物理学和力学力学精.ppt

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1、物理学和力学力学1第1页，本讲稿共41页1.11.11.11.1发展着的物理学发展着的物理学发展着的物理学发展着的物理学物理（物理（物理（物理（physicsphysics）源于希腊文自然称为自然哲学）源于希腊文自然称为自然哲学）源于希腊文自然称为自然哲学）源于希腊文自然称为自然哲学 。公公公公元元元元前前前前420420年年年年：德德德德莫莫莫莫克克克克利利利利特特特特(Democritus)(Democritus)提提提提出出出出原原原原子子子子论论论论，一一一一切切切切物物物物质质质质均均均均由由由由无无无无限限限限多多多多个个个个不不不不可可可可分分分分割割割割、看看看看不不不不见见见

2、见的的的的原原原原子子子子所所所所组组组组成成成成(只只只只分分分分水水水水、火、土、气四种火、土、气四种火、土、气四种火、土、气四种)。公公公公元元元元前前前前300300年年年年：浮浮浮浮力力力力、杠杠杠杠杆杆杆杆、轮轮轮轮轴轴轴轴、天天天天文文文文学学学学。（代代代代表表表表人人人人物物物物：阿基米德）阿基米德）阿基米德）阿基米德）罗罗罗罗马马马马灭灭灭灭亡亡亡亡后后后后：人人人人类类类类在在在在物物物物理理理理学学学学，乃乃乃乃至至至至整整整整个个个个科科科科学学学学进进进进入入入入一一一一个个个个停停停停滞期，基督教的神学主宰一切，科学黑暗期。滞期，基督教的神学主宰一切，科学黑暗期。

3、滞期，基督教的神学主宰一切，科学黑暗期。滞期，基督教的神学主宰一切，科学黑暗期。2第2页，本讲稿共41页文艺复兴时：科学才从神学禁锢中解放出来。文艺复兴时：科学才从神学禁锢中解放出来。文艺复兴时：科学才从神学禁锢中解放出来。文艺复兴时：科学才从神学禁锢中解放出来。15431543年：哥白尼（波兰人，年：哥白尼（波兰人，年：哥白尼（波兰人，年：哥白尼（波兰人，14731473年年年年15431543年）对神学提出质疑，发年）对神学提出质疑，发年）对神学提出质疑，发年）对神学提出质疑，发表表表表天体运行论天体运行论天体运行论天体运行论，说明天体运行是以太阳为中心。，说明天体运行是以太阳为中心。，说

4、明天体运行是以太阳为中心。，说明天体运行是以太阳为中心。16091609年年年年16181618年：开普勒归纳出年：开普勒归纳出年：开普勒归纳出年：开普勒归纳出行星运动三定律行星运动三定律行星运动三定律行星运动三定律。16321632年：伽利略发表年：伽利略发表年：伽利略发表年：伽利略发表两学派的对话两学派的对话两学派的对话两学派的对话，推翻地球中心说。，推翻地球中心说。，推翻地球中心说。，推翻地球中心说。十九世纪：经典物理学发展已很完整。十九世纪：经典物理学发展已很完整。十九世纪：经典物理学发展已很完整。十九世纪：经典物理学发展已很完整。3第3页，本讲稿共41页经典物理学经典物理学经典物理学

5、经典物理学 力学力学力学力学：1687168716871687年牛顿集力学理论之大成。年牛顿集力学理论之大成。年牛顿集力学理论之大成。年牛顿集力学理论之大成。热学热学热学热学：早期：钻木取火。早期：钻木取火。早期：钻木取火。早期：钻木取火。秦李冰父子利用岩石加热再骤冷会裂开的技术开凿秦李冰父子利用岩石加热再骤冷会裂开的技术开凿秦李冰父子利用岩石加热再骤冷会裂开的技术开凿秦李冰父子利用岩石加热再骤冷会裂开的技术开凿都江堰都江堰都江堰都江堰。十七世纪：伽利略制造气体温度计。十七世纪：伽利略制造气体温度计。十七世纪：伽利略制造气体温度计。十七世纪：伽利略制造气体温度计。166216621662166

