KPK力学与经典牛顿力学的对比思考诸葛东华

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1、KPK力学与经典牛顿力学的对比思考江苏省丹阳高级中学诸葛东华一、物理学究竟是什么？1.我们是否真正理解“力”这个概念？当牛顿力学逐步普及，“力、功、热量、机械能、内能、质量、能量……”这些经典的物理量在我们眼前慢慢浮现，不断熟悉并加深，乃至成为我们口常意识的一部分。但是，我们可曾想过，又有几个人能真正说清楚什么是力？什么是功？什么是机械能？什么是“力”？或许你会引经据典地回答“物体z间的相互作用”。那么，什么是“作用”？“力”或者“作用”是不是客观存在的？如果力不是客观存在的实物，那么力究竟是什么？要回答这个问

2、题，可能需要我们重新审视一下“物理学”是什么？2.物理学是人类智慧的创造发明物理学是研究白然界物质的属性和物质的运动的科学。物理学所研究的对彖是客观存在的，即自然界及其运动是客观存在的，但是组成物理学的基本概念和基本原理、定律、定理等内容却是人类所创造的，或者说，是意识层面的，是主观的。正如，电场是客观存在的，而“电场强度”、“电场线”却是人为引入的，用來描述电场的。3.物理学说是建立一些基本假设之上物理学是一门讲道理的科学，“它只有很少几条大道理，这些大道理不能被证明或推导，只能从实验屮总结概括出来。”「物理

3、学的内容包含了概念和规律,规律以原理、定律、定理、定则等形式阐述。而其屮的少数的几条基本原理，构成了该物理学说的基础。“原理”来自于科学家的主观假设，无法严格证明一一这个论点对于物理初学者而言是十分诧异的。物理学以严谍著称，物理学给我们的印彖是建立在大量经验和实验的基础上，是自然界和客观事实的准确反映。那么，这么一门严谨的科学，构成它的基础怎么会是无法严格证明的呢？下面我们先來看看什么是“原理、定律、定理”以及它们之间的关系。二、由“原理、定律、定理”关系引发的思考1•什么“原理、定律、定理”？原理：“由科学家

4、首先提出的一些假设，若这些假设能说明一类现彖和规律,则假设就成了原理，所以原理是无法用严密的数学推理去证明的，只能是由原理来说明许多大家已知的现象规律。”2我国高中物理教材中涉及的原理大致有力学屮的伽利略相对性原理、波动学屮波的叠加原理、惠更斯原理、电场屮的电场强度的叠加原理、磁场的叠加原理以及狭义相对论中的光速不变原理和狭义相对性原理等。定律：由大量事实的总结得出的结论称为定律，所以说定律是建立在大量的经验或实验的基础上的，是可以由实验进行验证的。我国高中物理教材中涉及的定律大致有力学中的牛顿三大运动定律、动

5、量守恒定律、能量守恒定律，行星运动的开普勒三定律和万有引力定律，热学中的热力学第一定律和第二定律，电磁学中的电荷守恒定律、、电磁感应定律、楞次定律，光学中光的反射定律、折射定律等。定理：在原理或定律的基础上通过数学推导得出结论称为定理，因此定理是被严格证明过的，必然成立的东西。一般来说定理是不需要条件的。我国高中物理教材中涉及的定理较少，只有力学中的动能定理和动量定理。2•原理与定律的关系⑴原理的适用范围往往大于定律。原理通常用来说明一类现彖的普遍规律，而定律基本针对某一现彖作出结论。比如，波动屮的惠更斯原理可

6、解释多种波动现彖，如波的直线传播、衍射现彖、反射和折射现彖等。⑵原理不能被完整的证明，而定律可以通过实验验证。定律只针对某一特定的物理现象作出论断，所以可以创设特定的情景进行多次实验验证。而原理是对一类现彖作出的结论，无法创设所有可能岀现的情景来进行证明或者验证。3•原理、定律与定理的关系⑴定理由原理或者定律通过严密的数学方法推导得出。⑵在逻辑学里，定理往往是无条件的必然关系判断，而原理和定律往往是条件关系判断。⑶原理只要求用自然语言表达当然并不排除数学表达，定理则着重于反映原理的数学必然性3。1.有些本该是定

7、理的规律，为什么被命名为定律？物理学在发展过程中并不是一帆风顺的，由于历史的原因，如果一些结论首先是由实验的结果总结出来的，尽管后来发现可以用原理去推导出来，这样一些2何跃娟，陈健：《谈普通物理中的原理、定律和定理》，载于《物理与工程》，2005年第15卷第4期：第57-58页。.3刘保林：《关于物理原理、定理、定律和定则区域限定》，载于《淡阳职业技术学院学报》，2006年第19卷第4期，第151页。结论仍然是按照最初命名方式，称之为定律。例如光的反射定律和折射定律，最初是在实验屮总结出來的，所以称Z为定律。然

8、后后来由惠更斯得出的惠更斯原理也可得到光的反射和折射的规律，这些内容本应该称之为定理，但本质上和前而实验得出的是同一个规律，因此保留了原来的命名方式，仍然称为定律。1.KPK力学和牛顿力学中的定律、定理的神奇转换KPK将“动量”视为实物型量，并且是守恒的。因此，KPK得出这样的结论：“外界流入物体的动量，等于物体动量的增量。”即表达式（2.1）。KPK认为表达式（2.1）是动量守恒定律