吳秀花

一、力的分類

1.根據力的性質可以把力分為：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.根據力的作用效果可以把力分為：動力、阻力、向心力、回復力等。

3.根據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）然后根據彈力和摩擦力的產生條件、或平衡條件、或運動性質、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生的效果跟幾個力同時作用在物體上所產生的效果相同，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生的效果跟幾個力同時作用在物體上所產生的效果相同，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?。?，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=F■+F■；

②當α=180°時，F=|F■-F■|；

③當α=90°時，F=■；

④當α=120°時，且F■=F■時，F=F■=F■；

⑤當α在0°～180°內變化時，F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

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

1.根據各種性質的力的計算式確定。

2.根據平衡條件確定（當物體處于平衡狀態時）。

3.根據動力學方程確定（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.應用的推廣

當由平衡條件或動力學方程求出某種性質的力后，再結合該性質的力的計算式，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）。