力学是一门相当古老的学科,在教科书上我们曾经在动力学伊始就学习过“历史的回顾”,由此可见编者的良苦用心。对力学的复习就由此谈起吧。
一.力学的建立
力学的演变以追溯到久远的年代,而物理学的其它分支,直到近几个世纪才有了较大的发展,究其原因,是人们对客观事物的认识规律所决定的。在日常生活和生产劳动中,首先接触最多的是宏观物体的运动,其中最简单.最基本的运动是物体位置的变化,这种运动称之为机械运动。由此我们注意到,力学建立的原动力就是源于人们对机械运动的研究,亦即力学的研究对象就是机械运动的客观规律及其应用。了解了这些,可以对力学的主脉络有了一条清晰的线索,就是对于物体运动规律的研究。首先要涉及到物体在空间的位置变化和时间的关系,继而阐述张力之间的关系,然后从运动和力出发,推广并建成完整的力学理论。正是要达到上述目的,我们在研究过程中,就需要不断地引入新的物理概念和方法,此间,由“物”及“理”的思维过程和严密的逻辑揄体系,逐步得以完善和体现。明确了以上观点,可以使我们在学习及复习过程,不会生硬地接受.机械地照搬,而是自然流畅地水到渠成。
让我们走入力学的大门看一看,它的殿堂是怎样的金碧辉煌。静力学研究了物体最简单的状态:简单的状态:静止或匀速直线运动。并且阐述了解决力学问题最基本的方法,如受力情况的分析以及处理方式;力的合成.力的分解和正交分解法。应当认识到,这些方法是贯穿于整个力学的,是我们研究机械运动规律的不可缺少的手段。运动学的主要任务是研究物体的运动,但并不涉及其运动的原因。牛顿运动定律的建立为研究力与运动的关系奠定了雄厚的基础,即动力学。至此,从理论上讲各种运动都可以解决。然而,物体的运动毕竟有复杂的问题出现,诸如碰撞.打击以及变力作用等等,这类问题根本无法求解。力学大厦的建设者们,从新的角度对物体的运动规律做了全面的.深入的讨论,揭示了力与运动之间新的关系。如力对空间的积累-功,力对时间的积累-冲量,进而获得了解决力学问题的另外两个途径-功能关系和动量关系,它们与牛顿运动定律一起,在力学中形成三足鼎立之势。
二.力学概念的引入
前面曾经提到过,力学的研究对象是机械运动的客观规律及其应用。为达此目的,我们需要不断地引入许多概念。以运动学部分为例,体会一下力学概念引入的动机及方法,这对力学的复习无疑是大有裨益的。
让我们研究一下行驶在平直公路上的汽车。首先一个问题就是,怎样确定汽车在不同时刻的位置。为了能精确地确定汽车的位置,我们可将汽车看作一个点,这样,质点的概念随之引入。同时,参照物的引入则是水到渠成的,即在参照物上建立一个直线坐标,用一个带有正负号的数值,即可能精确描述汽车的位置。而后由于汽车位置要不断地发生变化,位置的改变-位移亦被引入,至于速度的引入在此就不再赘述。在学习物理的过程中,这类问题可以说比比皆是。因此,只有搞清引入某一概念的真正意图,才能对要研究的问题有深入的了解,才能说真正地掌握了一个物理概念。而在物理中,引入概念的方法,充分体现了物理学的研究手段,例如:用比值定义物理量。该方法在整个物理学中具有很典型的意义。
把握一个概念的来龙去脉和准确定义显然是非常重要的,可以避免一些相似概念的混淆。如功与冲量.动能与动量.加速度与速度等等。所谓学习物理要“概念清楚”,就是这个含意。
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