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范文一：存在超弱相互作用力和超强相互作用力的猜想
——周坚猜想庆周坚定律发现8周年
周坚/2016年6月29日
我们知道，物理学家将物体之间的相互作用称之为“力”。自20世纪以来，我们已经从最初认识到的两种力，即万有引力和电磁力，逐步扩展到了四种力，即万有引力、电磁力、弱相互作用力和强相互作用力，这就是自然界中的四种基本相互作用力。
引力是万有的，即每一粒子都因它的质量或能量而感受到。
电磁力只作用于带电荷的粒子之间，却不和不带电荷的粒子相互作用，并且同种电荷之间的力是互相排斥的，而异种电荷则互相吸引。
弱相互作用力，也称之为弱核力，它主要表现在粒子的衰变过程。
强相互作用力，也称之为强核力，它将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起，它只能与自身以及与夸克相互作用。
通过观测研究，我们发现这四种基本相互作用力有效结合在一起，就是宇宙自然界一切物质存在的势力能效，但是这个势力能效在解释星系中心的黑洞，以及宇宙大爆炸创生宇宙之前的宇宙事件，就完全失去了意义。
为什么宇宙自然界一切物质存在，都能用这四种基本相互作用力的势力能效来圆满解释，而黑洞和宇宙创生前的宇宙事件就例外了呢？
例外！例外！！例外！！！我们好好想一想，难道宇宙自然界中真的会有例外吗？没有！没有！！没有！！！那么我们观测宇宙自然界中存在的黑洞，以及宇宙大爆炸创生宇宙之前存在的宇宙事件又该如何解释呢？其实我们可以猜想在宇宙自然界中还存在一种超弱相互作用力和一种超强相互作用力这两种基本相互作用力。
超强相互作用力，是将最高极限密度物质粒子束缚在一起，其作用结果就是形成黑洞。
超弱相互作用力，是束缚最低极限密度物质粒子（光子）运动的基本相互作用力，其作用结果就是导致光在真空中做直线传播发生能量自然衰减，表现出光传播一定距离就必然要发生一定对应的红移，以及限制光传播距离（光传播极限距离约137.72亿光年）的光传播现象，致使我们观测到的宇宙始终有限，而有限宇宙之外存在的宇宙事件虽然存在但无法直接看到，这就是宇宙存在事实。
由此可见，如果我们将四种基本相互作用力扩展到六种，即万有引力、电磁力、弱相互作用力、强相互作用力、超弱相互作用力和超强相互作用力，那么包括黑洞和宇宙创生前的宇宙事件等等的一切宇宙存在的问题就迎刃而解了。
注1：宇宙自然界中还存在超弱相互作用力和超强相互作用力这两种基本相互作用力的猜想就称之为周坚猜想。
注2：光在传播过程中发生能量自然衰减，表现出光传播一定距离就必然要发生一定对应的红移，以及光传播距离有限（约137.72亿光年）的光传播现象，其变化规律就称之为周坚定律。
注3：周坚定律是家住广西柳州市柳北区柳长路611号土生土长的普通中国人——周坚，于2008年6月29日，基于1998年发现宇宙正在加速膨胀的那个超新星哈勃图进行曲线拟合研究后，发现光（电磁辐射）在传播过程中的传输波长会随传播距离的增大有规律地向红端自然位移【为区别于多普勒效应，将这种光传播现象命名为周坚效应】，将这种传输波长向红端自然位移的相对变化量定义为周坚红移，则光（电磁辐射）在传播过程中的传播距离与周坚红移成正比，与周坚红移加1的和成反比，其中的比例常数等于13 771 980 862.5685光年称之为周坚常数的自然规律【周坚，来自超新星哈勃图的观测证明一个周坚红移定律，中国科技财富，2011，24：274】。可想而知，这一发现如获证实，将是物理学界以及天文学界里程碑式的重大发现。
注4：今天是周坚定律发现8周年纪念日，为此，作为周坚定律的发现者就用周坚猜想来庆祝周坚定律发现8周年这个不寻常的纪念日。存在超弱相互作用力和超强相互作用力的猜想
范文二：自然界存在的四种相互作用
