自然界的四种基本力
基本力
物理学术语
目录
01 组成及特征03 二、磁力02 一、引力 04 三、强力
05 四、弱力
07 标准模型
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06 弱电统一理论
尽管力的种类多种多样，但是近代科学已经证明，自然界中只存在四种基本的力（或称相互作用）其他的力 都是这四种力的不同表现。这四种力是：引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。
三、强力
强子之间的距离超过约10-15m时，强力就可以变得很小而忽略不计；小于10-15m时，强力占主要的支配地位， 而且直到距离减小到大约0.4×10-15m时它都表现为吸引力，距离再减小，则强力就表现为斥力。
四、弱力
弱力也是各种粒子之间的一种相互作用，但仅在粒子间的某些反应（如β衰变）中才显示出它的重要性。弱 力是以W+,W-,Z0等叫做中间玻色子的粒子作为传递媒介的。 它的力程比强力还要短，而且力很弱。两个相邻的 质子之间的弱力大约仅有10-2N。
和组合成两种带电的中间矢量玻色子场和，它们和带电粒子构成的弱带电流相耦合；和组合成电磁场和弱中 性场即中性中间矢量玻色子场，它们和弱带电流以及由中性粒子构成的弱中性流相耦合。 电磁场、带电中间玻 色子场和弱中性场的量子，依次是可观察的传递电磁相互作用的光子γ、传递弱相互作用的带电中间玻色子、和 中性中间玻色子。
场的能量最低的状态称为基态，所有在一定范围的空间中互相重叠的场都处于基态时，对应于该空间范围的 物理真空，它不表现任何释放能量的物理效应。 1964年，英国物理学家希格斯在量子场论中引入真空对称性自 发破缺的概念：希格斯场的场量为零时，其能量并不最小；场量取某一不为零的量值时，场能最小。
标准模型
标准模型是描述强力、弱力及电磁力这3种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论。标准模型根据自旋将粒 子分为费米子（包括夸克与轻子）和玻色子（包括胶子、光子、W粒子、Z粒子、希格斯粒子）两大类，根据标准 模型的预言，这两大类粒子共有61个。除了希格斯粒子外，其他粒子均已得到实验数据的支持和验证。
四大力是哪四大
四大力是哪四大
四大力，即自然界的4种基本力，它们包括：强核力、弱核力、电磁力以及引力。
1、强力：强相互作用时的力，主要有原子核核子间的作用力、组成核子的夸克等一些相关的力，核力的作用力程是很短的，在飞米量级；但也有报道说有长程的强力作用。
2、弱作用力：弱相互作用中的作用力是强子和轻子之间的作用力。
例如，β衰变中的力就是短程力。
3、电磁力：由静电力产生的力；库仑力、磁力等，是一种长期力。
4、万有引力：质量之间的力，方向是万有引力，远距离的力。
物理学的四个力
物理学中的四大基本力是引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。
1、引力：指存在于任何两个物质质点之间的吸引力。
2、电磁相互作用力：指带电的粒子或带电的宏观物体间的作用力。
3、弱相互作用力：仅在粒子间的某些反应（如β衰变）中才显示出它的重要性，力程比强力还要短，而且力很弱。
4、强相互作用力：存在于质子、中子、介子等强子之间的作用力称为强力。
物理：
物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。
作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
物理学起始于伽利略和牛顿的年代，它已经成为一门有众多分支的基础科学。
物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。
物理学充分用数学作为自己的工作语言，它是当今最精密的一门自然科学学科。
