本课程学习说明 ：

2. 力 学 本课程学习说明： 1、不无故缺勤，不迟到、不早退、有事请假。　　 2、上课认真听讲，要求记笔记；保持良好的课堂纪律和课堂秩序，注意关闭手机。 3、课前要预习；课后认真复习，上课认真听讲，学会做笔记，积极思考、主动回答老师提出的问题，不做旁听生．作业要按时独立完成（与平时表现合计占本门课程总成绩的10%），不抄袭，每周五下课后交上一次课的作业。 4、平期测试占10%。 5、期末考试占80%。 6、不定时随机抽同学讲课，得分作为奖励分记入总成绩。 7、《力学》课程共80学时，5学分。

3. 力 学 参考书目

4. 力 学 第一章 物理学和力学 普通物理学教程

5. 第一章 物理学和力学 目 录 §1.1发展着的物理学 §1.2 物理学研究的方法 §1.3时间和长度的测量 §1.4 单位制和量纲 §1.5 数量级估计 §1.6 参考系·坐标系与时间坐标轴 §1.7 力学——学习物理学的开始

6. 第一章 物理学和力学 教学重点难点 重点：时间和长度的计量、单位制和量纲、 数量级估计、参考系和坐标系。 难点：力学的特殊研究方法。

7. 第一章 物理学和力学 没有今日的基础科学, 就没有明日的科技应用, 可以想象, 我们现在的基础科学将怎样地影响21世纪的科技文明. ——李政道 物理学属于基础科学范畴,是一门素质课,物理思想和物理方法是一个科学工作者灵感之所在,基础之所在. 力学——学习物理学的开始.

8. 第一章 物理学和力学 §1.1发展着的物理学 §1.1.1经典物理学与现代物理学 经典力学 经典物理学 经典热力学,经典统计物理学 经典电磁学 狭义相对论 现代物理学基础 广义相对论 量子力学

9. 第一章 物理学和力学 伽利略 开普勒 牛顿 他们为经典力学的建立做出贡献

10. 第一章 物理学和力学 玻尔兹曼 他们为经典热力学统计物理的建立做出贡献

11. 第一章 物理学和力学 他们为经典电磁理论的建立做出贡献

12. 第一章 物理学和力学 J.J.Thomson 发现电子 贝克勒尔 伦琴发现X射线 X射线、电子、放射性的发现，物理学的研究由宏观转向微观 .

13. 第一章 物理学和力学 爱因斯坦 他们奠定了现代物理学基础

14. 第一章 物理学和力学 物质是由轻子和夸克组成. 轻子有电子、 子、子、电子中微子、 子中微子和 子中微子，每一种均有反粒子，共有12种. 夸克有6种味，即上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克.每味又分红、蓝和绿3种色. 粒子之间有四种基本相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用. 粒子之间的基本相互作用是通过交换某种粒子来传递的，即基本相互作用都是由媒介粒子传递的，这类媒介粒子统称为规范玻色子. 电磁力以光子为媒介，弱力的媒介为Z0和W±粒子，强子的媒介有8种颜色的胶子.

15. 第一章 物理学和力学 四种相互作用

16. 第一章 物理学和力学 §1.1.3 宇宙的早期演化 现代的标准宇宙模型告诉我们，宇宙是在一百多亿年前的一次大爆炸中诞生的。以s（秒）为单位，宇宙的年龄约为1018s的数量级 。 银河系 1917年，爱因斯坦发表广义相对论之后，引发了天文学家对宇宙结构的思考，当时争论的焦点是宇宙是静态的还是不断膨胀的。1929年，美国天文学家哈勃（E.Hubble，1889－1953）发现几乎所有河外星系的光谱都有红移现象。根据多普勒效应，这意味着这些星系正在远离地球而去，并且星系远去的速度与其离地球的距离成正比。英国天文学家爱丁顿认为这一发现证实宇宙正在膨胀。

17. 1932年，比利时天文学家勒梅特（G.Lemaitre，1894－1966）提出宇宙最初聚集在一个“原始原子”里，后来发生四散的爆炸，形成了今天的宇宙。1946年，俄裔美国天体物理学家伽莫夫（G.Gamow，1904－1968）将广义相对论与化学元素生成理论联系起来，提出了热大爆炸宇宙模型。 根据大爆炸宇宙模型推算，150亿年前的爆炸在今天会留下约5K的宇宙背景辐射。1964年，美国物理学家彭齐亚斯（A.A.Penzias，1933－）和威尔逊（R.W. Wilson，1936－）为了改进卫星通讯，建造了一个高灵敏度号角形接收天线系统。当二人用它测量天空时，意外地发现了相当于大约3.5K的宇宙微波噪声。

18. 后来，科学家们又通过其它途径证实了微波背景辐射的存在，这一发现给予大爆炸宇宙学最强有力的支持。大爆炸宇宙模型逐渐被公认为是目前最令人满意的宇宙图像理论，它不仅说明了宇宙膨胀的由来，还解释了元素的丰度分布和原始氦的起源。 大爆炸及元素的起源

