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物理学的质量反映着物质的什么特性?(1)

已有 6118 次阅读 2017-5-5 08:46 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记|关键词:物理学,style,力学| 力学, 物理学, style

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物理学的质量反映着物质的什么特性?(1

一、牛顿力学中的质量

在物理学中,质量是个最最基本的物理量,最早它是在牛顿力学中引进的。在牛顿运动第二定律的数学表达式f = ma,起初m曾被称为‘物质的量’,简称为质量。这是由于,一个物体在外力作用下所获得的加速度与这个物体所包含物质的多少是有关系的。对牛顿运动第二定律深入研究,发现了这个定律反映了物质的惯性;所谓‘惯性’是指一个物体所具有的保持静止或作匀速直线运动的特性,公式 f = ma 告诉我们:在受同样大小的外力作用下,m大者速度改变小,应是惯性大,m小者速度改变大,应是惯性小。因之,物理学者便将公式f = ma中的m改称为惯性质量。在牛顿力学中把m称为物质的量或称为惯性质量都是可以的,不会出现什么重大的缺点和问题。这是因为实验事实说明,在受同样大小的外力作用下,物质的量大者速度改变要小,故惯性大,物质的量小者速度改变要大,故惯性小。可是对于相对论力学,关系不是这么简单。这个问题我们留在下次博文讨论。

由牛顿的万有引力定律,还可定义引力质量,它是物体产生引力和感受引力的本领大小之量度目前在物理学中多数学者的看法是认为,牛顿万有引力定律中的引力质量与牛顿第二运动定律中的惯性质量是物理特性不同的两类质量,但它们彼此成正比。为了区分惯性质量与引力质量我们用m来表示牛顿第二运动定律中的惯性质量m来表示牛顿万有引力定律中的引力质量实验事实告诉我们:同一物体(以下所指物体均可视为质点)的惯性质量与引力质量于一定的精度范围内在数值上总是互成比例的,并且这一比例对任何物体都是相同的,与物体的成分和结构无关。用数学式子来表示这个实验事实,就得到 m / m = b,b是一普适常数。只要对质量选择适当的单位,总可以做到使b =1,这样,同一物体的惯性质量与引力质量在数值上也就可以看为彼此相等了: m = m 我们便可以对这两种质量不加区分而统称为质量了。

   因此,在牛顿力学中,物质的量、惯性质量引力质量三者于一定的精度范围内,可视为同一物理量。在相对论力学中,这三者虽然也都存在,但一般来说,不能视为是同一物理量。此外,在物理学的其它部门还存在一些也被称为质量的物理量,但很难说它们反映了物质的多少,也很难说它们反映了惯性的大小或引力的大小。这些问题也都留在以后的博文中讨论。

                 

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5 刘全慧 董焱章 张云 朱林 haipengzhangdr

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