6、2年：玻意耳发现定温时，定量气体的压力与体积成反年：玻意耳发现定温时，定量气体的压力与体积成反年：玻意耳发现定温时，定量气体的压力与体积成反年：玻意耳发现定温时，定量气体的压力与体积成反比。比。比。比。焦耳焦耳焦耳焦耳 开尔文开尔文开尔文开尔文玻尔兹曼玻尔兹曼玻尔兹曼玻尔兹曼吉布斯吉布斯吉布斯吉布斯4第4页，本讲稿共41页光学光学光学光学：公元前约一世纪光反射。：公元前约一世纪光反射。：公元前约一世纪光反射。：公元前约一世纪光反射。1717世纪光折射。世纪光折射。世纪光折射。世纪光折射。16111611年开普勒发现全反射。年开普勒发现全反射。年开普勒发现全反射。年开普勒发现全反射。161516

7、15年斯奈尔（荷兰人）发现折射定律。年斯奈尔（荷兰人）发现折射定律。年斯奈尔（荷兰人）发现折射定律。年斯奈尔（荷兰人）发现折射定律。16751675年牛顿做光的色散实验。年牛顿做光的色散实验。年牛顿做光的色散实验。年牛顿做光的色散实验。16781678年惠更斯（荷兰人）首创波动学说。年惠更斯（荷兰人）首创波动学说。年惠更斯（荷兰人）首创波动学说。年惠更斯（荷兰人）首创波动学说。18011801年杨格（英国人）发现光的干涉。年杨格（英国人）发现光的干涉。年杨格（英国人）发现光的干涉。年杨格（英国人）发现光的干涉。18891889年赫兹（德国人）发射电磁波。年赫兹（德国人）发射电磁波。年赫兹（德国

8、人）发射电磁波。年赫兹（德国人）发射电磁波。几何光学波动光学物理光学、应用光学、量子光学现代物理学5第5页，本讲稿共41页电源自希腊文琥珀（电源自希腊文琥珀（电源自希腊文琥珀（电源自希腊文琥珀（elektronelektron）。）。）。）。1717世纪：吉尔伯特（英国人）发现地磁。世纪：吉尔伯特（英国人）发现地磁。世纪：吉尔伯特（英国人）发现地磁。世纪：吉尔伯特（英国人）发现地磁。1818世纪：静电、静磁、库仑定律。世纪：静电、静磁、库仑定律。世纪：静电、静磁、库仑定律。世纪：静电、静磁、库仑定律。18001800年：伏打电池。年：伏打电池。年：伏打电池。年：伏打电池。18201820年：奥

9、斯特发现电流产生磁。年：奥斯特发现电流产生磁。年：奥斯特发现电流产生磁。年：奥斯特发现电流产生磁。安培发现电流和磁场关系。安培发现电流和磁场关系。安培发现电流和磁场关系。安培发现电流和磁场关系。18261826年：欧姆发现欧姆定律。年：欧姆发现欧姆定律。年：欧姆发现欧姆定律。年：欧姆发现欧姆定律。18301830年：亨利年：亨利年：亨利年：亨利(美国人美国人美国人美国人)发现变动的电流和感应电压之关系。发现变动的电流和感应电压之关系。发现变动的电流和感应电压之关系。发现变动的电流和感应电压之关系。18311831年：法拉第年：法拉第年：法拉第年：法拉第(英国人英国人英国人英国人)发现电磁感应定

10、律。发现电磁感应定律。发现电磁感应定律。发现电磁感应定律。18641864年：麦克斯韦提出麦克斯韦方程式年：麦克斯韦提出麦克斯韦方程式年：麦克斯韦提出麦克斯韦方程式年：麦克斯韦提出麦克斯韦方程式(Maxwell quation)(Maxwell quation)。电磁学：电磁学：电磁学：电磁学：6第6页，本讲稿共41页近代物理学近代物理学近代物理学近代物理学(两大基石两大基石两大基石两大基石:量子力学及相对论量子力学及相对论量子力学及相对论量子力学及相对论)二十世纪以后发展的物理称为近代物理。二十世纪以后发展的物理称为近代物理。二十世纪以后发展的物理称为近代物理。二十世纪以后发展的物理称为近代

