高中物理 03 重力、弹力、摩檫力、牛顿第三运动定律

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重力

定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。重力的施力物体是地球。

大小：物体所受重力的大小与物体的质量成正比，计算公式为\(G = mg\)，其中\(G\)表示重力，\(m\)表示物体的质量，\(g\)是重力加速度，在地球上不同位置\(g\)的值略有不同，一般取\(9.8m/s^{2}\)或\(10m/s^{2}\)。

方向：重力的方向总是竖直向下。需要注意的是，竖直向下是与水平面垂直向下的方向，而垂直向下是与接触面垂直向下的方向，二者有所不同。

重心：物体的各部分都受重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分所受重力的作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。重心的位置与物体的形状和质量分布有关。形状规则、质量分布均匀的物体，其重心在几何中心；对于形状不规则的物体，其重心可通过悬挂法等方法来确定。

弹力

定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。

产生条件：一是两物体直接接触，二是发生弹性形变。例如，放在水平桌面上的书，书与桌面直接接触，并且书由于受到重力会发生微小的弹性形变，从而对桌面产生向下的弹力，即压力；桌面也会发生微小的弹性形变，对书产生向上的弹力，即支持力。

大小：在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧的伸长量或压缩量成正比，即\(F = kx\)，其中\(F\)表示弹力，\(k\)是弹簧的劲度系数，\(x\)是弹簧的形变量。对于其他物体间的弹力，其大小需根据物体的受力情况和运动状态，通过牛顿第二定律等方法来确定。

方向：弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相同。压力和支持力的方向垂直于接触面指向被压或被支持的物体；绳子的拉力方向沿着绳子收缩的方向。

摩擦力

静摩擦力：

定义：两个相互接触的物体，当它们具有相对运动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力，这种力叫做静摩擦力。

产生条件：一是两物体直接接触且相互挤压，二是接触面粗糙，三是两物体间有相对运动趋势。

大小：静摩擦力的大小随外力的变化而变化，其取值范围是\(0\lt f_{静}\leq f_{max}\)，其中\(f_{max}\)是最大静摩擦力，在一般情况下，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。

方向：静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反。

滑动摩擦力：

定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。

产生条件：两物体直接接触且相互挤压、接触面粗糙、两物体间有相对滑动。

大小：滑动摩擦力的大小与压力成正比，即\(f = μN\)，其中\(f\)表示滑动摩擦力，\(μ\)是动摩擦因数，其大小与接触面的材料和粗糙程度有关，\(N\)是两物体间的正压力。

方向：滑动摩擦力的方向总是与物体相对滑动的方向相反。

牛顿第三运动定律

内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。

特点：

作用力与反作用力同时产生、同时消失、同时变化。

作用力与反作用力是同种性质的力，如压力和支持力都是弹力，摩擦力的反作用力也是摩擦力。

作用力与反作用力分别作用在两个相互作用的物体上，不能相互抵消，不能求合力。

应用举例：当人走路时，脚向后蹬地，地面对脚有一个向前的摩擦力，这个摩擦力是使人前进的动力；同时，脚对地面有一个向后的摩擦力，这两个力就是一对作用力与反作用力。又如，火箭发射时，火箭向下喷出高温高压的气体，气体对火箭有一个向上的反作用力，推动火箭上升，这也是牛顿第三定律的体现。

重力、弹力、摩擦力是力学中的三种常见力，牛顿第三定律则揭示了物体间相互作用的规律，它们是进一步学习力学知识的基础，在解决各种力学问题中都有着广泛的应用。

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