强相互作用1是作用于强子之间的力，是目前所知的四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离最短的（大约在 10^(-15)～10^(-10) m 范围内）。最早研究的强相互作用是核子（质子或中子）之间的核力，它是使核子结合成原子核的作用。自1947年发现与核子作用的π介子以后,实验陆续发现了几百种有强相互作用的粒子，这些粒子统称为强子。
强相互作用是作用于强子之间的力，是所知四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离第二短的（大约在 10^(-15)～10^(-10) m 范围内，比弱相互作用的范围大）。核子间的核力就是强相互作用，它抵抗了质子之间的强大的电磁力，维
强相互作用力
持了原子核的稳定。现在物理学家认为强相互作用的产生与夸克、胶子有关。 它将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。一般认为，称为胶子的另一种自旋为1的粒子携带强作用力。它只能与自身以及与夸克相互作用。强核力具有一种称为禁闭的古怪性质：它总是把粒子束缚成不带颜色的结合体。由于夸克有颜色（红、绿或蓝），人们不能得到单独的夸克。反之，一个红夸克必须用一串胶子和一个绿夸克以及一个蓝夸克联结在一起（红+绿+蓝=白）。这样的三胞胎构成了质子或中子。其他的可能性是由一个夸克和一个反夸克组成的对（红+反红，或绿+反绿，或蓝+反蓝=白）。这样的结合构成称为介子的粒子。介子是不稳定的，因为夸克和反夸克会互相湮灭而产生电子和其他粒子。类似地，由于胶子也有颜色，色禁闭使得人们不可能得到单独的胶子。相反地
强子及夸克-结构图
3色夸克图
们所能得到的胶子的团，其迭加起来的颜色必须是白的。这样的团形成了称为胶球的不稳定粒子。
强相互作用的理论是量子色动力学(QCD).带电粒子之间有电磁相互作用,带色荷的粒子之间有强相互作用.两个中性原子之间没有相互作用,靠近电子云重叠出现作用力称为范德瓦尔斯力,出现强相互作用强子之间的力程都很短。
弱力属于微观力。在微观粒子世界中，粒子之间的相互作用是通过碰撞而实现的。由于作用强度的不同
弱相互作用
[1]
表现为弱、电、强作用力。 对于弱相互作用力来说，表现为中子的β衰变。即：中子衰变成质子、电子与电子中微子。
在费曼图中表现为：中子与电子中微子发生碰撞，在碰撞过程中发生了力的作用，这种力就是弱相互作用力。碰撞后的中子改变方向，其固有能量与动量都发生改变，变成了质子（准确的说是：碰撞后中子改变运动方向，与观测时空成角，被观测成了质子）。同样，电子中微子也改变方向，固有能量与动量也发生改变，变成了电子（准确的来说是：碰撞后电子中微子改变运动方向，与观测时空成角，被观测成了电子）。
范文三：[中学教育]自然界存在的四种相互作用
强相互作用1是作用于强子之间的力，是目前所知的四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离最短的(大约在 10^(-15),10^(-10) m 范围内)。最早研究的强相互作用是核子(质子或中子)之间的核力，它是使核子结合成原子核的作用。自1947年发现与核子作用的π介子以后,实验陆续发现了几百种有强相互作用的粒子，这些粒子统称为强子。强相互作用是作用于强子之间的力，是所知四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离第二短的(大约在 10^(-15),10^(-10) m 范围内，比弱相互作用的范围大)。核子间的核力就是强相互作用，它抵抗了质子之间的强大的电磁力，维
强相互作用力