11、物理。1900190019001900年普朗克年普朗克年普朗克年普朗克(德国人德国人德国人德国人)提出量子论，经提出量子论，经提出量子论，经提出量子论，经20202020多年发展成量子力学。多年发展成量子力学。多年发展成量子力学。多年发展成量子力学。1905190519051905年爱因斯坦提出狭义相对论。年爱因斯坦提出狭义相对论。年爱因斯坦提出狭义相对论。年爱因斯坦提出狭义相对论。近代物理以研究对象作为分类依据近代物理以研究对象作为分类依据近代物理以研究对象作为分类依据近代物理以研究对象作为分类依据基本粒子物理基本粒子物理基本粒子物理基本粒子物理(elementary particle ph

12、ysics)(elementary particle physics)(elementary particle physics)(elementary particle physics)原子核物理原子核物理原子核物理原子核物理(nuclear physics)(nuclear physics)(nuclear physics)(nuclear physics)原子分子物理原子分子物理原子分子物理原子分子物理(atomic and molecular physics)(atomic and molecular physics)(atomic and molecular physics)(atom

13、ic and molecular physics)凝聚态物理凝聚态物理凝聚态物理凝聚态物理(condensed matter physics)(condensed matter physics)(condensed matter physics)(condensed matter physics)表面物理表面物理表面物理表面物理(surface physics)(surface physics)(surface physics)(surface physics)等离子体物理等离子体物理等离子体物理等离子体物理(plasma physics)(plasma physics)(plasma phy

14、sics)(plasma physics)7第7页，本讲稿共41页物理学的发展对人类生活的影响物理学的发展对人类生活的影响物理学的发展对人类生活的影响物理学的发展对人类生活的影响 经典物理学的影响经典物理学的影响经典物理学的影响经典物理学的影响力学力学力学力学：筷子、钉锤、板手、天平利用杠杆、轮轴、滑轮、螺旋：筷子、钉锤、板手、天平利用杠杆、轮轴、滑轮、螺旋：筷子、钉锤、板手、天平利用杠杆、轮轴、滑轮、螺旋：筷子、钉锤、板手、天平利用杠杆、轮轴、滑轮、螺旋等简易机械。等简易机械。等简易机械。等简易机械。钟表利用摆振荡的等时性。钟表利用摆振荡的等时性。钟表利用摆振荡的等时性。钟表利用摆振荡的等时

15、性。飞机利用流体力学。飞机利用流体力学。飞机利用流体力学。飞机利用流体力学。光学光学光学光学：镜子、车灯利用光反射。：镜子、车灯利用光反射。：镜子、车灯利用光反射。：镜子、车灯利用光反射。放大镜、照相机利用光折射。放大镜、照相机利用光折射。放大镜、照相机利用光折射。放大镜、照相机利用光折射。望远镜、显微镜、投影机、摄影机、电影放映机望远镜、显微镜、投影机、摄影机、电影放映机望远镜、显微镜、投影机、摄影机、电影放映机望远镜、显微镜、投影机、摄影机、电影放映机综合应用。综合应用。综合应用。综合应用。8第8页，本讲稿共41页热学热学热学热学：用火烤熟食物、用火来驱逐野兽。：用火烤熟食物、用火来驱逐野

16、兽。：用火烤熟食物、用火来驱逐野兽。：用火烤熟食物、用火来驱逐野兽。冰箱、冷暖气机、蒸汽机、内燃机利用热能与功相互转冰箱、冷暖气机、蒸汽机、内燃机利用热能与功相互转冰箱、冷暖气机、蒸汽机、内燃机利用热能与功相互转冰箱、冷暖气机、蒸汽机、内燃机利用热能与功相互转换。换。换。换。温度计利用热胀冷缩。温度计利用热胀冷缩。温度计利用热胀冷缩。温度计利用热胀冷缩。电磁学电磁学电磁学电磁学：发电厂利用电磁感应。：发电厂利用电磁感应。：发电厂利用电磁感应。：发电厂利用电磁感应。洗衣机、电扇利用电能驱动马达。洗衣机、电扇利用电能驱动马达。洗衣机、电扇利用电能驱动马达。洗衣机、电扇利用电能驱动马达。电灯、电饭锅

