从量纲发现的时间空间与运动的关系
物理学发展史
物理学概况及发展史物理学physics研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的一门学科。
实验手段和思维方法是物理学中不可或缺和极其重要的内容，后者如相对性原理、隔离体(包括系统)法、理想模型法、微扰法、量纲分析法等，在古典和现代物理学中都有重要应用。
物理学一词，源自希腊文physikos，很长时期内，它和自然哲学(naturalphilosophy)同义，探究物质世界最基本的变化规律。
随着生产的发展。
社会的进步和文化知识的扩展、深化，物理学以纯思辨的哲学演变到以实验为基础的科学。
研究内容从较简单的机械运动扩及到较复杂的光、热、电磁等的变化，从宏观的现象剖析深入到微观的本质探讨，从低速的较稳定的物体运动进展到高速的迅变的粒子运动。
新的研究领域不断开辟，而发展成熟的分支又往往分离出去，成为工程技术或应用物理学的一个分支，因此物理学的研究领域并非是一成不变的，研究方法不论是逻辑推理、数学分析和实验手段，也因不断精密化而有所创新，也难以用一个固定模式来概括。
在19世纪发行的《不列颠百科全书》中，早已陆续地把力学、光学、热学理论和电学、磁学，列为专条，而物理学这一条却要到1971～1973年发行的第十四版上才首次出现。
为了全面、系统地理解物理学整体，与其从定义来推敲，不如循历史源流，从物理学的发生和发展的过程来探索。
发展史西方的先哲一般都认为宇宙万物由几个简单的基本元素构成；千姿百态的各种运动也只是这些元素的量和质的变化。
这些先进思想和他们的严谨的思辨方式，为后世的自然科学所继承和发扬。
但由于他们的观察比较粗糙，又缺乏严格的数学论证，不免带有不少的空想和臆测的成分。
例如亚里士多德在所著的《物理学》中就认为大地或月下区域内的物体是由土、水、气、火四元素构成，它们在宇宙中的“天然位置”是土位于最底层（即地球或宇宙中心），其上顺次为水、气、火，任一物体的运动取决于该物体中占最大数量的元素，在该元素的天然位置的上下作直线运动；月球以上的天体则由截然不同的第五元素即由纯净的以太（ether，希腊文的原意是燃烧或发光）构成的，它们的天然运动是圆周运动。
chap1-1
换为 变为标量方程
。
(功 ) 即
(能 )
2． 由
得
则
对
中的
作形式上的降阶
注：数学上
分别为二阶和一阶导数，而物理上分
别为加速度和速度。 又 ，则 (函数和反函数)。于是
(I) 式中的右边
因而
注：
因
则
将 (1)、(2)、(3) 代入标量方程 (I) 得到
由于 dq1、dq2、dq3 互相独立，所以
分析力学
教材：理论物理基础教程 (刘连寿主编)
——分析力学部分
讲授：吴少平 办公室：9 –email：wsp@ QQ：997682735 2014 年 2 月
参考书 1．力学
朗道 栗弗席兹
高等教育出版社
(2007年4月第5版)
2．Analytical Mechanics
3．
和
的计算：
（速度
和
的关系）
将
对
求导得到
(
只是
的函数，不是
的函数)
上两式代入 (4)，得到
4．粒子的动能：
则
5．代入 (5) 式，得到
6．保守力场： 则
由上两式得
因而
令 L = T – U，则
说明：
① 拉格朗日方程是力学系统的基本运动方程。运动方程 在牛顿力学中为牛顿第二定律，在分析力学中为拉格 朗日方程。牛顿方程：矢量方程；拉格朗日方程：标 量方程。
分析力学是理论物理的第一门课程，具有以下理论
思维的一些特点：
理论物理思维方法
实验观察到的现象 例：光的折射定律
理论家问： 工程师问：
为什么？ 理论物理思维方法
唯象规律
做什么？ 从现象到本质
运动生物力学复习资料
●运动生物力学是生物力学的一个重要分支，是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。
它是将体育运动中人体（或器械）复杂的运动形式及变化规律结合力学和生物学的原理进行研究的一门科学。
●根据力学观点，人体运动可以描述为：在神经系统控制下，以肌肉收缩为动力，以关节位支点，以骨骼为杠杆的机械运动。
●运动生物力学的任务：1.改进运动技术。
根据人体的形态机能特点，研究最合理、最有效的运动技术，以求达到最好的运动成绩。
2.改善训练手段。
通过改善训练手段可增加运动训练的适应性，并能提高运动成绩。
2.预防运动损。
预防运动损伤是生物力学研究的一大基本任务，从运动损伤发生的机制，到其检测与研究方法，相关应用研究越来越普及与深入。
3.运动康复与健康促进。
运动损伤的性质和康复治疗有赖于生物学、运动手段和力学的综合知识，而运动生物力学恰恰能够很好地提供完整的视角。
3.设计与改革运动器材。
运动生物力学理论与方法的运用在改革运动器材方面起着举足轻重的作用，它通过改良各项运动器材来帮助运动员实现运动成绩的提高。
●运动生物力学的测量方法有：运动学测量、动力学测量、人体测量及肌电图测量。
运动学测量参数---肢体的（角）位移、（角）速度、（角）加速度等。
运动学参数---主要界定在力的测量。
人体测量参数----人体环节的长度、围度及惯性参数如质量、转动惯量。
肌电图参数----测量肌肉收缩时的神经支配特性。
●人体动作结构--运动时所组成的各动作间相互联系、相互作用的方式或顺序称为动作结构。
●人体动作结构特征1.运动学特征---时间特征、空间特征、时空特征。
2.动力学特征---力的特征、能量特征、惯性特征。
●动作系统---大量单一动作按一定规律组成为成套的动作技术，这些成套的动作技术称为动作系统。
●动作系统的分类及特点1.周期性动作系统---是指以周期性循环的规律出现的动作组合的成套连续动作。
跑，泳特点---反复性和连贯性、节律性、交互性、惯性作用。
时间的本质就是运动的量
时间的本质就是运动的量时间是一个变量，一个增量，时间表示的就是运动的多少。
时间就是表示运动多少的一个量。
时间的本质就是运动的量。
时间就是量。
首先，运动有哪些？物理学中，把一个物体相对于另一个物体位置的变化称作为机械运动，简称运动。
机械运动是指一个物体相对于其他物体的位置发生改变,是自然界中最简单,最基本的运动形态.机械运动包括直线运动，曲线运动。
匀速运动，变速运动，圆周运动，振动，机械波。
热运动，是构成物质的大量分子、原子等所进行的不规则运动。
热运动包括布朗运动，辐射，光，电磁场传播等。
还有生物体的成长等都是运动。
运动是变化的，只要是变化的，或许我们都可以称作是运动。
机械运动与热运动是对应的。
运动物体在空间的位置就是时刻，不同位置就是不同时刻。
不同时刻间的时间就是时间间隔。
时间间隔属于时间的一部分。
我们可以用温度T表示热运动的宏观表现。
我们可以说温度与机械运动是相互对应的。
T∝t.这种表示或许不对，但我想说的是，它们存在对应关系。
不同的时刻，物体的温度是不同或者相同的度数，这是一种对应关系。
这种不同的温度与物体中空间的位置是一种对应关系。
它们都能表示时间。
热运动与热运动之间也是对应着的，物体的温度与其他物体的温度是对应着的。
Ta∝Tb.这种对应就是时刻，时间由时刻组成，不同时刻的对应，就是时间。
机械运动与机械运动之间如此，机械运动与生物运动也是如此。
机械运动，热运动，生物运动等运动都是对应的，它们的共同特点就是运动。
虽然不同类型的运动是不同的，但运动的多少或说运动的量是相同的。
例如机械运动中物体从空间某一位置运动到另一位置，对应着一个物体温度从某一温度到另一温度。
这种对应中运动的量是相同的，或者说运动是相同的，不会因为运动的类型不同而不同。
这个‘运动的量’它有一个我们大家都知道的名字，那就是时间。
运动的量是表示运动的多少的，时间就是表示运动的多少，是一个量，一个变量。
时间随着运动的增加而增加。
这个运动指的是所有的运动，包括热运动，机械运动，生物运动等。
动量 能量角动量及力的本质联系
动量能量角动量及力等本质联系胡良摘要:从物理学意义来说，座标原点就是真空。
三维空间及三维空间速度在八个卦限中有不同的表达。
在实空间（第一卦限）中，三维空间速度的量纲是。
[L^(3)*T^(-3)]。
例如：卫星围绕地球转，量纲是[L^(2)*T^(-1)]* [L^(1)*T^(-2)]。
其中[L^(2)*T^(-1)]体现了角动量属性， [L^(1)*T^(-2)]体现了力的属性。
关键词:空间，三维空间速度，能量，力工作单位：深圳市宏源清公司，邮编：5180041.前言象限是直角坐标系中，应用于三角学和复数的复平面中的坐标系。
平面直角坐标系里的横轴和纵轴所划分的四个区域，可分为四个象限。
象限以原点为中心，x，y轴为分界线。
右上的是第一象限，左上的是第二象限，左下的是第三象限，右下的是第四象限。
坐标轴上的点不属于任何象限。
体现了二维空间，可表达二维空间速度。
卦限指的是在空间立体几何中，相互垂直的坐标轴X轴、Y轴及Z轴，把整个空间分成八个部分，其中每一部分就是一个卦限。
三个坐标面把空间分成八个部分，每个部分叫做一个卦限。
体现了三维空间，可表达三维空间速度。
空间中具有大小和方向的量叫做空间向量，向量的大小叫做向量的模。
与向量a长度相等而方向相反的向量，称为a的相反向量，记为-a。
方向相等且模相等的向量称为相等向量。
一：共线向量定理，两个空间向量a,b向量(b向量不等于0），a∥b的充要条件是存在唯一的实数λ，使a=λb二：共面向量定理。
如果两个向量a,b不共线，则向量c与向量a,b共面的充要条件是：存在唯一的一对实数x,y,使c=ax+by三：空间向量分解定理，如果三个向量a、b、c 不共面，那么对空间任一向量p，存在一个唯一的有序实数组x，y，z，使p=xa+yb+zc。
任意不共面的三个向量都可作为空间的一个基底。
空间向量可有效表达物理学意义的空间。
虚数就是其平方是负数的数。
虚数可对应平面上的纵轴，与对应平面上横轴的实数同样真实的。
《速度时间和路程》教案
《速度时间和路程》核心素养目标：
1.培养学生的逻辑推理能力，通过行程问题的分析，让学生理解速度、时间和路程之间的关系，并能够运用逻辑推理解决相关问题；
