高一物理總結(jié)：高中力學(xué)--力、質(zhì)量 基礎(chǔ)知識點歸納

高中力學(xué)--力、質(zhì)量 基礎(chǔ)知識點歸納

　　【力學(xué)】物理學(xué)的一個分支學(xué)科。它是研究物體的機械運動和平衡規(guī)律及其應(yīng)用的。力學(xué)可分為靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三部分。靜力學(xué)是以討論物體在外力作用下保持平衡狀態(tài)的條件為主。運動學(xué)是撇開物體間的相互作用來研究物體機械運動的描述方法，而不涉及引起運動的原因。動力學(xué)是討論質(zhì)點系統(tǒng)所受的力和在力作用下發(fā)生的運動兩者之間的關(guān)系。力學(xué)也可按所研究物體的性質(zhì)分為質(zhì)點力學(xué)、剛體力學(xué)和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)。連續(xù)介質(zhì)通常分為固體和流體，固體包括彈性體和塑性體，而流體則包括液體和氣體。

　　16世紀到17世紀間，力學(xué)開始發(fā)展為一門獨立的、系統(tǒng)的學(xué)科。伽利略通過對拋體和落體的研究，提出慣性定律并用以解釋地面上的物體和天體的運動。17世紀末牛頓提出力學(xué)運動的三條基本定律，使經(jīng)典力學(xué)形成系統(tǒng)的理論。根據(jù)牛頓三定律和萬有引力定律成功地解釋了地球上的落體運動規(guī)律和行星的運動軌道。此后兩個世紀中在很多科學(xué)家的研究與推廣下，終于成為一門具有完善理論的經(jīng)典力學(xué)。1905年，愛因斯坦提出狹義相對論，對于高速運動物體，必須用相對力學(xué)來代替經(jīng)典力學(xué)，因為經(jīng)典力學(xué)不過是物體速度遠小于光速的近似理論。20世紀20年代量子力學(xué)得到發(fā)展，它根據(jù)實物粒子和光子具有粒子和波動的雙重性解釋了經(jīng)典力學(xué)不能解釋的微觀現(xiàn)象，并且在微觀領(lǐng)域給經(jīng)典力學(xué)限定了適用范圍。

　　【經(jīng)典力學(xué)】經(jīng)典力學(xué)的基本定律是牛頓運動定律或與牛頓定律有關(guān)且等價的其他力學(xué)原理，它是20世紀以前的力學(xué)，有兩個基本假定：其一是假定時間和空間是絕對的，長度和時間間隔的測量與觀測者的運動無關(guān)，物質(zhì)間相互作用的傳遞是瞬時到達的；其二是一切可觀測的物理量在原則上可以無限精確地加以測定。20世紀以來，由于物理學(xué)的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)的局限性暴露出來。如第一個假定，實際上只適用于與光速相比低速運動的情況。在高速運動情況下，時間和長度不能再認為與觀測者的運動無關(guān)。第二個假定只適用于宏觀物體。在微觀系統(tǒng)中，所有物理量在原則上不可能同時被精確測定。因此經(jīng)典力學(xué)的定律一般只是宏觀物體低速運動時的近似定律。

　　【牛頓力學(xué)】它是以牛頓運動定律為基礎(chǔ)，在17世紀以后發(fā)展起來的。直接以牛頓運動定律為出發(fā)點來研究質(zhì)點系統(tǒng)的運動，這就是牛頓力學(xué)。它以質(zhì)點為對象，著眼于力的概念，在處理質(zhì)點系統(tǒng)問題時，須分別考慮各個質(zhì)點所受的力，然后來推斷整個質(zhì)點系統(tǒng)的運動。牛頓力學(xué)認為質(zhì)量和能量各自獨立存在，且各自守恒，它只適用于物體運動速度遠小于光速的范圍。牛頓力學(xué)較多采用直觀的幾何方法，在解決簡單的力學(xué)問題時，比分析力學(xué)方便簡單。

　　【分析力學(xué)】經(jīng)典力學(xué)按歷史發(fā)展階段的先后與研究方法的不同而分為牛頓力學(xué)及分析力學(xué)。1788年拉格朗日發(fā)展了歐勒·達朗伯等人的工作，發(fā)表了"分析力學(xué)"。分析力學(xué)處理問題時以整個力學(xué)系統(tǒng)作為對象，用廣義坐標來描述整個力學(xué)系統(tǒng)的位形，著眼于能量概念。在力學(xué)系統(tǒng)受到理想約束時，可在不考慮約束力的情況下來解決系統(tǒng)的運動問題。分析力學(xué)較多采用抽象的分析方法，在解決復(fù)雜的力學(xué)問題時顯出其優(yōu)越性。

　　【理論力學(xué)】是力學(xué)與數(shù)學(xué)的結(jié)合。理論力學(xué)是數(shù)學(xué)物理的一個組成部分，也是各種應(yīng)用力學(xué)的基礎(chǔ)。它一般應(yīng)用微積分、微分方程、矢量分析等數(shù)學(xué)工具對牛頓力學(xué)作深入的闡述并對分析力學(xué)作系統(tǒng)的介紹。由于數(shù)學(xué)更深入地應(yīng)用于力學(xué)這個領(lǐng)域，使力學(xué)更加理論化。

　　【運動學(xué)】用純粹的解析和幾何方法描述物體的運動，對物體作這種運動的物理原因可不考慮。亦即從幾何方面來研究物體間的相對位置隨時間的變化，而不涉及運動的原因。

