力学性对性原理反应什么物理过程

⑴ 物理的力学怎么理解

1、力的定义
定义：力是物体对物体的作用
说明：定义中的“作用”是推、拉、提、吊、压等具体动作的抽象概括
2、力的概念的理解
发生力时，一定有两个（或两个以上）的物体存在，也就是说，没有物体就不会有力的作用（力的物质性）
当一个物体受到力的作用时，一定有另一个物体对它施加了力，受力的物体叫受力物体，施力的物体叫施力物体。所以没有施力物体或没有受力物体的力是不存在的。（力的相互性）
相互接触的物体间不一定发生力的作用，没有接触的物体之间也不一定没有力“接触与否”不能成为判断是否发生力的依据。
物体间力的作用是相互的。
施力物体和受力物体的作用是相互的，这一对力总是同时产生，同时消失。
施力物体、受力物体是相对的，当研究对象改变时，施力物体和受力物体也就改变了
3、力的作用效果——由此可判定是否有力存在
（1）可使物体的运动状态发生改变。
注：运动状态的改变包括运动快慢改变或运动的方向改变。
（2）可使物体的形状与大小发生改变。（形变）
4、力的单位
国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，用符号N来表示。
1N大小相当于拿起2个鸡蛋的力。
5、力的测量
工具：测力计，实验室中常用的测力计是弹簧秤
弹簧秤的原理：弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长就越长
6、弹簧秤的正确使用
观察弹簧秤的量程、分度值和指针是否指在零刻线上
读数时，视线、指针和刻度线应在同一水平面
被测力的方向应与弹簧伸长的方向一致
7、力的三要素
力的大小、方向、作用点叫力的三要素，都能影响力的作用效果
8、力的图示：用一根带箭头的线段把力的三要素表示出来
9、力的图示的作图方法
（1）画出受力物体：一般可以用一个正方形或长方形代表，球形可用圆圈表示。
（2）确定作用点：作用点画在受力物体上，且画在受力物体和施力物体的接触面的中点，如受力物体和施力物体不接触或同一物体上受二个以上的力，作用点画在受力物体的几何中心。
（3）确定标度：如用1厘米线段长代表多少牛顿。
（4）画线段：从力的作用点起，按所定标度沿力的方向画一条直线，用来表示力的大小
（5）标出力的方向：在线段的末尾画上箭头（含在线段内），表示力的方向
（6）将所图示的力的符号和数值标在箭头的附近
10、力的示意图
某些情况下，只需要定性地描述物体的受力情况，不需要精确地表示出力的大小，则可以画力的示意图。
11、重力的概念
定义：地面附近物体由于地球吸引而受到的力叫重力（符号：G）
理解：①重力的施力物体是地球，它的受力物体是地面附近的一切物体。②重力的大小与物体的质量有关。
12、重力的三要素
大小：G = mg
方向：总是竖直向下（垂直水平面向下）
作用点：重力的作用点在物体的重心上。其中形状规则，质量分布均匀物体的重心在它的几何中心
13、摩擦的种类
滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦 滚动摩擦力远小于滑动摩擦力
14、滑动摩擦力的影响因素
①与物体间的压力有关 ②与接触面的粗糙程度有关
与物体的运行速度、接触面的大小等无关
15、增大有益摩擦，减小有害摩擦的方法
增大有益摩擦：①增加物体间的压力 ②增大接触面的粗糙程度
减小有害摩擦：①减小物体间的压力 ②减小接触面的粗糙程度
16、合力的概念
合力：如果一个力产生的效果跟两个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那两个力的合力
理解：①合力的概念是建立在“等效”的基础上，也就是合力“取代了分力，因此合力不是作用在物体上的另外一个力，它只不过是替了原来作用的两个力，不要误认为物体同时还受到合力的作用。②两个力合成的条件是这两个力须同时作用在一个物体上，否则求合力无意义。
17、力的合成
已知几个力的大小和方向，求合力的大小和方向叫做力的合成
（1）当两个力方向相同是时，其合力的大小等于这两个力之和；方向与两力的方向相同 数学表述：F合 =F1 + F2
（2）当两下力方向相反时，其合力的大小等于这两个力之差，方向为较大力的方向 数学表述：F合 = F1 - F2 （其中：F1 > F2 ）

九、力与运动
1、平衡力
平衡力：物体在两个力的作用下能保持静止或匀速直线运动状态，则称这两个力是一对平衡力，或叫作二力平衡
平衡力的条件（或特点）：同体、等值、反向、共线
其中是否作用于同一物体是两个力是一对平衡力还是一对相互作用力的关键
2、牛顿第一定律
内容：一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止或匀速直线运动状态
理解：（1）它包含两层含义①静止的物体在不受外力作用时总保持静止状态
②运动的物体在不受外力作用时总保持匀速直线运动状态
（2）牛顿第一定律是理想定律
（3）物体不受力，一定处于静止或匀速直线运动状态，但处于静止或匀速直线运动状态的物体不一定不受力
3、惯性
惯性：物体保持原有的运动状态不变的性质叫做惯性
理解：①惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都具有惯性
② 惯性的大小只与物体的质量有关，而与物体是否运动、运动的快慢、是否受外力等都没有关系
③ 注意：惯性不是“力”，叙述时，不要说成“物体在惯性的作用下”或“受到惯性的作用”等说法
【记忆法】
（1）惯性理解的顺口溜“物体有惯性，惯性物属性，大小看质量，不论动与静”
（2）对力和运动关系的理解
不受力
受力分析 合力为0 状态不变
受力 平衡力
物体 非平衡力 合力不为0 状态改变
静止 不受力
匀速直线运动 状态不变 平衡力
状态分析 运动 直线运动 变速直线运动
曲线运动 状态改变 非平衡力
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⑵ 高中物理力学五大规律

