物理中什么叫力 物理什么是力_ 物理的力是什么

物理中什么叫力 物理什么是力? 物理的力是什么

物理中“力”的定义与核心概念

一、力的定义

力是物体与物体之间的相互影响。具体表现为:

  • 物质性:力不能脱离物体单独存在,必须存在施力物体和受力物体。例如,手提水桶时,手是施力物体,水桶是受力物体。
  • 相互性:力的影响是相互的。当一个物体施加力时,必定会受到反影响力,二者大致相等、路线相反、影响在不同物体上。例如,人推墙时,墙也会对人施加反向的力。
  • 影响方式:力的产生不一定需要直接接触,如引力、电磁力属于非接触力;而弹力、摩擦力需要接触。

二、力的性质

  • 矢量性:力既有大致又有路线,遵循矢量运算制度。
  • 独立性:多个力影响于同一物体时,每个力的影响效果互不影响。例如,一个物体同时受重力和拉力,两种效果独立存在。
  • 同时性:影响力与反影响力同时产生、同时消失。

三、力的分类

根据性质和效果,力可分为下面内容类型:

  • 按性质分类:
    • 重力:由地球吸引产生,路线竖直向下,大致 \( G = mg \)(\( m \) 为质量,\( g \approx 9.8 \, \textN/kg} \))。
    • 弹力:物体形变后恢复原状时产生的力,如弹簧的弹力、支持力。
    • 摩擦力:阻碍物体相对运动或运动动向的力,分静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦。
    • 电磁力:电荷或磁场相互影响产生的力。
  • 按效果分类:
    • 拉力、压力、支持力:根据影响路线命名。
    • 动力、阻力:根据对物体运动的影响命名(促进或阻碍运动)。

四、力的影响效果

  • 改变物体的运动情形:
    • 使静止的物体开始运动,或使运动的物体加速、减速、改变路线。例如,踢足球时,脚对球的力使其运动情形改变。
  • 使物体发生形变:
    • 包括弹性形变(可恢复)和塑性形变(不可恢复)。例如,用力压弹簧会使其缩短,松手后恢复原状。

五、力的三要素与测量

  • 三要素:
    • 大致:以牛顿(N)为单位,1 N ≈ 托起两个鸡蛋的力。
    • 路线:如重力路线竖直向下,弹力路线与形变恢复路线一致。
    • 影响点:力在物体上的施力位置。
  • 测量工具:
    • 弹簧测力计,原理为“在弹性限度内,弹簧伸长量与拉力成正比”。

六、力的本质与学说进步

  • 经典力学视角:牛顿定律将力定义为“改变物体运动情形的缘故”,强调力的外在影响。
  • 现代物理视角:
    • 力被归由于四种基本相互影响:引力、电磁力、弱核力、强核力。例如,引力由时空弯曲解释(广义相对论),电磁力由电荷交换光子产生(量子场论)。
    • 粒子物理标准模型统一了电磁力、弱核力、强核力,但引力尚未纳入该框架。

力是物理学中描述物体间相互影响的核心概念,其本质从经典力学的直观定义进步到现代物理的场论与基本相互影响学说。领会力的性质(如矢量性、相互性)、分类及影响效果,是分析物理现象(如运动、形变)的基础。