　　【動力學(xué)】討論質(zhì)點系統(tǒng)所受的力和在力作用下發(fā)生的運動兩者之間的關(guān)系。以牛頓定律為基礎(chǔ)，根據(jù)不同的需要提出了各種形式的動力學(xué)基本原理，如達朗伯原理、拉格朗日方程、哈密頓原理、正則方程等。根據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)時狀態(tài)以及內(nèi)部各部分間的相互作用和系統(tǒng)與它周圍環(huán)境之間的相互作用可預(yù)言將要發(fā)生的運動。

　　【彈性力學(xué)】它是研究彈性體內(nèi)由于受到外力的作用或溫度改變等原因而發(fā)生的應(yīng)力，形變和位移的一門學(xué)科，故又稱彈性理論。彈性力學(xué)通常所討論的是理想彈性體的線性問題。它的基本假定是：物體是連續(xù)、均勻和各向同性的；物體是完全彈性體；在施加負載前，體內(nèi)沒有初應(yīng)力；物體的形變十分微小。根據(jù)上述假定，對應(yīng)力和形變關(guān)系而作的數(shù)學(xué)推演常稱為數(shù)學(xué)彈性力學(xué)。此外還有應(yīng)用彈性力學(xué)。如物體形變不是十分微小，可用非線性彈性理論來研究。若物體內(nèi)部應(yīng)力超過了彈性極限，物體將進入非完全彈性狀態(tài)。此時則必須用塑性理論來研究。

　　【連續(xù)介質(zhì)力學(xué)】它是研究質(zhì)量連續(xù)分布的可變形物體的運動規(guī)律，主要討論一切連續(xù)介質(zhì)普遍遵從的力學(xué)規(guī)律。例如，質(zhì)量守恒、動量和角動量定理、能量守恒等。彈性體力學(xué)和流體力學(xué)有時綜合討論稱為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)。

　　【力】物體之間的相互作用稱為"力"。當(dāng)物體受其他物體的作用后，能使物體獲得加速度（速度或動量發(fā)生變化）或者發(fā)生形變的都稱為"力"。它是物理學(xué)中重要的基本概念。在力學(xué)的范圍內(nèi)，所謂形變是指物體的形狀和體積的變化。所謂運動狀態(tài)的變化指的是物體的速度變化，包括速度大小或方向的變化，即產(chǎn)生加速度。力是物體（或物質(zhì)）之間的相互作用。一個物體受到力的作用，一定有另一個物體對它施加這種作用，前者是受力物體，后者是施力物體。只要有力的作用，就一定有受力物體和施力物體。平常所說，物體受到了力，而沒指明施力物體，但施力物體一定是存在的。不管是直接接觸的物體間的力，還是間接接觸的物體間的力作用；也不管是宏觀物體間的力作用，還是微觀物體間的力作用，都不能離開物體而單獨存在。力的作用與物質(zhì)的運動一樣要通過時間和空間來實現(xiàn)。而且，物體的運動狀態(tài)的變化量或物體形態(tài)的變化量，取決于力對時間和空間的累積效應(yīng)。根據(jù)力的定義，對任何一個物體，力與它產(chǎn)生的加速度方向相同，它的大小與物體所產(chǎn)生的加速度成正比。且兩力作用于同一物體所產(chǎn)生的加速度，是該兩力分別作用于該物體所產(chǎn)生的加速度的矢量和。

　　力是一個矢量，力的大小、方向和作用點是表示力作用效果的重要特征，稱它為力的三要素。力的合成與分解遵守平行四邊形法則。在國際單位制（SI）中，規(guī)定使質(zhì)量為1千克的物體，產(chǎn)生加速度為1米/秒2的力為1牛頓，符號是N。（1千克力＝9.80665牛頓。1牛頓＝105達因）

　　力的種類很多。根據(jù)力的效果來分的有壓力、張力、支持力、浮力、表面張力、斥力、引力、阻力、動力、向心力等等。根據(jù)力的性質(zhì)來分的有重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力、核力等等。在中學(xué)階段，一般分為場力（包括重力、電場力、磁場力等），彈力（壓力、張力、拉力等），摩擦力（靜摩擦力、滑動摩擦力等）。

　　【力的三要】力的大小、方向和作用點合稱為"力的三要素"。常用有向線段來表示力。線段的長度跟力的大小成正比，箭頭表示力的方向，線段的起點表示力的作用點。用上述方式表示力叫"力的圖示法"。當(dāng)考慮有關(guān)力的問題時，必須考慮這三個要素。

　　【物性】是物理學(xué)的內(nèi)容之一，是研究有關(guān)物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的力學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)的科學(xué)。物性學(xué)原指研究物質(zhì)三態(tài)的機械性質(zhì)和熱性質(zhì)的學(xué)科。隨著對物質(zhì)性質(zhì)的研究，逐漸由力學(xué)和熱學(xué)擴展到電磁學(xué)、光學(xué)等方面，物性學(xué)所涉及的范圍太廣，現(xiàn)已不再作為一門單獨的學(xué)科，而將其內(nèi)容分別納入有關(guān)的學(xué)科。

　　【物理變化】指物質(zhì)的狀態(tài)雖然發(fā)生了變化，但一般說來物質(zhì)本身的組成成分卻沒有改變。例如：位置、體積、形狀、溫度、壓強的變化，以及氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)間相互轉(zhuǎn)化等。還有物質(zhì)與電磁場的相互作用，光與物質(zhì)的相互作用，以及微觀粒子（電子、原子核、基本粒子等）間的相互作用與轉(zhuǎn)化，都是物理變化。

