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耶鲁基础物理1.3运动的平均量和瞬时量



我们来研究这样的物体,从数学上看,它是一个点,没有大小。你把它转动一下,看起来还是一样的。不像土豆,把土豆转一下,看上去会不同。对于土豆,只描述它的位置是不够的,还要给出它的朝向。对于土豆这样的物体,我们后面研究“刚体”的时候再讨论。现在,我们只研究无需考虑空间体积的物体,即一个点,这个点可以在整个空间运动,物理上称为质点,即有质量的点。我们考虑最简单的情况,这个点只沿一条直线运动,设这条直线为$x$轴。

你可以想象一个珠子穿在一条线上,它只能前后移动。这应该就是最简单的运动了。

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耶鲁基础物理1.2运动学和动力学



现在正式开始上课。物理学第一部分内容是牛顿力学,这是物理学第一座宏伟的大厦,由牛顿一人之手创建,将我们送上理解自然现象的通途,直到18世纪,麦克斯韦发明出电磁学定律,写下了著名的麦克斯韦方程组。除电磁学以外,基础力学研究的是台球、卡车、弹珠等物体的运动,由牛顿创立。这就我们现在要关注的内容。全部内容用一黑板——甚至半黑板——就能写下。

这门课的目的是一遍又一遍地向你们展示,从这一两个定律出发,你们可以推导一切,我鼓励你们用同样的方式思考问题。

事实上,我鼓励你们像物理学家一样思考,即使你不打算成为一名物理学家,因为这是学这门课最简单的方法,即弄懂课程所有内容背后的推理。

我的目的不是硬塞给你一些假设,而是告诉你们所有的东西从何而来,如果你试着遵循这个逻辑,你会受益良多。这样,你就不用在脑子里储存太多的东西。

开始阶段只有四五个公式的时候,你可以记住所有的公式,做题的时候,挨个试,直到试出正确的公式,但几周后,你会有100个公式,你不可能都记住,你也不能挨个试了。所以你必须用逻辑线索把知识都串起来。遵循逻辑不仅仅是物理学家的工作方法,也是你学习知识的最简单的方法。

现在开始学习牛顿力学。牛顿力学有两部分内容。其实所有的物理学都可以分成这样的两部分内容。

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耶鲁基础物理1.1开场白



基础物理课程为期一学年,从伽利略和牛顿开始,一直讲到上世纪的物理学革命,即相对论和量子力学。本课程面向的学生的专业背景非常广泛,事实上,我对此也很惊讶。我不知道你们的专业是什么,我也不知道你们以后会做什么工作,我就选择讲一些令我们学物理的人着迷的课题,有些内容对于你们可能有用,也有些内容也可能没用,哪些有哪些没用,你们本人也未必知道。

有些同学将来可能做医生,现在搞不懂什么时候能用上相对论和量子力学。给你说个情况吧,如果你的病人以光速跑了,学了本课程,你就知道该怎么办。再说个情况,你要是做了儿科医生,学过本课程,你就知道你的小病人为何坐不住。根据量子力学,非常小的物体不能同时具有确定的位置和动量。因此,本课的内容,你不知道在什么时候就用上了。我选取的内容是吸引我走入物理领域的那些内容,不管你将来会不会学物理,你都应该知道物理一路走到今天,经历过的那些巨大的且有趣的革命性进展。

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