力是力学中的基本概念之一，是使物体改变运动状态或形变的根本原因。在动力学中它等于物体的质量与加速度的乘积。

力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而单独存在。两个不接触的物体之间也可能产生力的作用。力的作用是相互的。

力的量纲为MLT-2。

基本概念

力的概念形成简史推拉物体时，可以直觉意识到“力”的模糊概念。被推拉的物体发生运动以及物体滑行时，由于摩擦而逐渐变慢，最后停止下来，都反映了力的作用。中国古代文献《墨经》就把这个概念总结为“力，形之所由奋也。”就是说，力是使物体奋起运动的原因。所以，力是那样自然地反映到人的意识中来的。但是人们从直觉意识到“力”的概念到获得“力”的严格科学定义，却经历了长期的斗争。

在西方，力的概念在物理科学中提出以前。首先在哲学中发生争论。古希腊的宇宙论学派的泰勒斯(Thales)等人认为自然是有生命的，象人体一样是自己运动的活的组织。在这种哲学思想指导下，不会产生运动的起源命题，也没有“力”的概念。后来帕门尼德(Parmnides)从逻辑推理提出了运动并不存在的观点。他的反对者提出了运动的源泉是“力”来证明运动是存在的。这样就意味着承认了“力是因，运动是果”的原始的因果论观点。

柏拉图的力的概念基本上是非物质的，他认为自然之所以赋予运动的本性，完全因为有一个不朽的活着的精灵。自然间的所有力的最后源泉是隐藏着的世界灵魂，它才是一切物理活动的根源。当然，这种形而上学的观点很难用来解释像万有引力所产生的那种运动。

在亚里士多德的著作中，力被看作是从一个物体发射到另一物体中去的。这种发射的力本身不是物质，而是一种“形式”，是依赖于物质而存在的。根据这种力的概念，其作用只限于相互接触的物体；只有通过推或拉，才能相互影响作用。亚里士多德的这种力的概念完全否定了彼此不接触而通过远距作用的力的存在。于是只能假设行星自我发力驱使自己运动；恒星自己也是有生命的。但亚里士多德首先提出了所谓“运动定律”，认为运动物体的速度和通过介质时受到的阻力成正比。不过他并没有提出所用的量的度量单位，也没有测量这些量的方法。亚里士多德认为物体的重量是表示“自然运动”的，即表示物体有返还其自然位置的倾向，而不是表示物体受迫运动的原因。这种认识排除了把重量作为度量力的单位的可能性。

在整个中世纪的过程中，关于力的概念深受亚里士多德思想的束缚，没有取得什么进展。

伽利略对经典力学的建立有重要的贡献，但对力并没有形成完备的概念。他关于质量的定义是模糊的，所以，他不能给出清晰的既适用于静力学，又适用于动力学的力的定义。当然，他对惯性原理是基本理解的。他的惯性原理指出，物体在不受外力作用的条件下，能连续作匀速运动。他把力和速度的变化联系在一起。破除了亚里士多德把力和速度联系在一起的长期的思想束缚，为I．牛顿把力和加速度联系在一起开辟了道路。

力的概念在牛顿力学中占有最根本的位置。牛顿在1664年就提出了力的定义是动量的时间变率(动量等于质量乘速度)。牛顿第一定律(惯性定律)是力的定性的定义，它给出力在什么条件下存在和什么条件下不存在的定性条件。牛顿第二定律给出了力的定量的定义，即力等于动量的时间变率；如果质量不变，力也等于质量乘加速度。牛顿第三定律指出，对于每一个力而言，必有一大小相等方向相反的反作用力存在。它指出所有的力都是成对的，只在两个物体相互作用时才能实现(见牛顿运动定律)。