　　【物質(zhì)】物質(zhì)為構(gòu)成宇宙間一切物體的實物和場。例如空氣和水，食物和棉布，煤炭和石油，鋼鐵和銅、鋁，以及人工合成的各種纖維、塑料等等，都是物質(zhì)。世界上，我們周圍所有的客觀存在都是物質(zhì)。人體本身也是物質(zhì)。除這些實物之外，光、電磁場等也是物質(zhì)，它們是以場的形式出現(xiàn)的物質(zhì)。

　　物質(zhì)的種類形態(tài)萬千，物質(zhì)的性質(zhì)多種多樣。氣體狀態(tài)的物質(zhì)，液體狀態(tài)的物質(zhì)或固體狀態(tài)的物質(zhì)；單質(zhì)、化合物或混合物；金屬和非金屬；礦物與合金；無機物和有機物；天然存在的物質(zhì)和人工合成的物質(zhì)；無生命的物質(zhì)與生命物質(zhì)以及實體物質(zhì)和場物質(zhì)等等。物質(zhì)的種類雖多，但它們有其特性，那就是客觀存在，并能夠被觀測，以及都具有質(zhì)量和能量。

　　【物體】由物質(zhì)構(gòu)成的，占有一定空間的個體都稱為物體。通過人類感覺器官可感覺到它存在的客觀現(xiàn)實。

　　【張力】被拉伸的弦、繩等柔性物體對拉伸它的其他物體的作用力或被拉伸的柔性物體內(nèi)部各部分之間的作用力。例如，某繩AB可以看成是AC和CB兩段組成，其中C為繩AB中的任一橫截面，AC段和CB段的相互作用力就是張力。在繩的截面上單位面積所受的張力稱為張應(yīng)力。

　　【力的單位】在米·千克·秒制中力的單位是"牛頓"。力的大小，習(xí)慣上用重力的單位。若在彈簧秤上掛500克的砝碼時的伸長長度與用手拉彈簧秤的伸長長度相同時，手的拉力便與500克砝碼的重力大小相同。因此，與500克的重量同樣作用的力，就用500克的力來表示。但實際上，克、千克都是質(zhì)量的單位，克重或千克重等重量單位是屬于力的一種重力單位，不能代表全部，而且在計算上數(shù)值不同，故有力之絕對單位。依牛頓力學(xué)的定義：力＝質(zhì)量×加速度。質(zhì)量為1千克的質(zhì)點，在力的方向產(chǎn)生1米/秒2的加速度時，則稱該力為1千克·米/秒2＝1牛頓。因質(zhì)點受地球引力作用，下落時的重力加速度為g＝9.8米/秒2，故質(zhì)量為1千克的質(zhì)點的重力G＝mg＝1×9.8千克·米/秒2＝9.8牛頓。

　　【牛頓】它是國際單位制中力的單位。使質(zhì)量是1千克的物體獲得1米·秒-2加速度的力叫作1"牛頓"。符號用N表示。（1牛頓＝105達因）。

　　【重力】地球?qū)ξ矬w的引力稱為"重力"。關(guān)于重力有各種不同的解釋，如，是一個物體在宇宙中受到其他物體萬有引力作用的總合；重力即地球?qū)ξ矬w的吸引力；重力是由于地球的吸引而使物體受到的力；宇宙中的每個質(zhì)點與其他質(zhì)點之間，都存在著一種引力性的相互作用，與兩質(zhì)點質(zhì)量的乘積成正比，與其間距離的平方成反比，這種相互作用力稱為"重力"。

　　上述幾種講法雖略有區(qū)別，但強調(diào)了它們的本質(zhì)是引力。因為處于引力場的物體都受到重力，重力的本質(zhì)是引力相互作用。地面附近的物體，由于其他天體距離它很遠，地球上其他物體對它的萬有引力很小，所以該物體的重力是指地球?qū)λ�的萬有引力，其方向指向地心。離地面愈遠，重力愈小。同一物體在地球上不同地點重力也稍有不同，從赤道到兩極重力是逐漸增加的，因為地球是一個扁球體，其赤道處半徑大于兩極處半徑。地球上的物體隨地球的自轉(zhuǎn)而作勻速圓周運動，作勻速圓周運動的物體所需的向心力，來源于地球?qū)ξ矬w的引力。向心力與重力同為引力的分力。由于地球上各地的地形與地質(zhì)構(gòu)造不同，物體在地球上不同的地點引力將有所變化，而物體的重力也隨之而變化。利用這種重力的變化可以探礦（可探測煤、鐵、銅礦及石油的蘊藏量等）。

　　【重量】按照我國法定計量單位的規(guī)定，重量僅作為質(zhì)量的一種習(xí)慣性稱呼。在物理學(xué)界過去有一種提法是：在地球表面附近，物體所受重力的大小，稱為"重量"。地球表面上的物體，除受地球?qū)λ�的重力作用外，由于地球的自轉(zhuǎn)，還將受到慣性離心力的作用，這兩個力的合力的大小稱為該物體的重量。習(xí)慣上人們認為：物體所受到的重力就是它本身的重量。對重量的解釋有許多說法，例如，重量就是重力；物體的重量就是地球?qū)υ撐矬w的萬有引力；重量即物體所受重力的大�。恢亓渴俏矬w靜止時，拉緊豎直懸繩的力或壓在水平支持物上的力。

　　上述幾種講法，有的強調(diào)重量即重力，是矢量，它們的本質(zhì)是引力。有的強調(diào)重力不是矢量，重量是重力的大小，是標量。還有的是以測量法則作為重量的定義。這些不同的定義只是解釋的不同而已，談不到對與錯。