重要规律：1．力的独立作用原理：当物体受到几个力的作用时,每个力各自独尊地使物体产生一个加速度,就像其他的力不存在一植物体的实际加速度为这几个加速度的矢量和.
2．牛顿运动定律：经典力学的基本定律.适用于低速运动的宏观物体.
牛顿第一定律揭示了惯性和力的物理会义.
牛顿第二定律（F=ma）揭示了物体的加速度跟它所受的外力及物体本身质皮之间的关系、使用时注意矢量性（a与F的方向始终一致）、同时性（有力F必同时产生a）、相对性（相对于地面参照系）、统一性（单位统一用SI制）.
牛顿第三定律（F=-F'）揭示了物体相互作用力间的关系.注意相互作用力与平衡力的区别.
3．物体的平衡条件：物体平衡时,即或静止、或匀速直线运动、或匀速转动状态.在共点力作用下物体的平衡条件是F= 0．有固定转动轴的物体的平衡条件是M=0.注意：对于共点力平衡．必有 M=0.对于固定转动轴平衡,必有F=0.还要注意力的平衡和物体的平衡的区别.
4．匀变速直线运动规律：a的大小和方向一定.可以用公式和图象（s-t图象和v-t图象）描述.注意：①公式v=(v0+vt)/2只适用于匀变速直线运动．②判断初速度不为零的句变速直线运动或测定其加速度的公式为△s=aT2 ,即从任一时刻开始,在连续相等的各时间间隔T内的位移差△s都相等.判断初速度为零的匀变速直线运动时,方法一；用S1：S2：S3……=1：3：5……判断（可作为充分必要条件）.方法二：同时满足△s=aT2 （仅作为必要条件）和△s/s1=2/1.③利用图象处理问题时,要注意其点、线、斜率、面积等的物理意义.
5.曲线运动的规律：利用运动的合成和分解方法.平抛运动可视为水平匀速直线运动竖直方向的自由落体的合运动.
匀速圆周运动虽向心加速度的大小不变,但方向时刻在变且恒指向圆心,所以是一种变加速运动.其向心力F=mv2/R或F=mω2R,它与速度方向垂直.故只能改变物体的速度方向.向心力不是什么特殊的力,任何一种力或几种力的合力都可提供为向心力.
行星运动的规律由开普勒三定律揭示,三定律分别指明了行星运动的轨道、行星沿轨道运动时速率的变化以及周期与轨道半径的关系（R3／T2=k）.万有引力定律揭示了行星运动的本质原因,可应用来发现天体并计算天体的质量和密度.
6．振动和波动的规律：当物体受到指向平衡位置的回复力作用且阻力足够小时,物体将作机械振动.振动可分自由振动和受迫振动.当策动力的频率跟物体的固有频率相等时,将发生共振,振幅达最大.简指振动是一种变加速运动．其特点是所受外力的合力符合F=-kx,加速度符合a=-kx/m.这两个特点可作为判别一个物体是否作简谐振动的依据.简诺振动的图象是正弦（或余弦）曲线,它表示振动物体的位移随时间而变化的情况.典型的间谐振动有单摆和弹簧振子等.作简谐振动的系统的能量是守恒的,振幅越大,能量越大.
机械振动在煤质中的传播过程形成机械波.其特点是只传播振动的能量而媒质本身并不迁移．波动遵循叠加原理,能发生干涉和衍射现象.波动的任一质点的振动周期（或频率）和波源的振动周期（或频率）一致．波动有横波和纵波之分.波动图象也是正弦6或余弦）曲线,它表示某一时刻各个质点的位移.在判别质点振动方向时要注意波动方向.
7．动能定理
动能定理揭示了外力对物体所做的总功与物体动能变化间的关系.要注意：①动能定理的研究对象是质点（或单个物体）.②由动能定理可知：动力做正功使物体的动能增加Z阻力做负功,使物体的动能减少.③W指作用于物体的各个力所做功的代数和,因此要注意分辨功的正负.④Ek1和 Ek2分别为初始状态和终了状态的动能.因此,Ek2-Ek1仅由初末两个运动状态决定,不涉及运动过程中的具体细节.⑤公式W=Ek2- Ek1为标量式,但有正负.W为正（负）表示物体的动能增加（减少）.Ek2- Ek1为正（负）也表示物体的动能增加（减少）.
8．机械能守恒定律
机械能守恒定律揭示了物体在只有重力（或弹力）做功的情况下,物体总的机械能保持不变及其动能和重力势能相互转化的规律.可表示为E2=E1,要注意：①该定律所研究的对象是物体系统.所谓机械能守恒,是指系统的总机械能守恒.②机械能守恒的条件：在只有重力（或弹力）做功的情况下.③El和E2是指物体系统在任意两个运动状态时的机械能,并不涉及El和E2间互相转化的具体细节．④动能定理和机械能守恒定律有一定的关系：当只有重力做功时,应用动能定理可以得机械能守恒定律.
9．动量定理
动量定理揭示了物体所受的冲量与其动量变化间的关系.要注意：①动量定理所研究的对象是质点（或单个物体、或可视为单个物体的系统）.②动量定理具有普适性,即运动轨迹不论是直线还是曲线,作用力不论是恒力还是变力（F为变力在作用时间内的平均值）,几个力作用的时间不论是同时还是不同时,都适用.③F指物体所受的合外力.冲量Ft的方向与动量变化m?△v的方向相同.
10．动量守恒定律
动量守恒定律揭示了物体在不受外力或所受外力的合力为零时的动量变化规律.对由两个物体组成的系统,可表达为m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'要注意：①系统的封闭性.动量守恒定律所研究的对象是物体系统,所谓动量守恒是指系统的总动量守恒.②动量守恒的限制性.守恒的条件是F＝0.这包含几种情况：一是系统根本不受到外力；二是系统所受的合外力为零；三是系统所受的外力远比内力小,且作用时打很短；四是系统在某个方向上所受的合外力为零、③速度的相对性.公式中的速度是相对于同一参照物而言的.④时间的同时性.系统的动量守恒是指在同一段时间里物体相互作用前后而言的.⑤动量的矢量性．如果系统内物体作用前后的动量在同一直线上.则可选定正方向后用正、负号表示,将矢量运算化简为代数运算M6）N律具有普适性.
11．碰撞规律
弹性碰撞同时满足动量守恒和动能守恒,无能量损失.完全非弹性碰撞只满足动量守恒,动能损失最大.
6．功和能的关系
功是能的转化的量度.做功的过程总是伴随着能量的改变,能量的改变需通过做功来实现.功是描述物理过程的物理量,能量是描述物理状态的物理量.如果只有重力或弹力做功坝u机械能守恒.如果除重力和弹力做功外,还有其他力做功,则机械能和其他形式的能之间发生转化,但总的能量保持不变,这就是能量的转化和守恒定律.机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊情况.

⑶ 力的相对性是怎么样的

伽利略相对性原理和狭义相对性原理的错误 “一个对于惯性系作匀速直线运动的其它参照系，其内部所发生的一切物理过程，都不受到系统作为整体的匀速直线运动的影响”。这是伽利略相对性原理的一种提法，我们仅就这种提法来指出该原理的错误。因为这个原理是力学中的原理，虽说在力学观点下，“一切物理过程”都是力学过程，但我们还是把它局限在物体的力学过程上来认识。让力学过程单指力学观点下的物体运动现象、即力学现象，也就是物体运动的具体力学规律。在给这一提法正味之后，对这个把惯性系绝对化的原理我们可从其中的惯性系、参照系及两者的关系来认识： 以惯性系来认识这一原理，根据伽利略在萨尔维阿蒂大船上的观察实验，原理中的惯性系自然包涵着地面。但地面上的空间又是何等浩瀚的世界，其中各处的力学环境并不相同，也就有不相同的力学过程发生。如，在喜玛拉雅山顶放飞一只苍蝇也不可能与地面上的同样飞舞。这就是说，对于同一个惯性系不指明它具体的空间域和力学环境条件，其内部发生什么样的力学过程是不确定的。那么，笼统地说惯性系，也必然会给相对它作匀速直线运动的参照系内带来力学环境、力学过程的不确定性。再者，因为惯性系仅仅是对某些物体运动现象而言的，原理中参照系内所发生的一切力学过程的提法也就超出了惯性系的限定，就造成与惯性系的矛盾。如，在萨尔维阿蒂大船的船舱内作傅科摆实验，大船就变为非惯性系。又因为是力学规律确认了惯性系，该原理将惯性系作为其结论的决定者之一，也就颠倒了力学规律与惯性系的因果关系；以参照系来认识这一原理，也根据这一观察实验，我们把“内部”和“系统作为整体”结合起来认识，该原理所指的参照系就是一个连视觉上都是封闭的参照系。但就是这样的参照系，由于原理中只包涵它的运动条件、观察条件，但在自然情况下无法包涵与惯性系的力学环境相同条件，也就不可能以匀速直线运动来保证惯性系中的力学过程必在参照系的内部发生。如，自由下落的电梯，对其内部来说、作通常物体的力学实验都能符合牛顿第二定律，它就是一个惯性系。但相对它作匀速直线运动的任何封闭参照系却都不是惯性系。因为至少地球引力与外力的变化改变了这些参照系的力学环境，使得其内发生的力学过程与惯性系的不同。又如，地面对地面上发生的大量力学现象是个惯性系，若在星际中有一个相对该惯性系作匀速直线运动的箱子，其内部所发生的力学过程也不会与地面上的相重复。今日之常识还告诉我们，伽利略若能把眼光放开一些，加之能用仪器作精确的观测，无论让大船航行在湖泊或河流上，也无论选择哪一地点为惯性系，就是保证了大船在不同区域作匀速直线运动，由于地面上重力场是变化的，也一定会发现其舱内发生的力学过程与地面惯性系的不同。不但如此，若知地面上重力场的分布，在舱内作测重实验也会测出大船相对地面的运动速度。若知地面上地磁场的分布，舱内悬挂的带电体也必偏离重力方向，知道了这个偏向力，用劳仑兹力公式也必算出船相对地面的运动速度。这是因为在自然条件下，我无法阻断参照系内与外界的联系。可见，这些例证都是与伽利略相对性原理背道而驰的。再者，参照系内所发生的一切力学过程的提法也就把作为认识基准的惯性系当成了绝对惯性系，也违反了惯性系具有的相对性、近似性和局限性；从惯性系与参照系两者的关系来认识，该原理把匀速直线运动作为其结论的另一个决定者，也颠倒了运动学与动力学的因果关系。