19. 第一章 物理学和力学 §1.1.4 非线性系统的复杂行为 一个系统，如果其输出不与其输入成正比，则它是非线 性的。例如弹簧，当其位移变得很大时，胡克定律就失效， 弹簧变为非线性振子。又例如单摆，仅当其角位移很小时， 行为才是线性的。实际上，自然科学或社会科学中的几乎所 有已知系统，当输入足够大时，都是非线性的。因此，非线 性系统远比线性系统多得多，客观世界本来就是非线性的， 线性只是一种近似。任何系统在线性区和非线性区的行为之 间存在显著的定性上的差别。例如单摆的振荡周期在线性区 不依赖于振幅，但在非线性区，单摆的振荡周期是随振幅而 变的。一旦系统出现非线性,便可能呈现复杂行为.

20. 第一章 物理学和力学 §1.2 物理学研究的方法 基本方法 观察: 对现象的考察和研究. 实验: 在人工控制下，使现象重演. 抽象: 抓住本质，建立物理模型.如质点、刚体. 假设: 对于现象的本质所提出的一些说明方案或基 本论点等. 理论: 在有充分实验事实的基础上归纳出来的原理、定律、规律等. 应用: 将物理学理论用于实际.

21. 第一章 物理学和力学 §1.3 时间和长度的测量 §1.3.1 时间的计量 • 一切周期运动都可用来量度时间。 • 目前国际通用的时间单位是秒（s）.为提高精度，1967年国际计量大会决定采用原子的跃迁辐射作为计时标准,并规定铯--133原子基态的两个超精细能级间跃迁相对应的辐射的9 912 631 770个周期的持续时间作为1s. 这样的原子标准称为原子时.

22. 第一章 物理学和力学 §1.3.2 长度的计量 可用物体来计量长度.如古代测量长度常以人体的某部分作为单位和标准. 近代的测量长度单位是在法国的米制单位发展起来的（规定为通过巴黎的自北极至赤到的子午线的千万分之一为米）,目前在国际单位制中长度的单位是米（m）.在1983年国际计量大会商定以:“1m为光在真空中(1/29792458)s 时间间隔内所经路径的长度”.

23. 第一章 物理学和力学 当前人类所认识的宇宙，最远的观察极限数量级为1026 ~1027m。 粒子物理学的研究对象，数量级约为10-15 m。 目前最活跃的交叉学科生物物理学研究的生物大分子，数量级为10-7～10-4m。 典型的长度 物理学的最小研究对象是数量级约为10-15 m的微观粒子。最大研究对象是数量级为1026~1027m的宇宙。图为物质世界的空间尺度，从10-15 m~1027 m，共跨越了42~43个数量级。

24. 第一章 物理学和力学 宇观和微观常用尺度 注：不是SI单位 天文单位 光年 秒差距 埃(Å )

25. 第一章 物理学和力学 典型的时间

26. 第一章 物理学和力学 典型的质量 已知宇宙 银河系 地球 人 灰尘 烟草花叶病毒 质子 电子

27. 第一章 物理学和力学 几个非常重要的物理常量 真空中的光速 普朗克常量 引力常量

28. 第一章 物理学和力学 §1.4 单位制和量纲 物理学中,物理公式总是和一定的“单位制”相联系,“单位制”就是各物理量间相互配套的一组单位. §1.4.1 基本单位和导出单位 基本单位：选定几个物理量作为基本量,人为地规定 其单位，称为基本单位制. 导出单位：从基本量导出的量称为导出量，其单位是基 本单位的组合，称为导出单位. 根据同一规律写出的公式，采用的单位不同，公式中出现的因子不同。如 s = kvt .

29. 第一章 物理学和力学 §1.4.2 国际单位制(SI) 基本量:长度 质量 时间 电流 温度 物质的量 光强度 单 位:m kg s A K mol cd 导出量: 速度 加速度 力 动量 … 单 位: m/s m/s2 N kg · m/s … 辅助单位:平面角 立体角 单 位：rad sr（球面度） 辅助单位可以参与导出单位，如角速率 rad/s SI词头：因为用很大单位测很小的量或用很小单位测很大的量都不方便，为使单位大小相济，适应不同问题的需要，在SI中规定了“SI词头”. 如表1.3.

30. 第一章 物理学和力学 §1.4.3 量纲式 1.量纲 量纲：表示一个物理量由基本量的幂次组合的式子. 基本量选定后,导出量的量纲可由基本量的量纲的组合而得. 在国际单位制中,表示力学量A的量纲式为 p、q、r 为量纲指数 L为长度的量纲， M为质量的量纲， T为时间的量纲. 如： 速度的量纲 加速度的量纲 力的量纲 圆心角的量纲

31. 第一章 物理学和力学 2. 应用 (1)用量纲检查等式的正误. 因为只有量纲相同的量才能彼此相等，所以等式两边的量的量纲必须相同. (2)用量纲分析方程中比例系数的单位. (3)为推导某些复杂公式提供线索.