　　質(zhì)量為1千克的物體，在緯度45°的海平面上所受的重力即重量稱為1千克力。不同的物體重量不同，同一物體在地球上的位置不同，它的重量也有差異。1千克的物體，在赤道上稱得重量是0.9973千克力，而在北極稱之則是1.0026千克力。同一物體所處位置不同，其質(zhì)量不變，而重量則愈近兩極和愈近地面則愈大。

　　【重心】物體各部分所受重力的合力的作用點。在物體內(nèi)各部分所受重力可看作是一組同向平行力，不管該物體在重力場中如何放置，這些平行力的合力水遠通過物體上的某一固定點，該點就是物體的"重心"。均勻物體的重心，只跟物體的形狀有關(guān)。有規(guī)則形狀的均勻物體，它的重心就在幾何中心上。例如，均勻直棒的重心在棒之中央；均勻球體的重心在球心；三角板的重心在三角形三條中線的交點；正方形的重心在兩對角線的交點；立方體的重心在中心。不均勻物體的重心的位置，除跟物體的形狀有關(guān)外，還跟物體內(nèi)部質(zhì)量的分布有關(guān)。例如，載貨汽車的重心隨載貨的多少，以及裝車的位置而不同；起重機的重心是隨著提升物體的重力和高度而變化。對一般物體求重心可用懸線法，用線懸掛物體，在平衡時，合力的作用點（重心）一定在懸掛線的延長線上，然后把懸掛點換到物體上的另一點，再使它平衡，則重心一定也在新的懸掛線的延長線上，前后兩線的交點就是重心的位置。

　　【質(zhì)量】物理學(xué)中基本概念之一，在牛頓定律中質(zhì)量的概念是作為物體的慣性的量度而提出的。在牛頓第二定律中，關(guān)于"質(zhì)量"的闡述是：若作用力不變，那么物體獲得的加速度與它的質(zhì)量成反比。這一質(zhì)量是物體慣性大小的量度，稱之為"慣性質(zhì)量"。物體A和B的慣性質(zhì)量mAmB之比，定義為在同一作用力下它們所獲得的加速度aA和aB的反比，即

　　mA∶mB＝aB∶aA

　　用一選定的標準體為慣性質(zhì)量的標準，其他物體的慣性質(zhì)量的大小，可根據(jù)上述關(guān)系式，用測量加速度的辦法與標準體的慣性質(zhì)量加以比較來求出。

　　物體都是引力場的源泉，都能產(chǎn)生引力場，也都受引力場的作用。通過萬有引力定律將物體的這一屬性表現(xiàn)出來：

　　其中m1和m2代表兩個物體各自產(chǎn)生引力場和受引力場作用的本領(lǐng)，也叫做兩物體各自的"引力質(zhì)量"。r代表兩物體間的距離，F(xiàn)是作用于兩個物體間的萬有引力，G是一個常數(shù)，其大小由選擇F、r、m1和m2的單位而定。由萬有引力定律公式知，物體A和B的引力質(zhì)量m′A和m′B之比，定義為它們各自與另一物體的萬有引力FA和FB之比，即

　　m′A∶m′B＝FA∶FB

　　所以用測得引力的方法，可把一待測物體的引力質(zhì)量與一標準體的引力質(zhì)量加以比較的方法來測量引力質(zhì)量。這就是用天平來測物體質(zhì)量的辦法。所以說，天平測的是引力質(zhì)量的大小。

　　同種物質(zhì)質(zhì)量的大小和該物質(zhì)的多少成正比，有時亦可將質(zhì)量定義為：物體所含物質(zhì)的多少。后來質(zhì)量的值一般用物體所受外力和由此得到的加速度之比來表示。在同樣外力作用下，慣性較大的物體得到的加速度較小，也就是它的質(zhì)量較大。當(dāng)物體作高速（即其速度v接近光在真空中的速度c）運動時，物體的質(zhì)量m與其速度v有關(guān)，其關(guān)系為

　　"靜止質(zhì)量"。根據(jù)這一關(guān)系式，質(zhì)量隨速度的增大而增加，但只有v接近光速c時才顯著，通常v比c小得多，m和m0相差很微小，故質(zhì)量可看作是一個不變的恒量。由于慣性質(zhì)量同它的引力質(zhì)量在數(shù)值上相等，故在物理學(xué)中，慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量統(tǒng)稱為質(zhì)量。

　　【質(zhì)量和重力】質(zhì)量和重力是完全不同的兩個物理量，絕不能混淆，現(xiàn)比較如下：

　　1.定義不同。質(zhì)量是物體慣性的量度，它是任何物體都固有的一種屬性。重力則反映了物體所受地球的吸引力。

　　2.質(zhì)量是標量。重力是矢量。

　　3.牛頓力學(xué)中的質(zhì)量是一個恒量，重力則隨物體所處的緯度和高度的不同而變化。質(zhì)量為1千克的物體，只有在緯度45°的海平面上重量才是1千克，這個千克后面加個"力"字，與質(zhì)量的千克加以區(qū)別。若將這個物體放在赤道，它的重力為0.9973千克力；放在北極，它的重量則是1.0026千克力。

　　物體無論是否受到重力的作用，它總是具有質(zhì)量的。例如，宇宙飛船遠離地球，擺脫了地球的引力，就無所謂重力了，但物體的質(zhì)量仍然存在。當(dāng)關(guān)掉發(fā)動機之后，宇宙飛船，仍能憑借慣性繼續(xù)飛行，這說明物體的質(zhì)量仍在起作用。

　　4.質(zhì)量用天平測定。重力則用彈簧秤測之。其原因是：天平是等臂杠桿。設(shè)臂長為L，被測物體的重力是W1，砝碼的重力是W2。當(dāng)天平平衡時，根據(jù)杠桿平衡原理得到