综上所述，伽利略相对性原理是来自超越伽利略小视野粗糙观察经验的推广、假设，是不能普遍成立的。就观察实验而论，伽利略注意到了船舱内外力学环境的不同，但在他那个时代对力学规律的探索也只能处在以观察物体的运动现象来总结力学经验的认识方式上。由于他的这种认识方式及对力学规律认识的朦胧，使他提出的、并在提法上被后继者修补的以惯性系为基准用匀速直线运动给出的相对性原理颠倒了力学规律与惯性系之间的因果关系，也颠倒了动力学与运动学之间的因果关系，这是该原理带有的根本性错误。而这一原理之所以能够提出，就在于他们一直认为牛顿第一定律定义的是惯性系，错误地把世界放在了惯性系之中、而没有把惯性系放在万物彼此联系着的世界之中，使之不认识惯性系。

对伽利略相对性原理依据力学环境问题作出常识性的否定，也许人们会付之一笑。会说，我们对相对性原理、坐标变换的理解都遵从一条常规上的约定，即没有指出的就是相同的或不存在的，它们没有提到力学环境就意味着这一条件相同。其实，作为自然界的原理是不能加进人为认识上的契约或命令的，存在一个自然的反例就可否定它。再者，人们没有进一步思考，如果依据两系力学环境相同条件，伽利略的相对性原理也就不复存在（见本小节最后的结论）。这为我们说明，在该原理中力学环境条件和参照系的运动条件是不能并存的。或者说，参照系包涵它的力学环境，而力学环境也会随着参照系的运动而改变的。可见，是该原理本身的漏洞决定了依据力学环境问题作出否定它的合理性，我们人为地给自然规律本身定下一条认识的潜规则是脱离实际的、无效的。

“如果K是惯性系，则相对于K作匀速运动而无转动的其他坐标系 也是惯性系；自然界定律对于所有惯性系都是一致的。”这是爱因斯坦的狭义相对性原理，是对伽利略相对性原理的推广。根据对伽利略相对性原理的认识，它的错误有三：一是，由于匀速直线运动并不能保证 也是惯性系，因此 也是惯性系之结论是错误的；二是，若 也是惯性系，由于惯性系之间力学环境可能不同，匀速直线运动也就不能保证此二系对力学过程是等价的；三是，单就“自然界定律对于所有惯性系都是一致的。”而言，以力学定律来认识，我们也看不出它错在哪里。因为是力学规律确认了惯性系，当然，力学定律对于所有惯性系都是一致的。如，牛顿第二定律、动量与能量守恒定律等，从来就不随惯性系的不同而不同。但由于爱因斯坦给它加进了修正力学规律的寓意，把惯性系绝对化、让它成为认识力学定律的基准，这一赋予完全改变了“自然界定律对于所有惯性系都是一致的。”的内涵，使之变为完全错误的假设。因为惯性系仅仅是个由力学规律作出的结论，狭义相对性原理反把反映力学规律的惯性系作为认识、修正力学规律的依据，就更严重地颠倒了力学规律与惯性系、物体运动之间的因果关系、颠倒了动力学与运动学之间的因果关系，抹杀了力学规律的客观性和绝对性。因此，该原理也就更荒谬。

根据观察实验，如果伽利略和他的后继者对力学规律有正确认识的话，他们得到的应该是对力学规律的绝对表述：只要两个参照系的力学环境相同，其内部所发生的一切力学过程就都是完全相同的，与它们之间的相对匀速直线运动无关。更普遍地说，只要力学环境相同，一切参照系对其内部的力学过程都是等价的、平权的，是与它们之间如何相对运动无关的。这恰是我们在不同力学环境条件下，制造相同的力学环境在异地来作重复实验的根据。如，在地面上模拟飞船内失重的力学环境培训宇航员就是一例。当我们看透了惯性系与客观的力学规律的关系，也就把属于运动学的物体运动的相对性排除在以作用力和加速度为标志的动力学之外，也就避免了惯性系给动力学带来认识上的混乱和错误。

注：力学环境 自然界中的所有物体、物质都是彼此联系着的，其运动也都是由它们之间的相互作用决定的。当以某一物体作为参照系的时候就掩盖了使它运动的原因而成为力学背景，并可能因为它的运动而改变其中物体运动的力学条件，这两者的总和就构成了参照系的力学环境。一句话，由参照系给其中的物体带来的力学条件的总和就构成了该参照系的力学环境。对动力学而言，参照系并非单指参照物，它是由参照物与其力学环境构成的一个整体。因为参照系之所以分为惯性系、非惯性系、对力学过程有等价和不等价的惯性系，都是由参照物的力学环境决定的。

