理论力学课件 第0章绪论.pptVIP

物理学与电子工程学院 陆 智 绪 论 一、什么是理论力学? 二、理论力学的发展简史 三、如何学习理论力学？ 一、什么是理论力学? 理论力学是研究物体机械运动普遍遵循的基本规律的一门学科。 ? 它是物理系学生的一门基础理论课； ? 它使同学们首次站在纯理论的角度来认识宏 观机械运动的最一般概念和最普遍规律； ? 它不直接依赖实验，而是间接地以一套自圆其说的公理体系理论来描写机械运动； ? 它是普通物理和理论物理间的一座桥梁。 研究方法 藉助于严密的数学工具，进行由表及里、由现象到本质等一系列推理的方法。 理论力学的发展为物理学其他分支提供了许多必备的知识和处理问题的方法。 1.理论力学的研究对象 机械运动指物体的位形随时间的变化。 包括:平动、转动、流动、变形、静止等。 ? 根据研究对象的性质分为：质点力学、刚体力学、连续介质力学（流体力学、弹性力学、塑性力学）。 理论力学主要研究：质点、质点组、刚体。 2.理论力学的研究方法 通过观察、实验，总结实验规律，建立物理模型，提出合理假设，然后进行数学演译、逻辑推理，探讨规律，最后实验验证。 实践 抽象综合 公理 数学演绎 逻辑推理 定理、结论 应用 ? 理论力学与力学的不同点：逻辑推理、数学演译更强。 ? 主要数学要求：微积分和解常系数微分方程。 3.理论力学的内容结构 理论力学分为矢量力学（即牛顿力学）和分析力学两大部分。 ?矢量力学以牛顿运动定律为基础，从分析物体受力情况出发，探讨物体的机械运动规律。所涉及的量多数是矢量，如力、动量、动量矩、力矩、冲量等。力是其最关键的量。 ? 分析力学以达朗伯原理为基础，从分析质量系的能量情况出发，探讨物体机械运动规律。所涉及的量多数是标量，如动能、势能、拉格朗日函数、哈密顿函数等。动能和势能是最关键的量。 二、理论力学的发展简史 1.古代物理 阿基米德(公元前287-前212),古希腊伟大的数学家、力学家。后人对阿基米德给以极高的评价，常把他和I.牛顿、C.F.高斯并列为有史以来三个贡献最大的数学家。 据说他确立了力学的杠杆定律之后，曾发出豪言壮语：“给我一个立足点，我就可以移动这个地球！” ? 我国的墨翟（公元前468-382）所著的《墨经》是最早记述有关力学理论的著作。 ? 古希腊阿基米德著的《论比重》奠定了静力学基础 。 ? 意大利的达芬奇(1452-1519)研究滑动摩擦、平衡、力矩。 ? 波兰的哥白尼(1473-1543)创立宇宙“日心说”。 ? 德国的开普勒(1571-1630)提出行星运动三定律。 ? 意大利的伽利略(1564-01642)自由落体规律、惯性定律及加速度的概念。 2.近代牛顿力学 18世纪英国著名诗人Pope（蒲柏）写道： 自然和自然规律隐藏在黑暗之中， 上帝说“让牛顿降生吧”， 一切就有了光明。 在哥白尼(日心说)推翻了托勒玫的地心说和第谷布拉赫积累的天文观察资料基础上,开普勒发现了行星三定律。 英国伟大科学家牛顿(1643-1727)在1687年版的《自然哲学的数学原理》一书总其大成，提出动力学的三个基本定律，万有引力定律，天体力学等，是力学的奠基人。 3.近代分析力学 拉格朗日［Lagrange, Joseph Louis，1736-1813］法国数学家。1736年1月25日在意大利西北部的都灵出生。 18岁他就以纯分析的方法发展了欧拉所开创的变分法，奠定变分法之理论基础。1755年，19岁的他就已当上都灵皇家炮兵学校的数学教授,不久便成为柏林科学院通讯院院士。两年后，他参与创立都灵科学协会的工作，并在协会出版的科技会刊上发表了大量有关变分法、概率论、微分方程、弦振动及最小作用原理等论文。 《分析力学》［1788］、《关于解数值方程》［1767］及《关于方程的代数解法的研究》［1771]。他还写了两部分析巨著《解析函数论》［1797］及《函数计算讲义》［1801］。数学界近百多年来的许多成就都可直接或简接地追溯于拉格朗日的工作。为此他在数学史上被认为是对分析数学的发展产生全面影响的 数学家之一。 ? 瑞士的伯努利(1667-1748)虚位移原理。 ? 瑞士的欧拉(1707-1783)著出《力学》用微分方程研究。 ? 法国达朗伯(1717-1785)名著《动力学专论》,提出达朗伯原理。 ? 法国拉格朗日(1736-1813)提出第二类拉格朗日方程。 ? 英国数学物理学家哈密顿（1805-1865）提出哈密顿原理。 4.现代物理学 ? 物理学家爱因斯坦（1879-1955）