2.提升学生的数据分析能力，使学生能够从实际问题中提取有效信息，运用数学表达式进行问题表征和求解；
3.增强学生的空间观念，通过行程图的绘制与应用，培养学生的空间想象力和图形理解能力；
《速度时间和路程》教案
一、教学内容
《速度时间和路程》教案，本章节内容依据人教版小学四年级数学下册第七单元《行程问题》展开，主要包括以下内容：
1.理解速度、时间和路程的概念；
2.掌握速度、时间和路程的基本关系，即：路程=速度×时间；
3.学会运用行程图解决问题，能够通过实际情境列出相应的数学表达式；
4.能够解决简单的行程问题，如：已知速度和时间，求路程；已知路程和速度，求时间等。
3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。
（五）总结回顾（用时5分钟）
今天的学习，我们了解了速度、时间和路程的基本概念、重要性和应用。通过实践活动和小组讨论，我们加深了对这些概念的理解。我希望大家能够掌握路程=速度×时间这个公式，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。
（二）新课讲授（用时10分钟）
1.理论介绍：首先，我们要了解速度、时间和路程的基本概念。速度是表示物体运动快慢的量，时间是指运动经过的时间，路程是物体运动的总距离。这三个概念在行程问题中至关重要。
2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。比如，小明骑自行车去学校，速度为4公里/小时，行驶了30分钟，我们如何计算他行驶的总路程。这个案例展示了速度、时间和路程在实际中的应用，以及如何帮助我们解决问题。
大学物理-质点运动学学
v
t
上式可变为
即
dv 6t dt
dv 6tdt
左右两边同时积分，利用初 始条件 t = 0时，v =12，得：
x
0
dx (12 3t 2 )dt
0
t
x 12t t 3
*已知质点的运动方程为 2 3 r (0.5 t ) i (3 t t ) j (m), 则它的加速度的大小和方向分别为： A） 1 36t 2 arctan 6t C） 1 36t arctan3t B） 1 36t arctan6t D） 1 36t 2 arctan 3t
解：(1) 从运动方程中消去时 间,得轨迹方程
x2 y 1 9 (2) r (3) x3i y 3 j 9i 8 j (m)
平均速度
r 3i 3 j v 3i 3 j m/s t 2 1
dx dy j 3 i 2t j (4) v i dt dt dv a 2 j m/s 2 dt
不 知 云 与 我 俱 东 。
卧 看 满 天 云 不 动 ，
百 里 榆 堤 半 日 风 。
飞 花 两 岸 照 船 红 ，
宋襄 邑 陈 道 与 中 义 ]
[
是 船 行 。
仔 细 看 山 山 不 动 ，
看 山 恰 似 走 来 迎 ，
满 眼 风 波 多 闪 烁 ，
是 船 行 。
柔 橹 不 施 停 却 棹 ，
练习：一质点坐平面曲线运动， t = 2s时的位置矢量： 已知其运动方程为 r (2) x2i y2 j 8i 18 j (m) 2 x 4t , y 2 4t (SI) 第2 内的位移 求：(1)质点运动的轨迹方程；(2) t = 3s时的位置矢量；(3)第2 内的 r r (2) r (1) 4i 12 j (m) 位移和平均速度；(4) t = 2s时的 第2 内的平均速度 速度和加速度。 r 4i 12 j 解：(1) 从运动方程中消去时间, v t 2 1 4i 12 j m/s 得轨迹方程 2 dr dx dy x i j 4i 8t j (4) v y 2 dt dt dt 4 dv (2) t = 3s时的位置矢量 a 8 j m/s 2 dt r (3) x3i y3 j 12i 38 j (m) 当 t = 2s时 (3) t = 1s时的位置矢量： v 4 i 16 j m/s a 8 j (m/s 2 ) r (1) x1i y1 j 4i 6 j (m)
科幻中的物理学标准答案
1【单选题】关于化学能的说法错误是A、原子与原子之间的反应能量B、原子与分子之间反应能量C、分子与分子之间反应能量D、电子与电子之间反应能量我的答案：D 得分：25.0分2【单选题】爱因斯坦的质能公式告诉我们A、质量可以转换为能量B、能量是质量的一半C、能量与质量平方成正比D、能量与速度成正比我的答案：A 得分：25.0分1【单选题】如果航天飞机重50吨需要A、1万加仑汽油B、1.5万加仑C、2万加仑D、5万加仑我的答案：B 得分：25.0分2【单选题】十万分之一克物质大约相当于A、一万亿焦耳B、一亿焦耳C、一千万焦耳D、一百万焦耳我的答案：A 得分：25.0分1【单选题】我们人类现在是A、一类文明B、0.7类文明C、二类文明D、三类文明我的答案：B 得分：33.3分2【单选题】工业革命前人类主要消耗的能源是A、人力和畜力B、煤炭C、电力D、水力我的答案：A 得分：33.3分1【单选题】熵是物理学家在A、二十世纪初发现的B、十八世纪发现的C、牛顿发现的D、十九世纪发现的我的答案：D 得分：33.3分2【单选题】热量会A、与熵无关B、增加熵C、从温度低的地方向温度高的地方传D、减少熵我的答案：B 得分：33.3分1【单选题】熵与什么成正比A、系统所占的体积B、系统的温度C、系统相空间体积的对数D、系统的压强我的答案：C 得分：25.0分2【单选题】最先发现熵的微观定义的是A、克劳休斯B、玻尔兹曼C、普朗克D、爱因斯坦我的答案：B 得分：25.0分1【单选题】一个人的大脑的熵A、随着时间增大B、随着时间减少C、不随时间变化D、与信息量成正比我的答案：A 得分：0.0分2【多选题】彭加莱回归指的是A、系统的宏观状态回到原始状态B、系统的微观状态回到原始状态C、系统的初始状态不演化D、系统的熵不变我的答案：B 得分：16.6分1【多选题】以下与万有引力有关A、太阳系的形成B、原子的形成C、分子的形成D、银河系的形成我的答案：C1【单选题】动物A的体重是动物B的体重16倍，则其呼吸频率是B的A、3倍B、2倍C、1/2倍D、1/3倍我的答案：C 得分：25.0分2【单选题】一个六吨重的大象呼吸一次大约是A、10秒B、5秒C、1秒D、0.5秒我的答案：B 得分：0.0分1【多选题】涨潮的高度与A、地月距离平方成反比B、地月距离立方成反比C、月亮的质量成正比D、地球的质量成正比我的答案：C 得分：16.6分1【单选题】光绕地球一圈需要A、1秒B、2秒C、0.52秒D、0.13秒我的答案：D 得分：25.0分2【单选题】太阳系的尺度是A、240光分B、2光年C、一光年D、一光月我的答案：C 得分：25.0分1【单选题】空间曲率的量纲是A、长度B、长度的平方C、长度的倒数D、长度平方的倒数我的答案：D 得分：33.3分2【单选题】一万个太阳质量的黑洞半径大约是A、一千公里B、3万公里C、一百公里D、十公里我的答案：C 得分：0.0分3【单选题】二维虫洞的入口通常是A、一个圆B、一个四边形C、一个点D、一个三角形我的答案：C 得分：0.0分1【多选题】古代人是通过什么手段计时的？A、日出日落B、日晷C、沙漏D、恒星运动我的答案：ABCD 得分：0.0分1【单选题】是谁发现光速不变的？A、爱因斯坦B、迈克尔逊C、洛仑兹D、以上都不是我的答案：D 得分：0.0分2【多选题】为什么光钟原则上可以用来计时A、因为光速不变B、因为光的频率不变C、因为光钟的两个反射镜距离不变D、因为光的振荡频率高我的答案：A 得分：16.6分1【单选题】一个电偶极矩如果振动频率提高一倍A、辐射功率是原来的两倍B、辐射功功率是原来的四倍C、辐射功功率是原来的8倍D、辐射功功率是原来的16倍我的答案：D 得分：25.0分2【多选题】发现电磁波的人是A、法拉第B、麦克斯韦C、赫兹D、韦伯我的答案：BC 得分：25.0分1【多选题】弦振动引发的引力波辐射功率与A、弦的张力成正比B、弦张力的平方成正比C、弦张力成反比D、万有引力常数成正比我的答案：AD 得分：0.0分1【多选题】摩尔定律指的是A、芯片每个两年价格下降一倍B、芯片每隔两年面积缩小一倍C、芯片每隔一年价格下降一倍D、芯片的面积每隔一年缩小一倍我的答案：A 得分：16.6分1【单选题】谁发现了原子的结构A、德莫可利特B、卢瑟福C、爱因斯坦D、玻尔兹曼我的答案：B 得分：33.3分1【单选题】为何原子的基态能量不会无限负？A、因为电子靠近原子核会有排斥力B、因为测不准原理C、因为能量有最小单位D、因为互补原理我的答案：D 得分：0.0分1【多选题】量子比特与经典比特的区别是A、量子比特是不确定的B、量子比特同时有不同的状态C、量子比特不消耗能量D、量子比特不占空间我的答案：A 得分：16.6分2【多选题】根据量子力学A、一个原子的状态不可克隆B、一块物质的形状不可克隆C、一个光子的状态不可克隆D、一块物质的重量无法严格测量我的答案：AC 得分：33.3分1【多选题】三极管的功能是A、分发信息B、放大信号C、开关D、放电我的答案：A 得分：0.0分2【多选题】过去半个世纪计算机发展速度快是因为A、能源发展快B、器件革新多C、半导体器件越来越小D、政府支持我的答案：BC 得分：25.0分【单选题】为什么飞行的汽车耗能更大A、飞离地面需要能量B、重量太大C、飞行速度导致更大阻力D、没有地面承载重量我的答案：A 得分：0.0分2【单选题】汽车的工作效率不可能是100%的原因是A、与地面摩擦消耗B、热力学效应C、汽油燃烧度低D、发动机不完美我的答案：B 得分：25.0分1【单选题】在拉格朗日点建太空站的好处是A、可以利用月亮的资源B、人在太空站中不会失重C、可以利用地球的资源D、以上都不对我的答案：D 得分：0.0分2【单选题】月地拉格朗日点的定义是A、月亮的引力等于地球的引力B、绕地球运动的点C、绕月球运动的点D、相对月地连线不变我的答案：A 