韓瀟
摘 要:力學(xué)的發(fā)展與人們的生產(chǎn)時(shí)間密切相關(guān),在日常生活中無處不在。力學(xué)也是物理學(xué)的重要組成部分。在物理學(xué)的發(fā)展過程中,力學(xué)占有極其重要的地位,為光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科奠定了基礎(chǔ),并且為天文學(xué)、工程學(xué)等領(lǐng)域也做出了很大的貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞:力學(xué);物理學(xué)發(fā)展;重要的地位
1力學(xué)的發(fā)展
力學(xué)是一門獨(dú)立的基礎(chǔ)學(xué)科,是研究其他學(xué)科的基礎(chǔ),是研究宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。力學(xué)主要研究的是有關(guān)力、運(yùn)動(dòng)和介質(zhì)(固體、液體、氣體和等離子體),宏、細(xì)、微觀力學(xué)性質(zhì)的學(xué)科,研究以機(jī)械運(yùn)動(dòng)為主,及其同物理、化學(xué)、生物運(yùn)動(dòng)耦合的現(xiàn)象。從很早人們就開始研究了力學(xué)。在西方資本主義社會(huì),由于資本主義發(fā)展的需要,科學(xué)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。
力學(xué)的發(fā)展大致分為三個(gè)階段:第一階段——近代物理學(xué)的誕生。伽利略被人們稱為近代物理學(xué)之父、開普勒和牛頓做出了奠基性的貢獻(xiàn)。牛頓作為經(jīng)典力學(xué)學(xué)科的開創(chuàng)人物,他的三大定律被認(rèn)為是近代物理學(xué)的開端。牛頓發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,提出的科學(xué)研究方法對(duì)后世的影響深遠(yuǎn)。第二階段——物理學(xué)蓬勃發(fā)展時(shí)期。代表人物有焦耳、邁爾、開爾文和克勞修斯,奠定了熱學(xué)、聚集態(tài)熱力學(xué)的基礎(chǔ),開辟了熱學(xué)微觀世界與宏觀世界的關(guān)系的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)。第三階段是現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)期。相對(duì)論和量子力學(xué)的建立,為現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),從而產(chǎn)生了量子場(chǎng)論、原子核物理學(xué)、粒子物理學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、現(xiàn)代宇宙學(xué)、現(xiàn)代物理技術(shù)等分支學(xué)科。
2力學(xué)高中物理學(xué)習(xí)中的主要性
力學(xué)的運(yùn)用貫穿于高中物理學(xué)的始末,起到紐帶作用,也是高中物理教學(xué)的核心內(nèi)容。力學(xué)同時(shí)又是高中物理學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)和重點(diǎn)內(nèi)容。高中力學(xué)的主要內(nèi)容可以概括為運(yùn)動(dòng)學(xué)(物理的直線運(yùn)動(dòng))、相互作用、牛頓運(yùn)動(dòng)三大定律、曲線運(yùn)動(dòng)(圓周運(yùn)動(dòng))、萬有引力和航天、動(dòng)能定理、機(jī)械能及其守恒定律,還有在高中選修中的動(dòng)量及其守恒定律。力學(xué)部分的牛頓的三大定律,是整個(gè)高中力學(xué)的基礎(chǔ)與核心,其覆蓋面廣,內(nèi)涵深刻,對(duì)后面的運(yùn)動(dòng)學(xué)、熱學(xué)、以及電磁學(xué)都有很大的幫助。在高中的物理考試和學(xué)科競(jìng)賽中的很多難題都是圍繞力學(xué)這部分的知識(shí)展開的。如果學(xué)生能夠扎實(shí)的掌握好力學(xué)知識(shí),對(duì)整個(gè)高中階段的物理學(xué)習(xí)都有很大的幫助。
我們常見的力有重力、彈力、摩擦力,熱學(xué)部分有分子引力和斥力統(tǒng)稱為分子力,電磁學(xué)部分有電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、洛倫磁力、安培力。在研究天體運(yùn)動(dòng)有萬有引力與向心力,所以說力的分析與理解以及力的坐標(biāo)系的建立,對(duì)我們高中物理學(xué)習(xí)起著決定性作用。
在整個(gè)高中物理學(xué)習(xí)中,學(xué)會(huì)對(duì)物體受力分析、建立正交坐標(biāo)系、列方程,是學(xué)好高中物理的關(guān)鍵。常用的分析方法有:隔離法、整體法、力的正交分解、矢量運(yùn)算法(平行四邊形法則)等研究方法和解題技巧。學(xué)會(huì)這些分析力的方法和技巧,我們要會(huì)舉一反三,尤其是電場(chǎng)和磁場(chǎng)部分復(fù)雜的力學(xué)分析題,都可以迎刃而解。
例如:如下圖所示,金屬棒MN的質(zhì)量為m=10g,兩平行光滑導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)=20cm,電阻R=8Ω,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T,方向豎直向下,電源電動(dòng)勢(shì)E=10V,內(nèi)阻r=1Ω,當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),MN恰好平衡,求變阻器R1的取值為多少?設(shè)θ=45°,g取10m/s2。
由①②并代入數(shù)據(jù)得:R1=7Ω。
這是力學(xué)在電磁場(chǎng)中的應(yīng)用的典型習(xí)題。牛頓定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及電學(xué)知識(shí)相互應(yīng)用,解出此題。
3力學(xué)和物理學(xué)發(fā)展
從物理學(xué)從古到今發(fā)展來看,力學(xué)是物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ),也是推動(dòng)物理學(xué)不斷前進(jìn)的動(dòng)力。從早期的阿基米德,到伽利略,牛頓以及拉格朗日。這些都是物理學(xué)家,他們的主要成就都屬于力學(xué)的范疇。
力學(xué)是學(xué)習(xí)物理學(xué)的開始,是研究其它基礎(chǔ)學(xué)科的理論依據(jù)。經(jīng)典力學(xué)的建立和發(fā)展,對(duì)后面物理學(xué)的發(fā)展起到舉足輕重的作用。
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