物理學(xué)史講稿(力學(xué))-資料下載頁(yè)
2025-01-07 23:11本頁(yè)面
【正文】 9一 1884年，獲 1904年諾貝爾獎(jiǎng)。第三任約 湯姆遜（公元 1856一 1940）任期 1884年一 1919年。獲 1906年諾貝爾獎(jiǎng)，他除了自己杰出的科學(xué)研究成果外，還培養(yǎng)了一大批諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者。 1874年成立了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室 ? 盧瑟福（公元 1871一 1937）于 1919年接任第四任主任，直到逝世。這位終生從事物理研究的偉大物理學(xué)家獲 1908年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。第五位主任是威廉 勞倫斯 布拉格（公元 1890－ 1971）； 1915年與其父同獲諾貝爾獎(jiǎng)。 1954年莫特出任第六任主任。他于 1977年獲諾貝爾獎(jiǎng)。 1971年皮帕德接任第七任主住， 1979年起，原主任之職由庫(kù)克分擔(dān)。 二、關(guān)于“運(yùn)動(dòng)量度”的爭(zhēng)論 ? 在十六、十七世紀(jì)，物理學(xué)家們對(duì)于力學(xué)中的一些基本概念如“力”，“運(yùn)動(dòng)”、“動(dòng)量”、“功”和“能量”等等都沒(méi)有一致公認(rèn)的精確定義，因此含義混淆不清。為了從量的方面去研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)，科學(xué)家們?cè)噲D尋找一個(gè)普遍的物理量來(lái)做為運(yùn)動(dòng)的量度，從而引起了笛卡兒學(xué)派和萊布尼茨學(xué)派關(guān)于“運(yùn)動(dòng)的量度”的爭(zhēng)論。 二、關(guān)于“運(yùn)動(dòng)量度”的爭(zhēng)論 ? 笛卡兒根據(jù)伽利略由重量和速度的乘積來(lái)量度運(yùn)動(dòng)的主張，提出了用質(zhì)量和速度的乘積來(lái)量度運(yùn)動(dòng)，這種量度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于碰撞問(wèn)題的研究非常方便、牛頓接受了笛卡兒的主張，并把這一乘積定義為動(dòng)量。 二、關(guān)于“運(yùn)動(dòng)量度”的爭(zhēng)論 ? 1686年萊布尼茨在他的論文《對(duì)可紀(jì)念的笛卡兒和其他人關(guān)于使上帝都希望永遠(yuǎn)保持運(yùn)動(dòng)的量守恒的自然定律的錯(cuò)誤之簡(jiǎn)短證明》中，對(duì)笛卡兒學(xué)派的這個(gè)量度提出了批判，他認(rèn)為運(yùn)動(dòng)不能用質(zhì)量和速度的乘積來(lái)量度，他用落體運(yùn)動(dòng)為例，指出笛卡兒的量度與落體定律矛盾的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)笛卡兒的量度在某些情況下是適用的，因此提出了“死力”和“活力”。 二、關(guān)于“運(yùn)動(dòng)量度”的爭(zhēng)論 ? 許多著名的物理學(xué)家和哲學(xué)家都參加這場(chǎng)爭(zhēng)論 。 贊同萊布尼茨的有約翰 伯努力和雅可比 伯努利及歐勒等 ， 贊同笛卡兒的有馬克勞林 、 卡特蘭 、 克拉克等人 。 二、關(guān)于“運(yùn)動(dòng)量度”的爭(zhēng)論 ? 1743年達(dá)蘭貝爾（公元 1717－ 1783）在《動(dòng)力學(xué)論》一書中指出，兩種量度都是有效的。 ? 當(dāng)物體平衡時(shí)，力用質(zhì)量與物體虛速度的乘積來(lái)量度；當(dāng)物體受阻礙而停止，則可以用質(zhì)量與物體速度的平方來(lái)量度，也就是說(shuō)力可以表示為單位時(shí)間動(dòng)量的改變，也可以表示單位距離內(nèi)質(zhì)量與物體速度的平方的改變。 二、關(guān)于“運(yùn)動(dòng)量度”的爭(zhēng)論 ?這場(chǎng)“運(yùn)動(dòng)的量度”的爭(zhēng)論，掀起了對(duì)牛頓力學(xué)的深入研究，對(duì)物理學(xué)基本概念也逐漸統(tǒng)一起來(lái)，為物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展打好了基礎(chǔ)。 三、三大守恒定律的確立 ? 動(dòng)量守恒定律的思想，是笛卡兒首先提出的，惠更斯進(jìn)一步指出動(dòng)量的矢量性，在《碰撞作用下物體的運(yùn)動(dòng)》中，準(zhǔn)確地表述了碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒原理，并發(fā)現(xiàn)在此過(guò)程中系統(tǒng)的共同質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)速度為一常量。牛頓在《原理》一書中把“質(zhì)心運(yùn)動(dòng)守恒定律”作為運(yùn)動(dòng)定律的一個(gè)推論，作了明確的表述。 三、三大守恒定律的確立 ? 