高一四种相互作用力
万有引力，电磁力，强相互作用力，弱相互作用力的大小强力>电磁力>弱力>引力四种基本相互作用2010-03-13 21:19牛顿在他的著作《自然哲学的数学原理》前言中写道：“我奉献这一作品，作为哲学的数学原理，因为哲学中的全部责任似乎在于──从运动的现象去研究自然界中的力，然后从这些力去说明其他现象。
”牛顿本人正是实践这样思路的先驱，他在发表三个运动定律的同时，发表了万有引力定律。
牛顿以后的三百年来，物理学家们从各种自然现象中，寻找支配这些运动现象的力。
目前，物理学界公认，自然界存在四种基本的相互作用：万有引力（简称引力）、电磁力、强相互作用和弱相互作用。
在宏观世界里，能显示其作用的只有两种：引力和电磁力。
引力是所有物体之间都存在的一种相互作用。
由于引力常量G很小，因此对于通常大小的物体，它们之间的引力非常微弱，在一般的物体之间存在的万有引力常被忽略不计。
但是，对于一个具有极大质量的天体，引力成为决定天体之间以及天体与物体之间的主要作用。
例如，地球对于它表面上的一般物体的引力，决定了物体的自由下落和抛体运动的规律。
引力对于天体、人造地球卫星或关闭动力后的航天器的运动，起主宰作用。
电磁相互作用包括静止电荷之间以及运动电荷之间的相互作用。
两个点电荷之间的相互作用规律是19世纪法国物理学家库仑发现的。
运动着的带电粒子之间，除存在库仑静电力作用外，还存在磁力（洛伦兹力）的相互作用。
根据麦克斯韦电磁理论和狭义相对论，电和磁是密切相关的，是统一的。
在一个参考系中观察到的磁力可以和另一个参考系中观察到的库仑力联系起来，因此，电力、磁力统一为电磁相互作用。
引力、电磁力能在宏观世界里显示其作用。
这两种力是长程力，从理论上说，它们的作用范围是无限的。
但是，电磁力与引力相比，要弱得多。
宏观物体之间的相互作用，除引力外，所有接触力都是大量原子、分子之间电磁相互作用的宏观表现。
弱相互作用和强相互作用是短程力。
浅析自然界的四大基本力
浅析自然界的四大基本力作者：韩晨旭来源：《科学与财富》2018年第07期摘要：自然界的四大基本力包括万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力，这些作用力有一个共同之处，那就是存在一定的领域中，这个领域成为场。
四大基本力是物理力学体系中最基础的内容，任何对物理力学的认知以及对知识框架和体系的构建都需要深入了解和研究这四大基本力。
许多高中生对力的概念和原理一知半解，不知从何下手，无法构建力学的知识框架和体系，也就难以提高自身的物理水平。
事实上，他们必须要对这些书本上没有提及的概念作一个详细的了解，结合自己的理解和认知弄清楚力的本质。
文章基于高中生的视角，以全面化客观化的角度思考问题，对自然界的四大基本力作一个浅析。
关键词：自然界；四大基本力；高中生视角；力的原理自然界四大基本力的强度从低到高排序分别为万有引力，弱力，电磁力强力。
根据科学研究成果将这些基本力的相对强度用数值表示：假设万有引力为1，则弱力为1025、电磁力为1036、强力为1038。
这些基本力相差极其悬殊，是宇宙中广泛存在的力，也是最基本的力的形势，事实上这些力都不能够再拆分或是简化为其他形势的力，具有唯一性。
一、自然界四大基本力的定义与概念整个物理学史上，物理学家们对于力学的研究可谓是相当狂热，“‘力’和‘力的原理’究竟是什么”是物理学家们一直致力于弄懂的永恒课题。
遗憾的是，尽管牛顿力学体系和经典力学体系建立以来，人们对力的研究和认知达到了一个新的高度，却也还有许多问题未能够得到有效解决。
物理学家们想要解决这些问题，主张通过进一步深入了解这四种自然界的基本力，通过对这些概念和性质以及相关原理进一步了解，得出更具有价值的物理力学研究成果。
自然四大基本力的定义和概念较多，以下无法一一详尽，只能分为四个部分作为分析以供参考：1.强相互作用力。
