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初级物理中的质点是怎么回事?
[楼主] 作者:ccxdl  发表时间:2002/09/11 19:07
点击:495次

在初级物理学中,质点是这样的概念:当被考察的物体与物件间的距离相比可以忽略之时,可以不考虑物体的体积大小而将它作为理想化的没有大小的质点对待。 如果牛顿第一定律只适用于没有大小的质点,而不能适用于有实际大小的物体,牛顿第一定律就不是一个有实际意义的自然定律了。 事实上,学生说的是物体,别人只能将它理解为“刚体”,而不能篡改成质点!这是很重要的注意点。没有特别说明的话,物体指的是单一个体,并非是由多个单体够成的复合物体。离开这些概念去自由发挥,完全偏离了讨论前提。 对于单一的“刚体”,就其进行的平动状况来说,等效于质量相同并位于“刚体”质心上的质点所作的运动分析。注意,只是等效而已,并非真实的物体变成了没有体积大小的点。 另外,学生写的是“匀速转动”,不是“匀速圆周运动”。后者涉及的研究对象比前者要广泛。而对“刚体”来说,不受外力作用之时所能表现的转动太简单了,它仅仅是绕着通过质心的某条空间轴线作“匀速转动”。在大学“理论力学”中,也专门讲解过刚体的平动与转动。 真难以想象,就是这么简单的小问题,会引出那么多的联想!而且是通过“改变原话的名称概念或前提条件”进行的无效联想。 Ccxdl 2001年9月11日
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 [2楼]  作者:董银立  发表时间: 2002/09/11 20:06 

这个“不完善”是由牛顿定律中深层次的矛盾引起的。
形成困难总是有其原因的。我们应考虑如下问题。 1、存在不存在不受外力(或合外力为零)? 2、存在不存在绝对空间? 3、运动是物质相对物质的还是物质相对绝对空间的? 4、如果宇宙中只有一个星球,它会转动吗?它会变成椭圆吗?
 [3楼]  作者:逆子  发表时间: 2002/09/11 22:28 

平动与转动中的某些概念常会引起混洧。
平动与转动中的某些概念常会引起混洧,我总觉得转动也可以纳入物质的一种存在状态。转动是宇宙星体中普通的存在状态,这种转动是无需外力维持的。 我记得,我原来发过一贴中讲到,物体不可能始终地处于加速状态。我也记不清了,是程先生还是羊歌乐在回贴中谈到,绕质点转运动的质点会始终处于加速状态,并且它匀加速运动不受到时间的限制。依这个的分析,物体是可以匀加速运动的,它是不受时间的限制的。既然它永远处于加速之中,质点的速度为何达到不光速呢? 是的,加速这一点我是不可否认的,因为,我在贴子中没有讲明是哪种加速运动,所以会出现这样的结果。如果我在主贴中讲明了是直线的加速运动这样的限定的话,也就没有这种争论了。因为力学中把绕质点转动的质点,可以理解为质点始终有指向质心的加速度。这样就会有质点的直线加速与指向质心的加速两种情况。而两种加速的结果是不一样的。直线加速需外力的介入才能达到;而绕质心的加速是无需外力的介入。 如果我们把转动系看成是一个物体的存在状态,或者说把整个转动系当作“刚体”来认识,分析这个转动系是否受外力的作用。这样,把“转动系”纳入牛顿第一定律也许有它的必要性。

※※※※※※
逆子
 [4楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2002/09/12 13:55 

牛顿第一定律和第二定律不是直接使用的
对于物体问题,通过隔离组合的办法,产生质心运动定理,然后才能处理各种有限尺寸问题。这是大一物理的基本功,没必要纠缠。
[楼主]  [5楼]  作者:ccxdl  发表时间: 2002/09/12 14:04 

你以为我想纠缠吗?若是要胡来,我就会问不受外力作用的人体是什么状态了?(脑经急转弯)
 [6楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2002/09/13 13:01 