持了原子核的稳定。现在物理学家认为强相互作用的产生与夸克、胶子有关。 它将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。一般认为，称为胶子的另一种自旋为1的粒子携带强作用力。它只能与自身以及与夸克相互作用。强核力具有一种称为禁闭的古怪性质:它总是把粒子束缚成不带颜色的结合体。由于夸克有颜色(红、绿或蓝)，人们不能得到单独的夸克。反之，一个红夸克必须用一串胶子和一个绿夸克以及一个蓝夸克联结在一起(红+绿+蓝=白)。这样的三胞胎构成了质子或中子。其他的可能性是由一个夸克和一个反夸克组成的对(红+反红，或绿+反绿，或蓝+反蓝=白)。这样的结合构成称为介子的粒子。介子是不稳定的，因为夸克和反夸克会互相湮灭而产生电子和其他粒子。类似地，由于胶子也有颜色，色禁闭使得人们不可能得到单独的胶子。相反地
强子及夸克-结构图
3色夸克图
们所能得到的胶子的团，其迭加起来的颜色必须是白的。这样的团形成了称为胶球的不稳定粒子。
强相互作用的理论是量子色动力学(QCD).带电粒子之间有电磁相互作用,带色荷的粒子之间有强相互作用.两个中性原子之间没有相互作用,靠近电子云重叠出现作用力称为范德瓦尔斯力,出现强相互作用强子之间的力程都很短。
弱力属于微观力。在微观粒子世界中，粒子之间的相互作用是通过碰撞而实现的。由于作用强度的不同
弱相互作用
[1]
表现为弱、电、强作用力。
对于弱相互作用力来说，表现为中子的β衰变。即:中子衰变成质子、电子与电子中微子。
在费曼图中表现为:中子与电子中微子发生碰撞，在碰撞过程中发生了力的作用，这种力就是弱相互作用力。碰撞后的中子改变方向，其固有能量与动量都发生改变，变成了质子(准确的说是:碰撞后中子改变运动方向，与观测时空成角，被观测成了质子)。同样，电子中微子也改变方向，固有能量与动量也发生改变，变成了电子(准确的来说是:碰撞后电子中微子改变运动方向，与观测时空成角，被观测成了电子)。
范文四：力的相互作用
力的相互作用计算题
1．如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O 点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，细线的两端分别系有质量为m 1和m 2的小球，当它们处于静止状态时，质量为m 1的小球与O
点的连线与水平线的夹角为α
=60?
，则
（1
）绳中拉力为多少？ （2
2．(10分) 如图所示，A 、B 两球完全相同，质量均为m ，用两根等长的细线悬挂在O 点，两
球之间固连着一根劲度系数为k 的轻弹簧，两球静止时，弹簧位于水平方向且与AB 两球心连线共线，两根细线之间的夹角为θ，求：
O
（1）细线中拉力的大小； （2）弹簧长度的压缩量．
3．如图所示，物重30 N ，用OC 绳悬挂在O 点，OC 绳能承受最大拉力为，再用一绳系OC 绳的A 点，BA 绳能承受的最大拉力为30 N ，现用水平力拉BA ，可以把OA 绳拉到与竖直方向成多大角度?
4．（8分）如图所示，质量M 的木块A 套在水平杆上，并用轻绳将木块A 与质量m =
的小球相连。今用跟水平方向成α=300角的力F 拉着球带动木块一起向右
匀速运动，运动中M 、m 相对位置保持不变，取g =10m/s。求：
2
（1）运动过程中轻绳与水平方向夹角
θ；
（2）木块与水平杆间的动摩擦因数
μ。
5．如图，质量为m 的物体C 放在水平木板AB 上，当以0.5mg 的水平力作用于c 物体时，恰好使c 物体匀速运动。现撤去水平力并将木板一端抬高，当AB 与水平成45°时，求物体c 所受的摩擦力多大？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
6．(10分) 如图所示，M 、N 为固定在光滑水平地面上的两块光滑竖直挡板，两板间叠放着A 、B 两个等长的光滑圆柱体. 已知圆柱体A 的底面半径为2m, 圆柱体B 的底面半径为3m ，M 、N 两板间的距离为8m. 圆柱体A 对M 挡板的压力为12N, 圆柱体A 的质量为1kg. 求：（1）圆柱体A 对圆柱体B 的支持力的方向与水平方向的夹角为多少度？（2）圆柱体A 对地面的压力为多少？（g 取10m/s2）