1609年開(kāi)普勒第二定律，這一定律實(shí)質(zhì)上就是動(dòng)量矩守恒定律。牛頓在《原理》一書中推廣到一切有心力運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，指出一切在有心力作用下物體的運(yùn)動(dòng)，其矢徑在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積都相等。丹尼爾 伯努利和歐勒等人也以不同的形式提出這一原理：合外力矩等于總動(dòng)量矩的變化率。 三、三大守恒定律的確立 ? 惠更斯在研究完全彈性碰撞中得到質(zhì)量與速度的平方乘積總和不變的結(jié)論。1696年萊布尼茨引進(jìn)了“活力”的概念，認(rèn)為宇宙中“活力守恒”，并且提出力和路程的乘積等于活力的增加。 1724年，約翰 伯努利提出，活力變化時(shí)，做功的本領(lǐng)并不消失。 三、三大守恒定律的確立 ? 科里奧利（公元 1792一 1843）用代替，并且準(zhǔn)確地表述了萊布尼茨的發(fā)現(xiàn)：對(duì)物體做的功，等于物體動(dòng)能的增加?，F(xiàn)在我們稱之為動(dòng)能定理。 四、分析力爭(zhēng)的發(fā)展 ? 以應(yīng)用分析數(shù)學(xué)為工具的力學(xué) — 分析力學(xué)。分析力學(xué)應(yīng)用了從虛功原理、最小作用原理發(fā)展成的變分法和引入了廣義座標(biāo)和代數(shù)方法，其基本理論體系可分為微分形式和積分形式兩種完全等價(jià)的形式。 四、分析力爭(zhēng)的發(fā)展 ? 分析力學(xué)的微分形式 ， 是由虛功原理和達(dá)蘭貝爾原理相結(jié)合而得到拉格朗日動(dòng)力學(xué)普遍方程 ， 進(jìn)而推廣為自由參數(shù)的一般動(dòng)力學(xué)方程 （ 拉格朗日方程 ） 。 ? 丹尼爾 伯努利和歐勒開(kāi)拓了偏微分方程，歐勒還發(fā)表了關(guān)于變分法的第一部著作，包含至今仍在教科書中應(yīng)用的“歐勒方程”。約翰 伯努利（公元 1667－ 1748）于 1715年提出了“虛速度”的概念，并斷言如果諸力平衡，各力與力的方向上的虛速度的乘積之和等于零。 四、分析力爭(zhēng)的發(fā)展 ? 法籍意大利著名數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家拉格朗目（公元 1736－ 1813）于 1788年出版了偉大著作《分析力學(xué)》完成了虛速度原理。他把數(shù)學(xué)分析全部應(yīng)用到質(zhì)點(diǎn)和剛體力學(xué)上，融合了歐勒、達(dá)朗貝爾等數(shù)學(xué)家的成果，并把變分學(xué)應(yīng)用到力學(xué)上，使“幾何靜力學(xué)”時(shí)期進(jìn)入到“分析靜力學(xué)”時(shí)期。這一原理就是后來(lái)稱作的“虛功原理”。 四、分析力爭(zhēng)的發(fā)展 ?法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家拉普拉斯（公元 1749－ 1827）創(chuàng)造了有名的拉普拉斯算符并修改了拉格朗日位函數(shù)方程，法國(guó)數(shù)學(xué)家泊松（公元1781－ 1840）于 1813年給出了位函數(shù)的一般方程。 四、分析力爭(zhēng)的發(fā)展 ?分析力學(xué)的積分形式是從莫泊丟的最小作用原理發(fā)展起來(lái)的變分原理，這是以“最小”觀念為基礎(chǔ)開(kāi)辟的一個(gè)處理力學(xué)問(wèn)題的全新途徑。他于 1744年指出體系實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)是使某一作用量取最小值的運(yùn)動(dòng)，這就是“最小作用原理”。 四、分析力爭(zhēng)的發(fā)展 ? 1761年拉格朗日把這一原理稱為變分原理，并推廣到一切物體上的運(yùn)動(dòng)，對(duì)原理中的“作用”概念給予準(zhǔn)確的定義。愛(ài)爾蘭數(shù)學(xué)家哈密頓（公元1805— 1865）研究光學(xué)問(wèn)題時(shí)在1834— 1835年間發(fā)現(xiàn)了力學(xué)上著名的哈密頓原理，完成了由莫泊丟開(kāi)始的試嘗，成為牛頓之后力學(xué)發(fā)展的一個(gè)最大的飛躍。 四、分析力爭(zhēng)的發(fā)展 ? 哈蜜頓原理將動(dòng)力學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)的一般體系的一部分 ， 它更深刻地揭示了客觀事物之間的緊密聯(lián)系 。 它的正則方程 ， 對(duì)力學(xué)研究非常方便 ， 對(duì)統(tǒng)計(jì)力學(xué) 、 電動(dòng)力學(xué)及現(xiàn)代相對(duì)論及量子力學(xué)的研究也是非常方便的 。 ? 變分原理的確立，為自然科學(xué)的發(fā)展提供了新的思路，并使整個(gè)力學(xué)理論建立在嶄新的基礎(chǔ)上。對(duì)于推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展，起到了重要的作用。
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