得分：0.0分1【单选题】人体基础代谢率是A、睡眠八小时需要的能量B、一天消耗的最大能量C、保持静止需要的能量D、一天消耗最小的能量我的答案：C 得分：33.3分2【多选题】一百人的自给自足的太空站的最小面积是A、一百万平米B、0.1平方公里C、一平方公里D、十万平米我的答案：A 得分：0.0分•1【多选题】制造太空梯目前最可能的材料是A、钢铁B、塑料C、碳纳米管D、陶瓷我的答案：C 得分：50.0分1【单选题】以下四个固态行星哪个质量最大A、水星B、金星C、地球D、火星我的答案：C 得分：50.0分1【单选题】如果地球表面反射阳光比例是0.9，地球平均温度是A、摄氏－96度B、摄氏－52度C、摄氏－20度D、摄氏－172度我的答案：A 得分：25.0分2【单选题】地球平均表面温度适合液态水的存在是因为A、地球内部温度适当B、地球上的植物带来的C、地球的大气温室效应D、地球大气不断地运动我的答案：C 得分：25.0分3【多选题】宜居行星的最低要求是A、在宜居带B、存在液态水C、行星是固态的D、存在氮气我的答案：BC 得分：25.0分1【单选题】造成核冬天的原因是A、平流层充满灰尘B、核爆炸导致二氧化碳变少C、大气变少D、海洋蒸发我的答案：A 得分：25.0分2【多选题】石油消耗一半时A、石油使用量继续增加B、人类将不再使用石油C、石油使用率达到峰值D、石油使用量开始减少我的答案：AC 得分：0.0分1【多选题】火星表面温度低是因为A、距离太阳比较远B、质量比较小C、几乎没有大气D、质量比较大我的答案：C 得分：12.5分2【多选题】纳米机器人的概念是A、不比细胞大很多的机器人B、尺度不超过纳米C、微小的机器人D、用几个分子原子建造的机器人我的答案：C 得分：12.5分3【判断题】焦耳是能量的单位我的答案：√得分：25.0分4【判断题】动量不守恒我的答案：×得分：25.0分3【判断题】粒子加速器每年产生的反物质可能用来发电我的答案：×得分：25.0分4【判断题】光速飞船需要无限大能量我的答案：√得分：25.0分3【判断题】太阳照到地球的能量会被大气吸收我的答案：√得分：33.3分3【判断题】熵是物理系统的秩序度我的答案：√得分：0.0分3【判断题】热传导是粒子运动碰撞的结果我的答案：×得分：0.0分4【判断题】一个系统中的粒子速度趋于很不相同我的答案：×得分：25.0分3【判断题】熟鸡蛋的熵比生鸡蛋的熵小我的答案：×得分：33.3分2【判断题】在失重的情况下人也可以行走我的答案：x3【判断题】第一个测量万有引力常数的人是伽里略x3【判断题】飞机的受到的升力与速度成正比我的答案：×得分：25.0分4【判断题】一个行星的重力场越大其上的鸟类飞行速度越大我的答案：×得分：0.0分2【判断题】涨潮的高度与海岸的形状有关我的答案：√得分：33.3分3【判断题】黑洞附近的潮汐力可以用地球涨潮公式计算我的答案：√得分：0.0分3【判断题】我们用光年来衡量天文尺度是因为恒星之间太遥远了我的答案：√得分：25.0分4【判断题】以接近光速的速度飞行人不可以在有生之年到达银河系中心我的答案：√得分：0.0分2【判断题】石英钟比机械表准备的原因是因为石英的振荡频率高我的答案：×得分：0.0分3【判断题】时光机不会导致物理学悖论我的答案：√得分：0.0分1【判断题】时间有开头没有逻辑问题我的答案：√得分：50.0分2【判断题】霍金预言了宇宙如何终结我的答案：×得分：50.0分3【判断题】时光机不会导致物理学悖论我的答案：√得分：0.0分1【判断题】时间有开头没有逻辑问题我的答案：√得分：50.0分2【判断题】霍金预言了宇宙如何终结我的答案：×得分：50.0分2【判断题】地球引力波辐射的功率与一台汽车功率差不多我的答案：×得分：33.3分3【判断题】三体中的引力波天线原理上不成立我的答案：×得分：33.3分1【判断题】强人工智能指的是超过人类大脑的智能我的答案：x2【判断题】自由意志不存在是因为因果律的存在我的答案：×得分：33.3分3【判断题】量子计算机功能强大是因为能量有最小单位我的答案：√得分：0.0分2【判断题】人体中碳原子最多3【判断题】“物质是分子和原子构成的”是上世纪最重要的物理学发现我的答案：×得分：0.0分2【判断题】多数物质因为温度低才不会爆炸我的答案：×得分：33.3分3【判断题】大块物质稳定性解决的时间是量子力学创立的时代我的答案：√得分：0.0分3【判断题】传输两个量子比特至少需要另外两个量子比特我的答案：×得分：0.0分3【判断题】人体散热原则上可以驱动快速计算机我的答案：√得分：25.0分4【判断题】改数据原则上可以不消耗能量我的答案：×得分：25.0分3【判断题】火箭最终速度与燃料重量成正比我的答案：×得分：25.0分4【判断题】发射导弹的最佳角度是50度我的答案：×得分：25.0分3【判断题】月底拉格朗日点一共有四个我的答案：×得分：33.3分3【判断题】人类食用植物最经济我的答案：√得分：33.3分2【判断题】航天器通过弹弓效应增加的速度是行星运动的速度我的答案：√得分：0.0分2【判断题】木星是气态行星的原因是温度高我的答案：×得分：50.0分4【判断题】行星的温度与它与恒星距离的平方根成反比我的答案：√得分：25.0分3【判断题】地球上的化石能源迟早要被耗尽4【判断题】大气中的二氧化碳在过去两个世纪增加了25% 我的答案：√得分：25.0分3【判断题】人群固化是极少数几个国家的现象我的答案：×得分：25.0分4【判断题】用已知的方法可以在一百年内让火星变得宜居我的答案：×得分：25.0分关于化学能的说法错误是DA、原子与原子之间的反应能量B、原子与分子之间反应能量C、分子与分子之间反应能量D、电子与电子之间反应能量2基本核能是基本化学能的CA、十倍B、十万倍C、几千万倍D、几千倍3爱因斯坦的质能公式告诉我们AA、质量可以转换为能量B、能量是质量的一半C、能量与质量平方成正比D、能量与速度成正比4焦耳是能量的单位√5动量不守恒×星际航行需要的能量1如果航天飞机重50吨需要BA、1万加仑汽油B、1.5万加仑C、2万加仑D、5万加仑2十万分之一克物质大约相当于AA、一万亿焦耳B、一亿焦耳C、一千万焦耳D、一百万焦耳3如果中国全部核能供电我们需要DA、十个大亚湾核电站B、50个大亚湾核电站C、100个大亚湾核电站D、200个大亚湾核电站4粒子加速器每年产生的反物质可能用来发电×5光速飞船需要无限大能量√文明的级别1我们人类现在是BA、一类文明B、0.7类文明C、二类文明D、三类文明2工业革命前人类主要消耗的能源是AA、人力和畜力B、煤炭C、电力D、水力3人类在一百年内会飞出太阳系×4太阳照到地球的能量会被大气吸收√利用熵来理解物理现象1熵是物理学家在DA、二十世纪初发现的B、十八世纪发现的C、牛顿发现的D、十九世纪发现的2热量会BA、与熵无关B、增加熵C、从温度低的地方向温度高的地方传D、减少熵3扩散现象是可逆的×4熵是物理系统的秩序度×熵的微观概念和定义1熵与什么成正比CA、系统所占的体积B、系统的温度C、系统相空间体积的对数D、系统的压强2最先发现熵的微观定义的是BA、克劳休斯B、玻尔兹曼C、普朗克D、爱因斯坦3两个系统的总熵是AA、两个系统熵之和B、两个系统熵的乘积C、较小系统的熵D、较大系统的熵4热传导是粒子运动碰撞的结果√5一个系统中的粒子速度趋于很不相同×彭加莱回归1一个人的大脑的熵BA、随着时间增大B、随着时间减少C、不随时间变化D、与信息量成正比2本答案由微信公众号：帮帮ING 制作获取全部300门尔雅选修课答案请关注微信公众号：帮帮ING彭加莱回归指的是ABA、系统的宏观状态回到原始状态B、系统的微观状态回到原始状态C、系统的初始状态不演化D、系统的熵不变3熟鸡蛋的熵比生鸡蛋的熵小×4覆水再收需要的时间比宇宙年龄小×地心引力的形势1人的行走速度与BDA、重力加速度成正比B、重力加速度的平方根成正比C、与人的腿长成正比D、与体重无关2以下与万有引力有关ADA、太阳系的形成B、原子的形成C、分子的形成D、银河系的形成3在失重的情况下人也可以行走×4第一个测量万有引力常数的人是伽里略×5简述牛顿万有引力定律两个物体之间的万有引力等于：两个物体的质量乘积，除以距离平方，乘以万有引力常数地心引力的应用1动物A的体重是动物B的体重16倍，则其呼吸频率是B的(C)A、3倍B、2倍C、1/2倍D、1/3倍2一个动物的高度是其截面直径的BA、4/5次方B、5/4次方C、平方D、立方3一个六吨重的大象呼吸一次大约是AA、10秒B、5秒C、1秒D、0.5秒4飞机的受到的升力与速度成正比×5一个行星的重力场越大其上的鸟类飞行速度越大√潮汐力1涨潮的高度与BCA、地月距离平方成反比B、地月距离立方成反比C、月亮的质量成正比D、地球的质量成正比2涨潮的高度与海岸的形状有关√3黑洞附近的潮汐力可以用地球涨潮公式计算×星球间的距离1光绕地球一圈需要DA、1秒B、2秒C、0.52秒D、0.13秒2太阳系的尺度是CA、240光分B、2光年C、一光年D、一光月3可观测宇宙是银河系尺度的AA、40万倍B、13万倍C、一万倍D、一百万倍4我们用光年来衡量天文尺度是因为恒星之间太遥远了√5以接近光速的速度飞行人不可以在有生之年到达银河系中心×。
现代物理学基础的思考之一——质量概念的发展历程
