运动
有关运动的研究历史
运动是人类最习以为常的自然现象。但人类史上各古文明中,只有古希腊人认真研究过运动。亚里士多德的《物理学》阐述一套系统的运动理论,是古希腊人对运动研究的最高成就。亚里士多德把运动分为两种:天然运动(如天体的圆周运动和物体的自由下落)和激发运动(如投掷或推拉一个物体)。亚里士多德认为,力是物体保持运动状态的原因。对于天然运动,这个力来源于自身重力,对于激发运动,则来源于外加力。
17世纪,随着伽利略等人对运动进行深入系统的研究。人们意识到物体在不受外力的情况下,将保持原有的运动状态;力不是维持运动的原因,而是改变运动状态的原因。这些认识被牛顿总结为牛顿运动定律,得出了普适的运动方程,可以精确计算物体的运动轨迹。以此为基础,建立起了经典力学。
20世纪初,爱因斯坦提出相对论,改变人类对时间和空间的观念。运动的观念也随之修正。三维空间中的运动轨迹已不足以完整的刻划运动,要以四维时空中的轨迹(“世界线”)取代之。
三维运动空间和四维时空射影空间,爱因斯坦提出相对论后,四维时空射影空间开始在物理学界走俏。其实,爱因斯坦的四维时空,其三个独立的空间坐标和时间坐标是紧密相关联的,它们并非是四个毫不相关联的独立坐标,所以,爱因斯坦的四维时空恰好就是和三维运动空间完全等价的射影空间。
量子力学的出现也赋予运动以新的意义。在量子力学中,运动不再具有确定的轨道。运动方程(薛定谔方程)所描述的是系统波函数在全空间中的演化。路径积分则认为,物体运动并非沿着单一的路径运动,而是在(相空间里)起点和终点间所有可能的路径上运动。
定义
机械运动
在物理学中,把一个物体相对于另一个物体位置的变化称作为机械运动,简称运动。
参照物
要判断一个物体是否在运动,必须选择另一个物体作为标准,这个作为标准的物体叫做参照物。对于同一个物体的运动,选择的参照物不同,得出的结论也有可能是不同的。
运动和静止的相对性
自然界中一切物体都在运动,因为地球本身在自转,所以绝对静止的物体是不存在的。通常所描述的物体的运动或静止都是相对于某一个参照物而言的。同一个物体是运动还是静止,取决于所选的参照物,这就是运动和静止的相对性。
相对静止的条件:两个物体向同一方向,以同样的快慢前进。
匀速直线运动
匀速直线运动 物体沿直线运动时,如果在相等时间内通过的路程都相等,这种运动叫匀速直线运动
路程
运动物体通过的路径的长度称为路程。在国际单位中,路程的单位是米(m)
比较物体运动快慢的三种方法
比较物体通过相等路程所用的时间的长短,所用时间短的运动得快
比较物体在相等时间内通过路程的长短,通过路程较长的运动得快
物体通过的路程和时间都不相等时,比较路程与时间的比值(单位时间内通过的路程),比值大的运动得快
速度
做匀速直线运动的物体,单位时间内通过的路程称为该物体运动的速度
速度公式
计算公式:v=st{\displaystyle v={\frac {s}{t}}} 国际单位:米/秒(m/s);常用单位:千米/时(km/h)
变速直线运动
物体沿直线运动,如果在相等时间内通过的路程不相等,这种运动就称为变速直线运动
平均速度
做变速直线运动的物体通过的路程除以所用的时间,就是物体在这段时间内的平均速度
平均速度公式
计算公式:v=st{\displaystyle v={\frac {s}{t}}} 国际单位:米/秒(m/s)
参见
运动方程
牛顿运动定律
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