7．（11分）如图所示，矩形斜面水平边的长度为0.6m ，倾斜边的长度为0.8m ，斜面倾角为37°，一与斜面动摩擦因数为μ=0.6的小物体重25N ，在与斜面平行的力F 的作用下，沿对角线AC 匀速下滑，求推力F 的大小（Sin37°=0.6,Cos37°=0.8）。
8．(原创题)2009年12月26日起，武广高铁正式运行，由于电气化改造工程的技术标准较高，改造后列车运行速度加快、密度加大，因此对行车安全和人身安全提出了更高的要求．如图2－3－12所示为供电线路两电线杆之间电线覆冰后的情形，假设电线质量分布均匀，两电线杆正中间O 处的张力为F ，电线与电线杆结点A 处的切线与竖直方向的夹角为θ，求：
结点A 处作用于电线的拉力大小F A 为多少？两电杆间覆冰电线的质量为多大？
图2－3－12
9．(22分) 如图（a ），小球甲固定于水平气垫导轨的左端，质量m=0.4kg的小球乙可在导轨上无摩擦地滑动，甲、乙两球之间因受到相互作用而具有一定的势能，相互作用力沿二者连线且随间距的变化而变化。现已测出势能随位置x 的变化规律如图（b ）中的实线所示。已知曲线最低点的横坐标x 0=20cm，虚线①为势能变化曲线的渐近线，虚线②为经过曲线上某点的切线。 0
图（a ）
图（c ）
0.5 0.4
0.3 0.2 0.1
（1）将小球乙从x 1=8cm处由静止释放，小球乙所能达到的最大速度为多大？
（2）假定导轨右侧足够长，将小球乙在导轨上从何处由静止释放，小球乙不可能第二次经过x 0=20cm的位置？并写出必要的推断说明；
（
3）若将导轨右端抬高，使其与水平面的夹角α=30°，如图(c)所示。将球乙从x 2=6cm处由
图（b ）
静止释放，小球乙运动到何处时速度最大？并求其最大速度；
（4）在图(b)上画出第（3）问中小球乙的动能E k 与位置x 的关系图线。
10．(14分) 中国首艘航母“瓦良格”号即将投入使用，航母服役将成为“中国军队全面推进军事现代化进程的重大转折点”。为了减少战斗机起飞时在甲板上加速的时间和距离，现
3
代航母大多采用了蒸汽弹射技术．一架总质量M=5.0x10kg 的战机如果采用滑行加速(只依靠自身动力系统加速) ，要达到v o =60m／s 的起飞速度，甲板水平跑道的长度至少为120m 。采用蒸汽弹射技术，战机在自身动力和持续的蒸汽动力共同作用下只要水平加速60m 就能达到起飞速度。假设战机起飞过程是匀加速直线运动，航母保持静止，空气阻力大小不变，取
2
g=l0m／s 。
(1)采用蒸汽弹射技术，求战机加速过程中加速度大小以及质量m=60kg的飞行员受到座椅作用力的大小。
(2)采用蒸汽弹射技术，弹射系统的弹力为多大? 弹力在加速60m 的过程中对战机做的功是多少?
11．(2011年镇海中学高三质检) 如图所示，AC 和BC 两轻绳共同悬挂一质量为m 的物体，若保持AC 绳的方向不变，AC 与竖直方向上的夹角为60°，改变BC 绳的方向，试求：
(1)物体能达到平衡时，θ角的取值范围．
(2)θ在0～90°的范围内，求
BC 绳上拉力的最大值和最小值．
12．
如图所示，质量的木块
A 套在水平杆上，并用轻绳将木块A 与质量0
的小球相连。今用跟水平方向成α=30角的力拉着球带动木块一起向右匀速运动，
2
运动中M 、m 相对位置保持不变，取g=10m/s。求： （1）运动过程中轻绳与水平方向夹角θ； （2）木块与水平杆间的动摩擦因数为μ。
13． 夹角为60°的Ｖ型槽固定在水平地面上，槽内放一根重500N 的金属圆柱体，用F=200N沿圆柱体轴线方向的拉力拉圆柱体，可使它沿槽匀速滑动，如图所示．求圆柱体和Ｖ型槽间的滑动摩擦因数μ.
