初中物理力学知识点归纳 摩擦力压强浮力公式大全

一、力的基本概念

什么是力

力是物体对物体的作用。力不能脱离物体而单独存在，一个力必然涉及两个物体——施力物体和受力物体。力的符号是F，国际单位是牛顿，简称牛，符号是N。

力的三要素：大小、方向、作用点。力的三要素决定了力的作用效果。

力的作用效果：

• 改变物体的运动状态（由静到动、由动到静、速度大小改变、运动方向改变）
• 改变物体的形状（使物体发生形变）

力的示意图：用一根带箭头的线段表示力。线段的起点表示力的作用点，箭头方向表示力的方向，线段长短表示力的大小。同一图中，力越大，线段越长。

例：用5N的力水平向右推木箱
→ 画法：在木箱上画起点，向右画箭头
→ 标注 F = 5N

力的分类

易错提醒：一对平衡力与一对相互作用力的区别——平衡力作用在同一物体上，相互作用力作用在两个不同的物体上。

二、重力（Gravity）

定义

由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。重力的施力物体是地球。

计算公式

G = mg

其中：G—重力（单位：N）；m—质量（单位：kg）；g—重力常数（≈9.8 N/kg，粗略计算取10 N/kg）

重力的特点

• 方向：竖直向下（指向地心）。注意：不是「垂直向下」！
• 作用点：重心——物体的重心不一定在物体上（如圆环的重心在圆心）

例题1：一个质量为50kg的中学生站在地面上，求他所受的重力。（取g=10N/kg）

解：

G = mg = 50kg × 10N/kg = 500N
答：该中学生所受的重力为500N。

变形题：若该中学生乘坐电梯加速上升，他受到的重力会变化吗？

答：重力只与质量有关，只要质量不变、地理位置不变，重力就不变。电梯加速上升时，人对地面的压力会变大（超重现象），但人的重力仍然是500N。很多同学会混淆「重力」和「压力」，需要特别注意。

三、弹力（Elastic Force）

定义

物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力。常见弹力有：支持力、压力、绳的拉力、弹簧的弹力等。

胡克定律（弹簧弹力）

F = kx

其中：F—弹簧弹力（N）；k—劲度系数（N/m），由弹簧本身决定；x—形变量（m），即伸长量或压缩量

使用条件：在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量成正比。

例题2：一根弹簧原长10cm，挂上2N的钩码后长度为12cm。求：（1）弹簧的劲度系数；（2）若挂上5N的钩码，弹簧总长是多少？（弹性限度内）

解：

（1）弹簧伸长量 x₁ = 12cm - 10cm = 2cm = 0.02m
F₁ = kx₁ → k = F₁ / x₁ = 2N / 0.02m = 100 N/m
（2）F₂ = 5N，伸长量 x₂ = F₂/k = 5N / 100(N/m) = 0.05m = 5cm
弹簧总长 = 原长 + 伸长量 = 10cm + 5cm = 15cm
答：弹簧的劲度系数为100 N/m，挂5N钩码时总长为15cm。

四、摩擦力（Friction）

定义

两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面上产生的一种阻碍相对运动的力，叫做摩擦力。

摩擦力的分类

滑动摩擦力公式

f = μN

其中：f—滑动摩擦力（N）；μ—动摩擦因数（无单位，与接触面粗糙程度有关）；N—正压力（N）

注意：

• 摩擦力方向与相对运动方向相反，不一定与物体运动方向相反（比如人走路时，地面对脚的摩擦力方向与人运动方向相同）
• 滑动摩擦力的大小只与μ和N有关，与接触面积大小、运动速度大小无关

例题3：用水平力F拉一个质量为20kg的木箱在水平地面上匀速运动。已知木箱与地面之间的动摩擦因数为0.3，求拉力F的大小。（g=10N/kg）

解：

木箱做匀速运动，水平方向受力平衡：F = f
竖直方向：N = G = mg = 20kg × 10N/kg = 200N
f = μN = 0.3 × 200N = 60N
所以 F = f = 60N
答：拉力F的大小为60N。