　　W1L＝W2L

　　W1＝W2

　　所以，當(dāng)天平平衡時，物體與砝碼的重力是相等的。由于物體和砝碼在地球上的同一地點，設(shè)此地的重力加速度為g，則W1＝m1g，W2＝m2g。

　　因此，m1g＝m2g

　　m1＝m2

　　從上式知，一個物體無論在地球上任何地方，用天平來稱量，物體的質(zhì)量總是等于跟它平衡的砝碼的質(zhì)量。由砝碼的質(zhì)量數(shù)，就能知道物體的質(zhì)量數(shù)。在地球表面，用天平測出物體質(zhì)量數(shù)，就可近似認為與重力數(shù)相等。但要知重力的精確數(shù)，就必須知道該地的重力加速度，而后根據(jù)天平所測知的物體質(zhì)量m，算出物體的重力（G＝mg）。

　　用彈簧秤來稱量物體，由于彈簧的伸長與作用力成正比，所以從彈簧秤的刻度上就可讀出物體的重力數(shù)值。我國歷來所用的桿秤實際上是不等臂的天平，因此用它測物體時，是質(zhì)量而不是重力。

　　5.質(zhì)量和重力的單位

　　在國際單位制里，質(zhì)量的單位是千克，重力的單位是牛頓。實用時，重力的單位常用千克力或克力。

　　綜上所述，質(zhì)量和重力的本質(zhì)是兩個不同的物理量，但它們又有密切的聯(lián)系，是通過牛頓第二定律公式F＝ma建立起來的。物體自由下落，其重力加速度由物體所受的重力產(chǎn)生。若物體質(zhì)量為m，受到的重力為G，重力加速度為g，根據(jù)F＝ma，得G＝mg，這就是質(zhì)量和重力的關(guān)系式。由此可看出：在地球上同一地點，g為常量，重力與質(zhì)量成正比。在地球上不同地點，重力加速度稍有不同，因此重力也稍有差異。利用公式G＝mg算出的重力，在國際單位制中是以牛頓為單位的。

　　【彈力】亦稱"彈性力"。物體受外力作用發(fā)生形變后，若撤去外力，物體能回復(fù)原來形狀的力，叫作"彈力"。它的方向跟使物體產(chǎn)生形變的外力的方向相反。因物體的形變有多種多樣，所以產(chǎn)生的彈力也有各種不同的形式。例如，一重物放在塑料板上，被壓彎的塑料要恢復(fù)原狀，產(chǎn)生向上的彈力，這就是它對重物的支持力。將一物體掛在彈簧上，物體把彈簧拉長，被拉長的彈簧要恢復(fù)原狀，產(chǎn)生向上的彈力，這就是它對物體的拉力。不僅塑料、彈簧等能夠發(fā)生形變，任何物體都能夠發(fā)生形變，不發(fā)生形變的物體是不存在的。不過有的形變比較明顯，能直接見到；有的形變相當(dāng)微小，必須用儀器才能覺察出來。

　　【形變】凡物體受到外力而發(fā)生形狀變化謂之"形變"。物體由于外因或內(nèi)在缺陷，物質(zhì)微粒的相對位置發(fā)生改變，也可引起形態(tài)的變化。形變的種類有：

　　1.縱向形變：桿的兩端受到壓力或拉力時，長度發(fā)生改變；

　　2.體積形變：物體體積大小的改變；

　　3.切變：物體兩相對的表面受到在表面內(nèi)的（切向）力偶作用時，兩表面發(fā)生相對位移，稱為切變；

　　4.扭轉(zhuǎn)：一圓柱狀物體，兩端各受方向相反的力矩作用而扭轉(zhuǎn)，稱扭轉(zhuǎn)形變；

　　5.彎曲：兩端固定的鋼筋，因負荷而彎曲，稱彎曲形變。

　　無論產(chǎn)生什么形變，都可歸結(jié)為長變與切變。

　　【測力計】利用金屬的彈性制成標有刻度用以測量力的大小的儀器，謂之"測力計"。測力計有各種不同的構(gòu)造形式，但它們的主要部分都是彎曲有彈性的鋼片或螺旋形彈簧。當(dāng)外力使彈性鋼片或彈簧發(fā)生形變時，通過杠桿等傳動機構(gòu)帶動指針轉(zhuǎn)動，指針停在刻度盤上的位置，即為外力的數(shù)值。有握力計等種類，而彈簧秤則是測力計的最簡單的一種。

　　【彈簧秤】彈簧秤又叫彈簧測力計，是利用彈簧的形變與外力成正比的關(guān)系制成的測量作用力大小的裝置。

　　彈簧秤分壓力和拉力兩種類型，壓力彈簧秤的托盤承受的壓力等于物體的重力，秤盤指針旋轉(zhuǎn)的角度指示所受壓力的數(shù)值。拉力彈簧秤的下端和一個鉤子連在一起（這個鉤子是與彈簧下端連在一起的），彈簧的上端固定在殼頂?shù)沫h(huán)上。將被測物掛在鉤上，彈簧即伸長，而固定在彈簧上的指針隨著下降。由于在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長與所受之外力成正比，因此作用力的大小或物體重力可從彈簧秤的指針指示的外殼上的標度數(shù)值直接讀出。

　　在使用時應(yīng)注意所測的重力或力不要超過彈簧秤的量度范圍，還應(yīng)檢查，在彈簧秤未掛物體時指針是否指在零刻度，若不在零刻度可進行修正。此外還應(yīng)注意勿使彈簧和指針跟外殼摩擦，以免誤差過大。