⑷ 相对论原理

相对论分为广义相对论和狭义相对论

爱因斯坦狭义相对论
相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一，它包括狭义相对论和广义相对论两个部分，狭义相对论变革了从牛顿以来形成的时空概念，提示了时间与空间的统一性和相对性，建立了新的时空观。广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和弯曲空间，从而建立了新的引力理论。在相对论的建立过程中，爱因斯坦起了主要的作用。 爱因斯坦是美籍德国物理学家。1914年任德国威廉皇帝物理研究所所长和普鲁士科学院院士，1933年因遭纳粹政权迫害迁往美国，任普林斯顿高等研究院主任。1905年，在他26岁时，法文科学杂志《物理年鉴》刊登了他的一篇论文《论运动物体的电动力学》，这篇论文是关于相对论的第一篇论文，它相当全面地论述了狭义相对论，解决了从19世纪中期开始，许多物理学家都未能解决的有关电动力学以及力学和电动力学结合的问题。 提起狭义相对论，很多人马上就想到钟表慢走和尺子缩短现象。许多科学幻想作品用它作题材，描写一个人坐火箭遨游太空回来以后，发现自己还很年轻，而孙子已经变成了老头。其实，钟表慢走和尺子缩短只是狭义相对论的几个结论之一，它是指物体高速运动的时候，运动物体上的时钟变慢了，尺子变短了。钟表慢走和尺子缩短现象就是时间和空间随物质运动而变化的结果。狭义相对论还有一个质量随运动速度而增加的结论。实验中发现，高速运动的电子的质量比静止的电子的质量大。 狭义相对论最重要的结论是使质量守恒失去了独立性。它和能量守恒原理融合在一起，质量和能量可以互相转化。如果物质质量是M，光速是C，它所含有的能量是E，那么E=MC^2。这个公式只说明质量是M的物体所蕴藏的全部能量，并不等于都可以释放出来，在核反应中消失的质量就按这个公式转化成能量释放出来。按这个公式，1克质量相当于9X10^3焦耳的能量。这个质能转化和守恒原理就是利用原子能的理论基础。 在狭义相对论中，虽然出现了用牛顿力学观点完全不能理解的结论：空间和时间随物质运动而变化，质量随运动而变化，质量和能量的相互转化，但是狭义相对论并不是完全和牛顿力学割裂的，当运动速度远低于光速的时候，狭义相对论的结论和牛顿力学就不会有什么区别。 几十年来的历史发展证明，狭义相对论大大推动了科学进程，成为现代物理学的基本理论之一。 爱因斯坦于1922年12月有4日，在日本京都大学作的题为《我是怎样创立相对论的？》的演讲中，说明了他关于相对论想法的产生和发展过程。他说：“关于我是怎样建立相对论概念这个问题，不太好讲。我的思想曾受到那么多神秘而复杂的事物的启发，每种思想的影响，在生活幸福论概念的发展过程中的不同阶段都不一样……我第一次产生发展相对论的念头是在17年前，我说不准这个想法来自何处，但是我肯定，它包含在运动物体光学性质问题中，光通过以大海洋传播，地球在以太中运动，换句话说，即以太阳对地球运动。我试图在物理文献中寻找以太流动的明显的实验证据，蓝天是没有成功。随后，我想亲自证明以太相对地球的运动，或者说证明地球的运动。当我首次想到这个问题的时候，我不怀疑以太的存在或者地球通过以太的运动。”于是，他设想了一个使用两个热电偶进行的实验：设置一些反光镜，以使从单个光源发出的光在两个不同的方向被反射，一束光平行于地球的运动方向且同向，另一束光逆向而行。如果想象在两个反射光束间的能量差的话，就能用两个热电偶测出产生的热量差。虽然这个实验的想法与迈克尔逊实验非常相似，但是他没有得出结果。 爱因斯坦说：他最初考虑这个问题时，正是学生时代，当时他已经知道了迈克尔逊实验的奇妙结果，他很快就得出结论：如果相信迈克尔逊的零结果，那么关于地球相对以太运动的想法就是错误的。他说道：“这是引导我走向狭义相对论的第一条途径。自那以后，我开始相信，虽然地球围绕太阳转动，但是，地球运动不可能通过任何光学实验探测太阳转动，但是，地球的运动不可能通过任何光学实验探测出来。” 爱因斯坦有机会读了洛伦兹在1895年发表的论文，他讨论并完满解决了u/c的高次项（u为运动物体的速度，c为光速）。然后爱因斯坦试图假定洛伦兹电子方程在真空参照系中有效，也应该在运动物体的参照系中有效，去讲座菲索实验。在那时，爱因斯坦坚信，麦克斯韦－洛伦兹的电动力学方程是正确的。进而这些议程在运动物体参照系中有效的假设导致了光速不变的概念。然而这与经典力学中速度相加原理相违背。 为什么这两个概念互相矛盾。爱因斯坦为了解释它，花了差不多一年的时间试图去修改洛伦兹理论。一个偶然的机会。他在一个朋友的帮助下解决了这一问题。爱因斯坦去问他并交谈讨论了这个困难问题的各个方面，突然爱因斯坦找到了解决所有的困难的办法。他说：“我在五周时间里完成了狭义相对论原理。” 爱因斯坦的理论否定了以太概念，肯定了电磁场是一种独立的、物质存在的特殊形式，并对空间、时间的概念进行了深刻的分析，从而建立了新的时空关系。他1905年的论文被世界公认为第一篇关于相对论的论文，他则是第一位真正的相对论物理学家。

广义相对论的基本概念解释：

广义相对论是爱因斯坦继狭义相对论之后，深入研究引力理论，于1913年提出的引力场的相对论理论。这一理论完全不同于牛顿的引力论，它把引力场归结为物体周围的时空弯曲，把物体受引力作用而运动，归结为物体在弯曲时空中沿短程线的自由运动。因此，广义相对论亦称时空几何动力学，即把引力归结为时空的几何特性。

如何理解广义相对论的时空弯曲呢？这里我们借用一个模型式的比拟来加以说明。假如有两个质量很大的钢球，按牛顿的看法，它们因万有引力相互吸引，将彼此接近。而爱因斯坦的广义相对论则并不认为这两个钢球间存在吸引力。它们之所以相互靠近，是由于没有钢球出现时，周围的时空犹如一张拉平的网，现在两个钢球把这张时空网压弯了，于是两个钢球就沿着弯曲的网滚到一起来了。这就相当于因时空弯曲物体沿短程线的运动。所以，爱因斯坦的广义相对论是不存在“引力”的引力理论。

进一步说，这个理论是建立在等效原理及广义协变原理这两个基本假设之上的。等效原理是从物体的惯性质量与引力质量相等这个基本事实出发，认为引力与加速系中的惯性力等效，两者原则上是无法区分的；广义协变原理，可以认为是等效原理的一种数学表示，即认为反映物理规律的一切微分方程应当在所有参考系中保持形式不变，也可以说认为一切参考系是平等的，从而打破了狭义相对论中惯性系的特殊地位，由于参考系选择的任意性而得名为广义相对论。

我们知道，牛顿的万有引力定律认为，一切有质量的物体均相互吸引，这是一种静态的超距作用。

在广义相对论中物质产生引力场的规律由爱因斯坦场方程表示，它所反映的引力作用是动态的，以光速来传递的。

广义相对论是比牛顿引力论更一般的理论，牛顿引力论只是广义相对论的弱场近似。所谓弱场是指物体在引力场中的引力能远小于固有能，力场中，才显示出两者的差别，这时必须应用广义相对论才能正确处理引力问题。

广义相对论在1915年建立后，爱因斯坦就提出了可以从三个方面来检验其正确性，即所谓三大实验验证。这就是光线在太阳附近的偏折，水星近日点的进动以及光谱线在引力场中的频移，这些不久即为当时的实验观测所证实。以后又有人设计了雷达回波时间延迟实验，很快在更高精度上证实了广义相对论。60年代天文学上的一系列新发现：3K微波背景辐射、脉冲星、类星体、X射电源等新的天体物理观测都有力地支持了广义相对论，从而使人们对广义相对论的兴趣由冷转热。特别是应用广义相对论来研究天体物理和宇宙学，已成为物理学中的一个热门前沿。

爱因斯坦一直把广义相对论看作是自己一生中最重要的科学成果，他说过，“要是我没有发现狭义相对论，也会有别人发现的，问题已经成熟。但是我认为，广义相对论不一样。”确实，广义相对论比狭义相对论包含了更加深刻的思想，这一全新的引力理论至今仍是一个最美好的引力理论。没有大胆的革新精神和不屈不挠的毅力，没有敏锐的理论直觉能力和坚实的数学基础，是不可能建立起广义相对论的。伟大的科学家汤姆逊曾经把广义相对论称作为人类历史上最伟大的成就之一。

⑸ 物理力学性能包括哪些方面

硬度、韧性和抗疲劳性。
物理性能、电厂和磁场等作用所表现出来的性能称物理性能它包括材料的电学性能：强度、塑性力学性能、磁学性能、光学性能：材料受到光、重力、温度

⑹ 物理学是怎样实现从经典力学到相对论的飞跃的从中有什么启示

我来简单说一下吧，就是相对性原理的发展，一切惯性系里面一切物理定律都是协变的，然而麦克斯韦的电磁学根本不满足当时的相对性原理，叫做伽利略相对性原理，爱因斯坦看到了相对性里的缺陷，改写了相对性原理，使麦克斯韦的电磁学也满足新的相对性原理，导出了相对论。

⑺ 物理中有哪些力学原理

物理学包含了以下几方面：
1.
牛顿力学(Mechanics)与理论力学(Rational
mechanics)---研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律；
2.
电磁学(Electromagnetism)与电动力学(Electrodynamics)---研究电磁现象，物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律；
2.
热力学(Thermodynamics)与统计力学(Statistical
mechanics)---研究物质热运动的统计规律及其宏观表现；
3.
相对论(Relativity)---研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律；
4.
量子力学(Quantum
mechanics)----研究微观物质运动现象以及基本运动规律；
此外，还有：
粒子物理学、原子核物理学、原子与分子物理学、固体物理学、凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学等等。

