初中物理力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)大全物理學(xué)，這門(mén)探索自然界基本規(guī)律的學(xué)科，從它誕生的那一刻起，就與我們的日常生活緊密相連。而力學(xué)，作為物理學(xué)中最為古老也最為基礎(chǔ)的分支，更是我們理解世界運(yùn)動(dòng)與變化的鑰匙。從蘋(píng)果落地到星體運(yùn)行，從推箱子到橋梁建造，無(wú)不滲透著力學(xué)的智慧。對(duì)于初中階段的學(xué)習(xí)而言，力學(xué)是構(gòu)建物理思維、培養(yǎng)科學(xué)探究能力的重要基石。本文將系統(tǒng)梳理初中物理力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，力求概念清晰、邏輯連貫，希望能為同學(xué)們打開(kāi)力學(xué)世界的大門(mén)。一、力的基本概念談到力學(xué)，我們首先要理解什么是“力”。在物理學(xué)中，力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用。這種作用不是憑空產(chǎn)生的，它總是發(fā)生在兩個(gè)物體之間，一個(gè)是施力物體，另一個(gè)是受力物體。我們用“力”這個(gè)詞來(lái)描述這種相互作用所產(chǎn)生的效果，比如使物體的形狀發(fā)生改變，或者使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。要完整地描述一個(gè)力，我們需要明確它的三個(gè)要素：力的大小、方向和作用點(diǎn)。這三個(gè)要素共同決定了力的作用效果。在物理學(xué)中，力的單位是牛頓，簡(jiǎn)稱(chēng)牛，用符號(hào)N來(lái)表示。為了直觀地表示力，我們引入了力的示意圖：用一條帶箭頭的線段，線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)，線段的長(zhǎng)度（按一定比例）表示力的大小，箭頭的方向表示力的方向。力的作用效果主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是改變物體的形狀，例如用力捏橡皮泥，橡皮泥會(huì)變形；二是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這里所說(shuō)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，包括速度大小的改變（如靜止的物體被推動(dòng)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，或運(yùn)動(dòng)的物體逐漸停止）和運(yùn)動(dòng)方向的改變（如做曲線運(yùn)動(dòng)的物體）。值得注意的是，力的作用是相互的。當(dāng)一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加力時(shí)，另一個(gè)物體也會(huì)同時(shí)對(duì)這個(gè)物體施加一個(gè)力，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，且分別作用在兩個(gè)不同的物體上。我們通常稱(chēng)這兩個(gè)力為作用力和反作用力。比如，我們用手拍打桌子，手對(duì)桌子施加了一個(gè)力，同時(shí)手也會(huì)感到痛，這就是桌子對(duì)手施加了反作用力的緣故。二、常見(jiàn)的力在自然界和日常生活中，存在著多種形式的力。初中階段我們主要學(xué)習(xí)以下幾種常見(jiàn)的力。（一）重力重力是我們最為熟悉的力之一。由于地球的吸引而使物體受到的力，叫做重力。重力的施力物體是地球，地球附近的所有物體都受到重力的作用。重力的方向總是豎直向下的，這里的“豎直向下”，指的是垂直于水平面向下，指向地球中心的方向。物體所受重力的大小與它的質(zhì)量成正比。如果用G表示重力，m表示質(zhì)量，那么它們之間的關(guān)系可以用公式G=mg來(lái)表示。其中，g是一個(gè)比例常數(shù)，我們稱(chēng)之為重力加速度，在地球表面附近，g的取值通常為9.8牛每千克，表示質(zhì)量為1千克的物體受到的重力為9.8牛。重力在物體上的作用點(diǎn)叫做重心。對(duì)于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體，其重心通常在它的幾何中心上，例如均勻球體的重心在球心，均勻長(zhǎng)方體的重心在它的中心。（二）彈力生活中，我們經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況：壓縮彈簧，彈簧會(huì)對(duì)手產(chǎn)生一個(gè)反抗壓縮的力；拉伸橡皮筋，橡皮筋會(huì)對(duì)手產(chǎn)生一個(gè)反抗拉伸的力。這種物體由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力，叫做彈力。彈力產(chǎn)生的條件是物體相互接觸且發(fā)生彈性形變。壓力和支持力是常見(jiàn)的彈力。當(dāng)一個(gè)物體放在水平桌面上時(shí)，物體對(duì)桌面有一個(gè)向下的壓力，桌面由于發(fā)生微小形變，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生一個(gè)向上的支持力。壓力和支持力的方向總是垂直于接觸面。在彈性限度內(nèi)，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長(zhǎng)量就越長(zhǎng)，這就是胡克定律的簡(jiǎn)單表述。