质量概念的发展历程第一章质量概念的提出1、经典力学中质量概念的提出以牛顿第二定律所表现出的质量称为惯性质量.定义是给概念规定界限的判断，而定律是几个概念之间彼此的本质联系，它所反映的是客观规律．牛顿第二定律正是这样的客观规律，它所反映的是力、质量和加速度这三者之间的本质联系.实际上，人们所以能总结出牛顿第二定律，就是因为人们预先就对力、质量和加速度这三个物理量的概念和测量方法已经有所掌握，然后才能通过实验找出它们之间的内在联系．也就是说，质量的概念及测量方法并非来源于第二定律，而是先于这个定律．第二定律建立过程的历史事实正是如此，早在牛顿第二定律建立之前，人们（包括牛顿）已经用“物质之量”给质量下了定义，并已凭经验知道了通过比较重量来量度质量的方法.牛顿在其著作中说：“物质的量是质的量度，可由其密度与体积求出.”然而，质量没有定义之前又那来的密度？显然，牛顿这个定义等于没有说.“物质的量”往往是指物质多少或物质数量一类的东西，由相对性原理的制约，物质多少这样一个概念本身无法再进一步给以定义，物质的概念被认为是不说自明的.正是这个原因，在牛顿力学中寻找不到“物质的量”与惯性质量之间的任何联系，使得“物体所含物质越多，物体惯性越大”这条经验定律一直游离于物理学之外.也正是这个原因，物理学上的质量除了牛顿定律所赋予它的意义外不再有别的意思，质量乃是阻挠速度变化的量度.这又要回到用定律来定义质量上来，让人很不满意.2、横向质量与纵向质量问题约瑟夫·汤姆孙在1881年承认一个带电的物体比一个没有带电的物体更难加速，因此静电能量表现成某种电磁质量，增加了物体的机械质量.之后威廉·维恩（1900）和 Max Abraham （1902）认为一个物体的总共质量与它的电磁质量相同.因为电磁质量取决于电磁能量，维恩所提出的质能关系是.George Frederick Charles Searle 和汤姆孙也指出，电磁质量随着物体的速度而增加.亨德里克·洛伦兹在他的洛伦兹以太理论的框架中承认这个说法.他将质量定义成所用力与加速度的比值而不是动量与速度的比值，因此他必须区分横向质量（）（当物体运动的方向与加速度相同或相反）和纵向质量（）（当物体运动的方向与加速度垂直）.只有当加速度与物体运动的方向垂直时，洛伦兹的质量才会等于现在被称作相对论性质量的质量.是洛伦兹因子，v是物体与以太的相对速度，c是光速）.因此，根据这一理论没有物体可以到达光速，因为物体的质量将趋于无限大.而对于一个具有非零静质量的粒子在x方向运动时所受到的作用力和加速度的准确表达是：爱因斯坦在他1905年的论文中计算了横向质量和纵向质量，在他第一篇关于的论文中（1905），m所代表的是现在认为的静质量.在狭义相对论中，就像洛伦兹以太理论，一个静质量非零的物体无法以光速运动.当物体趋近于光速时，它的能量和动量将无限制的增加.横向质量和纵向质量被相对论性质量的概念取代.Richard C. Tolman 在1912年表示m0(1 - v2/c2)-1/2最适合用来表示运动物体的质量.在1934年，Tolman也定义相对论性质量为：，这一定义对于所有粒子都适用，包括了以光速运动的粒子.对于以低于光速运动的粒子，即具有非零的静质量的粒子，这方程变成，当相对速度为零时，将等于1.当相对速度趋近光速时，将趋近无限大.在动量的方程中，m所代表的质量是相对论性质量牛顿第二定律以的形式表达仍然正确.但并不是零，因为相对论性质量是速率的函数，因此牛顿第二定律不能以来表示.第二章电磁质量概念的引入与发展1、质量概念的发展物理学家海森堡说：“为了理解现象，首要条件是引入适当的概念，我们才能真正知道观察到了什么.”在17、18世纪之际，物理学已经发展为以拉普拉斯为代表的、把力学视为物理学基础的“牛顿范式”，以傅里叶为代表的研究热、光、电磁现象的“非牛顿范式”两大学派.最早提出量纲理论的傅里叶就主张“物体的可量度的热效应的三个量k、h、c就都只涉及长度、时间、温度3个单位，重量单位可以省去”；1887年黑格姆出版的《能论》中主张“精密科学不必要引入有关原子假说的物理量，只应该使用能量、压力、温度等直接可观测的物理量来记述”；奥斯特瓦尔德发现催化现象不能用原子论解释后，于1893年出版的《普通化学》中阐述了他的能量世界图像，“认为世界上一切现象都只是由于空间和时间中的能量的变化构成的，因此这三个量可以看做是最普遍的基本概念，一切能计量观察的事物都能归结为这些事物”.后来牛顿被称为“近代物理学鼻祖”的原因，就把质量M、长度L、时间T定为量纲式中三个最基本的物理量.在经典物理学理论中，长度L、时间T被认为是描述运动的“参量”，并不具有实质性的物理学意义；现代物理学已经根据“质能等价”的关系，在使用能量的单位eV逐渐取代质量的单位kg.（笔者注：现代物理学中的eV主要指电磁质量的能量，这正说明引力质量与电磁质量具有等价性.）对宇观世界而言，质量M并不具有任何物理学意义：开普勒第三定律的数学表达式为R3/T2=K，这个公式的物理学内涵是，任何一个天体的轨道运行，都只跟使用量纲式中L、T表述的空间结构R3/T2=K相关，而跟星体的质量M没有关系.航天实践告诉我们，只要进入离地面超过200km的空域，任何物体的自然运动都跟物体的质量M不再有任何关系.如果宇航员在舱外释放一个鸡蛋，它也肯定会跟飞船在同一的轨道上飞行.辐射能ε从粒子中放出后，粒子的质量M必有“亏损”；反之质量M将会增加；其当量关系为931MeV～1.66×10-27kg——这已经是核能应用中的常识.据此可知：1MeV的辐射能ε被储存在粒子的相空间所产生的静质量，就应该是1.783×10-30kg；反之，物质系统“亏损”1.783×10-30kg的静质量，空间中就会增加1MeV的辐射能ε.质量和能量之间的当量关系是：1MeV～1.783×10-30kg.狄拉克依据“负能量海”理论预言：如果真空中有一个光子的能量E＞1.022MeV，就有可能被“负能量海”中的电子所吸收，“这个电子就会受到激发而越过禁区，跑到正能量区域表现为一个正能量的电子e－，同时留下一个‘空穴’则表现为一个正能量的正电子e＋”. “一个正能量的电子e－”＋“一个正能量的正电子e＋”的静质量，已经不小于1.022MeV；那么，“正能量的电子e－”的动能是从哪里来的呢？负电荷e－从负能量海创生时，其质量并不遵从1MeV～1.783×10-30kg 的当量关系，而是遵从1MeV～0.908×10-30kg的当量关系.综合可以肯定，微观世界的质量M就有两种：一种是仅有M效应的静质量，遵从1MeV～1.783×10-30kg 的当量关系；另一种是既有M效应、又有q效应的实体质量，遵从1MeV～0.908×10-30kg的当量关系.对于宏观世界，依据热功当量：1eV=1.60×10-19J，可得1MeV=1.778×10-30kg×V2（或gR），必须注意：其前提条件是假定V2（或gR）=1.于是，宏观世界的质量m就不再是一个恒量，而成了一个随着其运动速度V不同、或者处在空间中的位置gR不同而变化的变量.综上所述，如果以1MeV的能量为基准，宏观世界的质量M是一个变量，它将随着质点运动的速度V或者是所处空间中的gR不同而变化.微观世界能量ε跟质量存在两种当量关系：1MeV～1.783×10-30kg 和1MeV～0.908×10-30kg.恩格斯早就指出，牛顿力学根本不属于“物理学”范畴，自然科学以牛顿范式为典范的传统，错了！（笔者注：恩格斯时代的牛顿力学主要是研究引力质量，物理学主要是研究电磁质量.）2006年国际弦理论大会之前，在北京举办的中美高能物理未来合作研讨会上，李政道的报告认为，解决诸如质量起源、电荷本质、量子引力、基本粒子世代重复之谜等，必将引发新的物理学进展.实际上李政道先生揭示的是，在整个轻子方面可能存在着一个以前从未揭示过的分立对称性及其破坏，导致中微子相互作用的本真态和质量本真态相联系的映射矩阵与中微子的质量矩阵之间建立起非常确定的联系.李政道的这项研究密切关系到质量起源的问题，意义非同寻常.2、电子的电磁质量引入（1）电子的机械运动和电磁运动电子是原子核的一部分，电荷则是电磁场的场源.电子的电荷能激发一个电磁场，它也是电子自身的组成部分，于是电子是一个带电粒子与一个电磁场的统一体.带电粒子的运动是机械运动，电磁场的运动则是电磁运动，两者统一于“电子的运动”.电子论既然把一切物理运动归结为机械运动与电磁运动，也就把一切运动归结成为电子的运动.按照电动力学的原理，电子的带电粒子按照麦克斯韦方程不断激发电磁场，而电磁场则反过来以电磁力作用于带电粒子.电子的这两个组成部分随时都处于这样的相互作用之中，这种相互作用乃是电子各种行为的内因，外力只有通过这种内因才能对电子起作用.于是电子不再是牛顿力学意义下的只能被动地接受外力作用的“力学粒子”，而是一种现实的、包括场与实物的对立于自身，因而处于永恒的、内部的、必然的、自己的运动之中的“电学粒子”了.（2）电子的电磁质量的引入19世纪80年代，人们开始研究运动带电体问题.1878年罗兰发表运动电荷产生磁场的论文，激励人们从理论上进一步推测：由于磁场具有能量，驱使带电体运动，比驱使不带电体运动，一定要做更多的功，因为有一部分能量要用于建立新的磁场.所以，带电体的动能要比不带电体大.换句话说，带电动体的质量要比不带电动体大.这个由于电磁作用产生的“视在”质量，也叫电磁质量. 最先提出这个问题的是J.J.汤姆生.电子的电磁质量问题在发现相对论前后一段时间比较引人注意，这个问题牵涉到电子的结构.物理学家一直试图将电磁质量作为电子静止质量的一部分，例如质子和中子的带电状态不同，它们的质量有很小的差别，质量的这一微小差别很可能是由带电状态不同造成的.20世纪之初，杰出的先辈科学家非常重视对于电子内部结构的研究.电子论的创立者洛伦兹大师在1902年12月11日著名演讲中提出了“电子的表观质量、有效质量和有可能没有真实质量问题”.【1】参考文献：【1】[荷兰]洛伦兹,诺贝尔奖获得者演讲集.物理学第一卷[M].北京：科学出版社. 1985.24.3、经典电动力学对于电子电磁质量的计算在经典电动力学中，认为带电粒子携带了电磁自场，由于自场有内聚能（电磁自能），也会构成电磁质量μ，实验所测量的带电粒子的质量（称为粒子的物理质量），是粒子原有质量m0（通常称为裸质量）与μ之和.因为带电粒子总是同它的自场联系在一起，所以两者是不可分离的.“经典电动力学计算一个半径为R，带电量为Q的均匀球体的静电自能为W自=0.5ρudv=3Q2/(20πε0R).一个电子的库仑场的能量为w=（ε0/2）∫∞re(e/4πε0r2)24πr2dr,量子电动力学根据电磁场的能量计算电子的电磁质量，然后设电子的质量全部来源于电磁质量，计算出电子的半径a=2.8×10-15米(1).同样设电子的电荷在半径a的球中有一定的分布也可得电磁质量，结果类似.但要维持这种平衡，需要未知的非电磁力平衡，实验还无法验证.在相对论发现后有理由认为电子的电磁质量是电子引力质量的3/4，其余的与某种非电磁力有关.H.Poincare.Rend.Pol.21(1906)129.