定义:力是物体之间的相互作用。
理解要点: (1) 力具有物质性:力不能离开物体而存在。 说明:①对某一物体而言,可能有一个或多个施力物体。
②并非先有施力物体,后有受力物体 (2)力具有相互性:一个力总是关联着两个物体,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体。 说明:①相互作用的物体可以直接接触,也可以不接触。
②力的大小用测力计测量。 (3)力具有矢量性:力不仅有大小,也有方向。
(4)力的作用效果:使物体的形状发生改变;使物体的运动状态发生变化。 (5)力的种类: ①根据力的性质命名:如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。
②根据效果命名:如压力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等。 说明:根据效果命名的,不同名称的力,性质可以相同;同一名称的力,性质可以不同。
重力 定义:由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力。 说明:①地球附近的物体都受到重力作用。
②重力是由地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的吸引力。 ③重力的施力物体是地球。
④在两极时重力等于物体所受的万有引力,在其它位置时不相等。 (1)重力的大小:G=mg 说明:①在地球表面上不同的地方同一物体的重力大小不同的,纬度越高,同一物体的重力越大,因而同一物体在两极比在赤道重力大。
②一个物体的重力不受运动状态的影响,与是否还受其它力也无关系。 ③在处理物理问题时,一般认为在地球附近的任何地方重力的大小不变。
(2) 重力的方向:竖直向下(即垂直于水平面) 说明:①在两极与在赤道上的物体,所受重力的方向指向地心。 ②重力的方向不受其它作用力的影响,与运动状态也没有关系。
(3)重心:物体所受重力的作用点。 重心的确定:①质量分布均匀。
物体的重心只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体,它的重心就在几何中心上。
②质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。 ③薄板形物体的重心,可用悬挂法确定。
说明:①物体的重心可在物体上,也可在物体外。 ②重心的位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。
③引入重心概念后,研究具体物体时,就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示,于是原来的物体就可以用一个有质量的点来代替。 弹力 (1) 形变:物体的形状或体积的改变,叫做形变。
说明:①任何物体都能发生形变,不过有的形变比较明显,有的形变及其微小。 ②弹性形变:撤去外力后能恢复原状的形变,叫做弹性形变,简称形变。
(2)弹力:发生形变的物体由于要恢复原状对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。 说明:①弹力产生的条件:接触;弹性形变。
②弹力是一种接触力,必存在于接触的物体间,作用点为接触点。 ③弹力必须产生在同时形变的两物体间。
④弹力与弹性形变同时产生同时消失。 (3)弹力的方向:与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。
几种典型的产生弹力的理想模型: ① 轻绳的拉力(张力)方向沿绳收缩的方向。注意杆的不同。
② 点与平面接触,弹力方向垂直于平面;点与曲面接触,弹力方向垂直于曲面接触点所在切面。 ③ 平面与平面接触,弹力方向垂直于平面,且指向受力物体;球面与球面接触,弹力方向沿两球球心连线方向,且指向受力物体。
(4)大小:弹簧在弹性限度内遵循胡克定律F=kx,k是劲度系数,表示弹簧本身的一种属性,k仅与弹簧的材料、粗细、长度有关,而与运动状态、所处位置无关。其他物体的弹力应根据运动情况,利用平衡条件或运动学规律计算。
摩擦力 (1) 滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上相当于另一个物体滑动的时候,要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力。 说明:①摩擦力的产生是由于物体表面不光滑造成的。
②摩擦力具有相互性。 ⅰ滑动摩擦力的产生条件:A.两个物体相互接触;B.两物体发生形变;C.两物体发生了相对滑动;D.接触面不光滑。
ⅱ滑动摩擦力的方向:总跟接触面相切,并跟物体的相对运动方向相反。 说明:①“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反” ②滑动摩擦力可能起动力作用,也可能起阻力作用。
ⅲ滑动摩擦力的大小:F=μFN 说明:①FN两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力。应具体分析。