利用這個(gè)原理，我們制成了測(cè)量力的工具——彈簧測(cè)力計(jì)。使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，要注意所測(cè)力的方向與彈簧軸線方向一致，并在量程范圍內(nèi)使用。（三）摩擦力當(dāng)我們推一個(gè)放在水平地面上的箱子時(shí)，如果推力不夠大，箱子可能紋絲不動(dòng)；當(dāng)箱子開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，要維持它勻速前進(jìn)，仍然需要施加一個(gè)推力。這些現(xiàn)象都與摩擦力有關(guān)。兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做摩擦力。摩擦力的方向總是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）的方向相反。例如，人走路時(shí)，腳向后蹬地，腳相對(duì)于地面有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，因此地面對(duì)腳產(chǎn)生一個(gè)向前的摩擦力，這個(gè)摩擦力就是使人前進(jìn)的動(dòng)力。滑動(dòng)摩擦力的大小與兩個(gè)因素有關(guān)：一是壓力的大小，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；二是接觸面的粗糙程度，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。在壓力和接觸面粗糙程度相同時(shí)，滾動(dòng)摩擦要比滑動(dòng)摩擦小得多，這也是我們使用輪子、滾珠軸承的原因。三、運(yùn)動(dòng)和力力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是力學(xué)的核心內(nèi)容之一。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)，直到物理學(xué)家牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了著名的牛頓運(yùn)動(dòng)定律，才澄清了力與運(yùn)動(dòng)的基本關(guān)系。（一）運(yùn)動(dòng)的描述要研究物體的運(yùn)動(dòng)，首先要選擇一個(gè)參照物。參照物是被選作標(biāo)準(zhǔn)的假定不動(dòng)的物體。同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，選擇不同的參照物，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述可能是不同的，這就是運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性。例如，坐在行駛的汽車(chē)?yán)锏某丝停云?chē)為參照物是靜止的，以路邊的樹(shù)木為參照物則是運(yùn)動(dòng)的。描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢，我們引入了速度的概念。速度等于物體通過(guò)的路程與通過(guò)這段路程所用時(shí)間的比值。如果用v表示速度，s表示路程，t表示時(shí)間，那么速度的公式就是v=s/t。速度的單位是米每秒（m/s），常用的單位還有千米每小時(shí)（km/h）。物體的運(yùn)動(dòng)形式是多樣的。我們把物體沿著直線且速度不變的運(yùn)動(dòng)，叫做勻速直線運(yùn)動(dòng)。這是一種理想化的運(yùn)動(dòng)模型。而實(shí)際生活中更多的是變速運(yùn)動(dòng)，即物體的速度大小或方向發(fā)生改變的運(yùn)動(dòng)。（二）牛頓第一定律（慣性定律）牛頓第一定律的內(nèi)容是：一切物體在沒(méi)有受到力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這個(gè)定律揭示了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。由于現(xiàn)實(shí)中不受力的物體是不存在的，所以牛頓第一定律是在大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)推理而抽象概括出來(lái)的。它告訴我們，物體具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，這種性質(zhì)叫做慣性。一切物體在任何情況下都有慣性，慣性是物體的固有屬性，其大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大。利用慣性和防止慣性帶來(lái)的危害在生活中都有廣泛應(yīng)用。例如，運(yùn)動(dòng)員助跑后起跳，就是利用了身體的慣性；汽車(chē)行駛時(shí)，司機(jī)和乘客要系好安全帶，則是為了防止慣性帶來(lái)的傷害。（三）二力平衡如果一個(gè)物體在兩個(gè)力的作用下，保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們就說(shuō)這兩個(gè)力是平衡的，簡(jiǎn)稱(chēng)二力平衡。二力平衡的條件是：作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)力，大小相等，方向相反，并且作用在同一條直線上。這四個(gè)條件缺一不可。區(qū)分平衡力和相互作用力是一個(gè)難點(diǎn)。