他作了一些尝试，但也未具体地说明用什么别的力可以使电子不分裂.已知电子在真空中单位体积内的电场能为： (1)又知道，点电荷的场强为： (2)我们将电场强度E带入式（1）之中，就可以得出： (3).于是，我们可以求出电子在整个空间范围上的电场能就可以对于上式求定积分，并得出： (5)在1881年的一篇论文中，汤姆生首次用麦克斯韦电磁理论分析了带电体的运动.他假设带电体是一个半径为a的导体球，球上带的总电荷为e，导体球以速度v运动，得到由于带电而具有的动能为，其中 为磁导率.这就相当于在力学质量m0之外，还有一电磁质量. 1889年亥维赛改进了汤姆生的计算，得.他推导出运动带电体的速度接近光速时，总电能和总磁能都随速度增加.还得出一条重要结论，当运动速度等于光速时，能量值将为无穷大，条件是电荷集中在球体的赤道线上.1897年，舍耳（G.F.C．Searle）假设电子相当于一无限薄的带电球壳，计算出快速运动的电子电磁质量为：,其中.经典电子论最著名的人物是 H. A. Lorentz (1853-1928)， 他是一位经典物理学的大师.洛仑兹与阿伯拉罕等物理学家曾提出这种假设：电子质量可能完全是电磁的，即电子裸质量m 0=0，电子的惯性就是它电磁自场的惯性.这样，在电荷按体积均匀分布的假设下，由经典理论算出的电子半径值为r o =2.82×10-13cm ，电子半径实验值小于10-18cm ，显然用经典理论算出的电子半径并不合符实际.1903年，阿伯拉罕（M.Abraham ）把电子看成完全刚性的球体，根据经典电磁理论，推出如下关系： ,其中m 0为电子的静止质量.现代物理学已经证明电子没有体积，因此经典电动力学关于电磁质量的计算是错误的.4、经典电动力学对于电子电磁质量计算的局限性电子半径实验值小于10-16cm ，用经典理论算出的电子半径r o =2.82×10-13cm 并不合符实际.关于电子的电磁质量，这是一个不可能仅仅利用经典电动力学就能解决的问题（过去的历史和大家的计算也多次证明），且经典电动力学在小于电子经典半径尺度下已经不成立.1904 年Lorentz 发表了一篇题为 "Electromagnetic Phenomena in a System Moving with Any Velocity Less than that of Light" 的文章， 在这篇文章中他运用自己此前几年在研究运动系统的电磁理论时提出的包括长度收缩、 局域时间 (local time) 在内的一系列假设， 计算了具有均匀面电荷分布的运动电子的电磁动量， 由此得到电子的 “横质量” mT 与 “纵质量” mL ,分别为 (这里用的是 Gauss 单位制)： mT = (2/3)(e2/Rc2)γ； mL = (2/3)(e2/Rc2)γ3 ，其中 e 为电子的电荷， R 为电子在静止参照系中的半径， c 为光速， γ=(1-v 2/c 2)-1/2. 撇开系数不论， Lorentz 的这两个结果与后来的狭义相对论完全相同. 但 Lorentz 的文章一发表就遭到了经典电子论的另一位主要人物 M. Abraham (1875-1922) 的批评. Abraham 指出， 质量除了象 Lorentz 那样通过动量来定义， 还应该可以通过能量来定义.比方说纵质量可以定义为 m L =(1/v)(dE/dv). 但是简单的计算却表明， 用这种方法得到的质量与 Lorentz 的结果完全不同！很明显， 这说明 Lorentz 的电子论有缺陷. 那么缺陷在哪里呢？ Abraham 提出 Lorentz 的计算忽略了为平衡电子电荷间的排斥力所必需的张力. 没有这种张力， Lorentz 的电子会在各电荷元的相互排斥下土崩瓦解. 除 Abraham 外， 另一位经典物理学的大师 H. Poincar é (1854-1912) 也注意到了 Lorentz 电子论的这一问题. Poincar é 与 Lorentz 是 Einstein 之前在定量结果上最接近狭义相对论的物理学家. 不过比较而言， Lorentz的工作更为直接，为了调和以太理论与实验的矛盾，他具体提出了许多新的假设，而Poincaré往往是在从美学与哲学角度审视 Lorentz 及其他人的工作时对那些工作进行修饰及完善. 这也很符合这两人的特点， Lorentz 是一位第一流的 working physicist，而Poincaré既是第一流的数学及物理学家，又是第一流的科学哲学家. 1904 年至 1906 年间 Poincaré亲自对 Lorentz 电子论进行了研究，并定量地引进了为维持电荷平衡所需的张力，这种张力因此而被称为 Poincaré张力 (Poincaré stress). 在 Poincaré工作的基础上， 1911 年 (即在 Einstein 与 Minkowski 建立了狭义相对论的数学框架之后)， M. von Laue (1879-1960) 证明了带有 Poincaré张力的电子的能量动量具有正确的 Lorentz 变换规律.在物理学历史上，只有以洛仑兹为代表的电子论才自觉地考虑过这个问题，我们称之为“洛仑兹问题”.电子论既然把一切物理运动归结为电子运动，也就把一切物理运动最终归结为洛仑兹问题.电子论采用刚球模型和推迟解，导出了一个电子动力学方程.汤姆逊首先得到这一方程，我们称之为汤姆逊方程.从这一方程得出结论，电子得固有磁场对其带电粒子的作用可以归结为两项：一项相当于电子增加了一份质量，称之为“电磁质量”；另一项是与辐射相联系的阻力，称之为“辐射阻尼”.这一方程未能象电子论期待的那样揭开原子世界的秘密，却给物理学带来了两次危机. 第一次危机是“电磁质量”这一范畴带来的.它不遵循质量守恒定律，从而使动量守恒定律乃至能量守恒定律也都不成立.这一情况使物理学家们大位震惊，彭加勒惊呼“原理的普遍毁灭”！第二次危机则是“辐射阻尼”这一范畴带来的，它得出结论：“电子作变速运动必然导致辐射电磁波.”（0.1）应用于卢瑟福在1911年建立的原子有核模型，将得出结论：“原子将因辐射而落于核.”（0.2）这意味着原子刚一构成就会立刻解体，可是事实却证明原子能够持久地存在.第一次危机动摇了人们对经典物理学的信念，第二次危机则把经典物理学逐出了原子世界.对前面的"第一次危机是“电磁质量”这一范畴带来的.它不遵循质量守恒定律，从而使动量守恒定律乃至能量守恒定律也都不成立.这一情况使物理学家们大位震惊，彭加勒惊呼“原理的普遍毁灭”！5、狭义相对论与电子的电磁质量按照狭义相对论中最常用的约定，我们引进两个惯性参照系： S 与 S'， S' 相对于 S 沿 x 轴以速度 v 运动. 假定电子在 S 系中静止，则在 S' 系中电子的动量为：p'μ = ∫t'=0T'0μ(x'ξ)d3x' = L0αLμβ∫Tαβ(xξ)d3x'其中Tμν为电子的总能量动量张量，L 为Lorentz 变换矩阵. 由于S 系中Tμν与t 无关，考虑到∫Tαβ(xξ)d3x' = ∫Tαβ(γx', y', z')d3x' = γ-1∫Tαβ(xξ)d3x，上式可以改写成：p'μ= γ-1L0αLμβ∫Tαβ(xξ)d3x ，由此得到电子的能量与动量分别为 (有兴趣的读者可以试着自行证明一下)： E = p'0 = γm + γ-1L0i L0j∫T ij(xξ)d3x ，p = p'1 = γvm + γ-1L0i L 1j∫T ij(xξ)d3x ，这里 i, j 为空间指标 1, 2, 3， m=∫T00(xξ)d3x，这里为了简化结果，我们取 c=1. 显然，由这两个式子的第一项所给出的能量动量是狭义相对论所需要的，而 Lorentz 电子论的问题就在于当 Tμν只包含纯电磁能量动量张量 TEMμν时这两个式子的第二项非零.那么 Poincaré张力为什么能够避免 Lorentz 电子论的问题呢？关键在于引进Poincaré张力后电子才成为一个满足∂νTμν=0 的孤立平衡体系. 在电子静止系 S 中Tμν不含时间，因此∂jTij=0. 由此可以得到一个很有用的关系式 (请读者自行证明)：∂k(Tikxj)=Tij. 对这个式子做体积分，注意到左边的积分为零，便可得到：∫Tij(x ξ)d3x =0 ，这个结果被称为 Laue 定理，它表明我们上面给出的电子能量动量表达式中的第二项为零. 因此 Poincaré张力的引进非常漂亮地保证了电子能量动量的协变性.至此，经过 Lorentz， Poincaré， Laue 等人的工作，经典电子论似乎达到了一个颇为优美的境界，既维持了电子的稳定性，又满足了能量动量的协变性. 但事实上，在这一系列工作完成时经典电子论对电子结构的描述已经处在了一个看似完善，实则没落的境地. 这其中的一个原因便是那个“非常漂亮地”保证了电子能量动量协变性的 Poincar é张力. 这个张力究竟是什么？我们几乎一无所知. 更糟糕的是，若真的完全一无所知倒也罢了，我们却偏偏还知道一点，那就是 Poincaré张力必须是非电磁起源的，而这恰恰是对电磁观的一种沉重打击. 就这样，试图把质量约化为纯电磁概念的努力由于必须引进非电磁起源的 Poincaré张力而化为了泡影. 但这对于很快到来的经典电子论及电磁观的整体没落来说还只是一个很次要的原因.从经典电磁理论也可以推导出运动带电体质量随速度增加的结论.放射学大师贝克勒尔指出，电子的荷质比“е/m是速度υ的函数.对于偏转最小的β射线来说，速度υ趋近于光速.……电子的质量，假若不是完全地、至少是部分地来源于电磁反作用，于是产生出关于物质惯性的新的概念.”通常所说的物体质量是指其静止质量，电子的静止质量很小，大约是9.3×10-31kg.如果要讨论运动起来后的相对论质量，那么就要先说明运动的速度以及其静止质量，然后以相对论公式计算之，电子的运动速度一般在0.8倍光速左右，因此其相对论质量大概是其静止质量的2.7倍.