经典力学(上)绪论

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1、经典力学（上）电子课件易凡wdyifan@163.com绪论一、为什么要学习物理学3（一）物理学的研究对象与方法物理学是研究物质、能量和它们的相互作用的学科。第23届国际纯粹物理与应用物理联合会（IUPAP）大会（99.3.16—21）通过的“决议五”中指出：4▲空间尺度（相差1045—1046）1026m（约150亿光年）（宇宙）—10－20m（夸克）▲时间尺度（相差1045）1018s（宇宙年龄150亿年）—10-27s（硬射线周期）▲速率范围0（静止）—3╳108m/s（光速）1.物理学的研究对象（十分广泛）5不同尺度和速度范围的对象要用不同的

2、物理学研究：62.物理学的研究方法提出命题应用修改理论实验检验理论预言物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学，其研究方法可概括为：物理的直觉和想象力及洞察力也常常产生重大突破和发现观测、实验推测答案对称性分析守恒量的利用简化模型的选取概念和方法的类比从方法论上讲，物理学的研究方法可分为：演绎法：归纳法：基本定律→推理、演算→新理论归纳实验、观测事实→假设、模型→新理论具体地说，物理学还有许多有特色的方法，比如：定性和半定量分析量纲分析能量分析……（二）物理学是自然科学与技术的基础2004年6月10日，联合国通过决议，规定2005年为“世界物理年”。决议

3、确认：物理学是认识自然界的基础；物理学是当今众多技术发展的基石；物理教育为培养人的发展提供了必要的科学基础。物理学极大地推动了科学、技术的发展历史上物理与技术的关系大致有两种模式技术→物理→技术(以第一次工业革命为标志)物理→技术→物理(以电气化进程为标志)1.物理学与技术20世纪两种模式并存、交叉，但几乎所有重大新技术的创立，都是以物理学的发展为先导的。工业革命推动了热学的发展技术→物理学→技术电磁学将人类社会带进了电器化时代物理学→技术→物理学20世纪核物理迎来了原子能时代激光是物理学对人类社会的又一重大贡献以半导体物理为基础的的电子信息技术对人类社

4、会产生了最大的冲击2.物理学与其它学科的关系物理学的基础性和成熟性对其它学科如化学、生命科学或医学、经济学等学科产生影响和促进；使用物理学的理论、概念和方法解决其它学科的问题；用物理学的实验设备和手段解决其它学科的问题；物理学所体现的科学精神（实验检验）和方法（理论演绎，建立模型）对科学工作者的启示和影响。(三)学习物理学的目的打好学习其它学科的基础提高科学素质和能力,以适应高新技术和市场经济的发展学习物理对提高科学素质有重要作用：（1）培养辩证唯物主义的世界观（2）学会掌握科学的方法（3）培养科学思维能力、发展智力（4）培养探索与创新精神学习的方法注意

5、观察，勤于思考大胆假设，严谨求证学好数学，重视外语坚持真理，老实做人经典力学体系的建立伽利略对力学贡献伽利略（Galileo,1564—1642）意大利科学家。运动的描写与分类自由落体定理惯性抛体运动相对性原理伽利略的研究方法观察→假设→推论→实验检验→假设的修正和推广爱因斯坦对伽利略的评价：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”万有引力定律的发现开普勒（JohannesKepler，1571—1630）德国天文学家行星运动三定律英国的科学家胡克（RobertHooke，1635—1703）

6、哈雷（EdmundHalley，1656—1742）对引力问题做了研究牛顿（IsaacNewton，1642—1727）他据开普勒三定律证明了：据面积速度得出物体受中心力作用由轨道定律可得中心力是吸引力由周期定律得出吸引力与半径的平方成正比在这种平方力作用下，物体的轨道是圆锥曲线：圆、椭圆、双曲线质量引进了万有引力定律牛顿引力定律的检验关于地球形状是椭球的验证；哈雷彗星的预言；1846年，海王星的发现。牛顿力学体系的建立1687年，《自然哲学的数学原理》发表质量、运动的量；绝对时空观；机械运动的三个基本定律；万有引力定律和有心运动问题；物体在有阻力的介质

7、中的运动；天体力学理论等。牛顿力学的建立是物理学第一次伟大的综合用数学方法来系统地整理物理理论，并发展了数学，成为微积分的发明人为经典力学奠定了基础牛顿力学的完善牛顿力学的新表述及应用19世纪，经典力学的发展表现为科学家用新的、更简洁的形式重新表述牛顿定律，如拉格朗日方程组、哈密顿方程组等；牛顿定律推广到连续介质的力学问题中去，出现了弹性力学、流体力学等；20世纪，流体力学发展，最终导致航空甚至航天的出现。不可积问题20世纪四五十年代发展的KAM理论在可积与不可积之间，存在一个近可积区域，KAM理论是讲这种近可积区域里运动规律是怎样的。KAM理论是由前苏

8、联科学家科尔莫戈罗夫（A.N.Kolmogorov）、阿诺尔德（V.I.Arno