[概念阐释]

    一、质点和参考系 (§1-1)

    1. 机械运动

    机械运动是指一个物体相对于另一个物体的位置或一个物体内部某一部分相对于其他部分的位置随时间的变化过程。物质运动的形态是多种多样的,其中最简单、最普遍的形态,就是机械运动。在理解机械运动这个概念时应注意以下几点。

    (1)  机械运动的绝对性

    江河的奔流、车辆的行驶、以及机械的运转都被认为是运动;而山川、桥梁和房屋等却被认为是静止的,实际上它们也都在运动,它们随地球一起自转和绕太阳公转。太阳、银河以及所有星系都在以惊人的速度运行着。所以,一切物体都处于永恒的运动之中,绝对静止的物体是不存在的,这就是物体运动的绝对性,或者说,运动本身是绝对的。

    (2)  机械运动的相对性

    大家说一个物体在运动,总是指这个物体相对于其他物体的位置变化而言的。如果大家只孤立考察一个物体,不去注意它同其他物体相对位置的关系,那么大家就不可能断定这个物体是否在运动和如何运动。例如,坐在以匀速直线平稳行驶的船舱里的旅客,如果不去观察河岸上的树木和房屋,就无法知道自己乘坐的船是在行驶还是在停泊。所以,要描述一个物体的运动,总是以这个物体相对于另一个物体或几个相互间保持静止的物体群的位置是否发生变化,作为判断这个物体是否在运动的依据。从这个意义上讲,机械运动具有相对性,或者说,对运动的描述是相对的。

    2. 质点

    质点是一个理想模型,是力学中的一个十分重要的概念。

    (1)  把一个物体看作为一个质点,实际上就是突出物体具有质量和占有位置这两个根本性质,而忽略了物体的大小和形状。

    (2)  能否把一个物体看作为一个质点,具有相对的意义。同一个物体,在有的问题中可以看作为质点,而在另一些问题中则不能。这决定于该物体的大小和形状在所讨论的问题中,是否处于无关紧要的地位。

    (3)  质点概念的重要性

    a)  首先表现在,当物体的大小和形状对于所研究的问题无关紧要时,可以把物体当成一个质点,使问题简化;

    b)  质点概念的重要性还表现在,在不能把物体看作为一个质点的问题中,可以把该物体分割成很多体元,而每个体元都足够小,以致在所讨论的问题中可以看作为质点。对于每个这样的体元,大家可以运用质点力学的规律,把得到的所有体元的运动规律叠加起来就可以得出整个物体的运动规律。质点组力学和刚体力学就是这样去处理问题的。

    (4)  不要把质点与微观粒子混同起来。质点是没有大小和形状、但具有宏观物体质量的理想模型,是对实际物体的抽象,并不是真实的存在;微观粒子,如原子、质子和中子等都具有一定的大小,但质量微小。也正是因为微观粒子的质量微小,因而只是在很小的运动范围内才可以用经典力学的规律处理,而在一般情况下却遵从量子力学规律。

    3. 参考系

    选取参考系,这是机械运动的描述具有相对性的要求。

    由于机械运动的描述具有相对性,为了描述一个物体的运动,大家必须先选择另一个或几个物体作为参考标准,然后考察这个物体相对于该参考标准是否发生位置的变化,如果发生了位置变化,大家就说这个物体在运动,否则就说这个物体是静止的。被选作参考标准的物体或物体群,就称为参考系,或者说,参考系总是由与被描述的运动物体可相比拟的具体物体系统所组成的。

       
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