關於經典力學的物理知識

國中階段對於學生們來説也是十分重要的一個時期，對每個學生來説尤為重要，下文為大家準備了物理百科知識，供大家參考。

經典力學研究宏觀物體低速機械運動的現象和規律，宏觀是相對於原子等微觀粒子而言的。人們在日常生活中直接接觸到的物體常常包含巨量的原子，因此是宏觀物體。低速是相對於光速而言的。最快的噴氣客機的速度一般也不到光速的一百萬分之一，在物理學中仍算是低速。物體的空間位置隨時間變化稱為機械運動。人們日常生活直接接觸到的並首先加以研究的都是宏觀低速的機械運動。

自遠古以來，由於農業生產需要確定季節，人們就進行天文觀察。16世紀後期，人們對行星繞太陽的運動進行了詳細、精密的觀察。17世紀J.開普勒從這些觀察結果中總結出了行星繞日運動的三條經驗規律。差不多在同一時期,伽利略進行了落體和拋物體的實驗研究,從而提出關於機械運動的初步的現象性理論，並把用實驗驗證理論結果的方法引入了物理學。I.牛頓深入研究了這些經驗規律和初步的現象性理論，發現了宏觀低速機械運動的基本規律：包括三條牛頓運動定律和萬有引力定律，為經典力學奠定了基礎。根據對天王星運行軌道的詳細天文觀察，並根據牛頓的理論，預言了海王星的存在;以後果然在天文觀察中發現了海王星。於是牛頓所提出的力學定律和萬有引力定律被普遍接受了。

經典力學中的基本物理量是質點的空間座標和動量。一個力學系統在某一時刻的狀態由它的每一個質點在這一時刻的空間座標和動量表示。對於一個不受外界影響，也不影響外界，不包含其他運動形式(如熱運動、電磁運動等)的力學系統來説，它的總機械能就是每一個質點的空間座標和動量的函數，其狀態隨時間的變化由總能量決定。在經典力學中，力學系統的總能量和總動量有特別重要的意義。物理學的發展表明，任何一個孤立的物理系統，無論怎樣變化，其總能量和總動量數值是不變的，它們是守恆量。這種守恆性質的'適用範圍已經遠遠超出了經典力學的範圍，還沒有發現它們的侷限性。

在經典力學中出現了三個最普遍的基本物理概念：質量、空間和時間。質量可以作為物質的量的一種度量，空間和時間是物質存在的普遍形式。現有一切物理量的量綱原則上都可以由質量、空間、時間的量綱結合起來表達。具有不同量綱的物理量之間存在着質的差異。量綱在一定程度上反映物理量的質。量綱相同的物理量的質可以相同，但未必一定相同。

在經典力學中，時間和空間之間沒有聯繫。空間向上下四方延伸，同時間無關;時間從過去流向未來，同空間無關。因此，就存在絕對靜止的參照系，牛頓運動定律和萬有引力定律原來是在這種參照系中表述的。相對於絕對靜止的參照系作勻速運動的參照系稱為慣性參照系。任何一個質點的座標，在不同的慣性參照系中取不同的數值，這種不同數值之間的變換關係稱為伽利略變換。在這種變換中，尺的長度不變，時鐘運行的速度不變，經典力學基本規律的物理形式也不變。利用力學實驗方法，無法確定哪些慣性參照系是絕對靜止的參照系，因而絕對靜止的參照系就成了一個假設。

早在19世紀，經典力學就已經成為物理學中一個成熟的分支學科，它包含了豐富的內容。例如：質點力學、剛體力學、分析力學、彈性力學、塑性力學、流體力學等。經典力學的哈密頓正則方程已成為物理學中的重要方程，並應用到統計物理學、量子力學等近代物理學的理論中。經典力學的應用範圍，涉及到能源、航空、航天、機械、建築、水利、礦山建設直到安全防護等各個領域。當然，工程技術問題常常是綜合性的問題，還需要許多學科進行綜合研究，才能完全解決。

機械運動中，很普遍的一種運動形式是振動和波動。聲學就是系統研究這種運動的產生、傳播、轉化和吸收的分支學科。聲波是傳遞信息的重要媒介，而且常常是其中不可缺少的環節。人的聲帶、口腔和耳就是聲波的產生器和接收器。人們通過聲波傳遞信息。有許多物體，不易為光波和電磁波透過，卻能為聲波透過。利用聲波研究這種物體的內部性質，例如利用聲波在媒質中的傳播特性研究地層結構和海洋深處及海底的現象和性質，就有優越性。頻率非常低的聲波能在大氣和海洋中傳播到遙遠的地方，因此能迅速傳遞地球上任何地方發生的地震、火山爆發或核爆炸的信息;頻率很高的聲波和聲表面波已經用於固體的研究、微波技術、醫療診斷等領域;非常強的聲波已經用於工業加工。

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