力、質(zhì)量 基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)歸納

1、力、質(zhì)量基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)歸納【力學(xué)】物理學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科。它是研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和平衡規(guī)律及其應(yīng)用 的。力學(xué)可分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)是撇開物體間的相互作用來(lái)研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的描述方法，而不 涉及引起運(yùn)動(dòng)的原因。動(dòng)力學(xué)是討論質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)所受的力和在力作用下發(fā)生的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)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(jì)到17世紀(jì)間，力學(xué)開始發(fā)展為一門獨(dú)立的、系統(tǒng)的學(xué)科。伽利略通過(guò)對(duì)拋 體和落體的研究，提出慣性定律并用以解

2、釋地面上的物體和天體的運(yùn)動(dòng)。17世紀(jì)末牛頓提 出力學(xué)運(yùn)動(dòng)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(wàn)有引力定律 成功地解釋了地球上的落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和行星的運(yùn)動(dòng)軌道。此后兩個(gè)世紀(jì)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(ài)因斯坦提出狹義相對(duì)論， 對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)物體，必須用相對(duì)力學(xué)來(lái)代替經(jīng)典力學(xué)，因?yàn)榻?jīng)典力學(xué)不過(guò)是物體速度遠(yuǎn)小于 光速的近似理論。20世紀(jì)20年代量子力學(xué)得到發(fā)展，它根據(jù)實(shí)物粒子和光子具有粒子和波 動(dòng)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?！窘?jīng)典力學(xué)】經(jīng)典力學(xué)的基本定律是牛頓運(yùn)動(dòng)定律或與牛頓

3、定律有關(guān)且等價(jià)的其 他力學(xué)原理，它是20世紀(jì)以前的力學(xué)，有兩個(gè)基本假定：其一是假定時(shí)間和空間是絕對(duì)的， 長(zhǎng)度和時(shí)間間隔的測(cè)量與觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，物質(zhì)間相互作用的傳遞是瞬時(shí)到達(dá)的；其二是 一切可觀測(cè)的物理量在原則上可以無(wú)限精確地加以測(cè)定。20世紀(jì)以來(lái)，由于物理學(xué)的發(fā)展， 經(jīng)典力學(xué)的局限性暴露出來(lái)。如第一個(gè)假定，實(shí)際上只適用于與光速相比低速運(yùn)動(dòng)的情況。 在高速運(yùn)動(dòng)情況下，時(shí)間和長(zhǎng)度不能再認(rèn)為與觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。第二個(gè)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(shí)被精確測(cè)定。因此經(jīng)典力學(xué)的定律一 般只是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的近似定律?！九ｎD力學(xué)】它是以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)，在17世紀(jì)以

4、后發(fā)展起來(lái)的。直接以牛 頓運(yùn)動(dòng)定律為出發(fā)點(diǎn)來(lái)研究質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，這就是牛頓力學(xué)。它以質(zhì)點(diǎn)為對(duì)象，著眼于力 的概念，在處理質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)，須分別考慮各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所受的力，然后來(lái)推斷整個(gè)質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng) 的運(yùn)動(dòng)。牛頓力學(xué)認(rèn)為質(zhì)量和能量各自獨(dú)立存在，且各自守恒，它只適用于物體運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn) 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(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題時(shí)，比分析力 學(xué)方便簡(jiǎn)單?！痉治隽W(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(dá)朗伯等人的工作，發(fā)表了分析力學(xué)氣分析 力學(xué)處理問(wèn)題時(shí)以整個(gè)力學(xué)系統(tǒng)作為對(duì)象，用廣義坐標(biāo)來(lái)描述整個(gè)力學(xué)系統(tǒng)的位形，著眼于 能

5、量概念。在力學(xué)系統(tǒng)受到理想約束時(shí)，可在不考慮約束力的情況下來(lái)解決系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)問(wèn)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(wèn)題時(shí)顯出其優(yōu)越性?！纠碚摿W(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(gè)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(duì)牛頓力學(xué)作深 入的闡述并對(duì)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(gè)領(lǐng)域，使力學(xué)更加 理論化?！具\(yùn)動(dòng)學(xué)】用純粹的解析和幾何方法描述物體的運(yùn)動(dòng)，對(duì)物體作這種運(yùn)動(dòng)的物理 原因可不考慮。亦即從幾何方面來(lái)研究物體間的相對(duì)位置隨時(shí)間的變化，而不涉及運(yùn)動(dòng)的原 因。【動(dòng)力學(xué)】討論質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)所受的力和在力作用下發(fā)生的

