初中物理力学公式全套,实际上说白了就是告诉你如何“搬砖”和如何“扔砖头”。别整那些花里胡哨的推导,就用最笨也最准的方式把力、能量、运动这些概念串起来。初中不是让你啃大部头理论书,你只需求记住几个核心公式和对应的场景,就能应付 99% 的基础题。 先聊聊力的概念。力就是那个让东西停下来的力,要么让东西加速的力。公式最基础的有两个,$F = ma$ 和 $G = mg$。$G$ 代表重力,$m$ 是质量,$g$ 是个常数,一般取 9.8N/kg。
这个公式忒经典了,别搞复杂。
比如算一个 50kg 的同学站在地球上,他受到的重力就是 $50 times 9.8 = 490N$,这就相当于他手里提着 50kg 的水桶,水桶对他的拉力也是 490N,方向向下。另一个公式 $F = m frac{Delta v}{Delta t}$ 就是牛顿第二定律的简化版,意思是力等于质量乘以单位工夫内速度的变化。
这用在推箱子的时候特别有用。假设你推一个 10kg 的木箱,想让它在 0.5 秒内从静止跑到 5m/s,加速度就是 10m/s²,那你用的推力就是 $10 times 10 = 100N$。
要是没有摩擦力,箱子就动了;要是有摩擦力,你得算出阻力,再用总加速度减去阻力形成的加速度,最终拿到推力。理论课里会提到底摩擦公式 $F_f = mu N$,也就是摩擦力等于摩擦系数乘以正压力。$N$在这里一般等于物体的重力,故此 $F_f = mu mg$。但在初中,有时候直接给一个动摩擦系数,比如木头在粗糙地面上,系数可能是 0.4,有时候也给一个静摩擦系数,比如 0.5。
这时候你直接套用 $F = f$ 就行,不需求去背如何推导。 接下来是功和能量。大量人一听到功就头大,实际上就是一句话:力推得越久,要么推得越用力,东西就动得越猛。公式 $W = Fs$ 忒好办了,力乘以距离。
不过要注意单位,长度用米,力用牛顿,功的单位才是焦耳。
比如你搬砖,每次举起来高度是 0.5 米,力量是 100N,那你做一次功就是 50J。
这能量存着呢?要是能把你举起来的那 50J 能量释放出来,比如你在空中扔一个沙包,它下落的高度是 2 米,重力势能削减,动能增添。能量守恒就是能量不会凭空消亡。
比如你滑滑梯,从 5 米高的地方滑下,你削减的重力势能,就全体变成了滑滑梯时的动能(忽略摩擦损失的话)。计算起来就是 $E_k = frac{1}{2}mv^2$ 和 $E_p = mgh$。
这两个加起来,能量肯定相等。举个具体的例子,假设一个 5kg 的玩具车从 2 米高的地方滑下来,滑到底部速度是多少?先算重力势能,$5 times 9.8 times 2 = 98J$。再算动能,$v^2 = 2E_k/m = 2 times 98 / 5 = 39.2$,故此 $v = sqrt{39.2} approx 6.26m/s$。数出来这个速度比跳楼快多了,但毕竟玩具车,保险嘛。 然后是动力和运动学公式。初中时常考“自由落体”要么“竖直上抛”。自由落体就是只受重力,公式 $h = frac{1}{2}gt^2$ 最实用。
比如一个小球从 10 米高楼掉下来,落地需求多少秒?$t = sqrt{2h/g} = sqrt{20/9.8} approx 1.43s$。上抛就反过来,$v_0 = gt$ 是初速度,$h = v_0t - frac{1}{2}gt^2$ 是位移公式。
还有两个速度公式,$v = v_0 + at$ 和 $v^2 = v_0^2 + 2ah$。$h$ 变成 $-h$ 就是上抛。
比如一个 10m/s 的箭从 30 米高扔上去,工夫如何算?用第二个公式,$0 = 10t - 5t^2$,$5t^2 = 10t$,解得 $t=2s$。
要么用速度公式,末速度 0,$0 = 10 + a times 2$,得 $a = -5m/s^2$,刚好等于重力加速度。 最终是冲量和动量。别看初中主要讲动能定理和动量定理,但原理是一样的。冲量是力乘以工夫,$I = Ft$。动量是 $mv$。碰撞难题,比如两个铁球撞在一起,动量守恒。质量大、速度小的球撞质量小、速度大的球,往往能把对方撞飞。
比如两个球,一个重 10kg 速度 2m/s,一个重 2kg 速度 2km/s(2000m/s),把后者撞飞。
要是过程没有能量损失,总动能不变。设被撞质量 2kg 的速度变成 $v'$。$10times 2 + 2times 2000 = 2times v' + 10times 2$。算出来 $v' approx 1000m/s$,瞬间加速到超音速。
这实际上就是动量守恒的体现。 这些话算下来大约一千多字,全是初中物理的核心干货。建议你如何看如何学,别死记硬背公式,多想想力让东西干嘛了,能量如何变。做题时遇到不会的,先画图,标出受力,再套公式,能解出来就满分。力学这东西,真就靠这套公式和直觉,没别的啥。