强相互作用力也被称之为“强力”或者“强核力”，其基本力的作用强度最强，作用距离最短，是维系微观世界平衡的一种重要作用力。
自然界的四种基本力
自然界的四种基本力力是自然科学理论大厦的基石;力的发现和力学理论的建立，是自然科学从幼稚走向成熟的重要标志。
在牛顿以前，古希腊科学家解释自然现象的理论框架是"和谐"。
譬如，地球为什么是球形的?行星为什么作圆周运动?他们认为，球形和圆周运动最匀称、最饱满、最稳定，即最和谐。
所以，找到了和谐，也就找到了满意的答案。
在牛顿以后，科学家则用力的框架代替了和谐框架。
今天，科学家对自然现象的解释就是致力于寻找隐藏在现象背后的作用力，找到了作用力，也就等于找到了现象存在的原因。
显然，力的框架与和谐的框架相比具有明显的优越性。
它不仅可以精确地解释许多以前无法解决的难题，而且还能准确地预见许多自然现象。
今天，当我们用力的观点考察世界时发现，在自然界中，物质的运动无不受力的支配。
无论是物理运动、机械运动、化学运动，还是生物运动，都离不开力的作用。
强相互作用力、弱相互作用力、电磁力和万有引力支配着宇宙的一切运动。
同时，正如科学家们所言，科学理论的诠释之箭只有指向力学才是最基本的、最令人信服的。
因此，从研究各种自然力开始，并着手寻找它在生物系统和社会系统中的可能表现形式，就有可能找到物质系统与生物系统和社会系统之间的某种联系，发现存在于生物系统和社会系统中的新的作用力。
倘若如此，社会科学就有可能如同自然科学一样有一个坚实的基石，并最终实现与自然科学的联姻或统一。
从原子到美洲豹，从细菌到你我他，从鲜花到牛粪尿，从爱因斯坦的大脑到花岗岩，所有这些存在物虽然表现出的结构、形态和运动各不相同，但是从本质上讲，它们都是由自然界四种基本作用力所编制的"实体"。
因此，五彩缤纷的世界背后，蕴藏着一种令人难以置信的简单韵律～四种基本相互作用力在编制世界的过程中，分别统管着不同的层次和范围，各有职责，各尽其力。
它们既有共同点，也有不同点。
共同点是它们都有作用源，都有传递相互作用的"媒介"粒子。
物理学中的自然界力和运动规律
物理学中的自然界力和运动规律一、自然界力1.重力：地球对物体产生的吸引力，与物体的质量成正比，与物体与地心的距离的平方成反比。
2.弹力：物体由于形变产生的力，作用于使其形变恢复的方向。
3.摩擦力：两个互相接触的物体，在相对运动时产生的一种阻碍相对运动的力。
4.磁力：磁体对磁性物质产生的吸引力，以及磁体之间由于磁场相互作用产生的力。
5.电力：带电体之间由于电荷相互作用产生的力。
6.核力：原子核内部，质子之间相互作用的力。
二、运动规律1.牛顿第一定律（惯性定律）：物体在没有外力作用时，保持静止状态或匀速直线运动状态。
2.牛顿第二定律（动力定律）：物体的加速度与作用在其上的外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与外力的方向相同。
3.牛顿第三定律（作用与反作用定律）：任何两个物体之间的相互作用力，都是大小相等、方向相反的一对力。
4.伽利略自由落体定律：在同一地点，不考虑空气阻力的情况下，所有物体自由下落的加速度相同。
5.开普勒定律：描述行星绕太阳运动的规律，包括椭圆轨道定律、面积速率定律和调和定律。
6.角动量守恒定律：在没有外力作用的情况下，物体的角动量保持不变。
7.能量守恒定律：在任何一个封闭系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，系统的总能量始终保持不变。
8.动量守恒定律：在没有外力作用的情况下，系统的总动量保持不变。
这份文档概括了物理学中自然界力和运动规律的相关知识点，希望对您的学习有所帮助。
如有其他问题，请随时提问。
习题及方法：1.习题：一个物体质量为2kg，受到一个大小为10N的力作用，求物体的加速度。