6、運(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)基本原理，如達(dá)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(shí)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(yùn)動(dòng)?！緩椥粤W(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(wèn)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(fù) 載前，體內(nèi)沒(méi)有初應(yīng)力；物體的形變十分微小。根據(jù)上述假定，對(duì)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)

7、。如物體形變不是十分微小，可用非線 性彈性理論來(lái)研究。若物體內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)了彈性極限，物體將進(jìn)入非完全彈性狀態(tài)。此時(shí)則 必須用塑性理論來(lái)研究?！具B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(yùn)動(dòng)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(dòng)量和角動(dòng)量定理、能量守恒等。彈性 體力學(xué)和流體力學(xué)有時(shí)綜合討論稱為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)?！玖Α课矬w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(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化指的是 物體的速度變化，包括速度大小

8、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(gè)物體受到力的作用，一定有另一個(gè)物體對(duì)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(shuō)，物體受到了 力，而沒(méi)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(dú)存在。力的作用與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)一樣要通過(guò)時(shí)間和空間來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且，物體 的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化量或物體形態(tài)的變化量，取決于力對(duì)時(shí)間和空間的累積效應(yīng)。根據(jù)力的定 義，對(duì)任何一個(gè)物體，力與它產(chǎn)生的加速度方向相同，它的

9、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(gè)矢量，力的大小、方向和作用點(diǎn)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(guó)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(hào)是N（1千克力=9.80665牛 頓。1牛頓= 105達(dá)因）力的種類很多。根據(jù)力的效果來(lái)分的有壓力、張力、支持力、浮力、表面張力、 斥力、引力、阻力、動(dòng)力、向心力等等。根據(jù)力的性質(zhì)來(lái)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(chǎng)力（包括重力、

10、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等），彈 力（壓力、張力、拉力等），摩擦力（靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力等）。【力的三要】力的大小、方向和作用點(diǎn)合稱為力的三要素。常用有向線段來(lái)表 示力。線段的長(zhǎng)度跟力的大小成正比，箭頭表示力的方向，線段的起點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)。用 上述方式表示力叫力的圖示法。當(dāng)考慮有關(guān)力的問(wèn)題時(shí)，必須考慮這三個(gè)要素?！疚镄浴渴俏锢韺W(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(jī)械性質(zhì)和熱性質(zhì)的學(xué)科。隨著對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的研究， 逐漸由力學(xué)和熱學(xué)擴(kuò)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(dú)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】

11、指物質(zhì)的狀態(tài)雖然發(fā)生了變化，但一般說(shuō)來(lái)物質(zhì)本身的組成成分卻 沒(méi)有改變。例如：位置、體積、形狀、溫度、壓強(qiáng)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(chǎng)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?！疚镔|(zhì)】物質(zhì)為構(gòu)成宇宙間一切物體的實(shí)物和場(chǎng)。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(shí)物之外，光、電磁場(chǎng)等也是 物質(zhì)，它們是以場(chǎng)的形式出現(xiàn)的物質(zhì)。物質(zhì)的種類形態(tài)萬(wàn)千，物質(zhì)的性質(zhì)多種多樣。氣體狀態(tài)的物質(zhì)，液體

12、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(wú)機(jī)物和有機(jī)物； 天然存在的物質(zhì)和人工合成的物質(zhì)；無(wú)生命的物質(zhì)與生命物質(zhì)以及實(shí)體物質(zhì)和場(chǎng)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(cè)，以及都具有質(zhì)量和能 量?！疚矬w】由物質(zhì)構(gòu)成的，占有一定空間的個(gè)體都稱為物體。通過(guò)人類感覺(jué)器官可 感覺(jué)到它存在的客觀現(xiàn)實(shí)?！緩埩Α勘焕斓南?、繩等柔性物體對(duì)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