17、、电熨斗利用电能转换成热能或光能。电灯、电饭锅、电熨斗利用电能转换成热能或光能。电灯、电饭锅、电熨斗利用电能转换成热能或光能。电灯、电饭锅、电熨斗利用电能转换成热能或光能。收音机、电视、无线电话、微波炉利用电磁波原收音机、电视、无线电话、微波炉利用电磁波原收音机、电视、无线电话、微波炉利用电磁波原收音机、电视、无线电话、微波炉利用电磁波原理。理。理。理。9第9页，本讲稿共41页镭射镭射镭射镭射(Light Amplification by Stimulated Emission of Radation(Light Amplification by Stimulated Emission of

18、Radation(Light Amplification by Stimulated Emission of Radation(Light Amplification by Stimulated Emission of Radation，简称，简称，简称，简称LASER LASER LASER LASER 激光激光激光激光)利用原子能态跃迁利用原子能态跃迁利用原子能态跃迁利用原子能态跃迁核能发电利用原子核物理核能发电利用原子核物理核能发电利用原子核物理核能发电利用原子核物理晶体管利用半导体物理晶体管利用半导体物理晶体管利用半导体物理晶体管利用半导体物理超导体高温、低温超导超导体高温、低温超导超

19、导体高温、低温超导超导体高温、低温超导对电脑、通信对电脑、通信对电脑、通信对电脑、通信 、航天科技、宇宙探索的影响深远。、航天科技、宇宙探索的影响深远。、航天科技、宇宙探索的影响深远。、航天科技、宇宙探索的影响深远。近代物理学的影响近代物理学的影响近代物理学的影响近代物理学的影响应用物理、理论物理、凝聚态、非线性物理等等10第10页，本讲稿共41页1.21.21.21.2物理学科的美学特点物理学科的美学特点物理学科的美学特点物理学科的美学特点“三性三性三性三性”简洁性简洁性简洁性简洁性:1)1)物理模型物理模型物理模型物理模型:质点质点质点质点,刚体，间谐波等刚体，间谐波等刚体，间谐波等刚体，

20、间谐波等2)2)光电效应光电效应光电效应光电效应:截止频率截止频率截止频率截止频率,逸出功逸出功逸出功逸出功,饱和电流饱和电流饱和电流饱和电流,截止电压截止电压截止电压截止电压,延迟时间延迟时间延迟时间延迟时间,-,-爱爱爱爱因斯坦公式因斯坦公式因斯坦公式因斯坦公式:mv:mv2 2/2=h/2=h -A-A11第11页，本讲稿共41页1)1)数学的抽象数学的抽象数学的抽象数学的抽象:1+1=2:1+1=22)2)普朗克黑体公式的诞生普朗克黑体公式的诞生普朗克黑体公式的诞生普朗克黑体公式的诞生3)3)开普勒总结天体运动的普遍规律开普勒总结天体运动的普遍规律开普勒总结天体运动的普遍规律开普勒总结

21、天体运动的普遍规律4)4)爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦-“-“统一场统一场统一场统一场”理论理论理论理论普遍性：普遍性：12第12页，本讲稿共41页 所有力学规律的等价所有力学规律的等价所有力学规律的等价所有力学规律的等价(伽利略伽利略伽利略伽利略)-)-所有物理规律的等价所有物理规律的等价所有物理规律的等价所有物理规律的等价(爱氏爱氏爱氏爱氏)-)-非惯性系非惯性系非惯性系非惯性系(引力场引力场引力场引力场):):所有物理规律的等价所有物理规律的等价所有物理规律的等价所有物理规律的等价-广广广广义义义义相相相相对对对对论论论论电磁场电磁场电磁场电磁场-微观微观微观微观:强弱相互作用强弱相

