物理学研究对象涉及的基本概念

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1、物理学研究对象涉及的基本概念系列讲座第二讲经典力学的基本概念1.力学中的物理量的方向性⑴矢量①定义：既有大小、又有方向而且其叠加必须满足平行四边形法则的量（三者缺一不可）。②矢量运算法则：•相加减满足平行四边形法则：（余弦定理）•相乘：点乘得标量叉乘得矢量凡矢量,一定要考虑其方向性,但不是所有方向的物理量都是矢量。如“双向标量”和“张量”：⑵双向标量：只有两个非此即彼可能方向的物理量，在事先约定“正方向”的前提下，以正、负号表示方向、绝对值表示大小的量。如矢量在坐标轴上的投影所得的是双向标量。(3)张量：含有多个有方向性分量的，

2、以矩阵表示的物理量，除一阶张量(如)是矢量外，其余都不是矢量。2.通过理想模型法构成的几个基本概念(1)质点：忽略对象在空间的体积，视为一个质量集中于质心的几何点。①自由度；②物体间距远大于它们的尺寸时，物体近似视为质点；③物体只作平动时可近似认为质点。两个必要判据：所以不能轻易把小球运动视为质点，哪怕小球半径足够小。例：一个很小的钢球沿斜面做无滑滚动，求小球沿斜面方向的加速度。解：将小球视为质点，半径r,质量m，因无滑动将小球视为刚体，设瞬时质量速度纯滚动仅受静摩擦力f不能忽略。（质心定理投影式）（转动定理）（纯滚条件）三式联

3、立解得：分析：由于以质点处理，是把小球的转动惯量也用于平动，所以>物体所占的转动能成分越多，与相差就越大，越不适宜视为质点。(2)刚体：忽略对象在运动变化中的形变，视为一个有质量空间分布和体积都不变的刚体。①自由度；②有转动情况的物体；③以质点力学和刚体力学为基础，研究振动系统。(3)完全弹性体：外力撤除，形变恢复到原状①自由度；②依形变不同，应力不同；③同时满足动量守恒与动能守恒。(4)理想流体：质量均匀分布，能量传输连续，各向同性。①自由度；②平衡时，待测点上各个方向的压强相等；③满足流体力学中的各种理想条件下的规律（如伯努

4、利方程）。3.与实物有关的力学概念(1)质点、刚体、弹性体、理想流体等；(2)惯性：物体尽量维持原来运动状态的性质①牛顿第一定律中惯性指平动表现，第二定律以惯性质量表征；②理论力学中以惯性张量表述，如转动时的转动惯量；③惯性是物体固有属性。(3)惯性质量：牛顿第一运动定律中所定义的物体所含物质的多少，定量描述；(4)引力质量：万有引力定律中所定义的物体所含物质的多少，定性描述，反映物体产生引力场和受引力场作用能力的物理量，即：M、m为两个质点的引力质量。惯性质量和引力质量可能是物质同一属性在不同场合下的不同表现。给定G后，两者相

5、等。(5)力：实物间的相互作用。4.与机械运动概念有关的力学概念(1)机械运动：宏观物体的空间位置随时间变化的运动；(2)力学平衡：；(3)惯性运动：保持静止或匀速直线运动状态的运动——理想的机械运动；(4)参考系：作为描述机械运动的基准——预先假定不动的物体，以其建立坐标系(5)惯性参考系：牛顿第一运动定律能在其中成立的参考系①“惯性运动”与“不受力”是循环论证；②“惯性运动”与“惯性参考系”也是循环论证。5.与绝对时空观有关的概念(1)伽利略变换：(2)绝对运动：物体对静止参考系的运动相对运动：物体对运动参考系的运动牵连运动

6、：运动参考系对静止参考系的运动满足绝对运动＝相对运动＋牵连运动＝＋6.力概念及力的不同分类(1)力：物质间的相互作用，物质运动状态改变的原因（效果）。①将“物体”改为“物质”可以将力概念推广到“场”；②将“加速度”改为“运动状态的改变”，可以将力概念推广到系统能量、动量、角动量改变的原因；③经典力学中，惯性力是非真实力，广义相对论中，是真实力——现代物理学认为一切力都有物质起源。(2)按物质相互作用机制区分①万有引力：在一切具有质量的物质之间，通过引子力传递的力；②电磁力：一切具有电荷的物质之间，通过光子传递的力；③强相互作用力

7、：强子（质子、中子等）之间，通过介子传递的力；④弱相互作用力：除光子之外的基本粒子（强子、轻子）之间，通过等粒子传递的力。7.局限于经典力学范围的力的分类(1)按相互作用方式分：①场力（万有引力）：其中地球附近的万有引力≈重力②接触力（本质属电磁力）:摩擦力和弹力外摩擦湿摩擦（固液之间）——粘滞阻力+压差阻力（或介质间相互作用）干摩擦（固体之间）平动滚动-滚动摩擦力矩-等效滚动静摩擦力滑动摩擦力摩擦力内摩擦-流体内部层流间内摩擦-粘滞阻力ⅰⅱ弹力考虑形变的弹力——弹性回复力F=－kx(胡克定律）略去宏观形变的弹力（张力、支持力、

8、正压力等）静摩擦力方向判断：方向与“相对运动趋势相反”而不一定与物体的运动方向相反，如加速运动的传输带上的物体，不滑动的工件只有当传送带做减速运动时，所收摩擦力方向才与运动方向相反。摩擦力有时做正功，不一定是阻力，大小由外力决定：①沿接触面切向建立坐标系，②沿轴