13、的張力稱為張應(yīng)力?！玖Φ膯挝弧吭诿浊Э嗣胫浦辛Φ膯挝皇桥ｎD。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(shí)的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度與用手拉彈簧秤的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度相同時(shí)，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(lái)表示。但實(shí)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(jì)算上數(shù)值不同，故有力之絕對(duì)單位。依牛頓力學(xué)的 定義：力=質(zhì)量X加速度。質(zhì)量為1千克的質(zhì)點(diǎn)，在力的方向產(chǎn)生1米/秒2的加速度時(shí)， 則稱該力為1千克米/秒2 = 1牛頓。因質(zhì)點(diǎn)受地球引力作用，下落時(shí)的重力加速度為g = 9.8米/秒

14、2，故質(zhì)量為1千克的質(zhì)點(diǎn)的重力G=mg=1X9.8千克米/秒2 = 9.8牛頓。【牛頓】它是國(guó)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(hào)用N表示。（1牛頓= 105達(dá)因）?！局亓Α康厍?qū)ξ矬w的引力稱為重力氣關(guān)于重力有各種不同的解釋，如，是一 個(gè)物體在宇宙中受到其他物體萬(wàn)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(gè)質(zhì)點(diǎn)與其他質(zhì)點(diǎn)之間，都存在著一種引力性 的相互作用，與兩質(zhì)點(diǎn)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(qiáng)調(diào)了它們的本質(zhì)是引力。因?yàn)樘幱谝?chǎng)的物

15、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(yuǎn)，地 球上其他物體對(duì)它的萬(wàn)有引力很小，所以該物體的重力是指地球?qū)λ娜f(wàn)有引力，其方向指 向地心。離地面愈遠(yuǎn)，重力愈小。同一物體在地球上不同地點(diǎn)重力也稍有不同，從赤道到兩 極重力是逐漸增加的，因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)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(yùn)動(dòng)，作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需的向心力，來(lái)源于地球?qū)ξ?體的引力。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(diǎn)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(cè)煤、鐵、銅

16、礦及石油的蘊(yùn)藏量等）?！局亓俊堪凑瘴覈?guó)法定計(jì)量單位的規(guī)定，重量?jī)H作為質(zhì)量的一種習(xí)慣性稱呼。在 物理學(xué)界過(guò)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闹亓ψ饔猛?，由于地球的自轉(zhuǎn)，還將受到慣性離心力的作用， 這兩個(gè)力的合力的大小稱為該物體的重量。習(xí)慣上人們認(rèn)為：物體所受到的重力就是它本身 的重量。對(duì)重量的解釋有許多說(shuō)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(wàn)有引力；重量即物體所受重力的大?。恢亓渴俏矬w靜止時(shí)，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(qiáng)調(diào)重量即重力，是矢量，它們的本質(zhì)是引力。有的強(qiáng)調(diào)重 力不是矢量，

17、重量是重力的大小，是標(biāo)量。還有的是以測(cè)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(duì)與錯(cuò)。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(diǎn)。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(chǎng)中如何放置，這些平行力的合力水遠(yuǎn)通過(guò)物體上的 某一固定點(diǎn)，該點(diǎn)就是物體的重心。均勻

18、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(diǎn)；正方形的重心在兩對(duì)角線的交點(diǎn)；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(jī)的重心是 隨著提升物體的重力和高度而變化。對(duì)一般物體求重心可用懸線法，用線懸掛物體，在平衡 時(shí)，合力的作用點(diǎn)（重心）一定在懸掛線的延長(zhǎng)線上，然后把懸掛點(diǎn)換到物體上的另一點(diǎn)， 再使它平衡，則重心一定也在新的懸掛線的延長(zhǎng)線上，前后兩線的交點(diǎn)就

19、是重心的位置?！举|(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)量氣 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(biāo)準(zhǔn)體為慣性質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，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(cè)量加速度的辦法與標(biāo)準(zhǔn)體的慣性質(zhì)量加以比較來(lái)求出。物體都是引力場(chǎng)的源泉，都能產(chǎn)生引力場(chǎng)，也都受引力場(chǎng)的作用。通過(guò)萬(wàn)有引力 定律將物體的這一屬性表現(xiàn)出來(lái)：其中ml

