中学物理中常见的力

吴秀花

一、力的分类

1.根据力的性质可以把力分为：重力、弹力、摩擦力、万有引力、电场力、磁场力（安培力、洛伦兹力）、分子力、核力等。

2.根据力的作用效果可以把力分为：动力、阻力、向心力、回复力等。

3.根据力是否变化可以把力分为：恒力（大小和方向都不变）和变力（大小、方向或大小方向发生变化）。

二、中学物理中常见的力

三、对物体进行受力分析的一般思路

首先考虑场力，即重力、电场力、磁场力（安培力、洛伦兹力）；

其次考虑人为施加的作用力，如拉力、推力、牵引力等；

最后考虑接触力，即弹力和摩擦力（一般先分析弹力，再分析摩擦力）。具体又分两步进行：（1）首先看物体与周围物体有几个接触面（点），那就可能存在几个弹力和几个摩擦力；（2）然后根据弹力和摩擦力的产生条件、或平衡条件、或运动性质、或题目的条件做最后的判定。

四、对力的处理方法

力的合成与分解是对力的处理方法。通过对力的处理，使问题的解决更加方便和快捷。

1.力的等效替换

如果一个力单独作用在物体上所产生的效果跟几个力同时作用在物体上所产生的效果相同，那么就可以用这个力代替那几个力，这就叫做力的等效替换。力的合成与分解就是力的等效替换。

2.共点力、合力、分力

（1）共点力：如果几个力同时作用在物体上的同一点，或它们的作用线相交于一点，就把这些力叫做共点力。

（2）合力、分力：如果一个力单独作用在物体上所产生的效果跟几个力同时作用在物体上所产生的效果相同，那么就把这个力叫做那几个力的合力；那几个力就叫做这个力的分力。

3.力的合成（两个力的合成）

（1）力的合成：求几个已知力的合力，叫做力的合成。

（2）表达式：■=■■+■■（矢量式）

（3）特殊情形：当两个力在同一直线上时，如果两个力的方向相同，则合力的大小等于两个力的大小之和，即F=F■+F■（此时合力最大），合力的方向与F■、F■相同；如果两个力的方向相反，则合力的大小等于两个力之差，即F=|F■-F■|（此时合力最小），合力的方向与较大的力的方向相同。

（4）合力的取值范围：|F■-F■|≤F≤F■+F■

（5）力的合成遵循的规律：平行四边形定则：以表示两个共点力F■和F■的的有向线段为邻边作平行四边形，则平行四边形的对角线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

已知两个力的大小分别为F■和F■，它们的夹角为α。它们的合力F的大小可由余弦定理求得：

F=■

由上式可知：

①当α=0°时，F=F■+F■；

②当α=180°时，F=|F■-F■|；

③当α=90°时，F=■；

④当α=120°时，且F■=F■时，F=F■=F■；

⑤当α在0°～180°内变化时，F随着α的增大而减小。

注意点：合力大小既可能比任何一个分力大，又可能比任何一个分力小，还可能等于某一个分力，它的大小依赖于两分力之间的夹角的大小，这是矢量合成的特点。

2）合力的方向

合力与F■的夹角θ由下式确定，tanθ=■.

4.多个共点力的合力

（1）多个共点力的合力的合成方法：可参照两个力的合成方法，先求任意两个力的合力，再将这个合力与第三力合成。依次进行，直到把所有的力都合成起来，最后得到的就是总合力。

（2）矢量多边形：在第一个矢量（力）的末端画第二个矢量（力），在第二个矢量（力）的末端画第三个矢量（力）。依次进行，把第一个矢量（力）的始端与最后一个矢量（力）的末端连接起来，此连线就表示总合力。（注意：画图时要保持各个矢量的方向不变。）

（3）多个共点力的合力取值范围的判断依据

1）最大合力：等于各个力之和。

2）最小合力的判断方法：除最大的力以外，其余的力的最大合力（它们的和）如果不小于这个最大的力，则合力的最小值为零；其余的力的最大合力如果小于这个最大的力，则可以求出最小合力（等于这个最大的力与其余的力之差）。

五、求力的依据

1.根据各种性质的力的计算式确定。

2.根据平衡条件确定（当物体处于平衡状态时）。

3.根据动力学方程确定（当物体做变速运动时，主要有牛顿第二、第三定律和动能定理、动量定理）。

4.其他公式

（1）P=Fv（功率公式）

（2）F=ps（压强公式）

（3）F=ρvg（浮力公式）

5.应用的推广

当由平衡条件或动力学方程求出某种性质的力后，再结合该性质的力的计算式，还可以求出式中涉及的物理量。

六、建立坐标系的一般原则

1.对直线运动，一般沿运动方向（为x轴）和垂直于运动方向（为y轴）建立坐标轴。这样建立坐标系的好处在于：沿运动方向的分力的合力使物体产生加速度，垂直于运动方向的分力的合力等于零。

2.对匀变速曲线运动（平抛和类平抛等），一般沿合外力方向（为y轴）和垂直于合外力方向（为x轴）建立坐标轴。这样建立坐标系的好处在于：沿合外力方向，物体做匀变速直线运动；沿垂直于合外力方向物体做匀速直线运动，并可分别按匀速直线运动和匀变速直线运动的规律列方程。

3.对圆周运动，一般沿半径方向和垂直于半径方向建立坐标系。这样建立坐标系的好处是：沿半径方向的分力的合力提供向心力，垂直于半径方向的分力的合力可等于零（匀速圆周运动）或不等于零（变速圆周运动）。