14
． （
8分）供电局某工程队在冬天架设电线，如图所示，设两电线杆间距离为L ，铜导线总质量为M ，电线架好后，在两杆正中部位电线下坠的距离为h ，电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角为θ，求：
（1）两电线杆处的电线弹力． （2）当到夏天时，两电线杆处的电线弹力与冬天相比是变大了，还是变小了？ 为什么？（提示：导线上每处的弹力均沿切线方向）
15．高压输电线及支撑电线的铁塔，可将之视为如图所示的结构模型。已知铁塔（左右对称）质量为m ，塔基宽度为d ，塔高为H ，相邻铁塔间输电线的长度为L ，其单位长度的质量为m 0，输电线顶端的切线与竖直方向成θ角。求： （1）每个铁塔对塔基的压力；
（2）输电线在最高点、最低点所受的拉力大小分别为多少？
16．（15分）如图所示，长方形斜面倾角为面倾角为
，其长为0.8m ，宽为0.6m ，一重长方形斜
，其长为0.8m ，宽为0.6m ，为25N 的木块在斜面体上部，它与斜面间的动摩
擦因数为0.6，要使木块沿对角线AC 方向匀速下滑，需加方向平行于斜面的力为多大？方向如何？(sin
=0.6，cos
=0.8，tg
=0.75)
17．“验证力的平行四边形定则”实验的步骤如下，请你将实验步骤补充完整． ①在水平放置的木板上，固定一张白纸； ②把橡皮筋的一端固定在O 点，另一端拴两根带套的细线. 细线和橡皮筋的交点叫做结点；
③在纸面离O 点比橡皮筋略长的距离上标出A 点；
④用两个弹簧秤分别沿水平方向拉两个绳套，把结点拉至A 点，如图所示，记下此时两力F 1和F 2的方向和大小；
⑤改用一个弹簧秤沿水平方向拉绳套，仍把结点拉至A 点，
； ⑥拆下弹簧秤和橡皮筋；
⑦在A 点按同一标度，作F 1、F 2、F 三个力的图示； ⑧ ； ⑨比较F 合和F 的大小和方向并得出结论．
（1）请你在图3-2-16中的坐标线上作出Fx 图象.
图3-2-16
（2）写出曲线所代表的函数. （x 用m 作单位） （3）解释函数表达式中常数的物理意义.
19．如图a ，某同学要测量滑块与长木板间的动摩擦因数μ，没有打点计时器，他用一滴瓶作计时工具，已知从滴瓶的滴管中每隔一定时间会有一小液滴落下，将滴瓶放在滑块上，取一带有均匀刻度线的长木板，木板水平放置时，滑块放在木板左端，然后轻推滑块，给它一向右的速度，结果在木板上得到如图b 所示的液滴点迹；若将木板的右端A 适当抬起，使木板与水平方向成一α角，然后让滑块在A 端开始下滑，结果在木板上得到如图c 所示的液滴点迹，则根据图b 、c 可计算得到动摩擦因数μ= ____________ ．
20．某学习小组通过实验知道：在弹性限度内，弹簧的弹力F 的大小与弹簧的伸长（或缩短）量x 成正比，公式表达为F =kx ；并且不同的弹簧，其劲度系数k 也不同．现在该学习小组将两根已知劲度系数分别为k l 、k 2的弹簧A 和B 串接成一根新弹簧，并想通过实验确定新弹簧的劲度系数k 3 与k l 、k 2的关系． (1)甲同学猜想是k 3=k1+k2，乙同学猜想是
111
=+。其中有一位同学的猜想是对的，k 3k 1k 2
请你判断出谁对谁错，并写出判断依据．
____________________________________________________________________________。 (2)为了验证理论推导的正确性，可通过实验来完成．实验所需的器材除了弹簧A 和B 、已 知质量m 且质量相等的钩码外，还需要的器材有_______________________________。 (3)请你写出完整的实验步骤．
范文五：力的相互作用
力
1. 力的概念
力是物体与物体之间的相互作用, 一个物体受到力的作用, 一定有另一个物 体对他施加这种作用,脱离物体的力是不存在的
2. 力的本质
(1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一—施力 物体和受力物体,力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。
(2)力的相互性:力是成对出现的,作用力和反作用力同时存在。作用力和反作 用力总是等大、反向、共线,属同性质的力、分别作用在两个物体上,作用效果 不能抵消。
(3)力的矢量性:力有大小、方向,对于同一直线上的矢量运算,用正负号表示 同一直线上的两个方向, 使矢量运算简化为代数运算; 这时符号只表示力的方向, 不代表力的大小。
