论文--浅谈我对力学的认识

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1、浅谈我对力学的认识摘要：力学是物理学的传统内容，长时间里一直作为物理学的代表，它在人类对自然界的认识中具有主导地位。力学经历了两千年的发展历史，是最古老的学科之一。人类历史有多久，力学的历史就有多久。两千年来它经历了从无到有，到不断完善的过程。其中可以以亚里士多德、伽利略、牛顿和爱因斯坦为里程碑。力学历史是悠久的，但悠久和陈旧不同。力学学科是历史悠久而又充满活力不断发展着的学科。21世纪力学的发展前景更是一片光明。作为基础学科的力学与生活息息相关，生活中力学问题无处不在。关键词：发展史,21世纪,前景,生活,应用引言：力学发展在历史年代顺序上和学科逻辑顺序上大体相同，这种发展反映出人类认识由简

2、单到复杂逐步深化的过程。牛顿运动定律的建立是力学发展过程中的重要里程碑。经典力学从此奠定基础并根据学科自身的逻辑规律发展着。在近代和现代，力学随着研究内容的深入和研究领域的扩大逐渐形成各个分支，近年来又出现了跨分支、跨学科综合研究的趋势。力学的发展是分析和综合相结合的过程。从总的发展趋势来看，牛顿运动定律建立以前力学研究的历史大致可分为两个时期：①古代,从远古到公元5世纪，对平衡和运动有初步的了解;②中世纪,从6世纪到16世纪,这个时期对力、运动以及它们之间的关系的认识已有进展，为牛顿运动定律的建立作了准备。牛顿运动定律的建立和从此以后力学研究的历史大致可分为四个时期：①从17世纪初到18世纪

3、末，经典力学的建立和完善化；②19世纪,力学各主要分支的建立；③从1900年到1960年,近代力学，它和工程技术特别是航空、航天技术密切联系；④1960年以后，现代力学，力学同计算技术和自然科学其他学科广泛结合。当然，各个时期的分界年代并不是绝对的。一、力学的发展史力学又称经典力学，是研究通常尺寸的物体在受力下的形变，以及速度远低于光速的运动过程的一门自然科学。力学是物理学、天文学和许多工程学的基础，机械、建筑、航天器和船舰等的合理设计都必须以经典力学为基本依据。力是物质间的一种相互作用，机械运动状态的变化是由这种相互作用引起的。因此，力学可以说是力和(机械)运动的科学。力学知识最早起源于对自

4、然现象的观察和在生产劳动中的经验。人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水等器具，逐渐积累起对平衡物体受力情况的认识。如中国西安半坡村遗址（新石器时代仰韶文化，公元前3000多年）出土的汲水壶采取尖底的形式，且壶空时在水面上会倾倒而壶满时又能自动恢复竖直位置。古希腊罗马也有一种提水(amphora),它的外形和力学特点同中国半坡村的汲水壶类似。又如有一种灌溉设备，用短柱或树杈支承一根横木，横木一端挂水桶，另一端系重物，提水时可以省力。中国称这种器械为桔槔(最早记载见《庄子•天地》,约公元前300)；在埃及也使用它，称为shadoof。埃及第四王朝建立的胡夫陵墓即金字塔（约公元前2600）每

5、边长232米,高146米，斜面倾角约为5°,用230余万块巨石垒成，平均每块重2.5吨,建造运用滑轮组。以上几例均体现了古代人们对物体受力的认识，而古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，初步奠定了静力学即平衡理论的基础。古代人还从对日、月运行的观察和弓箭、车轮等的使用中，了解一些简单的运动规律，如匀速的移动和转动。中国河南安阳出土的甲骨文（约公元前1400）已有日食和月食的常规记录。巴比伦人发现(约公元前700)日食、月食的沙罗周期。但是对力和运动之间的关系，只是在欧洲文艺复兴时期以后才逐渐有了正确的认识。伽利略在实验研究和理论分析的

6、基础上，最早阐明自由落体运动的规律，提出加速度的概念。他研究了地面上自由落体、斜面运动、抛射体等运动，建立了加速度的概念并发现了匀加速运动的规律。他采用科学实验和理论分析相结合的方法，指出了传统的亚里士多德的运动观点的错误，并竭力宣扬日心说。他在1638年出版的《关于两门新科学的谈话和数学证明》是动力学的第一本著作。C.惠更斯在动力学研究中提出向心力、离心力、转动惯量、复摆的摆动中心等重要概念。另一方面，开普勒根据第谷的30年天文观测资料总结出行星运动的三定律（1609，1619）。牛顿继承和发展前人的研究成果(特别是开普勒的行星运动三定律)，提出物体运动三定律（①第一定律：任何一个物体将保持

7、它的静止状态或作匀速直线运动，除非有施加于它的力迫使它改变此状态。②第二定律:物体运动量的改变与施加的力成正比,并发生于该力的作用线方向上。③第三定律：对于任何一个作用必有一个大小相等而方向相反的反作用）。伽利略、牛顿奠定了动力学的基础。牛顿运动定律的建立标志着力学开始成为一门科学。此后，力学的研究对象由单个的自由质点，转向受约束的质点和受约束的质点系。这方面的标志是达朗贝尔提出的达朗贝尔原理，和