②μ与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关,无单位。 ③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。
ⅳ效果:总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动。 ⅴ滚动摩擦:一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦,滚动摩擦比滑动摩擦要小得多。
(2)静摩擦力:两相对静止的相接触的物体间,由于存在相对运动的趋势而产生的摩擦力。 说明:静摩擦力的作用具有相互性。
ⅰ静摩擦力的产生条件:A.两物体相接触;B.相接触面不光滑;C.两物体有形变;D.两物体有相对运动趋势。 ⅱ静摩擦力的方向:总跟接触面相切,并总跟物体的相对运动趋势相反。
说明:①运动的物体可以受到静摩擦力的作用。 ②静摩擦力的方向可以与运动方向相同,可以相反,还可以成任一夹角θ。
③静摩擦力可以是阻力也可以是动力。 ⅲ静摩擦力的。
高等量子力学是一些高年级本科生及研究生学习的量子力学课程。
作者认为,量子力学和高等量子力学并没有本质的不同,只不过后者涉及的面更深和更广。但是,高等量子力学与量子统计和量子场论有本质的不同,前者无需考虑温度效应和场的量子化。
本书是为高年级本科生或研究生学习物理学或相关课程所准备的。全书共分六章,包括相对论量子力学、路径积分、散射理论、二次量子化、超导理论、超流动性以及波函数的位相等。
本书叙述严谨,但易于阅读和学习。它只要求读者具有在本书第一章中给出的量子力学的基础知识,而不要求其他。
本书的数学推导力求详尽,以便读者更易于掌握。 感谢王迅教授的支持和鼓励,感谢汪礼康教授校订本书及钱卫良博士为本书准备的 LaTeX文件。
我们希望将本书献给母校——复旦大学一百周年校庆。 苏汝铿 王 斌 2004年 4月于复旦大学 ★ 作者简介 苏汝铿,1938年5月生于广东。
1960年毕业于北京大学物理系。从196o年开始,一直在复旦大学物理系任教至今。
著有《量子力学》、《统计物理学》、《物理学的挑战—物理学前沿和基础课题选》等书。主要从事温度场论、中高能核物理、量子场论、广义相对论、宇宙学及天体物理学等方面的研究工作,已发表学术论文200余篇,曾多次获国家教委、上海市及中国科学院科技进步奖及自然科学奖。
现为教授、博士生导师。 王斌,1967年10月生于上海。
1998年于复旦大学物理系获理学博士学位。2001年 7月开始在复旦大学物理系任教授,2002年 12月被聘为博士生导师。
目前的研究领域为引力论和宇宙论,至今和合作者共发表论文50余篇。在复旦大学担任过《高等量子力学》、《广义相对论》、《电动力学》等研究生和本科生的教学工作。
★ 书摘 This book is intended for use as a textbook for a graduate course in Advanced Quantum Mechanics, and as a reference book for workers in the field. Before the subject is presented, a brief but seIf-contained review on the foundation of Quantum Mechanics is given. A large part of this book is devoted to select applications of quantum mechanics, such as scattering theory, second quantization, superconductive theory, superfluidity, phase of wave function, path integral and relativistic quantum mechanics. The selection is guided by the interest of topic to physicists, its value as an illustration of calculating techniques, and our personal taste. To read the book, the reader need basic knowledge of quantum mechanics, some intuitive feeling for electrodynamics and special relativity, and a good mathematical knowledge. CONTENTS PREFACE Chapter 1 Foundation of Quantum Mechanics 1. 1 State Vector, Wave Function and Superposition of States 1. 2 Schr0dinger Equation and Its Solutions 1. 3 Operators 1. 4 Approximation Methods 1. 5 WKB Approximation 1. 6 Density Matrix Chapter 2 Scattering Theory 2. 