拓展：若木箱上放一个10kg的重物，拉力需要增大多大？

新 N = (20+10)kg × 10N/kg = 300N
新 f = 0.3 × 300N = 90N
拉力增大 = 90N - 60N = 30N

五、压强（Pressure）

固体压强

定义：物体单位面积上受到的压力叫做压强。压强反映压力的作用效果。

p = F / S

其中：p—压强（Pa，帕斯卡）；F—压力（N）；S—受力面积（m²）

单位：1 Pa = 1 N/m²。常用单位还有千帕（kPa）、兆帕（MPa）。

例题4：一个质量为50kg的人，站立时一只脚与地面的接触面积约为0.02m²。求：（1）人站立时对地面的压强；（2）人走路时对地面的压强。（g=10N/kg）

解：

人的重力 G = mg = 50kg × 10N/kg = 500N
人对地面的压力 F = G = 500N

（1）站立时两只脚着地：
S₁ = 2 × 0.02m² = 0.04m²
p₁ = F/S₁ = 500N / 0.04m² = 12500 Pa
（2）走路时一只脚着地：
S₂ = 0.02m²
p₂ = F/S₂ = 500N / 0.02m² = 25000 Pa
答：站立时压强12500Pa，走路时压强25000Pa。
☆ 走路时压强是站立时的2倍，因为受力面积减小了一半。

液体压强

特点：液体内部朝各个方向都有压强；在同一深度，液体向各个方向的压强相等；深度越大，压强越大；不同液体在同一深度，密度越大压强越大。

p = ρgh

其中：p—液体压强（Pa）；ρ—液体密度（kg/m³）；g—重力常数（10N/kg）；h—液体深度（m）

注意：液体压强只与液体密度和深度有关，与容器的形状、底面积大小无关。

例题5：一个潜水员在水下10m深处作业。已知水的密度ρ=1.0×10³ kg/m³，g=10N/kg。求：（1）水对该潜水员的压强；（2）若潜水员身上佩戴的潜水表面积为0.02m²，水对表的压力有多大？

解：

（1）p = ρgh = 1.0×10³ kg/m³ × 10N/kg × 10m = 100000 Pa = 1×10⁵ Pa
（2）F = pS = 100000 Pa × 0.02m² = 2000N

答：水下10m处水的压强为1×10⁵ Pa（约等于1个标准大气压），
水对潜水表的压力为2000N。

生活链接：拦河坝为什么设计成上窄下宽？因为液体压强随深度增大而增大，下部承受的压强大，所以需要更宽厚来抵抗压力。

大气压强

地球周围的大气对浸在其中的物体产生的压强称为大气压强，简称大气压。

• 标准大气压：1 atm = 1.013×10⁵ Pa = 760 mmHg（毫米汞柱）
• 测量工具：气压计（水银气压计、无液气压计）
• 变化规律：海拔越高，大气压越小。在海拔3000m以内，每升高10m，大气压约降低100Pa。
• 沸点与气压：气压越高，沸点越高；气压越低，沸点越低。高压锅就是利用增大气压提高沸点的原理。

例题6：某地大气压为0.9×10⁵ Pa，小明用吸盘挂钩挂物品。吸盘面积为0.01m²，求吸盘受到的大气压力。若物品重50N，能否挂住？

解：

F = pS = 0.9×10⁵ Pa × 0.01m² = 900N
因为900N > 50N，所以可以挂住。
答：吸盘受到的大气压力为900N，可以挂住50N的物品。

六、浮力（Buoyancy）

阿基米德原理

浸在液体（或气体）中的物体，受到液体（或气体）竖直向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体（或气体）所受的重力。

F浮 = ρ液 g V排

其中：F浮—浮力（N）；ρ液—液体密度（kg/m³）；g—重力常数（10N/kg）；V排—排开液体的体积（m³）

物体的浮沉条件

漂浮与悬浮的区别

• 漂浮：物体静止在液面，V排 < V物，ρ液 > ρ物
• 悬浮：物体浸没在液体中任意深度，V排 = V物，ρ液 = ρ物

例题7：一个质量为0.6kg、体积为8×10⁻⁴m³的木块，放入水中。（1）判断木块的浮沉情况；（2）求木块静止时受到的浮力。（ρ水=1.0×10³ kg/m³，g=10N/kg）

解：

方法一（比较密度）：
木块密度 ρ木 = m/V = 0.6kg / (8×10⁻⁴m³) = 750 kg/m³
ρ水 = 1000 kg/m³ > ρ木 → 木块上浮，最终漂浮

方法二（比较受力）：
若木块完全浸没：F浮 = ρ水 g V = 1000×10×8×10⁻⁴ = 8N
木块重力 G = mg = 0.6×10 = 6N
F浮 = 8N > G = 6N → 木块上浮，最终漂浮
（2）木块漂浮时 F浮 = G = 6N
由 F浮 = ρ水 g V排 得：
V排 = F浮 / (ρ水 g) = 6 / (1000×10) = 6×10⁻⁴ m³
即木块浸入水中的体积为 6×10⁻⁴ m³
答：木块上浮后漂浮，静止时受到的浮力为6N。

