高中物理竞赛—静力学知识要点分析
一、力的效应
1.内、外效应:
力的作用效果有两种:一是受力物发生形变;二是使受力物的运动状态发生变化。前者表现为受力物各部分的相对位置发生变化,故称为力的内效应;后者表现为受力物的运动方向或快慢发生变化,故称为力的外效应。
众所周知,当物体同时受到两个或多个力作用时,它的运动状态也可能保持不变,这说明力对同一物体的外效应可能相互抵消。
2.合力与分力
合力与它的那组分力之间,在力学效果上必须具有“等效代换”的关系。
二、力的作用方式
力是物体间的一种相互作用,又是一并具有大小、方向和作用点的一种矢量。根据研究和解决实际问题的需要,可以从不同的角度对力进行区分。
1.体力、面力和点力
按照力的作用点在受力物上的分布情况,可将力可将力分为体力、面力和点力三种。 外力的作用点连续分布在物体表面和内部的一定(或全部)区域,这种力就是体力。重力就是一种广泛存在的体力。
作用点连续分布在物体某一面(或全部表面)上,这种力就是面力。压力和摩擦力就是一种广泛存在的面力。
当面力和体力作用的区域远比受力物小,或可以不考虑作用点的分布情况时,就可以把相应的体力或面力当成是集中在物体的某一点上作用的,这种情况下的体力和面力就叫做点力。例如,在通常情况下,我们就是把重力、摩擦力和压力当成点力看待。具体而言,常用物体各部分所受重力的合力来代替该物体受到的总重力;用摩擦面上各部分所受摩擦力之合力来代替这个面上的总摩擦力;对压力也是按照这种方式处理的。当不涉及转动的时候,我们甚至把面力的合力作用点标出在物体的重心上,这就使问题的解决更加便当。但若涉及到物体的转动,就绝对不能把体力和面力(如磁力)的作用点随便地集中到物体的重心上。点力只是在一定条件下对体力和面力的一种适当的简化而已,对此切勿掉以轻心。
2.内力和外力
按照施力物与被研究物体的所属关系,又常将力分为内力和外力两大类
若被研究对象是某一物体,则该物体内部各部分间的作用力叫内力;若被研究对象是两个或多个物体组成的系统,则系统内部各物体间的作用力都叫该系统的内力。
外力则是被研究对象以外的其他物体对则该物体(或系统)的作用力。在中学,若无特别说明,一般所谈的受力,都指的是外力。
物体内部和相邻部分的拉力或压力都是内力。其中的前者就叫张力。理想的柔绳内部只能有张力,而不可能有相互挤压力。其张力总是与绳的轴线相切(如绕在轮上被拉紧的绳)。所以柔绳只能对外产生拉力和侧压力,不能产生轴向压力。杆件既能对物体产生拉力,也能对物体产生压力,还能对物体产生侧压力。在中学,未做特别说明,通常把绳和线当成理想的柔绳和柔线,一般还忽略了绳和线的质量,以及它们的伸长形变。
三、静力学公理
1.二力平衡公理
两个力平衡的充分必要条件是:共物,等大,反向,同直线,缺一不可。
2.力的平行四边形定则
作用于物体同一点上的二力可以合成一个力—即上述二力的合力,合力的作用点仍在该
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