解题方法：根据牛顿第二定律，F=ma，将已知数值代入公式，a=F/m=10N/2kg=5m/s²。
答案：物体的加速度为5m/s²。
2.习题：一个静止的物体受到一个大小为15N的水平力和一个大小为10N的竖直向上力的作用，求物体的最大加速度。
力学中常见的力
若F > ( 1+2) (mA+mB) g , 则A、B之间必定
出现相对滑动。
16
解: (1) 根据题意, 取物体和绳子为隔离体,分析其
受力情况并画出受力图：
N
a
Ns
a
M T0
T0
Mg
mg
F
T0 = T0，作用力和反作用力 ；绳子不可伸长,
物体的加速度a 必定等于绳子的加速度a 。 10
建立坐标系, 取绳子与物体的接触点为坐标原
点O, x轴沿绳子水平向右, y轴竖直向上。在x方
15
由牛顿第二定律和摩擦力的规律列出方程式：
对物体A：f0=mAa, N1mAg=0, f0=1N1
对B：Ff0f=mBa, N2N1mBg=0, f=2 N2 F = ( 1 + 2 ) (mA + mB ) g
在考虑A、B之间的摩擦力时, 使用的是最大静
摩擦力f0 和f0, 所以上面求得的F值是使A、B之间
桌面发生形变产生作用于物体的弹性力, 方向垂 直于桌面向上, 称为支撑力； 绳子发生形变产生作 用于物体的弹性力, 方向沿着绳子向上, 称为张力。
9
例3:光滑桌上有一均匀细绳, 质量m、长度 l, 一端 系质量为M的物体, 另一端施加一水平拉力F。求 (1) 细绳作用于物体上的力, (2) 绳上各处的张力。
14
例4：质量为mA和mB两物体摞在桌面上。A与B间
最大静摩擦系数为 1 , B与桌面的滑动摩擦系数为2,
现用水平向右的力F拉物体B, 试求当A、B间无相对 滑动并以共同加速度向右运动时, F的最大值。
解：分别取A和B为研究对象。
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自然界的四种基本力
力是自然科学理论大厦的基石;力的发现和力学理论的建立，是自然科学从幼稚走向成熟的重要标志。
在牛顿以前，古希腊科学家解释自然现象的理论框架是"和谐"。
譬如，地球为什么是球形的?行星为什么作圆周运动?他们认为，球形和圆周运动最匀称、最饱满、最稳定，即最和谐。
所以，找到了和谐，也就找到了满意的答案。
在牛顿以后，科学家则用力的框架代替了和谐框架。
今天，科学家对自然现象的解释就是致力于寻找隐藏在现象背后的作用力，找到了作用力，也就等于找到了现象存在的原因。
显然，力的框架与和谐的框架相比具有明显的优越性。
它不仅可以精确地解释许多以前无法解决的难题，而且还能准确地预见许多自然现象。
今天，当我们用力的观点考察世界时发现，在自然界中，物质的运动无不受力的支配。
无论是物理运动、机械运动、化学运动，还是生物运动，都离不开力的作用。
强相互作用力、弱相互作用力、电磁力和万有引力支配着宇宙的一切运动。
同时，正如科学家们所言，科学理论的诠释之箭只有指向力学才是最基本的、最令人信服的。
因此，从研究各种自然力开始，并着手寻找它在生物系统和社会系统中的可能表现形式，就有可能找到物质系统与生物系统和社会系统之间的某种联系，发现存在于生物系统和社会系统中的新的作用力。
倘若如此，社会科学就有可能如同自然科学一样有一个坚实的基石，并最终实现与自然科学的联姻或统一。
从原子到美洲豹，从细菌到你我他，从鲜花到牛粪尿，从爱因斯坦的大脑到花岗岩，所有这些存在物虽然表现出的结构、形态和运动各不相同，但是从本质上讲，它们都是由自然界四种基本作用力所编制的"实体"。
因此，五彩缤纷的世界背后，蕴藏着一种令人难以置信的简单韵律～
四种基本相互作用力在编制世界的过程中，分别统管着不同的层次和范围，各有职责，各尽其力。
它们既有共同点，也有不同点。
共同点是它们都有作用源，都有传递相互作用的"媒介"粒子。
不同点是它们的作用强度、作用力程、作用源和"媒介"粒子等都各不相同。