20、和m2代表兩個(gè)物體各自產(chǎn)生引力場(chǎng)和受引力場(chǎng)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(gè)物體間的萬(wàn)有引力，G是一 個(gè)常數(shù)，其大小由選擇F、r、ml和m2的單位而定。由萬(wàn)有引力定律公式知，物體A和B 的引力質(zhì)量mA和mB之比，定義為它們各自與另一物體的萬(wàn)有引力FA和FB之比，即mA：mB = FA：FB所以用測(cè)得引力的方法，可把一待測(cè)物體的引力質(zhì)量與一標(biāo)準(zhǔn)體的引力質(zhì)量加以 比較的方法來(lái)測(cè)量引力質(zhì)量。這就是用天平來(lái)測(cè)物體質(zhì)量的辦法。所以說(shuō)，天平測(cè)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(shí)亦可將質(zhì)量定義為：物體所含 物質(zhì)的多少。后來(lái)質(zhì)量的值一般

21、用物體所受外力和由此得到的加速度之比來(lái)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(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的質(zhì)量m與其速度v有關(guān)，其關(guān)系為靜止質(zhì)量氣 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(shí)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(gè)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(gè)物理量，絕不能混淆，現(xiàn)比較如下: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

22、地球的吸引力。質(zhì)量是標(biāo)量。重力是矢量。牛頓力學(xué)中的質(zhì)量是一個(gè)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(gè)千克后面加個(gè)力 字，與質(zhì)量的千克加以區(qū)別。若將這個(gè)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(wú)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(yuǎn)離地球， 擺脫了地球的引力，就無(wú)所謂重力了，但物體的質(zhì)量仍然存在。當(dāng)關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)之后，宇宙飛 船，仍能憑借慣性繼續(xù)飛行，這說(shuō)明物體的質(zhì)量仍在起作用。質(zhì)量用天平測(cè)定。重力則用彈簧秤測(cè)之。其原因是：天平是等臂杠桿。設(shè)臂長(zhǎng) 為L(zhǎng)，被

23、測(cè)物體的重力是W1，砝碼的重力是W2。當(dāng)天平平衡時(shí)，根據(jù)杠桿平衡原理得到W1L=W2LW1=W2所以，當(dāng)天平平衡時(shí)，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(diǎn)，設(shè)此地的重力加速度為g，則W1=m1g，W2=m2g。因此，m1g=m2gm1=m2從上式知，一個(gè)物體無(wú)論在地球上任何地方，用天平來(lái)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(cè)出物體質(zhì)量數(shù)，就可近似認(rèn)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(cè)知的物體質(zhì)量m，算出物體的重力（G=mg）。用彈簧秤來(lái)稱量物體，由于彈簧的伸長(zhǎng)

24、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(guó)歷來(lái)所用的桿秤實(shí)際上是不等臂的天平，因此用它測(cè)物體時(shí)， 是質(zhì)量而不是重力。質(zhì)量和重力的單位在國(guó)際單位制里，質(zhì)量的單位是千克，重力的單位是牛頓。實(shí)用時(shí)，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(gè)不同的物理量，但它們又有密切的聯(lián)系，是 通過(guò)牛頓第二定律公式F=ma建立起來(lái)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(diǎn)，g為常量，重力與質(zhì)量成正比。在 地球上不同地點(diǎn)，重力加速度稍

25、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(guó)際單位制中是以牛頓為單位的?！緩椓Α恳喾Q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(lái)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(duì)重物的支持力。將一物體掛在彈簧上，物體 把彈簧拉長(zhǎng)，被拉長(zhǎng)的彈簧要恢復(fù)原狀，產(chǎn)生向上的彈力，這就是它對(duì)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(guò) 有的形變比較明顯，能直接見到；有