牛顿的万有引力理论的惊人成就，使超距作用力的概念推广到物理学的其他分支中去。但是，牛顿并不能从物理上说清超距作用的实质，所以长期受到各方的严厉批评，直到A．爱因斯坦于1905年提出狭义相对论，指出一切物理作用传播的最大速度是光速以后，人们才认识到牛顿有关超距作用力的概念有极大的局限性。爱因斯坦1915年在他的广义相对论里明确指出，万有引力的传播速度不可能大于光速。

在历史上，有许多科学家和哲学家曾指出，牛顿力学中的力的概念只是一种方法论性质的工具，或是一种形而上学的东西。G．R基尔霍夫、H．B．赫兹和E．马赫都认为牛顿的力的概念很难说明力的实质，但都肯定力是一种计算用的量，代表质量和加速度的积。当然，牛顿提出的力的概念对科学进展的贡献很大：没有这种概念，物理就会失掉理论的连贯一致性。

力的单位牛顿第二定律既可以看作是质量的定义，也可以看作是力的定义。前者把力看作是基本量，把质量看作是第二定律的导出量；后者则反之。

我们把长度单位定义为标准衡器在两点之间的距离，或用特定的光谱线波长来度量。同样，时间可以用标准运动的周期。如地球公转周期，时钟的摆动周期，或分子的振动周期来衡量。利用这种长度和时间的单位，我们就能给出速度和加速度的定义和度量。我们通过两种途径探讨牛顿第二定律，即绝对制和引力制。在绝对制中，我们引进标准物体的质量为单位质量，从而根据第二定律，把单位质量产生单位加速度的力作为单位力。其他质量原则上可以和标准单位质量相比，用单位力作用测定它的加速度。这样求得的加速度同它的质量成反比。实验证明，质量是一个标量，而力和加速度则都是矢量，它们服从矢量合成和分解的规律。

在绝对制中，非相对论力学的牛顿第二定律可写成：

F=ma，

式中F和a为力和加速度；m为该物体的质量。式右的m和a如果是已知的，则本式即为力的定义。所以在绝对制中，质量是基本量，力是导出量。力的量纲是MLT-2，其中M、L、T分别为质量、长度和时间的量纲。

在引力制中，用标准物体所受地球引力作为标准力，因而，引力制把力作为基本量，而根据第二定律，质量为联系力和加速度的比例因子，成为导出量。在引力制中，标准物体的重量作为单位力，引力加速度为g。任何物体的重量是用标准物体的重量来度量的。设物体的重量为W，则它的质量m可以写成W/g。这个导出量m的量纲为FT2L-1，其中F为力的量纲。由于地球表面各处的地球引力加速度并不完全相等，所以物体在地球表面各处的重量，也不会完全相等。为了避免这种困难，规定地球表面的某一特定点作为测量标准物体的标准重量的场所。所以，引力制的绝对程度并不比所谓绝对制的绝对程度差。

绝对制的力的单位为达因和牛顿。1达因是使1克的质量产生1厘米/秒2加速度的力；1牛顿是使1千克的质量产生1米/秒2加速度的力。1牛顿等于达因。国际单位制和中国法定计量单位中，力的单位是牛顿。

合力如果所有力的作用线都相交于一点，则这些力组成一个汇交力系。任一汇交力系的合力可以用矢量求和法求得，但这个合力必通过力系的汇交点。如果合力等于零，这个汇交力系是平衡的，亦即它们所作用的物体没有加速度。

一般说来，任一较大的物体上可以有三种类型的力在作用：①在分散的一些点或某几块表面的面积上有外力的作用。②在物体内部，有外力所产生的反作用力的作用，或由于物体变形而产生的内部约束力的作用。这些内部变形约束力都是成对地产生的，合在一起互相抵销，并不影响加速度。③在内部各部分有分布力的作用。这些力一般都和各部分的质量成正比。例如，重量所产生的作用力和加速度所造成的惯性力都是体内分布的力，总称彻体力，简称体力。如果这一物体上所受各外力是汇交的，则其合力必和体力大小相等、方向相反。如果这合力通过该物体的质心，则合力必等于总质量乘该物体所产生的加速度。如果这些汇交的外力的合力不通过该物体的质心，可以把这合力化为一个作用在质心上的力和一个绕质心的力偶矩之和(见力系)。前者的大小和作用线方向和原来的合力相同，只是其作用线平移到通过该物体质心的位置，后者即力偶矩等于合力乘质心到合力原作用线的垂直距离；前者引起物体质心的加速度运动，后者引起物体绕质心的角加速度转动(见刚体动力学)。

