【基础知识】《普通物理学1-力学》(第五版)精要摘录(连载)
yy+sy 2009-2-27物理
前言:大家会物理吗?不会就接着看,会就把窗口关上吧,这里不欢迎讨论,要讨论去版面讨论去!
由于本人时间不多,写得较慢,请见谅。有愿意帮我写的我会非常高兴的。


第一篇 力学 (共5章,33节)

第一章 质点的运动

1-1 质点 参考系 运动方程

一个物体相对于另一个物体的位置,或者,一个物体的某些部分相对于其他部分的位置,随着时间而变化的过程,叫做机械运动
为了研究物体的机械运动,我们不仅需要确定描述物体运动的方法,还需要对复杂的物体运动进行合理的抽象,提出物理模型,以便突出主要矛盾,化繁为简,以利于解决问题。

1.质点

一般地说,物体运动时,其内部各点的位置变化常是各不相同的,而且物体的大小和形状也可能发生变化。
但是,如果在我们所研究的问题中,物体的大小和形状不起作用,或者所起的作用并不显著而可以忽略不计时,我们就可以近似地把该物体看作是一个具有质量而没有大小和形状的理想物体,称作质点
例如,研究地球公转时可以把地球当做一个质点,而研究地球自转时就不可以。

2.参考系和坐标系

无论从机械运动来说,还是从其它运动形式来说,自然界中的一切物质都处于永恒运动之中。
运动和物质是不可分割的,运动是物质的存在形式、是物质的固有属性,物质的运动存在于人们意识之外,这便是运动本身的绝对性

在这些错综复杂的运动中,要描述一个物体的机械运动,总得选择另一物体或几个彼此之间相对静止的物体作为参考,然后研究这个物体相对于这些物体是如何运动的。
被选作参考的物体叫做参考系
参考系的选择可以是任意的,主要看问题的性质和研究的方便而定。

同一物体的运动,由于我们所选取的参考系不同,对它的运动的描述就会不同。
在不同参考系中,对同一物体的运动具有不同描述的事实,叫做运动描述的相对性
要明确地描述一个物体的运动,只有在选取某一确定的参考系后才有可能,而由此作出的描述总是有相对性的。

为了从数量上确定物体相对于参考系的位置,需要在参考系上选用一个固定的坐标系。
一般在参考系上选定一点作为坐标系的原点,取通过原点并标有长度的线作为坐标轴。
常用的坐标系是直角坐标系。它的三条坐标轴(x轴、y轴、z轴)互相垂直。
根据需要,我们也可以选用其它的坐标系,如极坐标系、球坐标系或柱坐标系等。

3.空间与时间


人们关于空间和时间概念的形成,首先起源于对自己周围物质世界和物质运动的直觉。空间反映了物质的广延性,它的概念是与物体的体积和物体位置的变化联系在一起的。时间所反映的则是物理事件的顺序性和持续性。
《墨经》中说:“宇,弥异所也。”“久,弥异时也。”此处,“宇”指空间,“久”指时间。意思是说,空间是一切不同位置的概括和抽象;时间是一切不同时刻的概括和抽象。
在自然科学的创始和形成时代,有两种代表性的看法。
莱布尼茨(G.W.Leibniz)认为,空间和时间是物质上下左右的排列形式和先后久暂的持续形式,没有具体的物质和物质的运动就没有空间和时间。
牛顿认为,空间和时间是不依赖于物质的独立客观存在。
莱布尼茨强调空间和时间与物质运动的联系而忽视其客观性;牛顿强调空间和时间的客观存在而忽视其与物质运动的联系;他们都有合理的一面,而又都包含着错误。
随着科学的进步,人们经历了从牛顿的绝对时空观到爱因斯坦的相对论时空观的转变,从时空的有限与无限的哲学思辨到可以用科学探索的阶段。
目前亮度的时空范围,从宇宙范围的尺度1026m[约2X1010l.y.(光年)]到微观离子尺度10-15m,从宇宙的年龄1018s[约2X1010a(年)]到微观粒子的最短寿命10-24s。
空间的长度和时间间隔都有下限:普朗克长度10-35m和普朗克时间10-43s。
当小于普朗克时空间隔时,现有的时空概念就可能不再适用了。

一些典型物理现象的空间尺度(m):
已观测到的宇宙范围     1026
星系团半径         1023
星系间距离         2X1022
银河系半径         7.6X1022

太阳到最近恒星的距离    40X1016
太阳到冥王星的距离     1012
日地距离          1.5X1011
地球半径          106
无线电波中波波长      103
核动力航空母舰长      3X102
小孩高度          1
尘埃            10-3
人类红血球细胞直径     10-6
细菌线度          10-9
原子线度          10-10
核的线度          10-15
普朗克长度         10-35

一些典型物理现象的时间尺度(s):
宇宙年龄         1018
太阳系年龄        1.4X1017
原始人          1013
原始人最早文字记录    1.6X1011
人的平均寿命       109
地球公转(一年)     3.2X107
地球自转(一天)     8.6X104
太阳光到地球的传播时间  5X102
人的心脏跳动周期     1
中频声波周期       10-3
中频无线电波周期     10-6
π+介子的平均寿命     10-9
分子转动周期       10-12
原子振动周期(光波周期) 10-15
光穿越原子的时间     10-18
核振动周期        10-21
光穿越核的时间      10-24
普朗克时间        10-43