易错提醒：很多同学一看到浮力就用F浮=ρgV排，但必须先判断物体是漂浮、悬浮还是沉底。漂浮和悬浮时，直接用F浮=G更方便！

七、简单机械

杠杆

定义：一根硬棒在力的作用下绕固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。

五要素：支点O、动力F₁、阻力F₂、动力臂L₁、阻力臂L₂

杠杆平衡条件（杠杆原理）：

F₁ × L₁ = F₂ × L₂

杠杆分类：

例题8：用一根撬棍撬起一块石头，已知动力臂为1.2m，阻力臂为0.3m，石头重500N。求需要施加多大的动力？

解：

由杠杆平衡条件：F₁L₁ = F₂L₂
F₁ × 1.2m = 500N × 0.3m
F₁ = (500N × 0.3m) / 1.2m = 125N
答：需要施加125N的动力。（省力了4倍）

滑轮

定滑轮：轴固定不动。不省力，但能改变力的方向。F = G（不计摩擦）。

动滑轮：轴随物体一起运动。省一半力，但费距离。F = G/2（不计摩擦和滑轮重）。

滑轮组：定滑轮和动滑轮组合使用。既可以省力又可以改变力的方向。承担重物绳子的段数为n，则：

F = G总 / n    （不计摩擦）
s = nh           （绳子自由端移动距离是物体升高距离的n倍）

例题9：用如图所示的滑轮组提升一个重600N的物体（动滑轮重60N，不计绳重和摩擦）。若承担重物的绳子段数n=3，求：（1）拉力F的大小；（2）若物体上升2m，绳子自由端移动的距离是多少？

解：

（1）G总 = G物 + G动 = 600N + 60N = 660N
F = G总 / n = 660N / 3 = 220N
（2）s = n × h = 3 × 2m = 6m
答：拉力F为220N，绳子自由端移动6m。

八、受力分析作图（SVG示意图）

受力分析是解决力学问题的关键步骤。正确画出受力分析图，能帮助理清解题思路。下面给出几个经典受力分析示例。

示例1：放在水平地面上的木箱

木箱静止在水平地面上，受到重力G（竖直向下）和地面对它的支持力F支（竖直向上），两个力平衡。

示例2：斜面上静止的物体

物体在斜面上静止，受到三个力：重力G（竖直向下）、斜面对物体的支持力F支（垂直斜面向上）、静摩擦力f（沿斜面向上）。

示例3：水中漂浮的木块

木块静止漂浮在水面上，受到两个力：重力G（竖直向下）和浮力F浮（竖直向上），二力平衡。

九、力学公式汇总表

十、综合练习题（自测）

1. （概念题）重力的方向是「竖直向下」还是「垂直向下」？这两个说法有什么区别？
2. （计算题）一个质量为60kg的人，每只脚与地面的接触面积为0.025m²。求他走路时对地面的压强。（g=10N/kg）
3. （浮力题）体积为0.02m³的铁块（ρ铁=7.9×10³kg/m³），浸没在水中时受到的浮力是多少？若把它放入水银（ρ水银=13.6×10³kg/m³）中，它将上浮还是下沉？
4. （杠杆题）用一根长2m的撬棍撬石头，支点距离石头0.4m，石头重1200N，求至少需要多大的力才能撬动石头？
5. （压强综合题）一艘潜水艇在水下50m深处航行，舱门面积为0.5m²，海水密度ρ=1.03×10³kg/m³。求舱门受到的海水压力。

参考答案：

1. 「竖直向下」是正确的。竖直向下指向地心，而「垂直向下」是垂直于接触面向下，二者含义不同。
2. p = F/S = 600N / 0.025m² = 24000 Pa（行走时单脚着地）
3. F浮 = ρ水gV排 = 1000×10×0.02 = 200N；ρ铁 < ρ水银，上浮（最终漂浮在水银面上）
4. 动力臂L₁=2-0.4=1.6m，F₁×1.6=1200×0.4，F₁=300N
5. p=ρgh=1.03×10³×10×50=5.15×10⁵Pa；F=pS=5.15×10⁵×0.5=2.575×10⁵N

学习建议：力学是初中物理的重难点，建议做到以下三点：①背熟所有公式，理解每个符号的含义和单位；②养成画受力分析图的习惯，不画图不算做题；③多做典型例题，把同一类题归纳总结。坚持练习，中考力学题一定能拿满分！