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三、力(常見的力、力的合成與分解)
(1)常見的力
1.重力G=mg(方向豎直向下,g=9.8m/s2≒10m/s2,作用點在重心,適用於地球表面附近)
2.胡克定律F=kx﹛方向沿恢復形變方向,k:勁度系數(N/m),x:形變量(m)﹜
3.滑動摩擦力F=μFN﹛與物體相對運動方向相反,μ:摩擦因數,FN:正壓力(N)﹜
4.靜摩擦力0≦f靜≦fm(與物體相對運動趨勢方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬有引力F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
6.靜電力F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109N?m2/C2,方向在它們的連線上)
7.電場力F=Eq(E:場強N/C,q:電量C,正電荷受的電場力與場強方向相同)
8.安培力F=BILsinθ(θ為B與L的夾角,當L⊥B時:F=BIL,B//L時:F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ(θ為B與V的夾角,當V⊥B時:f=qVB,V//B時:f=0)
注:(1)勁度系數k由彈簧自身決定﹔
(2)摩擦因數μ與壓力大小及接觸面積大小無關,由接觸面材料特性與表面狀況等決定﹔
(3)fm略大於μFN,一般視為fm≒μFN﹔
(4)其它相關內容:靜摩擦力(大小、方向)﹔
(5)物理量符號及單位B:磁感強度(T),L:有效長度(m),I:電流強度(A),V:帶電粒子速度(m/s),q:帶電粒子(帶電體)電量(C)﹔
(6)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。
2)力的合成與分解
1.同一直線上力的合成同向:F=F1+F2,反向:F=F1-F2(F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2時:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≦F≦|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
注:(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則﹔
(2)合力與分力的關系是等效替代關系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立﹔
(3)除公式法外,也可用作圖法求解,此時要選擇標度,嚴格作圖﹔
(4)F1與F2的值一定時,F1與F2的夾角(α角)越大,合力越小﹔
(5)同一直線上力的合成,可沿直線取正方向,用正負號表示力的方向,化簡為代數運算。
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