32. 第一章 物理学和力学 §1.5 数量级估计 §1.5.1 有效数字 某一数中可靠数字称作有效数字，它的个数称作有效数字的位数.例如： 1.520 有四位有效数字 567.23 有五位有效数字 1.35cm 有三位有效数字 0.0135m有三位有效数字 1.0035 有五位有效数字 1.000cm有四位有效数字 注意：有效数字的位数与十进制单位的变换无关,即与小数点的位置无关.用以表示小数点位置的“0”不是有效数字,当“0”不表示为小数点位置时是有效数字.数据最后的“0”不能随便加上,也不能随便去掉.

33. 第一章 物理学和力学 §1.5.2 数量级的估计 估计某数的数量级时,常取整为一位有效数字乘以10的若干幂次. 例如：88920 取9×104 称“数量级估计”，实际上又将已估计的9×104 以105 代之.用10的若干次方表示的数常称为“数量级”.

34. 第一章 物理学和力学 §1.6 参考系·坐标系与时间坐标轴 任何物理过程都和时间和空间相联系.对机械运动而言,空间规定了运动物体的大小与位置;时间则规定了运动过程的长短和顺序.在经典力学范围内,空间与时间是脱离物质与运动的独立存在;空间是延伸到整个宇宙容纳物质的三维平直框架,时间犹如一座始终均匀转着的钟.

35. 第一章 物理学和力学 §1.6.1 参考系和坐标系 被选作物体运动依据的物体或物体群称为参考系，与参考系固连的三维空间称为参考空间.同一物体的运动情况相对不同的参考系是不同的. 为了定量表示物体相对参考系的位置,可在参考系上建立适当的坐标系.即用固定在参考空间的一组坐标轴和用来规定一组坐标的方法.

36. 第一章 物理学和力学 §1.6.2 时间坐标轴 所谓考察物体的运动,也就是考察物体的位置变动与时间的关系.因而考察物体的运动还必须有时间的坐标轴,坐标原点即计时起点,计时起点不一定就是物体开始运动的时刻. “时刻”对应于时间轴上一点,时刻为正或负表明在计时起点以后或以前.质点在某一位置必与一定时刻相对应. 时间间隔指自某一初始时刻至终止时刻所经历的时间,它对应于时间轴上一区间.质点位置变动总在一定时间间隔内发生。“时间”一词有时指时间间隔,有时指时间变量.

37. 第一章 物理学和力学 §1.7 力学——学习物理学的开始 力学是物理学的有机组成部分.力学在物理学的发展乃至整个人类认识发展中具有重要的地位. 它也是高新技术发展的源泉和先导.

38. 第一章 物理学和力学 力学的知识结构 机械能定理 A外+A非保内 机械能守恒定律 只有保守力做功则 ΔEp = -A保 动能定理 质点运动学 动量定理 牛顿运动定律 动量守恒定律 外力为零，则 基本概念 惯性系、力、惯性质量引力质量 角动量守恒定律 外力矩为零，则 角动量定理

39. 第一章 物理学和力学 怎样学好物理 物理课是一门重要的基础课，学好物理，对于提高科学文化素质，为后续专业课的学习，以及将来继续学习和深造，都是十分有益的。 怎样才能学好物理呢? 1. 要重视观察和实验 物理知识来源于实践。特别是来源于观察和实验。要认真观察物理现象。分析物理理象产生的条件和原因。要认真做好学生实验。学会使用仪器和处理数据。了解用实验研究问题的基本方法。要通过观察和实验，有意识地提高自己的观察能力和实验能力。

40. 第一章 物理学和力学 2. 要重在理解 学好物理，应该对所学知识有确切的理解，弄清其中的道理。物理知识是在分析物理现象的基础上经过抽象、概括得来的，或者是经过推理得来的。获得知识，要有一个科学思维的过程。不重视这个过程，头脑里只剩下一些干巴巴的公式和条文。就不能真正理解知识，思维也得不到训练。要重在理解，有意识地提高自己的科学思维能力。 3. 要学会运用知识 学到的知识，要善于运用到实际中。运用的范围很广，包括解释现象、讨论问题、设计实验、吸取新知识、解决物理问题等等。你如果不注意知识的运用，你得来的知识还是死的，不灵活的，而且不能在

41. 第一章 物理学和力学 运用中学会分析问题的方法。要在不断的运用中，扩展和加深自己的知识，学会对具体问题具体分析。提高分析和解决问题的能力。 4. 要做好练习 做练习是学习物理知识的一个重要环节。是运用知识的一个方面。每做一题，务求真正弄懂，务求有所收获。