22、互作用强弱相互作用强弱相互作用-统统统统一一一一场场场场论论论论狭狭狭狭义义义义相相相相对对对对论论论论惯性系惯性系惯性系惯性系爱因斯坦对爱因斯坦对“普遍性普遍性”的追求的追求:13第13页，本讲稿共41页对称性：物理规律在某些变换下具有不变性。对称性：物理规律在某些变换下具有不变性。1)1)力学规律具有伽利略不变性；力学规律具有伽利略不变性；力学规律具有伽利略不变性；力学规律具有伽利略不变性；2)2)电磁理论及整个物理理论；电磁理论及整个物理理论；电磁理论及整个物理理论；电磁理论及整个物理理论；3)3)爱氏的相对论；爱氏的相对论；爱氏的相对论；爱氏的相对论；14第14页，本讲稿共41页1)1

23、)面面面面对对对对著著著著名名名名的的的的迈迈迈迈克克克克尔尔尔尔逊逊逊逊莫莫莫莫雷雷雷雷实实实实验验验验结结结结果果果果：既既既既然然然然可可可可以以以以讨讨讨讨论论论论究究究究竟竟竟竟有有有有没没没没有有有有绝绝绝绝对对对对空空空空间间间间(以以以以太太太太)，那那那那么么么么也也也也就就就就可可可可以以以以讨讨讨讨论论论论究究究究竟竟竟竟有有有有没没没没有有有有绝绝绝绝对对对对时时时时间间间间；有有有有没有绝对的空间对时间的变化率没有绝对的空间对时间的变化率没有绝对的空间对时间的变化率没有绝对的空间对时间的变化率绝对速度。绝对速度。绝对速度。绝对速度。2)2)既既既既然然然然对对对对于于

24、于于两两两两惯惯惯惯性性性性系系系系，所所所所有有有有力力力力学学学学规规规规律律律律都都都都是是是是等等等等价价价价的的的的，那那那那么么么么对对对对于于于于两两两两惯惯惯惯系是否所有物理规律也是等价的？系是否所有物理规律也是等价的？系是否所有物理规律也是等价的？系是否所有物理规律也是等价的？3)3)对对对对于于于于两两两两个个个个惯惯惯惯性性性性系系系系，所所所所有有有有力力力力学学学学规规规规律律律律经经经经伽伽伽伽利利利利略略略略变变变变换换换换是是是是对对对对称称称称的的的的，那那那那末末末末同同同同样样样样对对对对于于于于两两两两惯惯惯惯性性性性系系系系，所所所所有有有有物物物物理

25、理理理规规规规律律律律要要要要经经经经过过过过什什什什么么么么样样样样的的的的变变变变换换换换才才才才也也也也是是是是对对对对称的呢？称的呢？称的呢？称的呢？关于相对论，爱因斯坦是如何进行对称性思维的呢？关于相对论，爱因斯坦是如何进行对称性思维的呢？关于相对论，爱因斯坦是如何进行对称性思维的呢？关于相对论，爱因斯坦是如何进行对称性思维的呢？15第15页，本讲稿共41页“If“If such such a a symmetry symmetry is is indeed indeed found,found,the the question question could could still

26、still be be raised raised whether whether there there could could not not exist exist corresponding corresponding elementary elementary particles particles exhibiting exhibiting opposite opposite symmetry symmetry,such,such that that in in the the broader broader sense sense there there will will st

27、ill still be be overall overall right left symmetry.”right left symmetry.”“如如如如果果果果发发发发现现现现了了了了这这这这种种种种不不不不对对对对称称称称，那那那那么么么么我我我我们们们们又又又又要要要要问问问问，是是是是否否否否相相相相应应应应地地地地还还还还存存存存在在在在着着着着另另另另一一一一种种种种表表表表象象象象相相相相反反反反不不不不对对对对称称称称的的的的基基基基本本本本粒粒粒粒子子子子行行行行为为为为，从从从从而而而而在在在在更更更更广广广广泛泛泛泛的的的的意义上，仍然保持着总的左右对称。意义上，仍然

