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[幼儿园点评] 从认知逻辑谈物理学习

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心比天低一些 发表于 2018-11-7 10:46:34 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
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  物理学真正的开端,是牛顿出版了著名的《自然哲学的数学原理》一书,确立了牛顿力学的框架体系,他的力学体系源自伽利略对惯性的研讨,他的引力理论来自于开普勒三定律,而开普勒三定律是经过大量的天文观测数据归结总结出来的。
  牛顿力学的运动学是用空间中的一个点表示一个质点的位置,那么质点的运动,实践上就描绘成了这个点在不同时间跑到了不同的位置。那么为了描绘空间中的一个点,我们需求找参照物树立坐标系,而点的坐标随时间变化,就能够用函数来描绘。我们晓得函数在一点的导数是函数的变化率,那么我们就能够求导,来定义速度、加速度、加加速度、加加加速度……当然,我们其实只定义到加速度就能够了。当然,坐标系也能够随意选,而不同坐标系描绘的物理事实应该是同样的,所以我们需求某种坐标变换将不同的坐标系联络起来。这些就是运动学局部了。
  而动力学的根底是思索伽利略相对性原理。这是一条地道基于经历的假定,固然我们难以找到一个绝对的匀速运动的车厢,但我们能够留意到,假如一个车厢不受干扰地相对空中以匀速直线运动,我们在车厢里无法得知本人是不是在运动。也就是说静止的参考系和匀速直线运动的参考系是没什么实质区别的,其中的物体满足同样的动力学,即惯性系。假如一个物体不受任何影响会静止,那么在另一个等价的参考系它也有可能在做匀速直线运动。这就是牛顿第一定律了。由于牛顿力学中以为不同坐标系所用的时间都应该是一样的,所以不同的惯性系就经过伽利略变换相联络。于是我们假如晓得一个自在运动的物体的位置和速度,那么这个物体尔后的运动状态就被肯定了。
  假如晓得互相作用F,那么准绳上就晓得质点怎样运动了。但其实牛顿力学也不晓得详细互相作用怎样描绘。牛顿自己只从开普勒三定律总结出了引力的描绘方式:F=GMm/r^2 ,尔后洛伦兹力给出了点电荷受电磁场作用的方式:F=e(E+V_x B)。诚然,绝大多数宏观能见到的互相作用就只要电磁场和引力两种,所以准绳上,质点的运动问题勉强算是处理了。
  那么普通的物体我们能够看做是一堆质点,这么多质点的坐标和速度我们显然没法晓得,而且物体内部的互相作用普通来说也没法晓得,不过经过简单的推理我们还是能找出一些质点系运动的规律:假如只思索质心的话,质点系整体的平动和质点的运动很像。
  但这样还是不够,完整不晓得物体内互相作用,还是信息量太少。于是我们又有了一个简单的模型:刚体,一个完整不变形的物体,互相作用无比大使得它恣意两个点的间隔都维持不变,于是我们只用思索它的平动和转动,而刚体转动问题经过简单的推理,又发现一个和F=ma=dp/dt很像的方程:M=dL/dt,只是质量换成转动惯量,动量换成角动量,力换成力矩。当然,刚体只是个理想模型,实践上是不存在的。 假如思索质点系动力学自身,我们还能够找到一些守恒量,即在质点系运动中不变的量,即能量、动量和角动量,能够便当我们剖析问题。
  物理学的学习更多的是树立物理学的学习思想,当我们一窥全貌后,控制了物理认知的逻辑,才干明白学为何用.有课程的任何疑问,北京新东方优能一对一部专业教师会为您答疑解惑。

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