工程力学课件：第一章　绪论.ppt

1、第一章绪论本章内容 （）场论研究的对象和任务 （）场的物理本质 （）场的数学研究方法 （）矢量分析初步与场论*绪论场论研究的对象和任务 研究场与场源之间的关系，是场论的主要研究课题 关于场与场源间关系的基本定律： （）万有引力定律（，牛顿）； （）库仑定律（，库仑）； （）安培定律（，安培）； （）电磁感应定律（，法拉第）； （）麦克斯韦方程（十九世纪末，主要是麦克斯韦，并发现电磁波，建立了光的电磁理论）。 （）虎克定律（虎克） 以上场与场源的基本定律广泛应用于现实生活之中，与我们的日常生活密切相关：质量的测量、钟摆，（摩擦）静电、闪电，发电机，电路，弹簧等。绪论场论研究的对象和任务 场论在资

2、源勘查作用 在资源勘查（勘探地球物理学）中，常用的勘探方法（重力勘探、磁法勘探和电法勘探）就是利用天然或人工的物理场分布和变化来研究地壳地质构造和寻找矿产。其理论基础就是引力场、磁场、电场和电磁场理论、推论。 因此，可以说场论是各种勘探（勘查）方法的物理基础。绪论场论研究的对象和任务场论所涉及的几个重要问题和方法：（）重力和磁法勘探中的正演问题和反演问题，解的唯一性问题；（）均匀磁化球的磁场分布问题（磁势）；（）三度（三维）空间电流理论，（）电象法，势场问题，交变偶极子场分布问题。绪论场的物理本质实物与场：实物：容易被视觉触觉所感知的客体，如：汽车，桌子。场是物质的一种形态。近代物理学研究表明

3、，场与实物一样具有质量、能量和动量。绪论场的物理本质 场与实物的共同特征： （）形式、结构和属性的多样性：场的各种形式如引力场、电磁场、核力场； （）具有一定的质量、能量和动量：电磁理论可知，可变电磁场以电磁波形式给实物压力（质能方程） （）微粒性和波动性：A.波动性：光（电磁场）的干涉和衍射，电子、中子及中性原子也有衍射现象；B.粒子性：物质可分，基本粒子，电磁场的基本粒子叫光子。场与和实物粒子的运动状态二者联系的数量关系通过普朗克常数描述（量子力学统一）。光的波粒二象性 （）相互转换：转换与守恒定律：质量守恒与转换定律，能量守恒与转换定律，动量与动量矩守恒及转换定律，质量和能量相互联系定律

4、。 实物转为场：正负电子（实物）结合产生伽玛射线（场）；电场与磁场之间的转换：电路，电磁波的产生绪论场的物理本质 场与实物的差异性：（）任何实物接触通常会产生机械作用，但不同导播接触时不产生机械作用，场对实物产生的机械作用只对特定粒子，如引力场对引力质量有机械力，电场对电荷有机械力，磁场对运动电荷或电流有机械力（）实物所占空间，不能同时又被另一实物占据，但同一空间可以同时存在多种场。地球周围同时存在地球的引力场（重力场）、地球磁场；两条不同方向的光，交叉后依然沿各自方向行进。（）实物在外力作用下改变运动状态，但达不到光速（目前，物理上普遍接受的认识），光子真空中速度为光速，不存在变速运动。实物

5、有静止质量，光子没有静止质量。（）实物的质量密度和能量密度，比场大得多。质能方程中光速的平方绪论场的数学研究方法 研究场的客观规律需要从感性认识（如异性电荷相吸，同性电荷相斥）提升到定量认识上来，这就需要将场的客观规律用数学形式表示出来，以便从数量关系上深刻认识场的特性，并可以将这些规律应用于现实生活。绪论场的数学研究方法 场的分类与数学表示 （）从描述场的物理量性质上，可以把场抽象为标量场和矢量场，如果描述场的物理量为标量，则称为标量场，相反描述场的物理量为矢量，则称为矢量场。温度场为标量场，力场（引力、静电力）为矢量场。 （) 从场的时间变化特征上，可以把场分为稳定场和可变场。稳定场是指不随时间变化的场；可变场是指随时间变化的场，其中随时间缓慢变化的场，称为拟稳场。 （）从场的空间特征上，可以把场分为平面场，管形场。 （）场也可用图形表示：如等值面（等势面），矢量线 总之，场可以通过一个关于空间和时间的函数来表示。