在初级物理学中,质点是这样的概念:当被考察的物体与物件间的距离相比可以忽略之时,可以不考虑物体的体积大小而将它作为理想化的没有大小的质点对待。 如果牛顿第一定律只适用于没有大小的质点,而不能适用于有实际大小的物体,牛顿第一定律就不是一个有实际意义的自然定律了。 【【沈建其回复:由牛顿定律的导出定律(如刚体力学(包括转动,自转),连续介质力学等就是实际意义的。牛顿三个定律是抽象的,适用于质点,惯性系,但严格的质点和严格的惯性系实际都不存在,的确没有严格的实际意义。这与Euclid几何有些相似,严格的直线,平行线都不存在,实际是:一切都是弯曲的(根据广义相对论,假设承认广义相对论,用的是Riemann几何,无直线,平行概念)】】 事实上,学生说的是物体,别人只能将它理解为“刚体”,而不能篡改成质点!这是很重要的注意点。没有特别说明的话,物体指的是单一个体,并非是由多个单体够成的复合物体。离开这些概念去自由发挥,完全偏离了讨论前提。【【谈到有自转的刚体,必有尺度(因为按照经典角动量,自转角速度定义)。即使是单一的个体(注:什么叫单一的个体,这是没用的概念),那也有无数质点组成。凡涉及转动,就不能谈质点;凡只涉及到平动,就可以抽象为质点。这一内容在高中物理课本上专门有两页详细讲到的,那位考生的第一定律不符合这两页的精神。当然,考生没有死扣定律,勇于思考,比那些死背定律的学生的确强多了,这应该肯定。但就学术而言,考生的修改是不可取的,因为牛一定律已经是完备的了,不可减,不可加。】】 对于单一的“刚体”,就其进行的平动状况来说,等效于质量相同并位于“刚体”质心上的质点所作的运动分析。注意,只是等效而已,并非真实的物体变成了没有体积大小的点。 【【对。这正是牛顿定律质点这一抽象概念的实际意义。】】 另外,学生写的是“匀速转动”,不是“匀速圆周运动”。后者涉及的研究对象比前者要广泛。【【【【【同意这么说。但是除了“匀速转动”外,在平方反比力下,还有抛物,双曲运动。总之,考生还犯了“用特殊运动代替一般运动”的问题,无法包揽所有运动。】】】】而对“刚体”来说,不受外力作用之时所能表现的转动太简单了,它仅仅是绕着通过质心的某条空间轴线作“匀速转动”。在大学“理论力学”中,也专门讲解过刚体的平动与转动。 【【这是牛一定律结合牛二,牛三定律之后产生的导出定律。它们不应该包含在牛一定律中。】】 真难以想象,就是这么简单的小问题,会引出那么多的联想!而且是通过“改变原话的名称概念或前提条件”进行的无效联想。 【【您今天这则帖子已经比前几天的帖子中的观点收敛了许多。我也基本上肯定了您的看法,并且我做了一些补充,见上面的【【】】。我允许保留各自的看法,因为来一个180度的观点转变是不可能的。】】 Ccxdl 2001年9月11日
 [7楼]  作者:刘久明  发表时间: 2002/09/14 09:26 

ccxdl的观点是正确的。 我认为在牛顿第一定律中不可以加入关于转动的成分,因为牛顿第一定律是研究物体空间状态的,而不是研究物体自身运动状态的,不可以把物体的空间运动状态搞的过分复杂。要把物体的空间运动状态与物体的自身运动状态区分开来。
 [8楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2002/09/14 16:53 

平动与转动中的某些概念常会引起混洧,我总觉得转动也可以纳入物质的一种存在状态。转动是宇宙星体中普通的存在状态,这种转动是无需外力维持的.【【这是为了维持角动量守恒。这种“无需外力维持的转动体系”的方程满足空间转动不变性。但它不是基本的,因为体系各个质点仍旧受力,需要用第二定律,虽然整体不受力。同样谐振子运动也做同样解释,不基本。】】 我记得,我原来发过一贴中讲到,物体不可能始终地处于加速状态。我也记不清了,是程先生还是羊歌乐在回贴中谈到,绕质点转运动的质点会始终处于加速状态,并且它匀加速运动不受到时间的限制【【看不明白】】。依这个的分析,物体是可以匀加速运动的,它是不受时间的限制的。既然它永远处于加速之中,质点的速度为何达到不光速呢? 【【因为在相对论中,可以导出加速度公式a=F(1-VV/CC)^(3/2)/m,m为静止质量。当您加速一物体到接近光速时,虽然力存在,但是加速度a却趋向于0,一旦加到光速(这需要无穷多时间),a=0,此时就超越不了光速。这是对“光速不可逾越”的完整定量计算和解释。这一公式我多次给NIZI看了,他却不关心。CCXDL,这下,您应该彻底理解了这个问题了吧。】】 是的,加速这一点我是不可否认的,因为,我在贴子中没有讲明是哪种加速运动,所以会出现这样的结果。如果我在主贴中讲明了是直线的加速运动这样的限定的话,也就没有这种争论了。因为力学中把绕质点转动的质点,可以理解为质点始终有指向质心的加速度。这样就会有质点的直线加速与指向质心的加速两种情况。而两种加速的结果是不一样的。【【沈建其回复:我默认您的观点,但注意这只是中学生水平的理解。当您的境界提高了,您会发现:这两种加速(直线加速,指向质心的加速)从根本上讲,是统一的,是一回事,没有本质区别,甚至有时还无法区分,因为它们可以用统一的数学处理,在我眼里它们没有什么区别。】】直线加速需外力的介入才能达到;而绕质心的加速是无需外力的介入。 【【也要。这种力(即质点之间的力)就是由内应力(或者张力)提供。我明白您的意思,在中学生境界下,我可以认同您。但是,在分析力学中,这种观点是肤浅表面的,理由见上。】】 如果我们把转动系看成是一个物体的存在状态,或者说把整个转动系当作“刚体”来认识,分析这个转动系是否受外力的作用。这样,把“转动系”纳入牛顿第一定律也许有它的必要性。 【【沈建其回复:我明白您的意思。但严格讲,仍旧是不行的。自然界中可以看作一个体系的存在状态的东西多的是,比如,按您的观点:如果我们把谐振子振动,钟摆看成是一个物体的存在状态,或者说把整个转动系当作“刚体”来认识,分析这个简谐振动是否受外力的作用。这样,把“谐振子”纳入牛顿第一定律也许有它的必要性。所以,您的这种开放式的引入不具有唯一性,因而也破坏了它的完备性。我明白您的意思,并且这种引入,在实际应用中也不会带来问题(因为我们可以有意的避开它可能带来的负影响)。 】】

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