AxMath力学公式:矢量、受力与运动方程

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AxMath力学公式最常见的三块是矢量符号、带下标的物理量和运动学方程,本文把它们在本站网页编辑器里的输入方法逐条列出,并配上数值可以验算的例题。本站是独立开发的网页公式编辑器,AxMath 桌面软件由其开发方提供,那边的物理面板怎么用请以其说明为准。下面的写法同样适用于物理作业、教案和试卷。

物理符号可以从编辑区底部符号面板点选插入,面板右侧的「数学模式」下拉可以切换到物理;左栏公式模板也有「物理」一组现成公式;熟悉源码的话,把公式工具栏右端的「LaTeX / 可视化」开关切到「LaTeX」直接输入,写完切回「可视化」模式查看效果。

矢量与下标写法速查

要写的内容 显示效果 LaTeX 写法 说明
单字母矢量 F⃗ \vec{F} 箭头短,适合单个字母
两点间矢量 AB 上方长箭头 \overrightarrow{AB} 箭头随字母长度伸展
粗体矢量 F \mathbf{F} 正体加粗
粗斜体矢量 粗斜体 F \boldsymbol{F} 期刊常用写法
支持力 F_N F_{\mathrm{N}} 下标是说明性文字,用正体
初速度 v₀ v_0 单个数字下标可省花括号
摩擦力 F_f = μF_N F_{\mathrm{f}}=\mu F_{\mathrm{N}} 打 \mu 随打随显,按空格结束命令
单位 3 m/s² 3\,\mathrm{m/s^2} 数值与单位之间加细空格

表中 8 条覆盖了高中力学作业里绝大多数矢量与下标,建议先照表把受力图里出现的每个力都写一遍名字,再开始列方程。下标是物理量名称的缩写(N、f、合)时用正体,是变量或序号(i、n)时保持斜体,这是排版上区分含义的常用约定。

网页编辑器底部的符号面板与摩擦力公式

例题一:斜面上的受力分析

质量 m = 2 kg 的物块静止在倾角 θ 的斜面上,受重力、支持力和静摩擦力。平衡方程用矢量写成:

\vec{G}+\vec{F}_{\mathrm{N}}+\vec{F}_{\mathrm{f}}=\vec{0}

斜面物块三力平衡的向量方程式

沿斜面和垂直斜面分解后,是两条标量式:

\begin{aligned}
F_{\mathrm{f}}&=mg\sin\theta\\
F_{\mathrm{N}}&=mg\cos\theta
\end{aligned}

取 g = 10 m/s²、θ = 30°,得 F_f = 10 N,F_N = 10√3 N ≈ 17.3 N。验算时把两条分量式平方相加,F_f² + F_N² = 100 + 300 = 400 = (mg)²,正好等于重力大小的平方,说明分解没有漏项。写受力分析时,先列矢量式、再列分量式,读者能一眼看出每条标量式从哪里来。

例题二:匀加速直线运动三条方程

初速度 v₀ = 2 m/s,加速度 a = 3 m/s²,运动 t = 4 s。三条基本方程如下,数值可以互相验算:

v=v_0+at,\qquad x=v_0t+\frac{1}{2}at^2,\qquad v^2-v_0^2=2ax

匀加速直线运动的三条基本方程

代入得 v = 2 + 12 = 14 m/s,x = 8 + 24 = 32 m。用第三条验算:14² − 2² = 192,2 × 3 × 32 = 192,两边相等。

斜抛运动(以仰角 θ 抛出)的轨迹方程分式层数多,适合练手:

y=x\tan\theta-\frac{gx^2}{2v_0^2\cos^2\theta}

注意 \cos^2\theta 的写法:上标紧跟函数名,显示为 cos²θ,这是三角函数平方的通行写法。

常见错误

  • 粗体希腊字母无效:\mathbf{\omega} 在 LaTeX 和 KaTeX(本站文章里的公式用它渲染)里都不会变粗,希腊字母加粗统一用 \boldsymbol{\omega}。
  • 长箭头用了短命令:\vec{AB} 的箭头只盖住一个字母宽度,两点矢量用 \overrightarrow{AB}。
  • 单位写成斜体:直接输入 m/s 会被当成变量排成斜体,单位放进 \mathrm{}。
  • 下标漏花括号:F_Nf 只有 N 在下标里,多字符下标要整体包起来。

编辑器里的斜抛运动轨迹方程

物理量加箭头与用粗斜体两种写法对照

建议把这周作业里的一道受力分析题,按例题一的顺序先写矢量平衡式、再写两条分量式,录进编辑器检查下标和单位;要放进 Word 作业时,在「可视化」模式下用顶栏「导出」→「Word(含公式)」,它一次只导出当前这一条,几条公式要一起进作业,就在「文档编辑」里逐条插入后导出「Word 文档 (.docx)」,导出要登录并开通本站会员。数学部分的根式与函数写法见 AxMath初中数学。

延伸阅读

常见问题

矢量用箭头还是加粗?
两种都常见,关键是全文统一。中学教材和板书多在字母上加箭头,手写也方便;大学教材和期刊多用粗体字母表示矢量(粗斜体或粗正体,按刊物要求)。给学生出题或写讲义可以用箭头,投稿时按目标刊物的作者须知来定。在编辑器里两种写法都能输入,选定一种后同一篇文档不要混用。