　　【胡克定律】力學(xué)基本定律之一。適用于一切固體材料的彈性定律。它指出：在彈性限度內(nèi)，物體的形變跟引起形變的外力成正比。這個規(guī)律是英國物理學(xué)家胡克于1660年發(fā)現(xiàn)的（1670年發(fā)表），故叫作"胡克定律"。該定律對拉伸（或壓縮）形變的具體表述為：在彈性限度內(nèi)，

　　長度，F(xiàn)為物體所受的外力，S為物體橫截面的面積，α為物體的伸長

　　比例常數(shù)，叫做彈簧的倔強系數(shù)。它是一個有單位的量。在國際單位制中，f的單位是牛，x的單位是米，它是形變量（彈性形變），k的單位是牛/米。倔強系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長（或縮短）單位長度時的彈力。

　　【彈性力】物體發(fā)生彈性形變后，內(nèi)部產(chǎn)生企圖恢復(fù)形變的力稱為"彈性力"，或"彈力"。見彈力條。

　　【彈性】物體在外力作用下產(chǎn)生形變，撤去外力，形變立即消失而恢復(fù)其原來形狀和大小的性質(zhì)謂之"彈性"。

　　【彈性限度】亦稱"彈性極限"。物體受到外力作用，在內(nèi)部所產(chǎn)生的抵抗外力的相互作用力不超過某一極限值時，若外力作用停止，其形變可全部消失而恢復(fù)原狀，這個極限值稱為"彈性限度"。使物體發(fā)生形變的力若超過該值即使外力撤消，物體也不能完全恢復(fù)原狀。例如，用力拉一彈簧，若拉力不太大時，在拉力撤消時，彈簧即能恢復(fù)原來狀態(tài)；若拉力超過某一數(shù)值，彈簧就不能恢復(fù)原來狀態(tài)。這個數(shù)值（最大極限）即為彈性限度。

　　【彈性形變】固體受外力作用而使各點間相對位置的改變，當(dāng)外力撤消后，固體又恢復(fù)原狀謂之"彈性形變"。若撤去外力后，不能恢復(fù)原狀，則稱為"范性形變"。因物體受力情況不同，在彈性限度內(nèi)，彈性形變有四種基本類型：即拉伸和壓縮形變；切變；彎曲形變和扭轉(zhuǎn)形變。

　　【彎曲形變】物體發(fā)生彎曲時產(chǎn)生的形變叫做"彎曲形變"。物體彎曲得越厲害，產(chǎn)生的彈力就越大。例如，將弓拉得越滿，箭就射得越遠。把一個物體放在支持物上，物體越重，支持物被壓彎曲得越厲害，支持力就越大。

　　【扭轉(zhuǎn)形變】在金屬絲的下面掛一個橫桿，用力扭轉(zhuǎn)這個橫桿，金屬絲就發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變，手放開，發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的金屬絲產(chǎn)生的彈力會把橫桿扭回來。金屬絲的扭轉(zhuǎn)角度越大，彈力就越大。這種由于物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的形變叫做"扭轉(zhuǎn)形變"。

　　【倔強系數(shù)】它是一個有單位的量。用k來表示，單位是牛/米。倔強系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長（或縮短）單位長度時的彈力。倔強系數(shù)跟彈簧的長度、彈簧的材料、彈簧絲的粗細等等都有關(guān)系。彈簧絲粗的硬彈簧比彈簧絲細的軟彈簧倔強系數(shù)大。

　　【摩擦】當(dāng)物體與另一物體沿接觸面的切線方向運動或有相對運動的趨勢時，在兩物體的接觸面之間有阻礙它們相對運動的作用力，這種力叫摩擦力。接觸面之間的這種現(xiàn)象或特性叫"摩擦"。摩擦有利也有害，但在多數(shù)情況下是不利的，例如，機器運轉(zhuǎn)時的摩擦，造成能量的無益損耗和機器壽命的縮短，并降低了機械效率。因此常用各種方法減少摩擦，如在機器中加潤滑油等。但摩擦又是不可缺少的，例如，人的行走，汽車的行駛都必須依靠地面與腳和車輪的摩擦。在泥濘的道路上，因摩擦太小走路就很困難，且易滑倒，汽車的車輪也會出現(xiàn)空轉(zhuǎn)，即車輪轉(zhuǎn)動而車廂并不前進。所以，在某些情況下又必須設(shè)法增大摩擦，如在太滑的路上撒上一些爐灰或沙土，車輪上加掛防滑鏈等。

　　【摩擦力】相互接觸的兩物體在接觸面上發(fā)生的阻礙該兩物體相對運動的力，謂之"摩擦力"。另有兩種說法是：一個物體沿著另一個物體表面有運動趨勢時，或一個物體在另一個物體表面滑動時，都會在兩物體的接觸面上產(chǎn)生一種力，這種力叫做摩擦力；相互接觸的兩個物體，如果有相對運動或相對運動的趨勢，則兩物體的接觸表面上就會產(chǎn)生阻礙相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。

　　按上述定義，產(chǎn)生摩擦力的條件，可分為靜摩擦力、滑動摩擦力。兩個接觸著的物體，有相對滑動的趨勢時，物體之間就會出現(xiàn)一種阻礙起動的力，這種力叫靜摩擦力。兩個接觸著的物體，有了沿接觸面的相對滑動，在接觸面上就會產(chǎn)生阻礙相對滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力。因此不能把摩擦力只看作是一種阻力。有時可以是動力。例如，放在卡車上的貨物，是隨卡車一起加速運動時，貨物受到的靜摩擦力，是阻礙它和卡車相對滑動趨勢的，但卻是它獲得加速度的動力。若卡車有足夠大的加速度，貨物與卡車之間就出現(xiàn)了相對滑動，這時貨物受到的滑動摩擦力，就是阻礙它和卡車做相對滑動的，但摩擦力仍是貨物作加速運動的動力。