在四种基本作用力中，强相互作用力最强，万有引力最弱。
如果将强相互作用力的强度规定为1，那么电磁力就是1/137，弱相互作用力就是10-13，万有引力就是10-39。
万有引力和电磁力是长程力，其作用距离在理论上讲可以抵达无穷远处，传递它们的作用的"媒介"粒子是没有静止质量的引力子和光子。
而强相互作用力和弱相互作用力都是短程力，它们的作用距离分别只有10-15厘米和10-17厘米，传递它们作用的"媒介"粒子是有质量的胶子和玻色子W+，W-，Z0粒子。
表:四种基本作用力的性质
名称媒介粒子作用源(荷)强度力程
稳定系统反应类型
强相互作用力
胶子颜色(红,绿,蓝)
110-15厘米
原子荷反应
弱相互作用力
玻色子W+,W-,Z0
弱荷
10-13 10-17厘米
无放射性
电磁力
光子电荷10-2
无穷远所有物
化学反应
万有引力
引力子质量10-39
无穷远
太阳系自由落体
每一种力都有其作用的根源。
宏观长程作用力--万有引力和电磁力的作用源分别是质量和电荷，换句话说，万有引力源于质量，电磁力则源于电荷。
亚核水平的两种短程力--强相互作用力和弱相互作用力与宏观长程作用力一样，也有自己的作用源。
物理学家把强相互作用力的作用源称为"颜色"，把弱相互作用力的作用源称为"弱荷"。
质量、电荷、颜色和弱荷等四种"荷"分别是四种作用产生的根源，它们的量越多，各种力的作用也就越强，亦即作用力越大。
"荷"具有选择性，质量只能作用(吸引)质量，电荷只能作用(吸引和排斥)电荷，颜色只能作用颜色，弱荷只能作用弱荷。
万有引力是我们最熟悉的力，也是最早用数学方法进行描述的力。
它存在于一切有质量的物体之间。
我们的身体之所以有重量，陨石之所以会降落到地球上，原因就在于我们的身体、陨石和地球都有质量，在它们之间有万有引力。
万有引力的作用强度随距离的增大而减弱(与距离的平方成反比)。
虽然万有引力与另外三种相互作用力相比小得几乎可以忽略不记，但由于强、弱相互作用是短程力，而在较大的物体中正、负电荷都几乎等量存在，被相互抵消，电磁作用也会被削弱，所以在相距遥远的天体之间，万有引力就处于绝对的支配地位。
行星之所以老老实实地围绕太阳转，星系的运动之所以井然有序，原因就在于万有引力像一个忠实的牧羊犬一样，一刻不停地"看管"着这些天体。
如果没有万有引力，宇宙将失去秩序。
电磁力经常表现为两种作用，即电力和磁力，但是它们的作用源实际上都是电荷，它们既能相互转化，也能相互作用，所以它们在本质上是一种力。
电磁力是保持物质形状最基本的力。
电子之所以围绕原子核运动，分子之所以能形成晶体，蛋白质、核酸等之所以能构成生命，总之，我们的宇宙之所以千姿百态，五光十色，关键就在于电磁力。
强相互作用力是较晚发现的，也是最难理解的力之一。
这种力不仅仅发生在质子和中子之间，所有的强子之间都有这种作用。
由于强子是由夸克组成的，因此夸克间的作用才是最基本的力。
电荷只有正电荷和负电荷两种，而夸克则有上夸克(u)、下夸克(d)、粲夸克(c)、奇异夸克(s)、顶夸克(t)、底夸克(b)六种，所以强子中三个关联的夸克的相互作用比电磁力要复杂得多。
它的"荷"，即颜色有三种，分别称为红(R)、绿(G)和蓝(B)，记做uR、uG和uB。
与此颜色相对应，物理学家又非常浪漫地用"味道"这个词来区别u、d、c、s、t、b六种夸克的不同。
颜色在强相互作用中的地位相当于电荷在电磁作用中的地位。
弱相互作用力与其它三种相互作用力稍有区别，它主要是改变粒子，而不是对粒子产生拉或推的效应。
这种相互作用首先是在β衰变中发现的。
在典型的β衰变中，中子衰变成质子、电子和反中微子。
这个过程是由弱相互作用力引起的，中子的夸克味在此过程中发生了改变，由一个上夸克(u)变成下夸克(d)。
在弱相互作用改变夸克和轻子的味的情况下，电子还可以变成中子。
jonathan注:弦论统一了四种基本力的理论，但是该理论最近受到了科学界的怀疑。