1 General Description of the Scattering Theory 2. 2 The Partial Wave Method 2. 3 Examples of the Partial Wave Method 2. 4 Green Function Method and Bom Approximation 2. 5 Center-of mass Coordinate and the Laboratorv Coordinf 2. 6 T Matrix 2. 7 Lippman-Schwinger Equation 2. 8 Dyson Equation 2. 9 Scattering Matrix(S Matrix) 2. 10 Scattering in the Complex Potential 2. 11 General Theory of the Inelastic Scattering 2. 12 Approximation of the Distortion Wave Chapter 3 Many Body ProbIem 3. 1 Second Quantization 3. 2 Hartree-Fock Mean Field Approximation 3. 3 Thomas-Fermi Method 3. 4 Superconductive Theory 3. 5 Superfluidity Theory Chapter 4 Path lntegraI 4. 1 Classical Action and the Amplitude in Quantum Mechanics 4. 2 Path Integral 4. 3 Gauss Integration 4. 4 Path Integral and the Schrodinger Equation 4. 5 The Canonical Form of the Path Integral Chapter 5 Relativistic Quantum Mechanics 5. 1 Klein-Gordon Equation 5. 2 Dirac Equation 5. 3 Solutions of the Free Field Dirac Equation 5. 4 Dirac Equation in the Electromagnetic Field 5. 5 Covariant Form of the Dirac Equation 5. 6 Dirac Equation in the Central Force Field 5. 7 Solution of the Dirac Equation in the Coulomb Field 5. 8 Klein Paradox 5. 9 MIT Bag Model 5. 10 Chiral symmetry Chapter 6 Phase of Wave Function 6. 1 Aharanov-Bohm Effect 6. 2 Aharanov-Casher Effect 6. 3 Magnetic Flux of Superconductive Ring 6. 4 Monopole 6. 5 Berry Phase 6. 6 Non-integrable Phase Factor 6. 7 Vacuum Energy and Casimir Effect。
静力学是力学的一个分支,它主要研究物体在力的作用下处于平衡的规律,以及如何建立各种力系的平衡条件。平衡是物体机械运动的特殊形式,严格地说,物体相对于惯性参照系处于静止或作匀速直线运动的状态,即加速度为零的状态都称为平衡。对于一般工程问题,平衡状态是以地球为参照系确定的。静力学还研究力系的简化和物体受力分析的基本方法。
静力学一词是P·伐里农1725年引入的。按照研究方法,静力学分为分析静力学和几何静力学。分析静力学研究任意质点系的平衡问题,给出质点系平衡的充分必要条件(见虚位移原理)。几何静力学主要研究刚体的平衡规律,得出刚体平衡的充分必要条件,又称刚体静力学。几何静力学从静力学公理(包括二力平衡公理,增减平衡力系公理,力的平行四边形法则,作用和反作用定律,刚化公理)出发,通过推理得出平衡力系应满足的条件,即平衡条件;用数学方程表示,就构成平衡方程。静力学中关于力系简化和物体受力分析的结论,也可应用于动力学。借助达朗贝尔原理,可将动力学问题化为静力学问题的形式。静力学是材料力学和其他各种工程力学的基础,在土建工程和机械设计中有广泛的应用。
1. 长度、时间及其测量: 2. 机械运动——参照物 3. 机械运动——速度 4. 质量与密度:质量与密度的测量、密度特点与应用 5. 认识力——力和力的测量:力的定义、力的单位、力的作用效果、力的三要素、弹簧测力计的使用。
6. 认识力——重力 7. 认识力——摩擦力 8. 认识力——力的图示和示意图 9. 力的合成 10. 力的平衡:多个力的平衡、二力平衡的条件 11. 力与运动——牛顿第一定律 12. 力与运动——惯性 13. 压力与压强:压力和压强概念、压强计算、如何增大和减小压强。 14. 液体压强:P=ρgh 15. 大气压强:大气压的存在、托里拆利实验、大气压的变化、液体沸点与气压的关系 16. 流体压强与流速的关系 17. 帕斯卡原理(或叫伯努力原理) 18. 浮力:浮力概念、物体沉浮条件、阿基米德原理 19. 简单机械——杠杆与杠杆的平衡条件 20. 简单机械——滑轮、滑轮组 21. 简单机械——杠杆与滑轮作图 22. 简单机械——斜面 23. 做功的两个必要因素 24. 功的原理 25. 功率 26. 机械效率 27. 机械能:决定动能与势能大小的因素、动能与势能的转化、机械能守恒 ⒈力F:力是物体对物体的作用。