当然如果速度更快一点，其相对论质量会更大一点.6、量子电动力学与电磁质量问题在量子电动力学（QED）中，电子也一样具有电磁自能，但把电子质量完全约化为电磁概念的梦想根本无法实现：（1）由于超精的常数1/137 是一个很小的数目，因此由电磁自能产生的质量修正μ与裸质量 m0相比只占一个很小的比例；（2）即使我们把QED的适用范围延伸到比普朗克能标还高的能区，使μ变得很大，但由于理论中是μ∝m0，这表明如果电子裸质量为零，它的电磁自能也将为零，而裸质量是QED中拉格朗日量的参数，它在理论适用范围是无法约化的. 因此，试图把质量完全归因于电磁的想法，在量子场论中完全不成立.象电子这样质量最小，电磁质量也只能在粒子质量中占不大的比例，把它的质量完全归因于电磁的想法都绝无可能，因此对其它粒子，特别是那些不带电荷的粒子，就更无可能了.自从物理学家建立各种各样的理论以来，由量子电动力学预言的电子固有磁矩和实验的偏差符合到有效数位10位[理论：0.001159652133(29) ，实验：0.001159652188(4)]，这是目前为止理论与实验符合最好的一个例子.物理学家费恩曼（R.P.Feynmann）因此把量子电动力学称为物理学皇冠上的明珠.阿罗什和瓦恩兰主要研究光的基本量子行为以及光与物质相互作用的量子现象.这里的物质主要是原子（离子），而光可以是可见光、红外光或者微波场，它们只是波长（能量）不同而已.1930 年，美国物理学家奥本海默计算了电子与它自己的场的相互作用，这是一个电子发射一个光子然后再把它吸收回去的过程.在这个过程中，光子不是做为真实粒子发射出来的，而是一个虚光子.按照QED，这是一个完全可以发生的过程.奥本海默的计算涉及到一个对虚光子动量的积分，它的值是无穷大.电子与自己的场的这种相互作用称为电子的自能，也就是电子的质量.这个结果表明，在最低级近似下求得的电子质量是一个不可思议的无穷大.试图把质量完全归因于电磁相互作用的想法在量子场论中彻底地破灭了,电子的电磁质量需要依靠量子场论来解决，但在量子场论中，电子的电磁质量变得更为复杂（因为除了经典的电磁质量外，还出现了量子涨落如真空极化等，这导致电子的电磁质量为无穷大）.电子的电磁质量在量子场论中变得更为麻烦，但与此同时，量子场论中出现了重整化手续，也就是假设电子的裸质量是负无穷大，电子的电磁质量为正无穷大，它们之和就是一个有限。
经典力学知识点总结
（带电粒子加速到光速）
2.3力学的单位制与量纲
一．基本量与导出量
凡是被选定并独立规定其单位的物理量均为基本量，其余都是导出量。
基本量在国际单位制中只有七个：长度、质量、时间（力学基本）、电流（电磁学）、热力学温度（热学）、物质的量（分子）、发光强度（光学）。
其他都是导出量。
二．单位制
长度：m
时间：s
任意两个质点间的相互作用（但若是可视为质点之物也适用）
G=6.6720*10^(-11)Nm^2/kg^2
2.重力
通常在地表把地球对对象的万有引力看作重力
但实际上地球实测的重力与此有一定区别（表观重力/视重），考虑其他力/运动的影响。（如离心力等）
3.引力质量和惯性质量
如前面所说惯性质量是为了比较不同物体在受到等大的力的作用下运动状态变化的程度（抵抗运动变化的能力）其本质只能通过测量加速度的改变情况来比较。
二．时间、空间的度量（T、L，两大基本物理量）
1．时间的测量
运用周期运动将时间进行等分，测量的精度取决于周期运动的稳定性。基本单位为（s）
2.长度的测量
比较法——采用自然长度（光于真空1/299792458s）。基本单位为（m）
三．参照物与坐标系
有些力学量是与参照系的选择有关的。由于绝对静止的空间并不存在，因此不指明参照系则研究毫无意义。
描述了质点的运动规律后，必须进一步研究质点作某种运动的起因。（质点运动与其受力之间的关系）
牛顿三定律（动力学基础），理论上可以解决机械运动的一切问题。
2.1牛顿第一定律
一．惯性和惯性定律
任何物体，如果没有受到其他物体的作用，就一直保持静止状态或匀速直线运动状态。——牛顿第一定律（惯性定律）
空间和时间的科学意义
ｐｏｓｓｉｂｌｅ
ｕｎｃｅｒｔａｉｎ－
ｌｏｎｇｅｒ ｗｏｒｋｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｙ
ａｓ
ｐｏｓｔｕｌａｔｅｄ ｉｎ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｒｅｌａｔｉｖｉ—
ｔｙ，ｔｈａｔ ｉｓ ｔｏ ｄｅｆｉｎｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ
ｈａｌｆ ｔｈｅ ｔｗｏ—ｗａｙ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅ．Ｉｎｓｔｅａｄ，ａｌｌ ｔｈｅ
ｄｏｎ’ｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｔｉｔｙ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ“ｓｐａｃｅ’’ａｎｄ ｔｈｅ“ｔｉｍｅ’’ａｒｅ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ｉｎ
ｐｈｙｓｉｃｓ．Ｔｈｅ
ｔｉｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ
ａｎｄ
ｔｉｍｅ ｉｓ ｎｏｔ ｓｔｒｏｎｇ．ａｎｄ
来构造一个新的空间（所谓４Ｄ时空），从而把时间 和空间这两个完全不同的物理学概念混为一谈，是 缺乏合理性的作法。正确的科学理论必定要维护空 间和时间的独立意义，并且不允许把导出量之一的 光速凌驾于空间和时间概念之上。 宋文淼曾指出＂Ｊ，空间的３个分量在物理上组
成矢量，性质上与时间很不相同。如把空间、时间列 在一起形成“４维空间”，就失去了统一的运算法则。
被用以代替真实的时间，如１小时、１天、１个月、１
年”。
Ｎｅｗｔｏｎ对空间、时间的说明，要言不繁，今天来 看也十分重要。但在２０世纪由于相对论的发明及 宣传，长期以来Ｎｅｗｔｏｎ的时空观被贬低，似乎不值 一提。２００７年８月在燕山大学召开了“相对论时空 观问题讨论会”，笔者并未参加；但却看到了一个由 １４位研究者签署的文件《拨乱返正，弘扬和发展 Ｎｅｗｔｏｎ时空观》口Ｊ，引起了很大的兴趣。这份简朴
的文件认为，空间是连续的、无限的、三维的、各向同 性的；时间是物质运动的持续和顺序的标志，时间是 连续的、永恒的、单向的、均匀流逝无始无终的。空
时间和空间是物质运动的存在形式
时间和空间是物质运动的存在形式首先，时间是物质运动的存在形式。
物质的运动是永不停息的，而时间则是衡量和记录物质运动的基本单位。
时间可以分为绝对时间和相对时间两种概念。
绝对时间是一个普遍存在的概念，不受物体自身运动状态的影响，它可以被看作宇宙的统一节拍。
相对时间则是根据不同物体之间的相对运动状态而变化的，相对时间的存在使得我们能够描述物体之间的相对速度和相对位置。
其次，空间也是物质运动的存在形式。
空间是物体存在和运动的背景，是我们观察和描述物体位置和运动状态的基础。
空间可以分为绝对空间和相对空间两种概念。
绝对空间是一个普遍存在的概念，不受物体自身位置和运动状态的影响，它可以被看作宇宙的统一背景。
相对空间则是根据物体之间的相对位置和相对运动状态而变化的，相对空间的存在使得我们能够描述物体之间的相对位置和相对运动。
时间和空间的形式与物质运动的速度和位置有关。
根据相对论的理论，物质的运动会影响时间和空间的测量。
根据狭义相对论，当物体的运动速度接近光速时，时间会变慢，空间会发生变形。
而根据广义相对论，当物体在强引力场中运动时，时间会变慢，空间也会发生变形。
这些理论告诉我们，时间和空间的形式并不固定不变，它们是相对于观察者和物体运动状态而言的。
时间和空间的关系是密不可分的。
没有时间，物质无法进行运动和变化，而没有空间，物体无法存在和运动。
时间和空间的存在使得物质之间能够相互作用和产生变化。
时间和空间的存在也为我们提供了观察和理解物质世界的基础和框架。
在科学研究和技术发展中，时间和空间的概念被广泛应用。
在物理学中，时间和空间的概念被用于测量物体的速度、位置和变化。
在天文学中，时间和空间的概念被用于观测和研究宇宙中星体的运动和演化。
在工程技术中，时间和空间的概念被用于设计和控制物体的运动和性能。
时间和空间的概念也在我们的日常生活中得到应用，例如我们使用钟表测量时间，使用地图导航空间。
总的来说，时间和空间是物质运动的存在形式，它们对于我们理解和描述世界的结构和变化过程起着重要的作用。
(完整word版)量子场论讲义1-4
第一章 预备知识§1 粒子和场以现有的实验水平,确认能够以自由状态存在的各种最小物质，统称为粒子。
电子、光子、中子、质子等是最早认识的一批粒子，陆续发现了大量的粒子、介子和共振态，粒子的数目达数百种,它们是物质存在的一种形式.场是物质存在的另一种形式,这种形式主要特征在于场是弥散于全空间的，全空间充满着各种不同的场,它们互相渗透和相互作用着。
按量子场论观点，每一种粒子对应一种场,场的激发表现为粒子的出现,不同激发态表现为粒子的数目和状态不同，场的退激发，表现为粒子的湮沒.场的相互作用可以引起激发态的改变，表现为粒子的各种反应过程，也就是说场是物质存在的更基本的形式，粒子只是场处于激发态时的表现. 1。
四种相互作用目前已确定的粒子之间的相互作用有四种，即在经典物理中人们早已认识到了的引力相互作用和电磁相互作用，以及在原子核物理的研究中才逐步了解的强相互作用和弱相互作用。
四种相互作用的比较见表1。
1表1.1 四种相互作用的比较 1510- 1810-介子 胶子Z W W -+π＋ p ν p电磁相互作用的强度是以精确结构常数2317.2973104137.036e cαπ-===⨯来表征的，可以同时参与四种相互作用的粒子（例如质子p ）为代表，通过典型的反应过程的比较研究,确定各种作用强度的大小。
2. 粒子的属性不同粒子有不同的内禀属性，这些属性不因粒子产生的来源和运动状态而改变。
