理學(xué)物理學(xué)畢業(yè)論文 物理學(xué)

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1、湖南師范大學(xué)本科畢業(yè)論文考籍號：XXXXXXXXX姓名：XXX專業(yè)：理學(xué)物理學(xué)論文題目：物理學(xué)指導(dǎo)老師：XXX二〇一一年十二月十日摘要:對經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi)現(xiàn)行的慣性觀提出了不同的看法，認(rèn)為對于慣性要區(qū)分：個別研究對象的性質(zhì)與存在的性質(zhì)；保持某種狀態(tài)的性質(zhì)與改變某種狀態(tài)的性質(zhì)；物理學(xué)規(guī)律的動力學(xué)特性與審美性。關(guān)鍵詞:慣性；存在；時間；空間慣性是經(jīng)典力學(xué)中的一個基本概念，同時它又是人們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€基礎(chǔ)性觀念，并且慣性問題也是經(jīng)常被物理學(xué)界討論的一個話題（1）?？墒?，盡管經(jīng)典力學(xué)經(jīng)過了漫長的發(fā)展時期，大部分的物理教師在此問題上還存在著很多的混亂性（2），本文試從

2、幾個方面對慣性進(jìn)行了討論，望引起大家的共識。一、慣性的意義大家知道，慣性是物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)（3）。一個物體，只要不受外力作用，原來靜止的就會一直靜止下去，而原來運(yùn)動的則會一直作勻速直線運(yùn)動。這里的問題在于：慣性是否是物體的性質(zhì)？依據(jù)牛頓第一運(yùn)動定律，任何物體均具有慣性。因而，看來慣性不是被研究物體的性質(zhì)，因?yàn)檫@一性質(zhì)是一切物體所具有的，也就是說它與物體的個別特征無關(guān)。因而，慣性只能是存在的一個特征，是被研究對象周圍的環(huán)境在此對象上的表現(xiàn)。換一句話說，它是存在于物體周圍的一種條件，一種約束。二十世紀(jì)初，德國數(shù)學(xué)家諾特爾（4）證明了：空間

3、平移對稱性導(dǎo)致動量守恒、空間轉(zhuǎn)動對稱性導(dǎo)致角動量守恒、而時間均勻性導(dǎo)致能量守恒。事實(shí)上，物體的慣性是時間均勻性與空間對稱性的必然結(jié)果。因而它與個別的特殊研究對象無關(guān)。慣性不是個別存在物的性質(zhì)，個別存在物只是慣性的顯現(xiàn)者，慣性的本質(zhì)與個別存在物的特性無關(guān)。從而我們就不能用反映個別存在物性質(zhì)的量（例如質(zhì)量）來測度慣性。因?yàn)閼T性作為存在的一種顯現(xiàn)，并無大小可言，它只是存在之狀態(tài)的表達(dá)。二、慣性與物體運(yùn)動狀態(tài)變化的難易程度無關(guān)通常認(rèn)為質(zhì)量是物體慣性大小的量度是據(jù)于這樣的理由：質(zhì)量大的物體在相同的力作用下其運(yùn)動狀態(tài)不容易改變。這是由牛頓第二定律所得到的基本結(jié)論。而事實(shí)

4、上物體運(yùn)動狀態(tài)是否變化，物體運(yùn)動狀態(tài)的變化是難還是容易是與慣性無關(guān)的。慣性所揭示出的物體之性質(zhì)不在于其使（或抗拒）物體運(yùn)動狀態(tài)的改變或代表改變的難易程度的能力，而在于它的保持某種特定狀態(tài)（靜止或勻速直線運(yùn)動）的本領(lǐng)：在最相似的物之間，錯覺說著最巧妙的謊；最小的罅隙是最難度（5）。因而慣性與物體的質(zhì)量無關(guān)。倘若慣性與物體的質(zhì)量有關(guān)的話，則我們也可以說力與慣性也有關(guān)系。因?yàn)閷τ谙嗤|(zhì)量的物體而言，力越小其運(yùn)動狀態(tài)就越難改變。因而，也即力越小物體的慣性越大。事實(shí)上，在慣性概念發(fā)展的最初時期，牛頓就將慣性與力進(jìn)行等價的思考，當(dāng)然現(xiàn)在大家知道牛頓的把慣性等同于力的思想

5、是錯的了。如果要說質(zhì)量與慣性確有聯(lián)系的話，作者以為也只能從這樣的一個視角來看：慣性是由其表現(xiàn)物體周圍存在著的與時空有關(guān)的天體質(zhì)量分布情況決定著的性質(zhì)。這是因?yàn)?，根?jù)廣義相對論，空間的性質(zhì)是由天體質(zhì)量的分布所決定的。至于時間，自從奧古斯?。?）提出“什么是時間？”以來，人們還沒有認(rèn)清它的真面目，也因而從更深的層次上而言，人們只認(rèn)識到什么是慣性而還沒有搞清慣性是什么。慣性不是一種由個別物體自身所具備的原因（誠然，所有物體均會表現(xiàn)出慣性），它不是我們的一種吃力的、需要支撐的、痛苦感的反映，事實(shí)上，它是存在之美感的綻開。因而“慣性是物體對任何改變其運(yùn)動狀態(tài)的外來作用

6、的阻抗的性質(zhì)”（7）這樣一種說法就是不當(dāng)?shù)?。因?yàn)檫@一注釋還是從對牛頓第二定律的基本分析而來的，在這一注釋中已經(jīng)隱藏了牛頓第二定律及對慣性與物體質(zhì)量等價的認(rèn)同感。其實(shí)，慣性是一種令人十分安全的、舒適的、和諧的存在之性質(zhì)，它使物體的存在行為非常簡單，而人們也往往由于常見到這種存在的簡單性而忽視了它的深層含義。靜止的永遠(yuǎn)靜止，運(yùn)動的永遠(yuǎn)作勻速直線運(yùn)動，慣性就是將存在如此單調(diào)而重復(fù)地顯現(xiàn)在人們眼前。凡是背離了這兩種物體的存在情況而用慣性去解釋其存在原因的，作者以為均屬一種不當(dāng)?shù)脑庌q行為。可是這種詭辯行為不僅麻木了人的腦神經(jīng)而且充斥著各種各樣的教科書（8），我們來看一

7、些下面的例子。例1．慣性也有不利的一面，高速行駛的車輛因慣性而不能及時制動常造成交通事故。所以，在城市的市區(qū)，對機(jī)動車的車速都有一定的限制，以利于行車安全。（9）在這里，不能及時制動是由于慣性還是由于制動力不夠大？略作思考，讀者就可判斷出是由于后者。將慣性看成一種破壞力是十分荒唐的。而發(fā)生交通事故的真正原因是，由于車輛質(zhì)量較大，而相應(yīng)的制動力在如此質(zhì)量的物體上所產(chǎn)生的加速度很小，不能使車輛很快地減速，從而在短時間內(nèi)停下來。倘若對于質(zhì)量較大的車輛來說制動力也允許更大，那么作者認(rèn)為還是可以在一定的時間內(nèi)制動車輛的。并且，這個例子中的“高速行駛的車輛”及“對機(jī)動車

8、的車速都有一定的限制”的字句很容易使學(xué)生認(rèn)為慣性和物