26、的形變相當(dāng)微小，必須用儀器才能覺(jué)察出來(lái)?！拘巫儭糠参矬w受到外力而發(fā)生形狀變化謂之形變氣物體由于外因或內(nèi)在缺陷，物質(zhì)微粒的相對(duì)位置發(fā)生改變，也可引起形態(tài)的變化。形變的種類有：縱向形變：桿的兩端受到壓力或拉力時(shí)，長(zhǎng)度發(fā)生改變；體積形變：物體體積大小的改變；切變：物體兩相對(duì)的表面受到在表面內(nèi)的（切向）力偶作用時(shí)，兩表面發(fā)生相 對(duì)位移，稱為切變；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；彎曲：兩端固定的鋼筋，因負(fù)荷而彎曲，稱彎曲形變。無(wú)論產(chǎn)生什么形變，都可歸結(jié)為長(zhǎng)變與切變?！緶y(cè)力計(jì)】利用金屬的彈性制成標(biāo)有刻度用以測(cè)量力的大小的儀器，謂之測(cè)力計(jì) 氣測(cè)力計(jì)有各種不同的構(gòu)造形式，但它

27、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(shí)，通過(guò)杠桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，指針停在刻度盤 上的位置，即為外力的數(shù)值。有握力計(jì)等種類，而彈簧秤則是測(cè)力計(jì)的最簡(jiǎn)單的一種?！緩椈沙印繌椈沙佑纸袕椈蓽y(cè)力計(jì)，是利用彈簧的形變與外力成正比的關(guān)系制成 的測(cè)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(gè)鉤子連在一起（這個(gè)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(cè)物掛在鉤上，彈簧即 伸長(zhǎng)，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

28、長(zhǎng)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(biāo)度數(shù)值直接讀出。在使用時(shí)應(yīng)注意所測(cè)的重力或力不要超過(guò)彈簧秤的量度范圍，還應(yīng)檢查，在彈簧 秤未掛物體時(shí)指針是否指在零刻度，若不在零刻度可進(jìn)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(guò)大?！竞硕伞苛W(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(gè)規(guī)律是英國(guó)物理學(xué)家胡克于1660 年發(fā)現(xiàn)的（1670年發(fā)表），故叫作胡克定律氣該定律對(duì)拉伸（或壓縮）形變的具體表述 為：在彈性限度內(nèi)，長(zhǎng)度，F(xiàn)為物體所受的外力，S為物體橫截面的面積，a為物體的伸長(zhǎng)比

29、例常數(shù)，叫做彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)。它是一個(gè)有單位的量。在國(guó)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(qiáng)系數(shù)在數(shù)值上等 于彈簧伸長(zhǎng)（或縮短）單位長(zhǎng)度時(shí)的彈力?！緩椥粤Α课矬w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 彈力氣見彈力條?！緩椥浴课矬w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(lái)形 狀和大小的性質(zhì)謂之彈性。【彈性限度】亦稱彈性極限氣物體受到外力作用，在內(nèi)部所產(chǎn)生的抵抗外力的 相互作用力不超過(guò)某一極限值時(shí)，若外力作用停止，其形變可全部消失而恢復(fù)原狀，這個(gè)極 限值稱為彈性限度。使物體發(fā)生形變的力若超過(guò)該值即使外力撤消，物體也不能完

30、全恢復(fù) 原狀。例如，用力拉一彈簧，若拉力不太大時(shí)，在拉力撤消時(shí)，彈簧即能恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)；若 拉力超過(guò)某一數(shù)值，彈簧就不能恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。這個(gè)數(shù)值（最大極限）即為彈性限度?！緩椥孕巫儭抗腆w受外力作用而使各點(diǎn)間相對(duì)位置的改變，當(dāng)外力撤消后，固體又恢復(fù)原狀謂之彈性形變氣若撤去外力后，不能恢復(fù)原狀，則稱為范性形變氣因物體受 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?！緩澢巫儭课矬w發(fā)生彎曲時(shí)產(chǎn)生的形變叫做彎曲形變氣物體彎曲得越厲害， 產(chǎn)生的彈力就越大。例如，將弓拉得越滿，箭就射得越遠(yuǎn)。把一個(gè)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

