库仑力与洛伦兹力的区别和联系

在进行受力分析之前,我们需要先了解一些预备知识。我们要区分物体的状态,包括平衡态和动力态(非平衡态)。接下来,我们要了解力的分类,包括十大性质力:重力、万有引力、静电力(或库仑力)、电场力、安培力、洛伦兹力、弹力、摩擦力、分子力和核力。需要注意的是,重力并非万有引力,电场力包括静电力(或库仑力)。在这十大性质力中,重力、万有引力、静电力(或库仑力)、电场力、安培力和洛伦兹力是场力;弹力、摩擦力是接触力;分子力和核力则是粒子力。
一、受力分析的常用顺序
1. 顺口溜方式:首先分析重力,然后考虑弹力,接着判断摩擦力,最后考虑其他力。弹力和摩擦力都是接触力,我们需要环绕研究对象一周,看研究对象与其他物体有几个接触面(或点),每个接触面对研究对象可能有两个接触力(弹力和摩擦力),然后根据弹力和摩擦力的产生条件逐一分析。
2. 主动与被动力的区分:主动力能够自主产生,处于主动地位,如mg(重力)、kx(弹簧弹力)、FN(滑动摩擦力)、浮力(gv)等;被动力的大小和方向随环境变化而变化,没有独立自主的大小和方向,处于被动地位,如面、绳、杆的弹力,静摩擦力等。对于被动力,我们通常采用假设法和运动状态反推法进行研究。假设法是对不确定的被动力(如面绳杆的弹力、静摩擦力)的有无、方向做出假设,再根据题意进行验证。运动状态反推法则是根据已知的F(力)、a(加速度)、△v(速度变化量)之间的因果关系和矢量关系进行推理。
二、弹力的分析
弹力是一种被动力,其大小和方向的确定需要根据平衡条件或牛顿第二定律进行计算和推理。弹力的方向可以根据接触类型和接触方式来确定。
三、摩擦力的分析
当有弹力、接触面粗糙并且有相对运动或相对运动趋势时,就一定存在摩擦力。其中,有相对运动的是滑动摩擦力,滑动摩擦力是主动力;有相对运动趋势的是静摩擦力,静摩擦力是被动力。摩擦力的方向总是与相对运动或相对运动趋势的方向相反。
四、受力分析需要注意的问题
1. 不能地施加力:只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其它物体所施的力。
2. 力不能传递:不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上。例如两个并排放在水平面上的物体A和B,用水平恒力F推物体A时,B物体只受到重力mg、地面的支持力和A物体对它的推力N以及地面对它的摩擦力f作用,并不存在推力F。能量可以传递,液体压强也可以传递。不能认为存在所谓的下滑力等的力。每个力都有施力物体,找不到施力物体的力是不存在的。效果可能是由分力产生的。合力与分力不能重复作为物体所受的力。注意性质和效果命名的力不能重复。在分析物体受力时养成画受力图的好习惯有一定作用意义;画出整体及隔实力时对物感受有利过程如顺序这样分析中更要自如有效的意义;最后检查受力是否完整。在受力分析的过程中要遵循一定顺序并养成良好习惯。