　　滑動摩擦力總是與物體滑動的方向相反。但是，靜摩擦力是阻礙兩個物體發(fā)生相對滑動的力，到底與物體相對運動的方向（以地球作參照物）是相同還是相反，應(yīng)看問題的性質(zhì)來定。例如，貨物在傳送帶上隨皮帶一起以一定速度作勻速直線運動。貨物與皮帶的速度相同，沒有相對運動趨勢，所以貨物與皮帶之間沒有產(chǎn)生靜摩擦力。當(dāng)皮帶作加速運動時，貨物所受的靜摩擦力的方向（以地球作參照系）與運動的方向是相同的。若皮帶作減速運動，皮帶對貨物的靜摩擦力方向與運動方向相反。

　　摩擦力的大小，跟相互接觸物體的性質(zhì)，及其表面的光滑程度有關(guān)，和物體間的正壓力有關(guān)，一般地說，和接觸面積無關(guān)。一般情況下，當(dāng)兩物體相接觸擠壓時，兩者實際接觸部分，遠小于兩者的表觀接觸面積。經(jīng)研究表明：兩者實際接觸部分的面積越大，其摩擦力也越大。而兩者的實際接觸面積只跟正壓力的大小、物體表面的粗糙程度和材料的性質(zhì)有關(guān)，跟它們的表觀接觸面積無關(guān)。在物體表面粗糙程度和材料性質(zhì)不變的情況下，正壓力越大，實際接觸面積也越大，摩擦力也越大；正壓力相同時，改變物體間的表觀接觸面積，例如，將平面上的磚從豎放改變?yōu)槠椒牛�并不改變實際的壓力，摩擦力保持不變。因此，在一般情況下，摩擦力跟物體的表觀接觸面積無關(guān)。

　　【靜摩擦】置于固定平面上的物體由于受沿它們接觸表面切向的外力作用有相對滑動的趨勢但還沒有發(fā)生相對滑動的時候，存在于接觸表面的阻礙這種滑動趨勢的現(xiàn)象，謂之"靜摩擦"。這里應(yīng)注意兩點：一是兩個緊密接觸而又相對靜止的物體；另一點是具有相對滑動的趨勢，但又還沒有發(fā)生相對的滑動。

　　【靜摩擦力】當(dāng)物體與另一物體沿接觸面的切線方向運動或有相對運動的趨勢時，在兩物體的接觸面之間有阻礙它們相對運動的作用力，這個力叫摩擦力。若兩相互接觸，而又相對靜止的物體，在外力作用下如只具有相對滑動趨勢，而又未發(fā)生相對滑動，則它們接觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對滑動的力，謂之"靜摩擦力"。當(dāng)切向外力逐漸增大但兩物體仍保持相對靜止時，靜摩擦力隨著切向外力的增大而增大，但靜摩擦力的增大只能到達某一最大值。靜摩擦力f在達到最大值以前，總跟物體所受沿著接觸面切向方向的外力大小相等，方向相反。

　　【最大靜摩擦力】在靜摩擦中出現(xiàn)的摩擦力稱為靜摩擦力。當(dāng)切向外力逐漸增大但兩物體仍保持相對靜止時，靜摩擦力隨著切向外力的增大而增大，但靜摩擦力的增大只能到達某一最大值。當(dāng)切向外力的大小大于這個最大值時，兩物體將由相對靜止進入相對滑動。靜摩擦力的這個最大值稱為"最大靜摩擦力"。這個極限摩擦力，以，f最大表示。最大靜摩擦力的大小與兩物體接觸面之間的正壓力N成正比，即

　　f0max＝μ0N

　　用f0max表示最大靜摩擦力，N表示正壓力，其中比例常數(shù)μ0叫做靜摩擦系數(shù)，是一個沒有單位的數(shù)值。μ0和接觸面的材料、光滑粗糙程度、干濕情況等因素有關(guān)，而與接觸面的大小無關(guān)。

　　【靜摩擦系數(shù)】見"最大靜摩擦力"。

　　【動摩擦】兩個相接觸的物體做相對運動時發(fā)生的阻礙它們相對運動的現(xiàn)象，稱為"動摩擦"。

　　【動摩擦力】在動摩擦中出現(xiàn)的摩擦力稱為"動摩擦力"。對物體所施之力大于最大靜摩擦力時，物體就開始運動。在運動起來之后，若將所施加之力減小，物體便又停止運動。這一情況表明，物體運動之后，還有阻止物體運動的力，即還有摩擦阻力。這種物體運動時所產(chǎn)生的摩擦力即稱動摩擦力。

　　【動摩擦系數(shù)】動摩擦力的大小與正壓力大小之比稱為"動摩擦系數(shù)"。公式中μ是比例系數(shù)，其值與相接觸兩物體的材料和表面粗糙程度有關(guān)。