31、越大。【扭轉(zhuǎn)形變】在金屬絲的下面掛一個(gè)橫桿，用力扭轉(zhuǎn)這個(gè)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(huì)把橫桿扭回來(lái)。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?！揪髲?qiáng)系數(shù)】它是一個(gè)有單位的量。用k來(lái)表示，單位是牛/米。倔強(qiáng)系數(shù)在數(shù)值 上等于彈簧伸長(zhǎng)（或縮短）單位長(zhǎng)度時(shí)的彈力。倔強(qiáng)系數(shù)跟彈簧的長(zhǎng)度、彈簧的材料、彈簧 絲的粗細(xì)等等都有關(guān)系。彈簧絲粗的硬彈簧比彈簧絲細(xì)的軟彈簧倔強(qiáng)系數(shù)大?！灸Σ痢慨?dāng)物體與另一物體沿接觸面的切線方向運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在 兩物體的接觸面之間有阻礙它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用力，這種力叫摩擦力。接觸面之間的這種現(xiàn)

32、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(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦， 造成能量的無(wú)益損耗和機(jī)器壽命的縮短，并降低了機(jī)械效率。因此常用各種方法減少摩擦， 如在機(jī)器中加潤(rùn)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(huì)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)，即車輪轉(zhuǎn)動(dòng)而車廂并不前進(jìn)。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(duì)運(yùn)動(dòng)的力，謂 之摩擦力。另有兩種說(shuō)法是：一個(gè)物體沿著另一個(gè)物體表面有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)

33、，或一個(gè)物體在 另一個(gè)物體表面滑動(dòng)時(shí)，都會(huì)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(gè)物體，如果有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，則兩物體的接觸表面上就會(huì)產(chǎn)生阻礙相 對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(dòng)摩擦力。兩個(gè)接觸著的 物體，有相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，物體之間就會(huì)出現(xiàn)一種阻礙起動(dòng)的力，這種力叫靜摩擦力。兩 個(gè)接觸著的物體，有了沿接觸面的相對(duì)滑動(dòng)，在接觸面上就會(huì)產(chǎn)生阻礙相對(duì)滑動(dòng)的力，這種 力叫做滑動(dòng)摩擦力。因此不能把摩擦力只看作是一種阻力。有時(shí)可以是動(dòng)力。例如，放在卡 車上的貨物，是隨卡車一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，貨物受到的靜摩擦力，是阻礙它和卡

34、車相對(duì)滑動(dòng)趨 勢(shì)的，但卻是它獲得加速度的動(dòng)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(duì)滑動(dòng)，這時(shí)貨物受到的滑動(dòng)摩擦力，就是阻礙它和卡車做相對(duì)滑動(dòng)的，但摩擦力仍是貨物 作加速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力?；瑒?dòng)摩擦力總是與物體滑動(dòng)的方向相反。但是，靜摩擦力是阻礙兩個(gè)物體發(fā)生相 對(duì)滑動(dòng)的力，到底與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向（以地球作參照物）是相同還是相反，應(yīng)看問(wèn)題的 性質(zhì)來(lái)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(yùn)動(dòng)。貨物與皮帶的速 度相同，沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以貨物與皮帶之間沒(méi)有產(chǎn)生靜摩擦力。當(dāng)皮帶作加速運(yùn)動(dòng)時(shí)， 貨物所受的靜摩擦力的方向（以地球作參照系）與運(yùn)動(dòng)的方向是相同的。若皮帶作減速運(yùn)動(dòng)，

35、皮帶對(duì)貨物的靜摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)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(shuō)，和接觸面積無(wú)關(guān)。一般情況下，當(dāng)兩物體相接觸擠壓時(shí)，兩者實(shí)際 接觸部分，遠(yuǎn)小于兩者的表觀接觸面積。經(jīng)研究表明：兩者實(shí)際接觸部分的面積越大，其摩 擦力也越大。而兩者的實(shí)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(wú)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(shí)際接觸面積也越大，摩擦力也越大；正壓力相同時(shí)，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?，并不改變?shí)際的壓力，摩擦力保持不變。因此，