⑻ 物理学中经典力学的全部内容

1.静力学
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。
静力学的发展简史
从现存的古代建筑，可以推测当时的建筑者已使用了某些由经验得来的力学知识，并且
为了举高和搬运重物，已经能运用一些简单机械(例如杠杆、滑轮和斜面等)。
静力学是从公元前三世纪开始发展，到公元16世纪伽利略奠定动力学基础为止。这期间
经历了西欧奴隶社会后期，封建时期和文艺复兴初期。因农业、建筑业的要求，以及同
贸易发展有关的精密衡量的需要，推动了力学的发展。人们在使用简单的工具和机械的
基础上，逐渐总结出力学的概念和公理。例如，从滑轮和杠杆得出力矩的概念；从斜面
得出力的平行四边形法则等。
阿基米德是使静力学成为一门真正科学的奠基者。在他的关于平面图形的平衡和重心的
着作中，创立了杠杆理论，并且奠定了静力学的主要原理。阿基米德得出的杠杆平衡条
件是：若杠杆两臂的长度同其上的物体的重量成反比，则此二物体必处于平衡状态。阿
基米德是第一个使用严密推理来求出平行四边形、三角形和梯形物体的重心位置的人，
他还应用近似法，求出了抛物线段的重心。
着名的意大利艺术家、物理学家和工程师达·芬奇是文艺复兴时期首先跳出中世纪烦琐
科学人们中的一个，他认为实验和运用数学解决力学问题有巨大意义。他应用力矩法解
释了滑轮的工作原理；应用虚位移原理的概念来分析起重机构中的滑轮和杠杆系统；在
他的一份草稿中，他还分析了铅垂力奇力的分解；研究了物体的斜面运动和滑动摩擦阻
力，首先得出了滑动摩擦阻力同物体的摩擦接触面的大小无关的结论。
对物体在斜面上的力学问题的研究，最有功绩的是斯蒂文，他得出并论证了力的平行四
边形法则。静力学一直到伐里农提出了着名的伐里农定理后才完备起来。他和潘索多边
形原理是图解静力学的基础。
分析力学的概念是拉格朗日提出来的，他在大型着作《分析力学》中，根据虚位移原理
，用严格的分析方法叙述了整个力学理论。虚位移原理早在1717年已由伯努利指出，而
应用这个原理解决力学问题的方法的进一步发展和对它的数学研究却是拉格朗日的功绩
。
静力学的内容
静力学的基本物理量有三个：力、力偶、力矩。
力的概念是静力学的基本概念之一。经验证明，力对已知物体的作用效果决定于：力的
大小(即力的强度)；力的方向；力的作用点。通常称它们为力的三要素。力的三要素可
以用一个有向的线段即矢量表示。
凡大小相等方向相反且作用线不在一直线上的两个力称为力偶，它是一个自由矢量，其
大小为力乘以二力作用线间的距离，即力臂，方向由右手螺旋定则确定并垂直于二力所
构成的平面。
力作用于物体的效应分为外效应和内效应。外效应是指力使整个物体对外界参照系的运
动变化；内效应是指力使物体内各部分相互之间的变化。对刚体则不必考虑内效应。静
力学只研究最简单的运动状态即平衡。如果两个力系分别作用于刚体时所产生的外效应
相同，则称这两个力系是等效力系。若一力同另一力系等效，则这个力称为这一力系的
合力。
静力学的全部内容是以几条公理为基础推理出来的。这些公理是人类在长期的生产实践
中积累起来的关于力的知识的总结，它反映了作用在刚体上的力的最简单最基本的属性
，这些公理的正确性是可以通过实验来验证的，但不能用更基本的原理来证明。
静力学的研究方法有两种：一种是几何的方法，称为几何静力学或称初等静力学；另一
种是分析方法，称为分析静力学。
几何静力学可以用解析法，即通过平衡条件式用代数的方法求解未知约束反作用力；也
可以用图解法，即以力的多边形原理和伐里农--潘索提出的索多边形原理为基础，用
几何作图的方法来研究静力学问题。分析静力学是拉格朗日提出来的，它以虚位移原理
为基础，以分析的方法为主要研究手段。他建立了任意力学系统平衡的一般准则，因此
，分析静力学的方法是一种更为普遍的方法。
静力学在工程技术中有着广泛的应用。例如对房屋、桥梁的受力分析，有效载荷的分析
计算等。

