《物理八年级下册力思维导图》

一、力的概念

1.1 什么是力

• 定义： 力是物体对物体的作用。
• 力的作用效果：
  • 使物体发生形变。
  • 改变物体的运动状态（包括速度大小和方向）。
• 力的施力物体和受力物体：
  • 施力物体：施加力的物体。
  • 受力物体：受到力的物体。
  • 力是相互作用的，施力物体同时也是受力物体，反之亦然。

1.2 力的单位

• 牛顿（N）： 力的国际单位。
• 估算常见的力：
  • 手托起一个苹果的力约 1N。

1.3 力的测量

• 测量工具： 弹簧测力计。
• 弹簧测力计的原理： 在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
• 弹簧测力计的使用：
  • 明确量程和分度值。
  • 校零。
  • 拉力与弹簧轴线方向一致。
  • 避免弹簧与外壳摩擦。
  • 静止状态下读数。

1.4 力的三要素

• 定义： 影响力的作用效果的因素。
• 包括：
  • 大小： 力的大小决定了力作用效果的强弱。
  • 方向： 力的方向决定了力作用效果的方向。
  • 作用点： 力的作用点决定了力作用效果的位置。
• 力的示意图： 用一条带箭头的线段来表示力，线段的起点表示作用点，箭头表示方向，线段的长度表示力的大小（需要标明标度）。

二、重力

2.1 什么是重力

• 定义： 由于地球吸引而使物体受到的力。
• 施力物体： 地球。
• 方向： 竖直向下。
• 作用点（重心）： 物体各部分受到重力的等效作用点。

2.2 重力的大小

• 公式： G = mg
  • G：重力，单位：牛顿（N）。
  • m：质量，单位：千克（kg）。
  • g：重力加速度，地球上通常取 9.8 N/kg，粗略计算时可取 10 N/kg。
• 影响重力的因素： 物体的质量。

2.3 重心的位置

• 重心的定义： 物体各部分受到重力的等效作用点。
• 均匀物体的重心：
  • 规则物体的重心在几何中心。
  • 不规则物体的重心可以用悬挂法确定。
• 重心与物体的稳定程度： 重心越低，底面积越大，物体越稳定。

三、弹力

3.1 什么是弹力

• 定义： 物体发生弹性形变后，要恢复原状时对与它接触的物体产生的力。
• 弹性形变： 物体受力发生形变，撤去力后能恢复原状的形变。
• 弹力产生的条件：
  • 物体发生弹性形变。
  • 物体之间相互接触。

3.2 弹力的大小

• 弹簧的弹力：
  • 在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量（或压缩量）成正比。
  • 公式：F = kx
    • F：弹力，单位：牛顿（N）。
    • k：劲度系数，反映弹簧的硬度，单位：牛顿/米（N/m）。
    • x：弹簧的伸长量或压缩量，单位：米（m）。

3.3 弹力的方向

• 支持力： 垂直于支持面，指向被支持的物体。
• 压力： 垂直于接触面，指向被压的物体。
• 绳子的拉力： 沿着绳子收缩的方向。

四、摩擦力

4.1 什么是摩擦力

• 定义： 两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或有相对运动的趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。
• 摩擦力产生的条件：
  • 物体之间相互接触且挤压。
  • 接触面粗糙。
  • 物体之间有相对运动或相对运动的趋势。

4.2 摩擦力的种类

• 静摩擦力： 物体之间有相对运动的趋势但没有发生相对运动时产生的摩擦力。
  • 静摩擦力的大小随着外力的变化而变化，但有一个最大值。
• 滑动摩擦力： 物体之间发生相对滑动时产生的摩擦力。
  • 滑动摩擦力的大小与正压力成正比。
  • 公式：f = μN
    • f：滑动摩擦力，单位：牛顿（N）。
    • μ：动摩擦因数，与接触面的粗糙程度和材料有关，无单位。
    • N：正压力，单位：牛顿（N）。
• 滚动摩擦力： 物体滚动时产生的摩擦力，通常比滑动摩擦力小。

4.3 摩擦力的方向

• 静摩擦力的方向： 与物体相对运动趋势的方向相反。
• 滑动摩擦力的方向： 与物体相对运动的方向相反。

4.4 增大和减小摩擦的方法

• 增大摩擦的方法：
  • 增大压力。
  • 增大接触面的粗糙程度。
  • 使滚动摩擦变为滑动摩擦。
• 减小摩擦的方法：
  • 减小压力。
  • 减小接触面的粗糙程度。
  • 使滑动摩擦变为滚动摩擦。
  • 使接触面彼此分离（如加润滑油、气垫）。