　　【滑動摩擦】當(dāng)一物體在另一物體表面上滑動或有滑動趨勢時，在兩物體接觸面上產(chǎn)生的阻礙它們之間相對滑動的現(xiàn)象，謂之"滑動摩擦"。當(dāng)物體間有相對滑動時的滑動摩擦稱動摩擦。當(dāng)物體間有滑動趨勢而尚未滑動時的滑動摩擦稱為靜摩擦�；瑒幽Σ廉a(chǎn)生的原因很復(fù)雜，目前還沒有定論。近代摩擦理論認為，產(chǎn)生滑動摩擦的主要原因有二，一是關(guān)于摩擦的凹凸嚙合說，認為摩擦的產(chǎn)生是由于物體表面粗糙不平。當(dāng)兩個物體接觸時，在接觸面上的凹凸不平部分就互相嚙合，而使物體運動受到阻礙而引起摩擦；二是分子粘合說，認為當(dāng)相接觸兩物體的分子間距離小到分子引力的作用范圍內(nèi)時，在兩個物體緊壓著的接觸面上的分子引力便引起吸附作用。關(guān)于摩擦的本質(zhì)，還待進一步研究。

　　【滑動摩擦力】物體沿著接觸面作相對滑動時，兩物體的接觸面上相互作用，阻礙滑動的力叫"滑動摩擦力"。它的方向總是和物體相對滑動的方向相反。滑動摩擦力的大小和彼此接觸物體的相互間的正壓力成正比，在相對運動速度較低時幾乎與速度的變化無關(guān)，且小于最大靜摩擦力。

　　【滑動摩擦系數(shù)】滑動摩擦力的大小和彼此接觸物體的相互間的正壓力成正比：即f＝μN，其中μ為比例常數(shù)叫"滑動摩擦系數(shù)"，它是一個沒有單位的數(shù)值�；瑒幽Σ料禂�(shù)與接觸物體的材料、表面光滑程度、干濕程度、表面溫度、相對運動速度等都有關(guān)系。

　　【滾動摩擦】一物體在另一物體表面作無滑動的滾動或有滾動的趨勢時，由于兩物體在接觸部分受壓發(fā)生形變而產(chǎn)生的對滾動的阻礙作用，叫"滾動摩擦"。滾動摩擦一般用阻力矩來量度，其力的大小與物體的性質(zhì)、表面的形狀以及滾動物體的重量有關(guān)。滾動摩擦實際上是一種阻礙滾動的力矩。當(dāng)一個物體在粗糙的平面上滾動時，如果不再受動力或動力矩作用，它的運動將會逐漸地慢下來，直到靜止。這個過程，滾動的物體除了受到重力、彈力外，一般在接觸部分受到靜摩擦力。由于物體和平面接觸處產(chǎn)生形變，物體受重力作用而陷入支承面，同時物體本身也受壓縮而變形，當(dāng)物體向前滾動時，接觸處前方的支承面隆起，而使支承面作用于物體的合彈力N的作用點從最低點向前移。正是這個彈力，相對于物體的質(zhì)心產(chǎn)生一個阻礙物體滾動的力矩，這就是滾動摩擦。對于初中學(xué)生來說，他們還未掌握力矩的概念，就不要把滾動摩擦講成是一種摩擦力，只能講一個物體在另一個物體上滾動時所受到對滾動的阻礙作用。

　　【滾動摩擦力】物體滾動時，接觸面一直在變化著，物體所受的摩擦力，稱為"滾動摩擦力"。它實質(zhì)上是靜摩擦力。接觸面愈軟，形狀變化愈大，則滾動摩擦力就愈大。一般情況下，物體之間的滾動摩擦力遠小于滑動摩擦力。在交通運輸以及機械制造工業(yè)上廣泛應(yīng)用滾動軸承，就是為了減少摩擦力。例如，火車的主動輪的摩擦力是推動火車前進的動力。而被動輪所受之靜摩擦則是阻礙火車前進的滾動摩擦力。

　　【滾動摩擦系數(shù)】物體在另一物體上滾動（或有滾動趨勢）時受到的阻礙作用是由物體和支承面接觸處的形變而產(chǎn)生的。一般用滾動摩擦力矩來量度。滾動摩擦力矩的大小和支承力N成正比。即M＝KN。K為比例系數(shù)，稱為"滾動摩擦系數(shù)"。如火車輪與鐵軌間的K值約為0.09～0.03厘米。圓輪和支持面愈堅硬，則滾動摩擦愈小。若兩者為絕對剛體，則滾動摩擦就為零。此時，輪與支持面間只接觸一條線，支承力N通過圓輪的軸心。滾動摩擦系數(shù)具有長度的量綱，且有力臂的意義，常以厘米計算。其大小主要取決于相互接觸物體的材料性質(zhì)和表面狀況（粗糙程度，濕度等）有關(guān)。

　　【拉力】在彈性限度以內(nèi)，物體受外力的作用而產(chǎn)生的形變與所受的外力成正比。形變隨力作用的方向不同而異，使物體延伸的力稱"拉力"或"張力"。

　　【推力】由火箭或噴氣引擎加于宇宙飛船上的反作用力，其大小決定于燃料燃燒情況以及燃氣噴出之速度。在地球上發(fā)射宇宙飛船時，火箭的推力必須比飛船及火箭本身的重量大，才能使其升空，所以如果送質(zhì)量較大的宇宙飛船由地球進入軌道時則需用較大推力的火箭。又如舉重運動員將杠鈴向上推舉所用之力稱為"推力"。

　　【阻力】妨礙物體運動的作用力，稱"阻力"。在一段平直的鐵路上行駛的火車，受到機車的牽引力，同時受到空氣和鐵軌對它的阻力。牽引力和阻力的方向相反，牽引力使火車速度增大，而阻力使火車的速度減小。如果牽引力和阻力彼此平衡，它們對火車的作用就互相抵消，火車就保持勻速直線運動。物體在液體中運動時，運動物體受到流體的作用力，使其速度減小，這種作用力亦是阻力。例如劃船時船槳與水之間，水阻礙槳向后運動之力就是阻力。又如，物體在空氣中運動，因與空氣摩擦而受到阻力。