2.理想力学
理性力学是力学中的一门横断的基础学科，它用数学的基本概念和严格的逻辑推理，研
究力学中带共性的问题。理性力学一方面用统一的观点，对各传统力学分支进行系统和
综合的探讨，另一方面还要建立和发展新的模型、理论，以及解决问题的解析方法和数
值方法。
理性力学的研究特点是强调概念的确切性和数学证明的严格性，并力图用公理体系来演
绎力学理论。1945年后，理性力学转向以研究连续介质为主，并发展成为连续统物理学
的理论基础。
理性力学的发展简史
奠基时期 牛顿的《自然哲学的数学原理》一书可看作是理性力学的第一部着作。从牛顿
三定律出发可演绎出力学运动的全部主要性质。另一位理性力学先驱是瑞士的雅各布第
一·伯努利，他最早从事变形体力学的研究，推导出沿长度受任意载荷的弦的平衡方程
。通过实验，他发现弦的伸长和张力并不满足线性的胡克定律，并且认为线性关系不能
作为物性的普遍规律。
法国科学家达朗贝尔于1743年提出：理性力学首先必须象几何学那样建立在显然正确的
公理上；其次，力学的结论都应有数学证明。这便是理性力学的框架。
1788年法国科学家拉格朗日创立了分析力学，其中许多内容是符合达朗贝尔框架的；其
后经过相当长的时间，变形体力学的一些基本概念，如应力、应变等逐渐建立起来；18
22年法国柯西提出的接触力可用应力矢量表达的"应力原理"，一直是连续介质力学的
最基本的假定；1894年芬格建立了超弹性体的有限变形理论；关于有向连续介质的猜想
是佛克脱和迪昂提出的，其理论则是由法国科学家科瑟拉兄弟在1909年建立的。
1900年，着名德国数学家希尔伯特在巴黎国际数学大会上，提出的23个问题中的第6个问
题就是关于物理学(特别是力学)的公理化问题。1908年以来，哈茂耳重提此事，但当时
只限于一般力学的范围。
停滞时期 约从20世纪初到1945年。这段时期形成了以从事线性力学及其相关数学的研究
为主的局面。线性理论充分发挥了它解释力学现象和解决工程技术问题的能力，并使与
之相关的数学也发展到相当完善的地步。相形之下，非线性理论的研究没有多大进展，
理性力学也因此处于停滞时期。
复兴时期 从1945年起，理性力学开始复兴。复兴不是简单的重复，而是达朗贝尔框架在
连续介质力学方面的进一步发展。这种变化是由1945年赖纳和1940年里夫林的工作引起
的。
赖纳的工作是研究非线性粘性流体，过去长期不得解决的所谓油漆搅拌器效率不高的问
题，因为有了这个非线性粘性流体理论而真相大白。里夫林的工作是在任意形式的贮能
函数下，对于等体积变形的不可压缩弹性体，给出了几个简单而又重要问题的精确解，
用这个理论解释橡胶制品的特性取得惊人的成功。另外，过去得不到解决的"柱体扭转
时为什么会伸长"的问题也自然获得解决。这两个工作揭开了理性力学复兴的序幕。
奥尔德罗伊德1950年提出本构关系必须具有确定的不变性，这个思想后来就发展成为客
观性原理。1953年，特鲁斯德尔提出低弹性体的概念。同年，埃里克森发表了各向同性
不可压缩弹性物质中波的传播理论。
1956年以来，图平关于弹性电介质的系统研究，为电磁连续介质理论的发展打下了基础
；1957年托马期关于奇异面的研究是另一重大进展；1957年诺尔首先提出纯力学物质理
论的公理化问题。次年，他发表了连续介质的力学行为的数学理论，这便是简单物质的
公理体系的雏型，后来逐渐发展成为简单物质谱系。
1958年埃里克森和特鲁斯德尔提出的杆和壳中应力和应变的准确理论，德国学者金特尔
关于科瑟拉连续统的静力学和运动学的论文，引起了对有向物体理论的重新认识和系统
研究。1969年科勒曼和诺尔建立了连续介质热力学的一般理论。
1960年特鲁斯德尔和图平所着《古典场论》，以及1966年特鲁斯德尔和诺尔所着《力学
的线性场论》两书，概括了以前有关理性力学的全部主要成果，是理性力学的两部经典
着作。这两部书的出版标志着理性力学复兴时期的结束。
发展时期 1966年以来，理性力学进入发展时期。它的发展是和当代科学技术发展的总趋
势相呼应的。这个时期的特点是理性力学本身不断向深度和广度发展，同时又与其他学
科相互渗透，相互促进。
理性力学的发展主要涉及五个方面：公理体系和数学演绎；非线性理论问题及其解析和
数值解法；解的存在性和唯一性问题；古典连续介质理论的推广和扩充；以及与其他学
科的结合。
理性力学的研究内容
连续介质力学是研究连续介质的宏观力学行为。连续介质力学用统一的观点来研究固体
和流体的力学问题，因此也有人把连续介质力学狭义地理解为理性力学。
纯力学物质理论主要研究非极性物质的纯力学现象。诺尔提出的纯力学物质理论的公理
体系由原始元、基本定律和本构关系三部分组成。1960年科勒曼和诺尔提出减退记忆原
理。在这个公理体系下，并给出各类物质的谱系是纯力学物质理论的中心课题。纯力学
物质研究得比较充分，尤其是简单物质理论已形成相当完整的体系，这是理性力学中最
成功的一部分。
热力物质理论是用统一的观点和方法，研究连续介质中的力学和热学的耦合作用，1966
年以来逐渐形成热力物质理论的公理体系。这个公理体系也是由原始元、基本定律和本
构关系三部分组成，但其内容比纯力学物质理论更为广泛。到目前为止还没有一个公认
的、完整的热力物质理论，它正在各派学者的争论中发展并不断完善。
电磁连续介质理论是按连续统的观点研究电磁场与连续介质的相互作用。由于现代科学
技术发展的客观需要，电磁连续介质理论的研究越来越受到重视，已成为现代连续介质
力学的重要发展方向之一。
混合物理论是研究由两种以上，包括固体和流体形式物质组成的混合物的有关物理现象
。混合物理论可以用来研究扩散现象、多孔介质、化学反应介质等问题。
连续介质波动理论是研究波在连续介质中传播的一般理论和计算方法。连续介质波动理
论把任何以有限速度通过连续介质传播的扰动都看做是"波"，所以研究的内容是相当
广泛的。在连续介质波动理论中，奇异面理论占有十分重要的地位，但到目前为止，研
究尚少。
广义连续介质力学是从有向物质点连续介质理论发展起来的连续介质力学。广义连续介
质力学包括极性连续介质力学、非局部连续介质力学和非局部极性连续介质力学。极性
连续介质力学主要研究微态固体和微态流体，特别是微极弹性固体和微极流体。非局部
连续介质力学则主要研究非局部弹性固体和非局部流体。由于非局部极性连续介质力学
是极性连续力学和非局部连续介质力学的结合，所以它的主要研究对象是非局部微极弹
性固体和非局部微极流体。20世纪70年代以来，广义连续介质力学内容在不断扩充，并
已发展成为广义连续统场论。
非协调连续统理论是研究不满足协调方程的连续统的理论。古典理论要求满足协调方程
，但在有位错或内应力存在的物体中，协调方程不再满足，这时对连续位错理论必须引
入非协调的概念。这种非协调理论宜用微分几何方法来描述。最近又开展了连续旋错理
论的研究，把非协调理论和有向物体理论统一起来是一个研究课题，但还未得到完整的
结果。
相对论性连续介质理论是从相对论观点出发研究连续介质的运动学、动力学、热动力学
和电动力学等问题。
除上述的分支和理论外，理性力学还研究非线性连续介质理论的解析或数值方法以及同
其他学科相交叉的问题。
理性力学来源于传统的分析力学、固体力学、流体力学、热力学和连续介质力学等力学
分支，并同这些力学分支结合，出现了理性弹性力学、理性热力学、性连续介质力学等
理性力学的新兴分支。理性力学就是这样从特殊到-般，再从一般到特殊地发展着。理
性力学除了同传统的各力学分支互相捉进外，还同数学、物理学以及其他学科密切相关
。

3.天体力学
天体力学是天文学和力学之间的交叉学科，是天文学中较早形成的一个分支学科，它主
要应用力学规律来研究天体的运动和形状。
天体力学以往所涉及的天体主要是太阳系内的天体，20世纪50年代以后也开始研究人造
天体和一些成员不多(几个到几百个)的恒星系统。天体的力学运动是指天体质量中心在
空间轨道的移动和绕质量中心的转动(自转)。对日月和行星则是要确定它们的轨道，编
制星历表，计算质量并根据它们的自传确定天体的形状等等。
天体力学以数学为主要研究手段，至于天体的形状，主要是根据流体或弹性体在内部引
力和自转离心力作用下的平衡形状及其变化规律进行研究。天体内部和天体相互之间的
万有引力是决定天体运动和形状的主要因素，天体力学目前仍以万有引力定律为基础。

虽然已发现万有引力定律与某些观测事实有矛盾(如水星近日点进动问题)，而用爱因斯
坦的广义相对论却能对这些事实作出更好的解释，但对天体力学的绝大多数课题来说，
相对论效应并不明显。因此，在天体力学中只是对于某些特殊问题才需要应用广义相对
论和其他引力理论。
天体力学的发展历史
远在公元前一、二千年，中国和其他文明古国就开始用太阳、月亮和大行星等天体的视
运动来确定年、月和季节，为农业服务。随着观测精度的不断提高，观测资料的不断积
累，人们开始研究这些天体的真运动，从而预报它们未来的位置和天象，更好地为农业
、航海事业等服务。
历史上出现过各种太阳、月球和大行星运动的假说，但直到1543年哥白尼提出日心体系
后，才有反映太阳系的真运动的模型。
开普勒根据第谷多年的行星观测资料，于1609～1619年间，提出了着名的行星运动三大
定律，深刻地描述了行星运动，至今仍有重要作用。开普勒还提出着名的开普勒方程，
对行星轨道要素下了定义。由此人们就可以预报行星(以及月球)更准确的位置，从而形
成了理论天文学，这是天体力学的前身。
到这时，人们对天体(指太阳、月球和大行星)的真运动还仅处于描述阶段，还未能深究
行星运动的力学原因。
早在中世纪末期，达·芬奇就提出了不少力学概念，人们开始认识到力的作用。伽利略
在力学方面作出了巨大的贡献，使动力学初具雏形，为牛顿三定律的发现奠定了基础。