28、保持着总的左右对称。意义上，仍然保持着总的左右对称。意义上，仍然保持着总的左右对称。”-李政道，杨振宁李政道，杨振宁李政道，杨振宁李政道，杨振宁16第16页，本讲稿共41页“三感三感三感三感”稳定感稳定感稳定感稳定感(家园感家园感家园感家园感):):1 1）从从从从笛笛笛笛卡卡卡卡儿儿儿儿的的的的守守守守恒恒恒恒观观观观-牛牛牛牛顿顿顿顿的的的的守守守守恒恒恒恒定定定定律律律律-宇宇宇宇宙宙宙宙的的的的有有有有限限限限-电电电电荷荷荷荷，质质质质能能能能的的的的恒恒恒恒定定定定-。使使使使人人人人深深深深感感感感物物物物质质质质世世世世界界界界的的的的实实实实在在在在、可可可可知和稳定知和稳定

29、知和稳定知和稳定。2 2）当当当当爱爱爱爱因因因因斯斯斯斯坦坦坦坦用用用用绝绝绝绝对对对对光光光光速速速速取取取取代代代代牛牛牛牛顿顿顿顿的的的的绝绝绝绝对对对对时时时时空空空空时时时时，人人人人们们们们最最最最终终终终还还还还是是是是接接接接受受受受了了了了,因因因因为为为为人人人人们们们们觉觉觉觉得得得得这这这这只只只只不不不不过过过过是是是是以以以以一一一一个个个个绝绝绝绝对对对对的的的的“最最最最快快快快”替替替替代代代代了了了了原原原原来来来来心心心心目目目目中中中中的的的的绝绝绝绝对对对对“最最最最大大大大”。而而而而“皈皈皈皈(归归归归)依依依依”尚存，尚存，尚存，尚存，“绝对绝

30、对绝对绝对”依旧。依旧。依旧。依旧。17第17页，本讲稿共41页延伸感延伸感:1 1）伽利略的斜面思想实验；）伽利略的斜面思想实验；）伽利略的斜面思想实验；）伽利略的斜面思想实验；2 2）牛顿的万有引力；）牛顿的万有引力；）牛顿的万有引力；）牛顿的万有引力；3 3）任一热循环分解成无数个卡诺循环）任一热循环分解成无数个卡诺循环）任一热循环分解成无数个卡诺循环）任一热循环分解成无数个卡诺循环:熵熵熵熵4 4）无数子波合成）无数子波合成）无数子波合成）无数子波合成-惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理奇妙的光速奇妙的光速奇妙的光速奇妙的光速18第18页，本讲稿共41页节奏节奏(层次层次)感感:

31、1 1）“死死死死亡亡亡亡意意意意味味味味着着着着什什什什么么么么?”?”爱爱爱爱因因因因斯斯斯斯坦坦坦坦脱脱脱脱口口口口而而而而出出出出：“意意意意味味味味着着着着再再再再也也也也听听听听不见莫扎特的音乐了不见莫扎特的音乐了不见莫扎特的音乐了不见莫扎特的音乐了”。2 2）把把把把握握握握大大大大自自自自然然然然的的的的脉脉脉脉搏搏搏搏，振振振振动动动动与与与与波波波波是是是是物物物物质质质质世世世世界界界界的的的的基基基基本存在方式。本存在方式。本存在方式。本存在方式。3 3）玻尔的氢原子镨线图）玻尔的氢原子镨线图）玻尔的氢原子镨线图）玻尔的氢原子镨线图(层次层次层次层次)，的人物关系树图。

32、的人物关系树图。的人物关系树图。的人物关系树图。4 4）电电电电子子子子在在在在一一一一维维维维势势势势井井井井里里里里运运运运动动动动，在在在在几几几几率率率率大大大大处处处处有有有有节节节节奏奏奏奏地地地地停停停停顿顿顿顿。尤尤尤尤如如如如跳跳跳跳三步舞。三步舞。三步舞。三步舞。19第19页，本讲稿共41页李萨如图形李萨如图形李萨如图形李萨如图形玻尔的氢原子谱线图玻尔的氢原子谱线图玻尔的氢原子谱线图玻尔的氢原子谱线图20第20页，本讲稿共41页1.31.31.31.3时间和长度的计量时间和长度的计量时间和长度的计量时间和长度的计量1.41.41.41.4单位制和量纲单位制和量纲单位制和量纲