一般说来，物体所受各外力不一定是汇交的。但其合成的作用同样也可以化为一个通过质心的合力，和绕质心转动的合力偶矩。

基本信息

综述

定义：力是物质（物体）与物质（物体）之间的相互作用产生。力的大小、方向、作用点是力的三要素。

或动量对时间的变化率。

国际单位：牛顿，简称牛，符号是N。这是为了纪念英国科学家艾萨克·牛顿而命名的。

1N=1kg·m/s²

测量工具：弹簧秤或测力计等。

力的不同分类

1.根据力的性质可分为：重力、万有引力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。（注意，万有引力不是在所有条件下都等于重力）。（重力不是所有条件下都指向地心，重力是地球对物体万有引力的一个分力，另一个分力是向心力，只有在赤道上重力方向才指向地心。）

2.根据力的效果可分为：拉力、张力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。

3.根据研究对象可分为：外力和内力。

4.根据力的作用方式可分为：非接触力（如万有引力，电磁力等）和接触力（如弹力，摩擦力等）。

5.四种基本相互作用（力）：引力相互作用，电磁相互作用，强相互作用，弱相互作用。

作用效果

力可以改变物体的形状，使物体发生形变。

力可以改变物体的运动状态（速度大小、运动方向，两者至少有一个会发生改变）。

在力学的范围内，所谓形变是指物体的形状或体积的变化。所谓运动状态的变化指的是物体的速度变化，包括速度大小或方向的变化，即产生加速度。平常所说，物体受到了力，而没指明施力物体，但施力物体一定是存在的。不管是直接接触物体间的力，还是间接接触的物体间的力作用；也不管是宏观物体间的力作用，还是微观物体间的力作用，都不能离开物体而单独存在的。力的作用与物质的运动一样要通过时间和空间来实现。而且，物体的运动状态的变化量或物体形态的变化量，取决于力对时间和空间的累积效应。根据力的定义，对任何一个物体，力与它产生的加速度方向相同，它的大小与物体所产生的加速度成正比。且两力作用于同一物体所产生的加速度，是该两力分别作用于该物体所产生的加速度的矢量和。运动不需要力来维持。

3.力使物体保持匀变速不变

沿着一条直线且加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。虽然物体的速度随着时间发生变化，但物体的加速度的大小和方向均不随时间变化。匀变速直线运动的物体一直保持“匀变速”这种状态不变。或许‘匀变速’也可称为一种运动状态。为什么匀变速直线运动的物体一直保持‘匀变速’不变呢？是因为力。或许可以这样说，力使匀变速直线运动的物体一直保持“匀变速”不变。更简洁的说就是，力使物体保持匀变速不变。所谓匀变速就是加速度不变，或许我们可以说力具有保持加速度不变的性质。

力的性质

物质性：力是物体（物质、质量）对物体（物质、质量）的作用，一个物体受到力的作用，一定有另一个物体对它施加这种作用，力是不能摆脱物体而独立存在的。

相互性（相互作用力）：任何两个物体之间的作用总是相互的，施力物体同时也一定是受力物体。只要一个物体对另一个物体施加了力，受力物体反过来也肯定会给施力物体增加一个力。（产生条件：力大小相等（合力为零处于无方向静止运动状态）或不相等，方向相反，作用在两个不同的物体上，且作用在同一直线上。简单概括为：异物、等值、反向、共线。一对相互作用力必然是同时产生，同时消失的。）