(4)力作用的独立性:几个力作用在同一物体上,每个力对物体的作用效果均不 会因其它力的存在而受到影响,这就是力的独立作用原理。
3. 力的作用效果
力对物体作用有两种效果:一是使物体发生形变 _,二是改变物体的运动状 态。 这两种效果可各自独立产生, 也可能同时产生。 通过力的效果可检验力的存 在。
4. 力的三要素:大小、方向、作用点
完整表述一个力时,三要素缺一不可。当两个力 F1、 F2的大小、方向均相 同时, 我们说 F1=F2,但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同 点时可以产生不同的效果。
力的大小可用弹簧秤测量, 也可通过定理、 定律计算, 在国际单位制中, 力 的单位是牛顿,符号是 N 。
5. 力的图示和力的示意图
(1)力的图示:用一条有向线段表示力的方法叫力的图示,用带有标度的线段长 短表示大小,用箭头指向表示方向,作用点用线段的起点表示。
(2)力的示意图:不需画出力的标度,只用一带箭头的线段示意出力的大小和方 向。
例 1下列关于力的说法中,正确的是 ( )
A.只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用
B.力是不能离开物体而独立存在的,一个力既有施力物体,又有受力物体
C.一个物体先对别的物体施加力后,才能受到反作用力
D .物体的施力和受力是同时的
解:力是物体间的相互作用,不一定发生在直接接触的物体间,直接接触而发 生的作用叫接触力,如弹力、摩擦力;通过场发生的作用叫场力,如重力、电场 力、磁场力等。物体的施力和受力不分先后,总是同时的。正确答案为 B 、 D
6.力的分类
(1)性质力:由力的性质命名的力。如;重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、 分子力等。
(2)效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力、张力、下滑 力、分力:合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。
7.重力
(1)重力的产生:
重力是由于地球的吸收而产生的 , 重力的施力物体是地球。
(2)重力的大小:
○ 1由 G=mg计算, g 为重力加速度,通常在地球表面附近, g 取 9.8米/秒 2, 表示质量是 1千克的物体受到的重力是 9.8牛顿。
○ 2由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。
(3)重力的方向:
重力的方向总是竖直向下的, 即与水平面垂直, 不一定指向地心 . 重力是矢量。 (4)重力的作用点——重心
○ 1物体的各部分都受重力作用,效果上 , 认为各部分受到的重力作用都集中 于一点,这个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。
○ 2重心跟物体的质量分布、 物体的形状有关, 重心不一定在物体上。 质量分 布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。
【 例 2】关于物体的重心,以下说法正确的是
A.物体的重心一定在该物体上
B.形状规则的物体,重心就在其中心处
C.用一根悬线挂起的物体静止时,细线方向一定通过物体的重心
D .重心是物体上最重的一点
解:重心是物体各部分的重力的合力的作用点,薄板物体的重心位置可以用悬 挂法确定, 其他形状的物体重心位置也可以用悬挂法想象的讨论。 重心不一定在 物体上,也当然不是物体中最、重的一点,故 AB 错, (如一根弯曲的杆,其重心 就不在杆上 ) 用悬线挂起物体处于静止时,由二力平衡原理知细线拉力必与重力 等大、反向、共线,故 C 正确。
(5)重力和万有引力
重力是地球对物体万有引力的一个分力, 万有引力的另一个分力提供物体随 地球自转的向心力, 同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同, 但由此引 起的重力变化不大,一般情况可近似认为重力等于万有引力,即:mg=GMm/R2。 除两极和赤道外,重力的方向并不指向地心。
重力的大小及方向与物体的运动状态无关, 在加速运动的系统中, 例如:发 生超重和失重的现象时,重力的大小仍是 mg 。
8.弹力
产生条件:
(1)物体间直接接触;
(2)接触处发生形变 (挤压或拉伸 ) 。
弹力的方向:弹力的方向与物体形变的方向相反,具体情况如下:
(1)轻绳只能产生拉力,方向沿绳指向绳收缩的方向 .