平衡力是作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)力，而相互作用力（作用力與反作用力）是分別作用在兩個(gè)不同物體上的力。例如，靜止在桌面上的書(shū)本，受到的重力和桌面對(duì)它的支持力是一對(duì)平衡力；書(shū)本對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)書(shū)本的支持力是一對(duì)相互作用力。四、壓強(qiáng)生活中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)用鋒利的刀切菜更容易，載重汽車(chē)的輪子通常都比較多。這些現(xiàn)象都與壓強(qiáng)有關(guān)。壓強(qiáng)是表示壓力作用效果的物理量。（一）固體壓強(qiáng)物體單位面積上受到的壓力叫做壓強(qiáng)。如果用p表示壓強(qiáng)，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積，那么壓強(qiáng)的公式就是p=F/S。壓強(qiáng)的單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱(chēng)帕（Pa），1帕等于1牛每平方米（1Pa=1N/m2）。從公式可以看出，壓強(qiáng)的大小與壓力和受力面積有關(guān)。增大壓強(qiáng)的方法有增大壓力或減小受力面積；減小壓強(qiáng)的方法有減小壓力或增大受力面積。例如，釘子的尖端做得很尖，是通過(guò)減小受力面積來(lái)增大壓強(qiáng)；坦克裝有寬大的履帶，是通過(guò)增大受力面積來(lái)減小對(duì)地面的壓強(qiáng)。（二）液體壓強(qiáng)液體由于受到重力作用，并且具有流動(dòng)性，因此液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。液體壓強(qiáng)的大小與液體的密度和深度有關(guān)。同種液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大；在同一深度，液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等；不同液體的壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān)，深度相同時(shí)，液體密度越大，壓強(qiáng)越大。液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式是p=ρgh，其中ρ表示液體的密度，g是重力加速度，h表示液體的深度（即從自由液面到研究點(diǎn)的豎直距離）。上端開(kāi)口、下部相連通的容器叫做連通器。連通器里裝同種液體，當(dāng)液體不流動(dòng)時(shí)，各容器中的液面總保持相平。船閘、水壺、水位計(jì)等都是利用連通器原理工作的。（三）大氣壓強(qiáng)地球周?chē)鼑窈竦拇髿鈱?，大氣層也?huì)對(duì)浸在其中的物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這個(gè)壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱(chēng)大氣壓。馬德堡半球?qū)嶒?yàn)有力地證明了大氣壓的存在。托里拆利實(shí)驗(yàn)首次較為精確地測(cè)出了大氣壓的值。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，大氣壓能支持約760毫米高的水銀柱，其數(shù)值約為1.013×10?帕斯卡。大氣壓與人類(lèi)生活息息相關(guān)。許多現(xiàn)象都與大氣壓有關(guān)，例如用吸管吸飲料、吸盤(pán)掛鉤能貼在墻上等。大氣壓的值并不是固定不變的，它會(huì)隨著高度的增加而減小，還會(huì)受到天氣等因素的影響。五、浮力將一個(gè)木塊放入水中，木塊會(huì)漂浮在水面上；將一個(gè)鐵塊放入水中，鐵塊會(huì)沉入水底。這是因?yàn)樗鼈兪艿搅怂母×ψ饔谩８×κ侵附谝后w（或氣體）中的物體受到液體（或氣體）向上托的力。（一）阿基米德原理阿基米德原理揭示了浮力大小的計(jì)算方法：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開(kāi)的液體所受的重力。如果用F浮表示浮力，G排表示排開(kāi)液體的重力，那么阿基米德原理可以表示為F浮=G排。進(jìn)一步，由于G排=m排g=ρ液V排g，所以浮力公式也可以寫(xiě)成F浮=ρ液gV排。從公式可以看出，浮力的大小只與液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)，而與物體本身的密度、質(zhì)量、形狀以及在液體中的深度無(wú)關(guān)。（二）物體的浮沉條件物體在液體中究竟是上浮、下沉還是懸浮、漂浮，取決于它所受到的浮力和重力的大小關(guān)系。當(dāng)物體受到的浮力大于重力（F浮>G物）時(shí)，物體上浮，最終會(huì)漂浮在液面上，此時(shí)浮力等于重力（F浮=G物），物體排開(kāi)液體的體積小于物體的體積。當(dāng)物體受到的浮力等于重力（F浮=G物）時(shí)，物體可以懸浮在液體中的任何深度。當(dāng)物體受到的浮力小于重力（F浮<G物）時(shí)，物體下沉，最終沉底，此時(shí)物體還會(huì)受到容器底的支持力。輪船、潛水艇、氣球和飛艇等，都是利用物體的浮沉條件來(lái)工作的。例如，輪船是利用空心的辦法增大排開(kāi)液體的體積，從而增大浮力，使密度大于水的鋼鐵能夠漂浮在水面上。