常见力的类型 — CIE A-Level 物理学
1. 非接触力类型 ★★☆☆☆ ⏱ 3 min
A-Level中最常见的非接触力是重力,即作用在物体质量上的引力。你会遇到的其他非接触力还有电场力(带电物体之间)和磁场力(磁性材料/运动电荷之间)。
重力始终用公式$W = mg$计算,其中$m$是质量,$g$是重力加速度。
Exam tip: 始终使用试卷中给出的g值,不要未经检查就默认是9.81
2. 接触力:支持力与张力 ★★☆☆☆ ⏱ 4 min
支持力是接触面作用在接触物体上的力。它的方向始终**垂直于接触面**,指向接触面外侧。
张力是被拉伸的弦、绳或杆对连接物体施加的拉力。它始终沿弦的方向作用,拉力方向背离物体。
3. 接触力:摩擦力与阻力 ★★★☆☆ ⏱ 4 min
静摩擦力的作用是阻碍运动,其最大值为$f_{\text{max}} = \mu_s N$,其中$\mu_s$是静摩擦系数,$N$是支持力。动摩擦力作用在运动的物体上,公式为$f_k = \mu_k N$。
阻力(物体在空气中运动时的空气阻力)是阻碍物体在流体中运动的流体摩擦力。其大小随物体速度增大而增加,方向始终与物体相对于流体的运动方向相反。
Exam tip: 摩擦力始终平行于接触面,绝不会垂直于接触面
4. 浮力(浮升力) ★★★☆☆ ⏱ 4 min
根据阿基米德原理,浮力的大小等于物体排开流体的重力。公式为$U = \rho_{\text{fluid}} V_{\text{displaced}} g$,其中$\rho$是流体密度,$V$是排开流体的体积。
Common Pitfalls
Why: 这仅适用于没有其他竖直力作用的水平面
Why: 张力始终是沿绳的拉力;理想绳不能产生推力
Why: 阻力方向取决于运动方向,而非竖直位置
Why: 重力是非接触力,无论是否接触,都会作用在地球表面附近的所有物体上
Why: 只有物体浸没在水中的部分才会排开流体