矢量性：力是矢量，既有大小又有方向。

同时性：力同时产生，同时消失。

独立性：一个力的作用并不影响另一个力的作用。

力的图示

包含力的大小、方向、作用点三个要素。用一条有向线段把力的三要素准确的表达出来的方式称为力的图示。大小用有标度的线段的长短表示，方向用箭头表示，作用点用箭头或箭尾表示，力的方向所沿的直线叫做力的作用线。力的图示用于力的计算。判断力的大小时，一定要注意线段的标度，因为即使一条线段比另一条线段长，但长线段的标度也长的话，那短线段表示的力不一定比长线段表示的力小。

单位换算

单位

牛顿（N）

千克力（kgf）

换算

1N=1kg·m/(s^2)

1kgf=9.80665N

1dyn=10^(-5)N

1N≈0.10197kgf

1N=10^5dyn

注：

牛是法定单位，其余是非法定单位。

我国过去也有将千克力作为单位。

公式

F=ma（牛顿第二定律公式）

G=mgg为重力加速度，质量为1千克的物体所受到的重力约为9.8牛（受纬度影响）

f=μFNμ为动摩擦因数，FN为压力

平衡力

物体在受到几个力的作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，则说该物体受到平衡力（或说这几个力平衡）。静止状态和匀速直线运动状态又叫平衡状态。

例如，当一辆车匀速直线行驶（忽略受到的其他力），则说该车的牵引力等于阻力，受到的重力等于地面的支持力。

判断

两个力作用在同一物体上。（同体）

对力或每对合力在同一直线上，方向相反，大小相等。（即合力为零）（等大，同线，异向，同物）

这个物体保持静止状态或匀速直线运动状态。（和相互作用力相区别）

分类

平衡力还分为多力平衡和二力平衡，二力平衡的条件是：二力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一个物体上。多力平衡类似。

平衡力与“作用力与反作用力”的区别

共性

二力都是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。

差异

首先提出两个概念的本质问题不同，作用力与反作用力描述的

力）。”

二力平衡条件

1.力的大小相同；

2.方向相反；

3.作用（点）在同一直线上；

4.作用（点）在同一物体上。

作用

使物体（物质）保持静止或匀速直线运动状态。

平衡状态

匀速转动状态、静止状态和匀速直线运动状态统称为平衡状态。

合力

如果与某一个力与几个力共同作用时产生的效果相同，那么这个力就叫这几个力的合力

几种性质力

万有引力

存在与宇宙万物之间的力，它使行星围绕太阳旋转，万有引力大小：，其中G为万有引力常量。

重力

地球有一种奇异的力量，它能把空中的物体向下拉，这种力叫做“重力”。人使劲往上跳，即使跳得很高，也会很快落到地面上。这是因为他们受了重力的作用。重力的大小叫重量。如果同样的物体到了北极或南极，它的重量也将发生改变。重力是地球与物体间万有引力的一个分力，方向竖直向下（只有在南北两极点上才指向地心），另一个分力则为物体随地球一起旋转时的向心力。

弹力

物体发生弹性形变时产生的力，例如，你压缩一个弹簧，弹簧反抗你的压缩，这个反抗的力就是弹力。

摩擦力

两个相互接触并挤压（且表面有一定粗糙程度的物体）有相对运动的趋势时，接触面就产生阻碍运动的力，并且方向与物体运动方向相反。摩擦力一定要阻碍物体的相对运动，并产生热。当你扔出一个球，球在空气之中运动时，球与空气之间就存在摩擦力，我们称之为空气阻力。当太空的尘埃物质进入地球大气层，与空气发生剧烈运动而发生剧烈摩擦而发光，这就是流星。压力一定时，物体表面越粗糙，摩擦力越强；物体表面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越强。人走路不会滑倒是因为有摩擦力，若摩擦力太小，人就会滑倒。摩擦力分为滑动摩擦、静摩擦和滚动摩擦，三者本质相同。力与受力面积的大小无关。

电场力

电荷之间的相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在，电荷的周围就存在着电场，电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力就叫做电场力。