物体间力的作用总是相互的。 力的单位:牛顿(N)。
测量力的仪器:测力器;实验室使用弹簧秤。 力的作用效果:使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变。
物体运动状态改变是指物体的速度大小或运动方向改变。 ⒉力的三要素:力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。
力的图示,要作标度;力的示意图,不作标度。 ⒊重力G:由于地球吸引而使物体受到的力。
方向:竖直向下。 重力和质量关系:G=mg m=G/g g=9.8牛/千克。
读法:9.8牛每千克,表示质量为1千克物体所受重力为9.8牛。 重心:重力的作用点叫做物体的重心。
规则物体的重心在物体的几何中心。 ⒋二力平衡条件:作用在同一物体;两力大小相等,方向相反;作用在一直线上。
物体在二力平衡下,可以静止,也可以作匀速直线运动。 物体的平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态。
处于平衡状态的物体所受外力的合力为零。 ⒌同一直线二力合成:方向相同:合力F=F1+F2 ;合力方向与F1、F2方向相同; 方向相反:合力F=F1-F2,合力方向与大的力方向相同。
⒍相同条件下,滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。 滑动摩擦力与正压力,接触面材料性质和粗糙程度有关。
【滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦】 7.牛顿第一定律也称为惯性定律其内容是:一切物体在不受外力作用时,总保持静止或匀速直线运动状态。 惯性:物体具有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质叫做惯性。
速度:v=s/t 密度:ρ=m/v 重力:G=mg 压强:p=F/s(液体压强公式不直接考) 浮力:F浮=G排=ρ液gV排 漂浮悬浮时:F浮=G物 杠杆平衡条件:F1*L1=F2*L2 功:W=FS 功率:P=W/t=Fv 机械效率:η=W有用/W总=Gh/Fs=G/Fn(n为滑轮组的股数 参考资料: /view/992607.htm。
力学是研究物质机械运动规律的科学。自然界物质有多种层次,从宇观的宇宙体系,宏观的天体和常规物体,细观的颗粒、纤维、晶体,到微观的分子、原子、基本粒子。通常理解的力学以研究天然的或人工的宏观对象为主。但由于学科的互相渗透,有时也涉及宇观或细观甚至微观各层次中的对象以及有关的规律。
力学又称经典力学,是研究通常尺寸的物体在受力下的形变,以及速度远低于光速的运动过程的一门自然科学。力学是物理学、天文学和许多工程学的基础,机械、建筑、航天器和船舰等的合理设计都必须以经典力学为基本依据。
机械运动是物质运动的最基本的形式。机械运动亦即力学运动,是物质在时间、空间中的位置变化,包括移动、转动、流动、变形、振动、波动、扩散等。而平衡或静止,则是其中的特殊情况。物质运动的其他形式还有热运动、电磁运动、原子及其内部的运动和化学运动等。
力是物质间的一种相互作用,机械运动状态的变化是由这种相互作用引起的。静止和运动状态不变,则意味着各作用力在某种意义上的平衡。因此,力学可以说是力和(机械)运动的科学。
力学在汉语中的意思是力的科学。汉语“力”字最初表示的是手臂使劲,后来虽又含有他义,但都同机械或运动没有直接联系。“力学”一词译自英语mechanics(源于希腊语μηχανη──机械)。在英语中,mechanics是一个多义词,既可释作“力学”,也可释作“机械学”、“结构”等。在欧洲其他语种中,此词的语源和语义都与英语相同。汉语中没有同它对等的多义词。mechanics在19世纪50年代作为研究力的作用的学科名词传入中国时,译作“重学”,后来改译作“力学”,一直使用至今。“力学的”和“机械的” 在英语中同为mechanical,而现代汉语中“机械的”又可理解为“刻板的”。这种不同语种中词义包容范围的差异,有时引起国际学术交流中的周折。例如机械的(mechanical)自然观,其实指用力学解释自然的观点,而英语mechanist是指机械师,不是指力学家。
题名/责任者: 理论力学 II/西北工业大学理论力学教研室编 和兴锁主编
ISBN号: 7-03-016017-7
出版发行项: 北京-科学出版社 2005.8
载体信息: x, 108页 24cm CNY10.00
责任者: 和兴锁,
责任者: 西北工业大学
中图分类法类号: O31
论题主题: 理论力学-高等学校
附注项: 国家级精品课程教材 国家工科力学教学基地规划教材
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