36、在 一般情況下，摩擦力跟物體的表觀接觸面積無(wú)關(guān)?！眷o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(duì) 滑動(dòng)的趨勢(shì)但還沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)候，存在于接觸表面的阻礙這種滑動(dòng)趨勢(shì)的現(xiàn)象，謂 之靜摩擦。這里應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是兩個(gè)緊密接觸而又相對(duì)靜止的物體；另一點(diǎn)是具有相對(duì) 滑動(dòng)的趨勢(shì)，但又還沒(méi)有發(fā)生相對(duì)的滑動(dòng)。【靜摩擦力】當(dāng)物體與另一物體沿接觸面的切線方向運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)， 在兩物體的接觸面之間有阻礙它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用力，這個(gè)力叫摩擦力。若兩相互接觸，而 又相對(duì)靜止的物體，在外力作用下如只具有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)，而又未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則它們接 觸面之間出現(xiàn)的阻礙發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的力，謂之靜

37、摩擦力。當(dāng)切向外力逐漸增大但兩物體仍 保持相對(duì)靜止時(shí)，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(dá)某一最 大值。靜摩擦力f在達(dá)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?！咀畲箪o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(duì)靜止時(shí)，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(dá)某一最大值。當(dāng)切向外力的大小大于這個(gè)最大值時(shí)，兩物體將由相對(duì)靜止進(jìn)入相對(duì)滑動(dòng)。 靜摩擦力的這個(gè)最大值稱為最大靜摩擦力。這個(gè)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=以 0N用

38、f0max表示最大靜摩擦力，N表示正壓力，其中比例常數(shù)p 0叫做靜摩擦系數(shù)， 是一個(gè)沒(méi)有單位的數(shù)值。p 0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(wú)關(guān)?！眷o摩擦系數(shù)】見最大靜摩擦力?！緞?dòng)摩擦】?jī)蓚€(gè)相接觸的物體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生的阻礙它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，稱 為動(dòng)摩擦?！緞?dòng)摩擦力】在動(dòng)摩擦中出現(xiàn)的摩擦力稱為動(dòng)摩擦力氣對(duì)物體所施之力大于最 大靜摩擦力時(shí)，物體就開始運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)起來(lái)之后，若將所施加之力減小，物體便又停止運(yùn) 動(dòng)。這一情況表明，物體運(yùn)動(dòng)之后，還有阻止物體運(yùn)動(dòng)的力，即還有摩擦阻力。這種物體運(yùn) 動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力即稱動(dòng)摩擦力?！緞?dòng)摩擦系數(shù)】動(dòng)摩擦力的大小與正壓力大小之

39、比稱為動(dòng)摩擦系數(shù)氣公式中p 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)?！净瑒?dòng)摩擦】當(dāng)一物體在另一物體表面上滑動(dòng)或有滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在兩物體接觸面 上產(chǎn)生的阻礙它們之間相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象，謂之滑動(dòng)摩擦。當(dāng)物體間有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)摩 擦稱動(dòng)摩擦。當(dāng)物體間有滑動(dòng)趨勢(shì)而尚未滑動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)摩擦稱為靜摩擦?；瑒?dòng)摩擦產(chǎn)生的原 因很復(fù)雜，目前還沒(méi)有定論。近代摩擦理論認(rèn)為，產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦的主要原因有二，一是關(guān)于 摩擦的凹凸嚙合說(shuō)，認(rèn)為摩擦的產(chǎn)生是由于物體表面粗糙不平。當(dāng)兩個(gè)物體接觸時(shí)，在接觸 面上的凹凸不平部分就互相嚙合，而使物體運(yùn)動(dòng)受到阻礙而引起摩擦；二是分子粘合說(shuō)，認(rèn) 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(shí)，在兩個(gè)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(jìn)一步研究?！净瑒?dòng)摩擦力】物體沿著接觸面作相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，兩物體的接觸面上相互作用，阻 礙滑動(dòng)的力叫滑動(dòng)摩擦力。它的方向總是和物體相對(duì)滑動(dòng)的方向相反。滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)幾乎與速度的變化無(wú)關(guān)， 且小于最大靜摩擦力。【滑動(dòng)摩擦系數(shù)】滑動(dòng)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=p N,其中p為比例常數(shù)叫滑動(dòng)摩擦系數(shù)，它是一個(gè)沒(méi)有單位的數(shù)值?；瑒?dòng)摩擦系 數(shù)與接觸物體的材料、表面光