磁场力

包括磁场对运动电荷作用的洛仑兹力和磁场对电流作用的安培力。

几种效果力

压力

垂直作用在物体表面上的力。如，把书放在水平的桌子上，它对桌面的作用就是压力。它的大小等于书的物重。但是，如果书放在斜板上，这时书对斜板的压力比书的重量要小。

向心力

物体做圆周运动时产生的指向圆心的力，向心力是一种效果力，它的效果是产生向心加速度，在地球上，物体所受的重力实际上是地球与物体间万有引力的一个分力，另一个分力即为物体和地球一起旋转时的向心力。

离心力不是效果力也不是性质力，它是一种惯性力，没有施力物体，在非惯性参考系才存在的力，不是原词条的所说的：“离心力是向心力的反作用力，它们的大小相等，方向相反。例如，链球运动员旋转链球，手对链球施加的是链球受到的向心力，而手上感觉到的链球对手的作用力，就是离心力”。

四种基本力

综述

强相互作用力、弱相互作用力、电磁力、万有引力。

强相互作用力

强相互作用力将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。一般认为，称为胶子的一种自旋为1的粒子携带强作用力。它只能与自身以及与夸克相互作用。

弱相互作用力

弱相互作用力（弱核力）制约着放射性现象，并只作用于自旋为1/2的物质粒子，而对诸如光子、引力子等自旋为0、1或2的粒子不起作用。

电磁力

电磁力作用于带电荷的粒子（例如电子和夸克）之间，但不和不带电荷的粒子（例如引力子）相互作用。它比引力强得多：两个电子之间的电磁力比引力大约大10^42倍。然而，共有两种电荷——正电荷和负电荷，同种电荷之间的力是互相排斥的，而异种电荷则互相吸引。

万有引力

引力是万有的，也就是说，每一粒子都因它的质量或能量而受到引力。引力比其他三种力都弱得多。它是如此之弱，以致于若不是它具有两个特别的性质，根本就不可能注意到它。这就是，它会作用到非常大的距离去，并且总是吸引的。

力学

综述

物理学的一个分支学科。它是研究物体的机械运动和平衡规律及其应用的。力学可分为静力学、运动学和动力学三部分。静力学是以讨论物体在外力作用下保持平衡状态的条件为主。运动学是撇开物体间的相互作用来研究物体机械运动的描述方法，而不涉及引起运动的原因。动力学是讨论质点系统所受的力和压力作用下发生的运动两者之间的关系。力学也可按所研究物体的性质分为质点力学、刚体力学和连续介质力学。连续介质通常分为固体和流体，固体包括弹性体和塑性体，而流体则包括液体和气体。

16世纪到17世纪间，力学开始发展为一门独立的、系统的学科。伽利略通过对抛体和落体的研究，提出惯性定律并用以解释地面上的物体和天体的运动。17世纪末牛顿提出力学运动的三条基本定律，使经典力学形成系统的理论。根据牛顿三条定律和万有引力定律成功地解释了地球上的落体运动规律和行星的运动轨道。此后两个世纪中在很多科学家的研究与推广下，终于成为一门具有完善理论的经典力学。1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，对于高速运动物体，必须用相对力学来代替经典力学，因为经典力学不过是物体速度远小于光速的近似理论。20世纪20年代量子力学得到发展，它根据实物粒子和光子具有粒子和波动的双重性解释了经典力学不能解释的微观现象，并且在微观领域给经典力学限定了适用范围。

经典力学

经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其它力学原理，它是20世纪以前的力学，有两个基本假定：其一是假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的；其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。20世纪以来，由于物理学的发展，经典力学的局限性暴露出来。如第一个假定，实际上只适用于与光速相比的低速运动情况。在高速运动情况下，时间和长度不能再认为与观测者的运动无关。第二个假定只适用于宏观物体。在微观系统中，所有物理量在原则上不可能同时被精确测定。因此经典力学的定律一般只是宏观物体低速运动时的近似定律。