牛顿根据前人在力学、数学和天文学方面的成就，以及他自己二十多年的反复研究，在
1687年出版的《自然哲学的数学原理》中提出了万有引力定律。他在书中还提出了着名
的牛顿三大运动定律，把人们带进了动力学范畴。对天体的运动和形状的研究从此进入
新的历史阶段，天体力学正式诞生。虽然牛顿未提出这个名称，仍用理论天文学表示这
个领域，但牛顿实际上是天体力学的创始人。
天体力学诞生以来的近三百年历史中，按研究对象和基本研究方法的发展过程，大致可
划分为三个时期：
奠基时期 自天体力学创立到十九世纪后期，是天体力学的奠基过程。天体力学在这个过
程中逐步形成了自己的学科体系，称为经典天体力学。它的研究对象主要是大行星和月
球，研究方法主要是经典分析方法，也就是摄动理论。牛顿和莱布尼茨既是天体力学的
奠基者，同时也是近代数学和力学的奠基者，他们共同创立的微积分学，成为天体力学
的数学基础。
十八世纪，由于航海事业的发展，需要更精确的月球和亮行星的位置表，于是数学家们
致力于天体运动的研究，从而创立了分析力学，这就是天体力学的力学基础。这方面的
主要奠基者有欧拉、达朗贝尔和拉格朗日等。其中，欧拉是第一个较完整的月球运动理
论的创立者，拉格朗日是大行星运动理论的创始人。后来由拉普拉斯集其大成，他的五
卷十六册巨着《天体力学》成为经典天体力学的代表作。他在1799年出版的第一卷中，
首先提出了天体力学的学科名称，并描述了这个学科的研究领域。
在这部着作中，拉普拉斯对大行星和月球的运动都提出了较完整的理论，而且对周期彗
星和木星的卫星也提出了相应的运动理论。同时，他还对天体形状的理论基础--流体
自转时的平衡形状理论作了详细论述。
后来，勒让德、泊松、雅可比和汉密尔顿等人又进一步发展了有关的理论。1846年，根
据勒威耶和亚当斯的计算，发现了海王星，这是经典天体力学的伟大成果，也是自然科
学理论预见性的重要验证。此后，大行星和月球运动理论益臻完善，成为编算天文年历
中各天体历表的根据。
发展时期 自十九世纪后期到二十世纪五十年代，是天体力学的发展时期。在研究对象方
面，增加了太阳系内大量的小天体(小行星、彗星和卫星等)；在研究方法方面，除了继
续改进分析方法外，增加了定性方法和数值方法，但它们只作为分析方法的补充。这段
时期可以称为近代天体力学时期。彭加莱在1892～1899年出版的三卷本《天体力学的新
方法》是这个时期的代表作。
虽然早在1801年就发现了第一号小行星(谷神星)，填补了火星和木星轨道之间的空隙。
但小行星的大量发现，是在十九世纪后半叶照相方法被广泛应用到天文观测以后的事情
。与此同时，彗星和卫星也被大量发现。这些小天体的轨道偏心率和倾角都较大，用行
星或月球的运动理论不能得到较好结果。天体力学家们探索了一些不同于经典天体力学
的方法，其中德洛内、希尔和汉森等人的分析方法，对以后的发展影响较大。
定性方法是由彭加莱和李亚普诺夫创立的，他们同时还建立了微分方程定性理论。但到
二十世纪五十年代为止，这方面进展不快。
数值方法最早可追溯到高斯的工作方法。十九世纪末形成的科威耳方法和亚当斯方法，
至今仍为天体力学的基本数值方法，但在电子计算机出现以前，应用不广。
新时期 二十世纪五十年代以后，由于人造天体的出现和电子计算机的广泛应用，天体力
学进入一个新时期。研究对象又增加了各种类型的人造天体，以及成员不多的恒星系统
。
在研究方法中，数值方法有迅速的发展，不仅用于解决实际问题，而且还同定性方法和
分析方法结合起来，进行各种理论问题的研究。定性方法和分析方法也有相应发展，以
适应观测精度日益提高的要求。
天体力学的研究内容
当前天体力学可分为六个次级学科：
摄动理论 这是经典天体力学的主要内容，它是用分析方法研究各类天体的受摄运动，求
出它们的坐标或轨道要素的近似摄动值。
近年，由于无线电、激光等新观测技术的应用，观测精度日益提高，观测资料数量陡增
。因此，原有各类天体的运动理论急需更新。其课题有两类：一类是具体天体的摄动理
论，如月球的运动理论、大行星的运动理论等；另一类是共同性的问题，即各类天体的
摄动理论都要解决的关键性问题或共同性的研究方法，如摄动函数的展开问题、中间轨
道和变换理论等。
数值方法 这是研究天体力学中运动方程的数值解法。主要课题是研究和改进现有的各种
计算方法，研究误差的积累和传播，方法的收敛性、稳定性和计算的程序系统等。近年
来，电子计算技术的迅速发展为数值方法开辟了广阔的前景。六十年代末期出现的机器
推导公式，是数值方法和分析方法的结合，现已被广泛使用。
以上两个次级学科都属于定量方法，由于存在展开式收敛性以及误差累计的问题，现有
各种方法还只能用来研究天体在短时间内的运动状况。
定性理论也叫作定性方法。它并不具体求出天体的轨道，而是探讨这些轨道应有的性质
，这对那些用定量方法还不能解决的天体运动和形状问题尤为重要。其中课题大致可分
为三类：一类是研究天体的特殊轨道的存在性和稳定性，如周期解理论、卡姆理论等；
一类是研究运动方程奇点附近的运动特性，如碰撞问题、俘获理论等；另一类是研究运
动的全局图像，如运动区域、太阳系稳定性问题等。近年来，在定性理论中应用拓扑学
较多，有些文献中把它叫作拓扑方法。
天文动力学又叫作星际航行动力学。这是天体力学和星际航行学之间的边缘学科，研究
星际航行中的动力学问题。在天体力学中的课题主要是人造地球卫星，月球火箭以及各
种行星际探测器的运动理论等。
历史天文学是利用摄动理论和数值方法建立各种天体历表，研究天文常数系统以及计算
各种天象。
天体形状和自转理论是牛顿开创的次级学科，主要研究各种物态的天体在自转时的平衡
形状、稳定性以及自转轴的变化规律。近年来，利用空间探测技术得到了地球、月球和
几个大行星的形状以及引力场方面大量数据，为进一步建立这些天体的形状和自转理论
提供了丰富资料。
天体力学的发展同数学、力学、地学、星际航行学，以及天文学的其他分支学科都有相
互联系。如天体力学定性理论与拓扑学、微分方程定性理论紧密联系；多体问题也是一
般力学问题；天文动力学也是星际航行学的分支；引力理论、小恒星系的运动等是与天
体物理学的共同问题；动力演化是与天体演化学的共同问题，以及地球自转理论是与天
体测量学的共同问题等等。

4.经典力学的建立
近二百年中，欧洲资本主义生产方式陆续取代了封建的生产方式。商业和航海的
迅速发展，需要科学技术。17世纪中叶，欧洲各国纷纷成立科学院，创办科学期刊。
航海需要观测，天文观测和对天体运动规律的研究受到重视。从力学学科本身说，天
体受力和运动比地上物体的受力和运动单纯。因此，力学中的规律往往首先在天体运
行研究中被发现。

动力学

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, 建立了加速度概念并发现了匀加速运动的规
律。C.惠更斯在动力学研究中提出向心力、离心力、转动惯量、复摆的摆动中心等重
要概念。I.牛顿继承和发展了这些成，提出物体运动规律和万有引力定律。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
于它的力迫使它改变此状态。

第二定律: 物体运动量的改变与施加于的力成正比，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。

欧拉是继牛顿以后对力学贡献最多的学者.除了对刚体运动列出运动方程和动力
学方程并求得一些解外,他对弹性稳定性作了开创性的研究,并开辟了流体力学的理论
分析,奠定了理想流体力学的基础,在这一时期经典力学的创建和下一时期弹性力学、
流体力学成长为独立分支之间,他起到了承上启下的作用.