最重要的属性有:质量m ，粒子的质量是指静止质量，以能量为单位，它和能量E 和动量→P 的关系为42222c m c p E =-电量Q ，粒子的电荷是量子化的,电荷的最小单位是质子的电荷。
自旋S,粒子的自旋为整数或半整数,如π介子的自旋为0，电子的自旋为1/2 ，矢量介子的自旋为1。
平均寿命τ，粒子从产生到衰变为其它粒子所经历的时间称为粒子的寿命。
由于粒子的寿命不是完全确定值，具一定的几率分布，如果0N 个相同粒子进行衰变，经过时间t 后还剩下N 个，则teN N τ10-=，式中τ即为粒子的平均寿命。
时间观念
时间和空间，亘古以来就是一个诱人遐思而迄今都没有答案的迷团。
东方有东方的时空观，而西方有西方的时空观，由于物理学创立于西方，当今普遍流行的是西方的时空观；哲学家有哲学家的时空观，物理学家有物理学家的时空观，心理学家又有心理学家的时空观。
从亚里士多德到牛顿都相信“绝对时间”，认为只要有准确的钟，就可以毫不含糊地测量两个事件的时间间隔，而且时间相对于空间是完全分开并独立的；洛仑兹依据光速不变导出的时间式子中有空间因子，空间式子中有时间因子，就说时间和空间结合在一起密不可分；相对论从根本上改变了时间和空间的观念，终结了人们对“绝对时间”的信仰；普里高津、彭罗斯等人有“时间箭头”，霍金又有“虚时间”。
20世纪之前人们只相信一种“绝对时间”，20世纪一百年间就产生出所谓的“时空实体”、“时间箭头”和“虚时间”等形象具体而又非常奇特的新观念。
可惜的是对惠更斯那种正确的时间观，物理学者却没有给予应有的关注和重视。
霍金写了一本《时间简史》，被拜坦姆书社编辑彼得·古查底炒得“列名伦敦的《星期日泰晤士报》最畅销书榜上达二百零五周之久”，而被列入吉尼斯世界记录。
我特意到郑州买了三本霍金写的书，对“空间和时间”反复读过两遍之后，有一种遭受炒做家欺蒙的失落之感。
除了“亚里士多德和牛顿都相信绝对时间”，“相对论终结了绝对时间的观念”，“大质量的物体附近，时间显得流逝的更慢一些”（1-Ｐ24-43）之外，书中并没有提供任何新知识。
霍金在“简史之简史”中承认自己写书的“部分动机是为我女儿挣一些学费”（２－P24），他本人还算得上诚实。
在“爱因斯坦之梦”中，他虚构了“一个很难掌握的概念”（２－P59），即“它和时间夹直角”（２－P60）的“虚时间”。
所谓虚者，非实之谓也，既然他对自己的创意冠之以“虚”，大可不必太认真对待就是。
一本被炒得全世界（据说该书已译成33种文字）都知道的著名物理学家写的《时间简史》，告诉我们的并不比我们知道的更多，物理学界对时间理解的深度，自然也就可想而知。
第八章____量纲分析和相似原理
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第八章
量纲分析和相似原理
第一节Байду номын сангаас
量纲分析和定理
D
D 2 2 D
解得 a 2 , b 1, c 2 ，∴ Π D π C ，这里 C D 1 2 π 2 w d 8 w d 称为阻力系数。 2 4 四、定理 （一）定理 任何一个物理现象中，如有一个被定特征量b，已知它与n个有量纲的 主定特征量a1，a2，，an以及S个无量纲的主定特征量c1，c2，，cS有 关，即 b f ( a , a , ..., a , c , c , ..., c ) ，并已知a ，a ，，a （ k n ）为独立 1 2 k 量纲量，则有 f ( 1 , 2 , ..., n k , c1 , c 2 , ..., c S ) （8.3）
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第八章
量纲分析和相似原理
第一节
量纲分析和定理
二、量纲性质 关于量纲性质有如下公理。 公理1 物理方程中各项的量纲相同且与度量单位无关。 例如，液体中的压力分布公式 p gh 为一物理方程，式中p的量纲为ML-1T-2， gh 的量纲亦为ML-1T-2，两项的量纲是相同的。无论在什么单位制中， 上述关系不变。 公理2 任一物理量的量纲都可以由基本量纲的指数幂的乘积来表示，即 式中，m1，m2，，mk为有理数，[a]为任一物理量的量纲，[a1]，[a2]， ，[ak]为基本量纲。 公理3 量纲不独立量可由量纲独立量的指数幂的乘积来表示，即
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第八章
量纲分析和相似原理
第一节
量纲分析和定理
一、物理量的单位和量纲 （一）单位及单位系统 度量物理量要有单位，如时间t的单位有s，min，hr…等，长度l的单位 有mm，cm，m…等。单位分为基本单位和导出单位。在一般流体力学问 题中时间、长度、质量和温度的单位为基本单位，它们构成一个基本单 位系统，例如在国际单位制中选用的kg，m，s，K为一种基本单位系统。 其余物理量的单位均是导出单位。 （二）量纲 用基本单位系统来表示物理量单位的式子称为该物理量的量纲，用[ ]或 可用该物理量的大写字母表示。如时间的量纲为[t]或T，长度的量纲为[l] 或L，质量的量纲为[m]或M，温度的量纲为[T]或，速度的量纲为[l][t]-1 或LT-1，力的量纲为[m][l][t]-2或MLT-2。取那些不存在任何联系的性质不同 的量纲作为基本量纲，而把那些可以由基本量纲导出的量纲作为导出量纲。 显然，基本量纲的选取带有任意性。
工程流体力学 第四章相似原理及量纲分析
第一节 流动的力学相似
二 运动相似（时间相似）
定义：满足几何相似的流场中，对应时刻、对应 点流速（加速度）的方向一致，大小的比例相 等，即它们的速度场（加速度场）相似。
图4-2速度场相似
第一节 流动的力学相似
运动相似的两个流动系统中，对应流体质点位
移对应距离所需的时间间隔成比例：
时间比例尺:
Ct
相似三定理回答了模型试验中必须解决的问 题，归纳如下：
（1）由模型和原形的相似准则数相等，确定模型 系统的特征长度、特征速度，流动介质等。
2020/10/28
（2）模型试验中，应测定各相似准则中所包的 一切物理量，并把它们整理成相似准则。
（3）将实验所得到的各相似准则之间的关系整 理成关系公式（曲线），以便应用到原形 流动中去。
2020/10/28
第一节 流动的力学相似
表征
流动
按性 质分
过程
的物
理量
描述几何形状的
如长度、面积、体积等
描述运动状态的
如速度、加速度、体积流量等
描述动力特征的
如质量力、表面力、动量等
几何
相似 流 应运动动满 足相似相
的 条
动力 似 件
相似
第一节 流动的力学相似
一. 几何相似（空间相似）
定义： 模型和原型的全部对应线形长度的 比值为一定常数 。
t '1 t1
t '2 t2
t '3 t3
（4-4）
速度比例尺:
l'
Cv
v' v
t' l t
Cl Ct
加速度比例尺:
v'
Ca
a' a
专题15相对论初步(辅导讲义)-高校自主招生物理辅导讲义及模拟训练
第十五讲相对论初步一．经典力学时空观两物体的相对位置和相对速度也不因惯性系不同而改变，而力通常是两物体相对位置和相对速度的函数，质量在牛顿力学中被认为是与运动无关的恒量，于是牛顿运动定律的形式在不同惯性系下保持不变。
这就是力学相对性原理。
在以伽利略相对性原理为根底的经典力学中，我们要得到了这样的结论：时间和空间是绝对的、相互别离的；物体的大小与惯性参考系无关；时间的流逝不因惯性运动而改变；不同地点的同时性是绝对不变的。
二、经典力学的困难〔1〕速度合成律中的问题伽利略相对性原理和他的坐标变换的重要的结论是速度的合成律。
而天文观测光传播速度合成律不适用。
〔2〕以太风实验的零结果〔3〕电磁现象不服从伽利略相对性原理〔4〕质量随速度增加三、相对论的两个根本假设爱因斯坦说：“相对论的兴起是由于实际需要，是由于旧理论中的矛盾非常严重和深刻，而看来旧理论对这些矛盾已经没法防止了。
新理论的好处在于它解决这些困难时，很一致，很简单，只应用了很少几个令人信服的假定。
〞当别人忙着在经典物理的框架内用形形色色的理论来修补“以太风〞的学说时，爱因斯坦另辟蹊径，提出两个重要假设来：第一个：所有惯性参照系中的物理规律是相同的。
物体的位移、速度以及电场强度、磁感应强度等物理量有可能因为所选择参考系的不同而不同，但是它们所遵从的物理规律却是同样的。
也就是说，在一切惯性系中物理定律的数学形式完全相同。
第二个：真空中的光速相对任何观察者来说都是相同的。
光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。
爱因斯坦提出这个假设是非常大胆的。
下面我们即将看到，这个假设非同小可，一系列违反“常识〞的结论就此产生了。
3.1同时性的相对性何谓两地的事件同时发生？譬如说，来自银河中心的引力波信号“同时〞激发设在北京和广州的引力波探测天线，我们怎样知道引力波是“同时〞到达两地的呢？也许有人说，这还不简单，两地的人都看看钟就行了。
于是，问题就化为如何把两地的钟对准的问题。
现代科学技术概论课后习题汇编
现代科学技术概论课后习题汇编TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-TYYUA162】思考题汇编1.什么是科学？结合自己对我国古代科学技术的了解, 想一想中国有没有科学.一般地讲, 在传统中, 对于究竟何为科学有以下几种看法：（1）科学是一种系统化、理论化的知识体系。
（2）科学是生产知识的社会实践活动。
（3）科学是一种社会建制。
（4）科学是一种文化。
自然科学是一种特殊的意识形态, 无阶级性。
科学是一般生产力。
科学的特点: 实证性、创造性、逻辑性2谈一谈科学与技术的关系。
在古代, 科学起源于哲学家, 而技术起源于劳作的工匠。
二者基本上是分离的。
文艺复兴之后, 由于商业发展, 科学和技术才密切结合。
到了19世纪, 技术才渐渐以科学作为自己的基础。
科学和技术的结合制度化。
（1）科学与技术的区别: 见表格（2）科学与技术的联系: 科学是技术的基础, 技术是科学的手段；科学指导技术的发展, 技术对科学提出课题；科学提供了可能性, 技术变可能为现实。