五、力的合成与平衡

5.1 力的合成

• 定义： 求几个力的合力的过程。
• 合力： 几个力共同作用产生的效果与一个力产生的效果相同，这个力就是那几个力的合力。
• 力的合成法则：
  • 同一直线上力的合成：
    • 方向相同：合力大小等于各力大小之和，方向与各力方向相同。
    • 方向相反：合力大小等于大力减小力，方向与大力方向相同。
  • 不在同一直线上力的合成：
    • 用平行四边形法则或三角形法则求解（八年级不涉及）。

5.2 二力平衡

• 定义： 物体在两个力的作用下处于静止或匀速直线运动状态。
• 二力平衡的条件：
  • 大小相等。
  • 方向相反。
  • 作用在同一直线上。
  • 作用在同一个物体上。
• 平衡状态： 物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
• 平衡力与相互作用力的区别：
  • 平衡力：作用在同一个物体上。
  • 相互作用力：作用在两个不同的物体上。

六、简单机械与功

6.1 杠杆

• 定义： 在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。
• 杠杆的五要素：
  • 支点（O）： 杠杆绕其转动的固定点。
  • 动力（F₁）： 使杠杆转动的力。
  • 阻力（F₂）： 阻碍杠杆转动的力。
  • 动力臂（l₁）： 从支点到动力作用线的距离。
  • 阻力臂（l₂）： 从支点到阻力作用线的距离。
• 杠杆的平衡条件： F₁l₁ = F₂l₂
• 杠杆的分类：
  • 省力杠杆： 动力臂大于阻力臂，省力但费距离。
  • 费力杠杆： 动力臂小于阻力臂，费力但省距离。
  • 等臂杠杆： 动力臂等于阻力臂，不省力也不费力。

6.2 滑轮

• 定滑轮：
  • 轴固定不动的滑轮。
  • 特点：不省力，但可以改变力的方向。
  • 本质：等臂杠杆。
• 动滑轮：
  • 轴随物体一起移动的滑轮。
  • 特点：省一半力，但费距离。
  • 本质：省力杠杆，动力臂是阻力臂的两倍。
• 滑轮组：
  • 由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组。
  • 特点：既可以省力，又可以改变力的方向。
  • 省力情况：承担物重的绳子股数是几，所用的拉力就是物重的几分之一（忽略摩擦和动滑轮重）。

6.3 功

• 定义： 力作用在物体上，使物体在力的方向上移动了一段距离，就说这个力做了功。
• 功的两个必要因素：
  • 作用在物体上的力。
  • 物体在力的方向上移动的距离。
• 功的公式： W = FS
  • W：功，单位：焦耳（J）。
  • F：力，单位：牛顿（N）。
  • S：距离，单位：米（m）。
• 不做功的三种情况：
  • 有力无距离。
  • 有距离无力。
  • 力与距离垂直。

6.4 功率

• 定义： 单位时间内所做的功。
• 公式： P = W/t
  • P：功率，单位：瓦特（W）。
  • W：功，单位：焦耳（J）。
  • t：时间，单位：秒（s）。
• 功率的物理意义： 表示做功的快慢。

七、压强

7.1 压强

• 定义： 物体单位面积上受到的压力的大小。
• 公式： p = F/S
  • p：压强，单位：帕斯卡（Pa）。
  • F：压力，单位：牛顿（N）。
  • S：受力面积，单位：平方米（m²）。
• 增大和减小压强的方法：
  • 增大压强： 在压力一定时，减小受力面积；在受力面积一定时，增大压力。
  • 减小压强： 在压力一定时，增大受力面积；在受力面积一定时，减小压力。

7.2 液体的压强

• 液体压强的特点：
  • 液体内部向各个方向都有压强。
  • 在同一深度，液体向各个方向的压强相等。
  • 液体的压强随深度的增加而增大。
  • 相同深度，液体的密度越大，压强越大。
• 液体压强的公式： p = ρgh
  • p：液体压强，单位：帕斯卡（Pa）。
  • ρ：液体密度，单位：千克/米³（kg/m³）。
  • g：重力加速度，通常取 9.8 N/kg。
  • h：深度，指从液面到某处的竖直距离，单位：米（m）。

7.3 大气压强

• 大气压强的存在： 空气对浸在其中的物体有压强。
• 证明大气压强存在的实验： 马德堡半球实验。
• 大气压强的测量： 气压计（如水银气压计、空盒气压计）。
• 大气压强与高度的关系： 大气压强随高度的增加而减小。

7.4 流体压强与流速的关系

• 流体： 液体和气体统称为流体。
• 流体压强与流速的关系： 在流体中，流速越大的地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大。
• 应用： 飞机的升力、船桨的拨水等。

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