静力学和运动学

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,又可以看作是动力学产生的前提。斯蒂文从“永久运
动不可能”公设出发论证力的平行四边形法则，他还在前人用运动学的观点解释平衡
条件的基础上，得到虚位移原理的初步形式。为拉格朗日的分析力学提供依据。力系
的简化和平衡的系统理论，即静力学的体系的建立则是L.潘索在《静力学原理》一书
中完成的。在运动学方面,伽利略提出加速度以后，惠更斯考虑点在曲线运动中的加
速度。刚体运动学的研究成果则属于欧拉、潘索。物理学家A.-M安培提出“运动学”
一词，并建议把运动学作为力学的独立部分。至此，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
律也在实验的基础上建立起来。R.胡克1660年在实验室中发现弹性体的力和变形之间
存在着正比关系。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。上述对物
性的了解对后来弹性力学、粘性流体力学、气体力系等学科的出现作了准备。

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。许多有工程实际意义的方法产生了，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。

⑼ 相对性原理是什么

相对性原理
相对性原理是力学的基本原理。对自然的研究和对自然力量的利用从一开始就是同使物体个体化（Indivialization）联系在一起的。一个物体到另外一些物体的距离随时间发生变化。当这些“另外的”物体依然是所论物体的不可分割开来的背景的时候，我们就无法用数列对应于该物体的位置和位置的改变，也就是不能对物体的位置和速度施行参数化。给定一个物体，它相对于一些物体运动，标志出这些物体，然后用数列与这些距离相对应，于是这些物体就成为参照物，而给定物体到这些物体的距离的全体就成为参照空间。对应于距离的数之全体组成为一有序系统。这样同参照物联系在一起的坐标系，也就被引进来了。所谓处所的相对性原理就是坐标系的平等性；从一个坐标系转换到另一个坐标系的可能性；以及给出坐标变换时刚体内部的特性和刚体内部的各质点的距离及其结构的不变性。
力学的全部发展过程（包括其形成过程）一直同参照系统变更时扩大物理客体不变性概念的范围联系在一起的。在十七世纪不仅已然判明物体的结构与坐标系的选择无关，而且也明确了从一个坐标系过渡到另一个相对它作匀速直线运动的坐标系时，力和加速度之间关系的不变性。这就是用现代物理语言陈述的伽利略伟大发现的内容。它是近代自然科学的真正起点。倘若地球不是一个被赋予特权的参考物，倘若宇宙间根本就没有这种物体，这就表明空间中所有的点和所有的方向都是平等的，即空间是均匀的，各向同性的。这就是近代自然科学的中心思想，它发现于十七世纪并一直延续到今。
牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中，在其根据运动三定律得到的第五个结论里面清楚地陈述了相对性原理。但是，牛顿力学没有绝对运动的概念是不行的。绝对运动概念是同力和加速度联系在一起的。从运动学来看，力的作用不是单值的。比如在一个计算系统中力引起某个加速度，那么在另一个相对于前者是以加速运动的系统中它却可以引起另一种加速度，当然也包括加速度为零的情况。因此只有根据动力学的效应，根据引起绝对加速度的系统中的力才能把绝对运动加以标志。牛顿用把水盛在旋转着的桶中的着名的实验作为证明存在着绝对运动和绝对空间的判定实验。这时水将沿着水桶的边缘升高；倘若水桶不动，而其周围的空间绕着水桶旋转的话，这种现象或许不会发生[1]。对牛顿来说离心力的存在是有利于绝对运动的决定性的论据。《自然哲学的数学原理》的全部内容和牛顿建立起来的宇宙体系都是同这种思想联系在一起的，即不能用任何一种具体的物质所产生的作用来解释离心力。在解释离心力发生时，这一着名的牛顿现象并没有提供转动与具体的物理实体有关系的根据。因之牛顿把转动和加速运动都认为是相对于空间本身的。然而不管把这个结论形而上学地加以绝对化的企图如何，它本身还是同十七到十九世纪的天文学、力学和物理学的认识相适应的。
由于提出绝对空间这一概念使得牛顿能比笛卡尔的相对主义又向前作了一系列发展。按照牛顿的理解，所谓绝对运动并不是相对于一些个别的物体，而是相对于空间。牛顿所主张的这种绝对静止的空的空间可以看成充满整个宇宙的，数目不定的，离散存在的物质和“宇宙气”的总代表。是否可以把天体的总和看成是那种“被赋予特权”的参考物甚至就看成是上述那种空间呢？这里还要再谈一下那种不可分割开来的实在。所谓物体相对于空间运动本身就意味着把一个被个体化的物体同一个不可分割的背景（即把物体加以个体化之后所声剩下来的整个宇宙）加以对照。牛顿认为加速度就是相对这一没有被明确的背景而言的。然而在每一个具体的动力学的课题中他必须应用和具体的物体联系在一起的某个计算系统。因而在给出动力学课题的范围后必须把相对静止的物体和与具体物体无关的，作为绝对空间出现的，被赋于特权的计算系统加以区分。在《原理》一书中这部分内容放在基本定义之后进行了叙述。[2]
这里我们暂且把这种未予明确的绝对空间的概念放在一旁，先来谈谈相对运动概念。这个个概念在应用到自由度数很大甚至无限大的系统时就会受到限制。可是只要我们回到那种不可分割的，整体连续的表象，只要我们放弃单个物体位置和运动的参数变化以及为些所必备的坐标系，那么绝对运动和相对运动的对立就被撤消了。对某一宏观体积中质点的热运动来说，相对性的概念就没有什么用途。不过当我们规定系统的自由度数不太大，并且可以不间断地记录每一质点的位置和速度，那么相对性的概念还可以保持下来。这样，要是可以把宇宙气体（不去研究里面个别质点的位置和速度）同连续介质组成一体的话，牛顿的绝对空间或许就获得唯理论的意义。当绝对空间具有洛仑兹那种全部充满空间以太的特征的时候，绝对空间也同样会获得唯理论的意义。（尽管已为后来的一系列实验所驳倒）

⑽ 经典力学相对性原理与狭义相对论的相对性原理有何不同

经典力学相对性原理只适用于描述机械运动的力学规律，采用的是各惯性系不变的绝对时空观，推导出的是伽利略变换，可以保证机械力学规律的坐标变换不变性，但不能保证电磁运动规律的坐标变换不变性，所以本质上只适用于低速力学现象。

狭义相对论的相对性原理适用于包括力学规律和电磁规律在内的一切物理定律，采用的是各惯性系不同的相对时空观，推导出的是相对论变换，不但可以保证机械力学规律的坐标变换不变性，还能保证电磁运动规律的坐标变换不变性，所以本质上即适用于低速力学现象也适用于高速现象。

给定一个物体，它相对于一些物体运动，标志出这些物体，然后用数列与这些距离相对应，于是这些物体就成为参照物，而给定物体到这些物体的距离的全体就成为参照空间。对应于距离的数之全体组成为一有序系统。

这样同参照物联系在一起的坐标系，也就被引进来了。所谓处所的相对性原理就是坐标系的平等性；从一个坐标系转换到另一个坐标系的可能性；以及给出坐标变换时物体内部的特性和物体内部的各质点的距离及其结构的不变性。

(10)力学性对性原理反应什么物理过程扩展阅读：

相对性原理，运动系与静止系是平等的，运动系中的1米与静止系中的1米相同。所谓一米（就是空间大小）指的是空间上不同两点间的空间间隔。

无论我们用静止系描述空间上的点，还是用运动系描述空间上的点，空间两点间的间隔是不变的，是相同的。例如上面，静止系从10米远的地方到11米处，在运动系就是100米远的地方到101米处。

狭义相对性原理虽然把伽利略相对性原理（力学相对性）推广到了整个物理领域，但并不包括非惯性参考系。爱因斯坦把相对性原理推广到一切参考系，指出物理定律在一切参考系中都具有相同的数学形式，这就是相对性原理。

物理定律在任何惯性系中具有相同的数学形式，即洛伦兹变换对于除引力外的经典物理学定律具有协变性。

爱因斯坦把伽利略相对性从力学领域推广到包括电磁学在内整个物理学领域，指出任何力学和电磁学实验现象都不能区分惯性系的绝对运动，包括相对静止或者匀速直线运动。该原理与光速不变原理是狭义相对论的两个基本公设。