用矢量语言描述物体的运动

逍遥右脑  2018-01-16 12:06

    我们在研究自然现象的规律时,除了使用日常语言(自然语言)外,还要使用科学语言。这是因为我们日常使用的语言虽然丰富多彩、能生动地表达我们的思想、感情、具有许多复杂的功能,但这种语言有时多义、语法复杂,不能引起无歧义的唯一理解,因不利于科学研究。我国古代数学曾在世界上处于先进行列,后来落后了的一个重要原因是没有创造出一套合理的、统一的符号体系(数学语言),不能将问题形式化、普遍化。我们应该重视科学语言的学习和使用。
  
  科学语言包括科学术语、符号、公式和图表,具有含义精确、形式简洁的特点。在科学技术的许多部门都有广泛应用的矢量语言,具有这些特点。在质点运动学中,我们用矢量表述物理量的定义和物理量间的关系,具有内容准确、形式简洁、不依赖于坐标系择的优点,这当然给我们研究问题、分析解决问题带来很大方便。高中物理教师应该理解质点运动方程的矢量表述形式,熟悉由具体问题的分析得到矢量方程以及选取适当的坐标系变为相应的标量方程求解的方法.本书对一些问题的分析求解就采用这种方法。
  
  创造矢量语言不容易,学习、掌握矢量工具也有困难,对第一次接触矢量的高中学生就更困难。初学者很不习惯这种既有大小又有方向且遵从特殊运算法则的矢量,对矢量合成、分解的许多不同于标量的特点(平行四边形定则)感到奇怪、不好理解,这是自然的.教师应根据自己对矢量的理解、教学实践和学生实际情况想法逐步解决。
  
  没有必要对初学者给出矢量的严格定义,因为这是困难的。说“有大小和方向的量叫矢量”,这不是矢量的定义,电流强度也有大小、方向但不是矢量。说“有大小、方向且满足平行四边形定则的量叫矢量”也不是矢量的严格定义。对初等物理,懂得用一定指向的线段表示矢量(矢量的几何表示),理解矢量的合成、分解满足平行四边形定则(矢量的结合规则),知道矢量可用3个分量表示(矢量的解析表示)已足够用了。矢量的严格定义要考虑用矢量表述物理规律时,对同一参考系中的不同坐标系具有相同的矢量形式这一特性。一般说,矢量是用变换关系来定义的。(参看朱照宣等编《理论力学》上册P.201、下册P.194)
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