力学的发展是分析和综合相结合的过程.ppt

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1、物理学科之 力学发展史,力学史,是力学的一个分支，也是科学史的一个分支，它记述和研究人类从自然现象和生产活动中认识和应用物体机械运动规律的历史。,力学的发展是分析和综合相结合的过程,中世纪,从6世纪到16世纪,这个时期对力、运动以及它们之间的关系的认识已有进展，为牛顿运动定律的建立作了准备。,牛顿运动定律建立以前力学研究的历史：,古代,从远古到公元5世纪，对平衡和运动有初步的了解,牛顿运动定律的建立和从此以后力学研究的历史:,从17世纪初到18世纪末，经典力学的建立和完善化,19世纪,力学各主要分支的建立,从1900年到1960年,近代力学，它和工程技术特别是航空、航天技术密切联系,1960年

2、以后，现代力学，力学同计算技术和自然科学其他学科广泛结合。,人类最早的力学知识,人类最早的力学知识是从对自然现象的观察和生产劳动中获得的。,中国西安半坡村遗址（新石器时代仰韶文化，公元前3000多年）出土的汲水壶采取尖底的形式，且壶空时在水面上会倾倒而壶满时又能自动恢复竖直位置。埃及第四王朝建立的胡夫陵墓即金字塔（约公元前2600）每边长232米,高146米，斜面倾角约为5,用230余万块巨石垒成，平均每块重2.5吨,建造运用滑轮组。,人类在生产劳动和对自然现象观测基础上积累了力学知识，逐渐形成一些概念，然后对一些现象的规律进行描述。这种描述，先是定性的，而后是定量的。,静力学的发端,有关运动

3、的观念,古代对机械运动的描述只限于匀速直线和匀速圆周运动，亚里士多德认为行星轨道应是最完美的曲线圆。古代对运动的记录大多停留于定性的描述，许多和哲学观点相联系。由于亚里士多德的权威地位，他的这个错误观点长期被奉为信条，直到16世纪末才被S.斯蒂文和德格罗特(1586)、伽利略(15891591)用实验所推翻。,经典力学的建立,近二百年中，欧洲的资本主义生产方式陆续取代了封建的生产关系。商业和航海的迅速发展，需要科学技术。F.培根所倡导的实验科学开始兴起，技术上工匠传统和学者传统结合起来了。17世纪中叶，欧洲各国纷纷成立科学院，创办科学期刊。航海需要天文观测，好几个国家悬赏征求解决经度的测定问题

4、，天文观测和对天体运行规律的研究受到重视。哥白尼的天体运行论出版(1543)后，日心说冲击着托勒密的地心说。从力学学科本身说，天体的受力和运动比地上物体的受力和运动单纯，天文观测比当时地面上实验室更便于揭示力和运动之间的关系。由于这些原因，力学中的规律往往首先在天体运行研究中被发现。,动力学静力学和运动学固体和流体的物性应用力学,伽利略：伽利略对动力学的主要贡献是他的惯性原理和加速度实验。他研究了地面上自由落体、斜面运动、抛射体等运动，建立了加速度的概念并发现了匀加速运动的规律。,他在本书中给出的运动三定律是：第一定律：任何一个物体将保持它的静止状态或作匀速直线运动，除非有施加于它的力迫使它改

5、变此状态。第二定律:物体运动量的改变与施加的力成正比,并发生于该力的作用线方向上。第三定律：对于任何一个作用必有一个大小相等而方向相反的反作用,动力学,静力学和动力学,静力学和运动学可以看作是动力学的组成部分，但又具有独立的性质。它们是在动力学之前产生的，又可看作是动力学产生的前提。,物理学家A.-M.安培提出“运动学”(法文cinmatique)一词,并建议把运动学作为力学的独立部分(1834)。这些已是19世纪的事了。到此，力学明确分为静力学、运动学、动力学三部分。,固体和流体的物性,在建立运动和平衡基本定律的同时，有关物质力学性能的基本定律也在实验基础上建立起来。R.胡克1660年在实验

6、室中发现弹性体的力和变形之间存在着正比关系，他在1676年以字谜形式发表，1678年公布答案。在流体方面，B.帕斯卡指出不可压缩静止流体各向压力（压强）相同。牛顿在自然哲学的数学原理中指出流体阻力与速度差成正比，这是粘性流体剪应力与剪应变之间正比关系的最初形式。1636年M.梅森测量了声音的速度。R.玻意耳于1662年和E.马略特于1676年各自独立地建立气体压力和容积关系的定律。以上这些对物性的了解，为后来弹性力学、粘性流体力学、气体力学等学科的出现作了准备。与此同时，有关材料力学、水力学的奠基工作也已开始。继伽利略之后，马略特在1680年作了梁的弯曲试验，并发现变形与外力的正比关系。丹尼尔

7、第一伯努利和欧拉在弹性梁弯曲问题中假定弯矩和曲率成正比，丹尼尔第一伯努利还在流体力学中导出能量关系式，第一次采用水动力学一词(1738)。,应用力学,许多学者的研究工作是和工匠一起进行的。惠更斯和一些钟表匠一起制造钟表。玻意耳和工匠帕潘一起研制水压机。A.帕伦不仅研究梁的弯曲问题，也研究水轮机的效率问题。许多有工程实用意义的方法产生了，如兰哈尔的半圆拱的计算方法，静力学中伐里农的索多边形方法(1687,1725)。,20世纪上半叶，物理学发生巨大变化。狭义相对论、广义相对论以及量子力学的相继建立，冲击了经典物理学。前两个世纪中以力学模型来解释一切物理现象的观点(即唯力学论，旧译机械论)不得不退出历史舞台。经典力学的适用范围被明确为宏观物体的远低于光速的机械运动，力学进一步从物理学分离出来成为独立的学科。这半个多世纪中力学的主要推动力来自以航空事业为代表的近代工程技术。,力学在21世纪接受着挑战和冲击。期待我们创造更美好的力学未来,。,