牛顿力学

牛顿力学是以牛顿运动定律为基础，在17世纪以后发展起来的。直接以牛顿运动定律为出发点来研究质点系统的运动，这就是牛顿力学。它以质点为对象，着眼于力的概念，在处理质点系统问题时，须分别考虑各个质点所受的力，然后来推断整个质点系统的运动。牛顿力学认为质量和能量各自独立存在，且各自守恒，它只适用于物体运动速度远小于光速的范围。牛顿力学较多采用直观的几何方法，在解决简单的力学问题时，比分析力学方便简单。

分析力学

经典力学按历史发展阶段的先后与研究方法的不同而分为牛顿力学及分析力学。1788年拉格朗日发展了欧拉、达朗伯等人的工作，发表了“分析力学”。分析力学处理问题时以整个力学系统作为对象，用广义坐标来描述整个力学系统的位形，着眼于能量概念。在力学系统受到理想约束时，可在不考虑约束力的情况下来解决系统的运动问题。分析力学较多采用抽象的分析方法，在解决复杂的力学问题时显出其优越性。

理论力学

是力学与数学的结合。理论力学是数学物理的一个组成部分，也是各种应用力学的基础。它一般应用微积分、微分方程、矢量分析等数学工具对牛顿力学作深入的阐述并对分析力学作系统的介绍。由于数学更深入地应用于力学这个领域，使力学更加理论化。

运动学

用纯粹的解析和几何方法描述物体的运动，对物体作这种运动的物理原因可不考虑。亦即从几何方面来研究物体间的相对位置随时间的变化，而不涉及运动的原因。

动力学

讨论质点系统所受的力和在力作用下发生的运动两者之间的关系。以牛顿定律为基础，根据不同的需要提出了各种形式的动力学基本原理，如达朗伯原理、拉格朗日方程、哈密顿原理，正则方程等。根据系统现时状态以及内部各部分间的相互作用和系统与它周围环境之间的相互作用可预言将要发生的运动。

弹性力学

研究弹性体内由于受到外力的作用或温度改变等原因而发生的应力、形变和位移的一门学科，故又称弹性理论。弹性力学通常所讨论的是理想弹性体的线性问题。它的基本假定是：物体是连续、均匀和各向同性的；物体是完全弹性体；在施加负载前，体内没有初应力；物体的形变十分微小。根据上述假定，对应力和形变关系而作的数学推演常称为数学弹性力学。此外还有应用弹性力学。如物体形变不是十分微小，可用非线性弹性理论来研究。若物体内部应力超过了弹性极限，物体将进入非完全弹性状态。此时则必须用塑性理论来研究。

连续介质力学

研究质量连续分布的可变形物体的运动规律，主要讨论一切连续介质普遍遵从的力学规律。例如，质量守恒、动量和角动量定理、能量守恒等。弹性体力学和流体力学有时综合讨论称为连续介质力学。

相对论力学

建立在相对论之上，与经典力学有很大的不同，它否定了时空是绝对的，很多效应是经典力学无法解释的，例如：水星的近日点进动，雷达的回波延迟等，它还指出物质的能量与质量之间存在着密不可分的关系(E=mc²)。

量子力学

由矩阵力学与波动力学融合而成，量子力学建立在海森伯的不确定性原理和德布罗意的波粒二象性的基础上，量子力学中，粒子的状态用一个波函数∣ψ（r，t）∣表示，它是坐标r和时间t的复数函数，量子力学告诉我们在空间某点粒子的概率（几率）密度，在粒子速度不大的情况下，粒子满足的运动方程为薛定谔方程，而在粒子速度很大的相对论情况下，薛定谔方程由狄拉克方程或克莱因戈尔登方程所取代。在量子力学中，粒子之间的作用力被描述为交换自旋为整数的玻色子所产生的，史蒂芬霍金在他的著作时间简史中特地为此开辟了一章：基本粒子与自然的力“.