33、单位制和量纲1.51.51.51.5数量级的估计数量级的估计数量级的估计数量级的估计1.61.61.61.6参考系参考系参考系参考系 坐标系与时间坐标轴坐标系与时间坐标轴坐标系与时间坐标轴坐标系与时间坐标轴自学自学自学自学21第21页，本讲稿共41页1.71.71.71.7力学力学力学力学-学习物理学的开始学习物理学的开始学习物理学的开始学习物理学的开始什么是力学？什么是力学？什么是力学？什么是力学？物体的空间位形随时间的变化，包括物体的空间位形随时间的变化，包括静止、静止、移动、转动、振动、变形、流动、波动、扩散移动、转动、振动、变形、流动、波动、扩散等。等。力学力学 研究物质研究物质机械运

34、动机械运动规律的科学。规律的科学。22第22页，本讲稿共41页力学的研究方法力学的研究方法力学的研究方法力学的研究方法工程问题力学模型数学模型分析计算符合实际？结束是否力学知识力学知识力学知识力学知识工程经验工程经验工程经验工程经验力学知识力学知识力学知识力学知识力学知识力学知识数学工具数学工具数学工具数学工具23第23页，本讲稿共41页力学模型力学模型质点质点当所研究的物体运动范围远远超过其本身的几何尺寸时，当所研究的物体运动范围远远超过其本身的几何尺寸时，物体的形状和大小对运动的影响很小，物体的形状和大小对运动的影响很小，这时可以将其抽象为只这时可以将其抽象为只有质量而无体积的有质量而无体

35、积的质点质点。质点系质点系包括包括质点、刚体质点、刚体、弹塑性体和流体等。、弹塑性体和流体等。刚体刚体是质点间是质点间距离始终保持不变距离始终保持不变的质点系。的质点系。刚体刚体是抽象的是抽象的力学模力学模型型。真实物体受力以后都会变形，当物体的变形和运动尺度。真实物体受力以后都会变形，当物体的变形和运动尺度相比小的多时，则可简化为刚体。相比小的多时，则可简化为刚体。24第24页，本讲稿共41页研研究究飞飞机机的的运运动动轨轨迹迹时时，飞飞机机可可视视为质点为质点25第25页，本讲稿共41页研研研研究究究究卫卫卫卫星星星星运运运运动动动动轨轨轨轨道道道道时时时时,卫卫卫卫 星星星星可可可可视视

36、视视为为为为质质质质点点点点；但但但但研研研研究究究究卫卫卫卫星星星星姿姿姿姿态态态态控控控控制制制制时时时时，则则则则不不不不能能能能视视视视为质点。为质点。为质点。为质点。26第26页，本讲稿共41页力学学科力学学科力学学科力学学科学科分类学科分类学科分类学科分类一般力学一般力学一般力学一般力学 重点研究重点研究重点研究重点研究一般质点系一般质点系一般质点系一般质点系和和和和刚体系刚体系刚体系刚体系固体力学固体力学固体力学固体力学 重点研究重点研究重点研究重点研究固体固体固体固体流体力学流体力学流体力学流体力学 重点研究重点研究重点研究重点研究流体流体流体流体(液体和气体液体和气体液体和气

37、体液体和气体)属于一般力学的有理论力学属于一般力学的有理论力学属于一般力学的有理论力学属于一般力学的有理论力学(狭义的狭义的狭义的狭义的)、分析力学分析力学分析力学分析力学、外弹道学、振动理论、刚体、外弹道学、振动理论、刚体、外弹道学、振动理论、刚体、外弹道学、振动理论、刚体动力学、陀螺力学、运动稳定性等；属于固体力学的有材料力学、结构力学、弹动力学、陀螺力学、运动稳定性等；属于固体力学的有材料力学、结构力学、弹动力学、陀螺力学、运动稳定性等；属于固体力学的有材料力学、结构力学、弹动力学、陀螺力学、运动稳定性等；属于固体力学的有材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学等；流体力学是由早