4.运动方程

在一个选定的参考系中,当质点运动时,它的位置P(x,y,z)是按一定规律随时刻t而改变的,所以位置是t的函数。这个函数可表示为:
x=x(t),y=y(t),z=z(t)
它们叫做质点的运动方程。 知道了运动方程,我们就能确定任一时刻质点的位置,从而确定质点的运动。从质点的运动方程中消去时间t,即可求得质点的轨迹方程。如果轨迹是直线,就叫做直线运动;如果轨迹为曲线,就叫做曲线运动。例如,自由落体作的是直线运动,它的运动方程可写作x=4.90t2,式中,x以m计,t以s计。由关系式x=4.90t2我们可以确定任一时刻落体所在的位置。大家知道的直线运动的几个公式:
x=x0+vt
x=x0+v0t+1/2at2
其实也都是运动方程。


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本课完
+100  科创币    o1911   2009-02-27    鼓励,请继续,不要半途而 ..
+100  科创币    科创论坛   2009-02-27    鼓励。
来自 物理
 
2009-2-27 17:51:57
1楼
在力学就讲空间和时间会不会早了点。。。
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2楼
请从普朗克常量,分子间力,电磁动量守恒,强相互作用,弱相互作用等概念开篇。我等着哦。
本楼带有严重的目的性。
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3楼
我最喜欢的就是物理里的活塞运动了……咳……咳……
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4楼
我只是知道有普朗克常量这么个概念。。。

话说普朗克常量是怎么算出来的?
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2009-2-28 00:56:20
yy+sy(作者)
5楼
下节课等我写完作业再说吧。(1-2 位移 速度 加速度)
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yy+sy(作者)
6楼
汗。。。最近时间紧张的很。。。有人有这本书吗?
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2009-3-2 22:18:10
2009-3-2 22:18:10
7楼
yy老师开始讲课了……支持~
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2009-3-7 14:50:15
2009-3-7 14:50:15
yy+sy(作者)
8楼
1-2 位移 速度 加速度

为了描述机械运动,我们不仅要有能反映物体位置变化的物理量,还要有结合时间概念反映物体位置变化的快慢的物理量。现在,分别介绍下。

1.位矢

在坐标系中,质点的位置,常用位置矢量(简称位矢)表示。位矢是从原点指向质点所在位置的有向线段,用矢量 r 表示。设质点所在位置的坐标为x,y,z,那么,坐标x,y,z就是r沿坐标轴的三个分量。位矢的大小,如图1-3所示,可由关系式
r = | r | = √( x2 + y2 + z2 )
决定。引入沿着x,y,z三轴正方向的单位矢量 i,j,k 后,我们可把 r 写成
r = xi + yj + zk
位矢的方向余弦是
cosα=x/r  cosβ=y/r  cosγ=z/r

2.位移

设曲线AB是质点运动轨迹的一部分(图1-4)。在时刻t,质点在A点处,在时刻t+Δt,质点到达B点处。A、B两点的位矢分别用rArB来表示。在时间Δt内,质点的位置变化可用从A到B的有向线段AB来表示,AB称为质点的位移矢量,简称位移。位移AB除了表明B点与A点之间的距离外,还表明了B点相对于A点的方位。
位移是矢量,是按照三角形法则或平行四边形法则来合成的。

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以后我不打字了,直接拍照。。。打字费事。。。
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2009-3-27 22:12:25
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9楼
大哥,“你会物理吗?”你不感觉这句话很狂妄吗?就算物理学家一辈子也不敢说他会物理,谦受益,谦卑是一名致力于科学事业的人最重要的道德品质!楼主,普通物理诚然是买进了大学的门槛,但是我想问问楼主,您系统地学习过微积分吗?您知道微分在物理中代表着什么意思吗?没有学过配套的课程就去看普通物理学就是纸上谈兵。现在您在初中,等到了高中就知道物理是一个什么样子的学科了,在这一门学科中,重要的并不是什么多么牛叉的积分式子,真正重要的是物理的思想。并不是拿一本普通物理学看看就能领悟得了的思想!更不是随手翻翻普通物理学就能讲课的!如果楼主仅仅是想满足自己的虚荣心就来这里拿着普通物理学一通宣讲的话,还是请您好自为之吧
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yy+sy(作者)
10楼
我不就是抄书吗。。。你更nb...我上边写的什么???“摘录”!!!
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2009-5-10 01:14:24
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11楼
这个前言很不耐烦
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2009-6-8 20:20:54
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12楼
恩,这书我们学校图书管里有的是,我也学过,不过建议各位还是先上了大学再说吧,除非你可以自学完高中课程后再自学完微积分,或者偶尔翻一下提点兴趣。不过lz把这书往这上面抄只有精神可嘉了,其他的,我认为没啥其他的意义。何况这实在太浪费时间了
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2009-6-30 01:00:44
2009-6-30 01:00:44
13楼
幸苦楼主sy/yy同学

希望开一个贴就能够有始有终把这个帖子继续下去,期待。。。[s:1]
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