3近代科学的发展就方法论角度体现哪些特点, 请举例说明。
中, 被实验检验。
非常重视观察与实验在科学研究中的作用, 重视分析和归纳分类。
近代自然科学的特点：1.力学成为主导学.2.科学方法的确立。
科学中的具体应用：（1）伽利略的数学+实验方法: 直观分解-数学演绎-实验证明。
.牛顿的“归纳-演绎方法”: 通过实验获得经验，通过数学演绎获得的结论必须回到实.3.科学社团与学术研究机构的建立4比较第一次技术革命与第二次技术革命的不同, 并谈谈技术革命与社会发展之间的关系。
第一次工业革命导致的影响是: A. 极大地提高了生产力, 巩固了资本主义各国的统治基础；B. 引起了社会结构的重大变革, 使社会日益分裂为两大对立阶级即工业资产阶级和无产阶级, 工业资产阶级壮大后, 为争夺地位和巩固自己的地位而推动各国的资产阶级革命和改革, 无产阶级为改善自己的处境同资产阶级进行斗争, 工人运动逐渐兴起；C．劳动力从农村走向城市, 开始了城市化进程, 人们的生活方式和价值观也在逐渐发生变化；D. 密切了世界各地之间的联系, 改变着世界的面貌, 最终确立了资产阶级对世界的统治；英国很快成为世界霸主；一方面导致先进生产技术和生产方式传播到世界各地, 猛烈冲击着旧思想和旧制度, 另一方面, 资本主义国家在世界范围为了商品市场和原料而拓展殖民地, 加剧了当地的贫困落后, 使东方从属于西方。
结构动力学复习重点整理笔记
1.结构动力分析的目的：确定动力荷载作用下结构的内力和变形，并通过动力分析确定结构的动力特性。
2、动力荷载的类型：是否随时间变化：静荷载、动荷载是否已预先确定：确定性荷载（非随机）、非确定性荷载（随机）确定性荷载是荷载随时间的变化规律已预先确定，是完全已知的时间过程；非确定性荷载是荷载随时间变化的规律预先不可以确定，是一种随机过程。
随时间的变化规律：周期荷载：简谐荷载、非简谐周期荷载非周期荷载：冲击荷载、一般任意荷载简谐荷载：荷载随时间周期性变化，并可以用简谐函数表示。
非简谐荷载：荷载随时间周期性变化，不能简单地用简谐函数表示。
（平稳情况下波浪对堤坝的动水压力）冲击荷载：荷载的幅值在短时间内急剧增大或急剧减小。
（爆炸引起冲击波）一般任意荷载：荷载的幅值变化复杂，难以用解析函数表示的荷载。
（地震引起的地震动风压时程）3、结构动力计算的特点（与静力计算的差异）：1）动力反应要计算全部时间点上的一系列解，比静力问题复杂且要消耗更多的计算时间2）考虑惯性力的影响，是结构动力学和静力学的一个本质的，重要的区别。
4、结构离散化方法实质：把无限自由度问题转化为有限自由度的过程种类：集中质量法、广义坐标法、有限元法5、有限元法与广义坐标法相似，有限元法采用了型函数的概念，但不同于广义坐标法在全部体系结构上插值，而是采用分片插值，因此型函数表达式形状可相对简单。
与集中质量法相比，有限元中的广义坐标也采用了真实的物理量，具有直接、直观的优点，这与集中质量法相同。
6、广义坐标：能决定质点系几何位置的彼此独立的量，称为该体系广义坐标；选择原则：使解题方便。
7、动力自由度：结构体系在任意瞬时的一切可能的变形中，决定全部质量位置所需的独立参数的数目。
数目与结构体系约束情况有关。
静力自由度是使结构体系静定所需要的独立约束数目。
前者是由于系统的弹性变形而引起各质点的位移分量；后者指结构中的刚体由于约束不够而产生的刚体运动。
8、有势力又称保守力：每一个力的大小和方向只决定于体系所有各质点的位置，体系从某一位置到另一位置所做的功只决定于质点的始末位置，而与路径无关。
速度v长度l时间t的无量纲组合
速度、长度和时间的无量纲组合速度、长度和时间的关系初探速度的定义速度是物体在单位时间内所运动的长度，是物理学中一个重要的概念。
速度的单位通常使用米每秒（m/s）来表示。
长度和时间的定义长度是指物体在一维空间中所占据的距离，常用单位有米（m）。
时间是指事件发生所经历的过程，常用单位有秒（s）。
速度、长度和时间之间的关系根据速度的定义，可以得到以下方程：速度 v = 长度 l / 时间 t这个方程说明了速度、长度和时间之间的关系。
根据这个方程，我们可以进行一些有趣的推导和分析。
速度、长度和时间的无量纲组合为了研究方便，我们希望将速度、长度和时间这三个物理量进行无量纲化处理，即将它们的单位化为1。
为了实现这个目标，我们可以选择合适的基准值作为参照物。
选择基准单位为了方便起见，我们可以选择长度为1米（m）和时间为1秒（s）作为基准单位。
在这种情况下，速度的单位就是米每秒（m/s）。
转化为无量纲形式将速度、长度和时间转化为无量纲形式的方法是将它们除以基准单位。
这样，我们得到的无量纲速度、无量纲长度和无量纲时间均为1。
无量纲速度v’ = v / (m/s) 无量纲长度l’ = l / m 无量纲时间t’ = t / s速度、长度和时间的无量纲组合关系根据上面的无量纲定义，我们可以得到以下关系：v’ = l’ / t’这个关系式说明了无量纲速度、无量纲长度和无量纲时间之间的关系。
通过无量纲化处理，我们将速度、长度和时间的关系转化为了一个更加简洁和方便的形式。
速度、长度和时间的应用举例例1：运动的汽车假设一辆汽车以60公里每小时的速度行驶，我们想要计算它行驶了多长时间以及在这段时间内它行驶了多远。
根据速度的定义，我们知道60公里每小时等于60,000米每3600秒，即速度 v = 60,000 m / 3600 s = 16.67 m/s假设汽车行驶了t秒，根据速度、长度和时间的关系，可以得到以下方程：16.67 m/s = l / t根据这个方程，我们可以解得汽车行驶的长度l为：l = 16.67 m/s * t所以，汽车行驶的长度l与时间t的关系是线性的，汽车行驶的速度是一个常数。
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从量纲发现的时间空间与运动的关系
通常我们把时间，空间单位看成是基本单位，速度是导出单位。
速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，定义为位移与发生这个位移所用的时间之比。
定义式：v=s/t 。
根据公式v=s/t 得，t=s/v。
如果时间是基本单位，那么这个公式也没有什么，如同s=vt一样，只是表达了位移可以通过速度与时间求出。
但是如果时间是一个因变量的话，这个公式表示什么意思呢？
空间，可以通过物体的长度度量，空间可以与运动无关，单独，度量出来。
时间可以吗？我们发现时间并不能离开运动，用一个与运动无关的量，单独描述出来。
运动即速度通过空间与时间的比值描述，我们说运动是空间与时间的导出量。
同时，时间的描述也必须通过运动来描述，即t=s/v。
就是说时间与运动是相互导出的。
时间可能不是一个基本单位。
假设时间不是基本单位，而是导出单位，那么，时间是一个因变量。
从空间可以单独度量，而时间不能单独度量，看，时间与空间是有区别的。
时间与空间或许不应该放在同一地位来考虑。
空间长度l=nL，L表示基本单位长度，L可以用与运动无关的量来描述，而t=nT,T却不能用与运动无关的量来描述，通常时间基本单位T是用与运动有关的量来描述的，即运动经过的空间与运动大小的比值，即T=s/v。
假设时间不是基本单位，而是导出单位，从公式t=s/v可以看出，时间是随着运动变化的。
时间与运动是不可分的，如果没有运动，我们就不能描述时间。
运动是时间可以量化描述的开始。
运动是时间不同的开始，是时间流动的开始。
我们根据物体在空间的运动描述时间，即s/v。
同时，我们用物体在空间运动的时间描述运动，即v=s/t 。
时间与运动是密不可分的。
当我们用时间描述物体在空间的运动的时候即v=s/t，时间是一个自变量；当我们用运动描述时间的时候即t=s/v，时间是一个因变量。
时间与运动什么关系？
从公式t=s/v可看出，时间会随着运动的增加而增加，即随着s/v的增加而增加，但不会随着运动大小的变大而变大，即不随着V变大而变大。
时间不会随着速度的大小而不同，不随着速度的变化而变化。
因为速度的变化引起变化的是物体经过空间的变化。
我们把物体单位时间经过空间的变化叫做运动的变化或说速度的变化。
‘时间会随着运动的增加而增加，即随着s/v的增加而增加。
’这说明什么？前半句是‘时间会随着运动的增加而增加’，后半句是‘时间随着s/v的增加而增加’，我们得出运动就是s/v，我们可以用s/v表示运动。
一个物体是运动的怎么表示？就是说，我们可以用物体运动经过的空间与运动的快慢的比值表示运动。
速度表示运动的快慢，位移表示物体运动经过的空间，两者的比值表示物体是运动的，这个‘运动’是与静止同一地位的概念。
静止可以用V=0表示，但运动就需要用s/v表示。
因为静止就是一个运动状态，所有静止的物体速度都是零，但运动不一样，所有的运动的物体，运动是不同的，运动有大小，运动有恒定的，有变化的，但s/v可以表示所有的运动。
所有运动的物体都是运动的（这个好像有些废话），运动是所有运动物体所共有的，是所有运动物体的共性。
而运动的大小，恒定与变化是物体运动的个性，不是共性。
根据s/v表示的运动物体的共性运动，那么公式t=s/v，表示的意思就是时间就是运动物体的共性——运动，时间就是运动。
时间会随着运动的增加而增加，即随着s/v的增加而增加。
而物体的运动不论是在空间上任何方向的运动，即使是空间反方向的运动，都是运动的继续，都是运动的增加，那么随着运动的增加时间就会增加，向前流动。
所以时间只能向前流动，即增加。
参考文献：【1】《物理学中量的计算与相对论的关系》【2】《时间是否均匀流逝的问题》【3】《时间》
百度文库小马吃鱼【4】《时间的本质二》小马吃鱼百度文库【5】《时间的本质之时间的由来》小马吃鱼【6】《引力的量纲问题产生对等效原理的理解》【7】《相对运动使用的是牛顿运动定律的类似定律》百度文库【8】《狭义相对论讲义之光速不变》【9】《光速不变原理理论的另一种推导》百度文库小马吃鱼
2013年11月25日11:37:01吴兴广。