六、簡(jiǎn)單機(jī)械利用機(jī)械可以幫助我們省力或省距離，雖然使用任何機(jī)械都不能省功，但機(jī)械在生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著巨大的作用。初中階段我們主要學(xué)習(xí)杠桿和滑輪這兩種簡(jiǎn)單機(jī)械。（一）杠桿一根硬棒，在力的作用下如果能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就叫做杠桿。杠桿的五要素包括：支點(diǎn)（杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，用O表示）、動(dòng)力（使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用F?表示）、阻力（阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用F?表示）、動(dòng)力臂（從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離，用l?表示）、阻力臂（從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，用l?表示）。杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，用公式表示就是F?l?=F?l?。根據(jù)杠桿的平衡條件，我們可以將杠桿分為三類(lèi)：省力杠桿（動(dòng)力臂大于阻力臂，省力但費(fèi)距離，如撬棍、羊角錘）、費(fèi)力杠桿（動(dòng)力臂小于阻力臂，費(fèi)力但省距離，如筷子、鑷子）和等臂杠桿（動(dòng)力臂等于阻力臂，不省力也不費(fèi)力，主要用于改變力的方向或測(cè)量，如天平、定滑輪）。（二）滑輪滑輪是一個(gè)周邊有槽，可以繞著軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪?；喼饕卸ɑ喓蛣?dòng)滑輪兩種基本類(lèi)型。定滑輪是軸固定不動(dòng)的滑輪。使用定滑輪不能省力，但可以改變力的方向。定滑輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)等臂杠桿。動(dòng)滑輪是軸和物體一起移動(dòng)的滑輪。使用動(dòng)滑輪能省一半的力，但不能改變力的方向，且費(fèi)距離。動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂二倍的省力杠桿。為了既省力又能改變力的方向，我們常常把定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起，構(gòu)成滑輪組。使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一（不計(jì)繩重和摩擦?xí)r）。七、功和能功和能是物理學(xué)中的重要概念，它們之間有著密切的聯(lián)系。（一）功在物理學(xué)中，功包含兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離。如果一個(gè)力作用在物體上，物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了一段距離，我們就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。功的大小等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。如果用W表示功，F(xiàn)表示力，s表示物體在力的方向上移動(dòng)的距離，那么功的公式就是W=Fs。功的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱(chēng)焦（J），1焦等于1牛·米（1J=1N·m）。（二）功率功率是表示做功快慢的物理量。單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做功率。如果用P表示功率，W表示功，t表示時(shí)間，那么功率的公式就是P=W/t。功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱(chēng)瓦（W），1瓦等于1焦每秒（1W=1J/s）。功率大，表示物體做功快；功率小，表示物體做功慢。例如，一臺(tái)機(jī)器的功率是100瓦，它表示這臺(tái)機(jī)器每秒做功100焦。（三）機(jī)械能能量是物體做功的本領(lǐng)。物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能，叫做動(dòng)能。動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量越大，速度越大，物體的動(dòng)能就越大。物體由于受到重力并處在一定高度時(shí)所具有的能，叫做重力勢(shì)能。重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，質(zhì)量越大，高度越高，物體的重力勢(shì)能就越大。物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能，叫做彈性勢(shì)能。彈性勢(shì)能的大小與物體彈性形變的程度有關(guān)，形變程度越大，彈性勢(shì)能越大。動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能。在只有重力、彈力等保守力做功的系統(tǒng)中，機(jī)械能的總量保持不變，即動(dòng)能和勢(shì)能