38、期的水力学和水动力学这两个性力学、塑性力学、断裂力学等；流体力学是由早期的水力学和水动力学这两个性力学、塑性力学、断裂力学等；流体力学是由早期的水力学和水动力学这两个性力学、塑性力学、断裂力学等；流体力学是由早期的水力学和水动力学这两个风格迥异的分支汇合而成，现在则有空气动力学、风格迥异的分支汇合而成，现在则有空气动力学、风格迥异的分支汇合而成，现在则有空气动力学、风格迥异的分支汇合而成，现在则有空气动力学、气体动力学气体动力学气体动力学气体动力学、多相流体力学、渗、多相流体力学、渗、多相流体力学、渗、多相流体力学、渗流力学、非牛顿流体力学等分支。各分支学科间的交叉结果又产生粘弹性理论、流力学

39、、非牛顿流体力学等分支。各分支学科间的交叉结果又产生粘弹性理论、流力学、非牛顿流体力学等分支。各分支学科间的交叉结果又产生粘弹性理论、流力学、非牛顿流体力学等分支。各分支学科间的交叉结果又产生粘弹性理论、流变学流变学流变学流变学、气动弹性力学等。、气动弹性力学等。、气动弹性力学等。、气动弹性力学等。学科的性质学科的性质学科的性质学科的性质 力学是一门力学是一门力学是一门力学是一门基础学科基础学科基础学科基础学科 力学又是一门力学又是一门力学又是一门力学又是一门技术学科技术学科技术学科技术学科 力学是横跨理工的桥梁！力学是横跨理工的桥梁！力学是横跨理工的桥梁！力学是横跨理工的桥梁！27第27页，

40、本讲稿共41页力学的应用力学的应用力学的应用力学的应用 航天工程航天工程航天工程航天工程（神州五号）（神州五号）（神州五号）（神州五号）28第28页，本讲稿共41页力学的应用力学的应用 航天工程航天工程航天清华一号小卫星航天清华一号小卫星发现发现号航天号航天飞飞机机29第29页，本讲稿共41页力学的应用力学的应用力学的应用力学的应用 航空工程航空工程航空工程航空工程30第30页，本讲稿共41页力学的应用机械工程力学的应用机械工程力学的应用机械工程力学的应用机械工程超超超超导悬导悬浮浮浮浮31第31页，本讲稿共41页力学的应用土木工程力学的应用土木工程力学的应用土木工程力学的应用土木工程上海南浦

41、大桥32第32页，本讲稿共41页力学的应用土木工程力学的应用土木工程力学的应用土木工程力学的应用土木工程高高层建筑与大型建筑与大型桥梁梁 浦浦浦浦 东东 开开开开 发发 区区区区“双子星双子星双子星双子星”(“911”(“911”事件中被毁事件中被毁事件中被毁事件中被毁)33第33页，本讲稿共41页力学的应用水利工程力学的应用水利工程力学的应用水利工程力学的应用水利工程美国胡佛大美国胡佛大美国胡佛大美国胡佛大坝坝34第34页，本讲稿共41页力学的应用力学的应用力学的应用力学的应用核反应堆工程核反应堆工程35第35页，本讲稿共41页力学的应用石油工程力学的应用石油工程36第36页，本讲稿共41页力学的应用计算机工程力学的应用计算机工程力学的应用计算机工程力学的应用计算机工程37第37页，本讲稿共41页力学的应用其它领域力学的应用其它领域38第38页，本讲稿共41页力学的应用其它领域力学的应用其它领域力学的应用其它领域力学的应用其它领域大气、海洋、地壳大气、海洋、地壳39第39页，本讲稿共41页力学的应用其它领域力学的应用其它领域力学的应用其它领域力学的应用其它领域大型射大型射大型射大型射电电望望望望远镜远镜40第40页，本讲稿共41页力学的应用其它领域力学的应用其它领域毛细管振动毛细管振动毛细管振动毛细管振动41第41页，本讲稿共41页