(2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。
(3)轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向沿杆。
弹力的大小:弹力的大小跟形变量的大小有关。
○ 1弹簧的弹力,由胡克定律 F=kx,k为劲度系数,由本身的材料、长度、截
面积等决定, x 为形变量,即弹簧伸缩后的长度 L 与原长 L 0 的差:x=|L-L 0
|,不
能将 x 当作弹簧的长度 L
○ 2一般物体所受弹力的大小, 应根据运动状态, 利用平衡条件和牛顿运动定律计 算。
(4)面与面、点与面接触的压力或支持力的方向总垂直于接触面,指向被压或被 支持的物体,如图所示,球和杆所受弹力的示意图。
【 例 3】如图所示,小车上固定一根折成 α角的曲杆,杆的另一端一固定一质量 为 m 的球, 则当小车静止时和以加速度 a 向右加速运动时杆对球的弹力大小及方 向如何 ?
解:当小车静止时,根据物体平衡条件可知,杆对球的弹力方向竖直向上,大 小等于 mg 。
当小车加速运动时, 设小球受的弹力 F 与竖直方向成 θ角, 如图所示, 根据 牛顿第二定律,有:Fsin θ=ma Fcosθ=mg
解得:F=22) () (ma mg tanθ=a/g
可见, 杆对球弹力的方向与加速度大小有关, 只有当加速度 a=gtanα、 且方 向向右时,杆对球的弹力才沿着杆;否则不沿杆的方向。
9. 摩擦力
摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种,它们的产生条件和方向判断是相近 的。
产生的条件:
(1)相互接触的物体间存在压力;
(2)接触面不光滑;
(3)接触的物体之间有相对运动 (滑动摩擦力 ) 或相对运动的趋势 (静摩擦力 ) 。 注意 :不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力,运动的物体受到的 摩擦力必是滑动摩擦力。 静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力, 受静 摩擦力作用的物体不一定静止。 滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩 擦力,受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。
摩擦力的方向:
沿接触面的切线方向 (即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直 ) , 与物体相对运 动 (或相对:运动趋势 ) 的方向相反。 例如:静止在斜面上的物体所受静摩擦力的 方向沿接触面 (斜面 ) 向上。
注意:相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动, 与以地面为参考系的 运动不同, 故摩擦力是阻碍物体间的相对运动, 其方向不一定与物体的运动方向 相反。
例如:站在公共汽车上的人, 当人随车一起启动 (即做加速运动 ) 时, 如图所 示,受重力 G 、支持力 N 、静摩擦力 f 的作用。当车启动时,人相对于车有向后 的运动趋势, 车给人向前的静摩擦力作用; 此时人随车向前运动, 受静摩擦力方 向与运动方向相同。
摩擦力的大小:
(1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关,只能根据物体所处的状 态 (平衡或加速 ) 由平衡条件或牛顿定律求解。 静摩擦力的变化存在一个最大值 --最大静摩擦力,即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小 (
最大静摩擦力与正压
力成正比 ) 。
(2)滑动摩擦力与正压力成正比, 即 f=N
, μ为动摩擦因数, 与接触面材料和粗 糙程度有关; N 指接触面的压力,并不总等于重力。
【例 6】如下图所示,拉力 F 使叠放在一起的 A 、 B 两物体以共同速度沿 F 方向做匀速直线 运动,则 ( )
A.甲、乙图中 A 物体均受静摩擦力作用,方向与 F 方向相同。
B.甲、乙图中 A 物体均受静摩擦力作用,方向与,方向相反
C.甲、乙图中 A 物体均不受静摩擦力作用
D.甲图中 A 物体不受静摩擦力作用,乙图中 A 物体受静摩擦力作用,方向与 F 方向相同
解 :假设甲图中 A 物体受静摩擦力作用,则它在水平方向上受力不平衡,将不可能随 B 物 体一起做匀速直线运动,所以 A 物体不受静摩擦力作用,这样就排除了 A 、 B 两项的正确 性. C 、 D 两项中哪个正确,由乙图中 A 物体是否受静摩擦力判定.假设乙图中 A 物体不 受静摩擦力作用,则它将在其重力沿斜面的分力作用下向下滑.不能随 B 物体保持沿斜面 向上的匀速直线运动.因此乙图中 A 物体一定受静摩擦力作用,且方向与 F 方向相同, c 项是不正确的.
答案:
D
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