经典力学适用范围：弱引力场中宏观物体的低速运动。
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1.1.2 时间、空间和牛顿力学的绝对量 时间 ： 空间 ： 时间用以表述事物之间的顺序 空间用以表述事件相互之间的位形
在牛顿力学中，时间间隔和空间间隔（长度）被认为 是绝对量，是独立于所研究对象（物体）和运动而存 在的客观实在。时间的流逝与空间位置无关，空间为 欧几里德几何空间。而近代物理理论对此是否定的， 这个问题将在相对论一章中详细讨论。
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1.1.3 宇宙的层次和数量级
星系的直径大约是 1021米
人造物体和自然物体的电子显 微镜照片，图中垂线是20纳米 的聚合物纤维，有短尾的物体 是T-4噬菌病毒
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1.1.3 宇宙的层次和数量级
一些典型的时间尺度
没有满意的“严格”的理论定义，并不妨碍时间和空间二者在 物理中的使用，因为，物理学是一门基于实验的科学，在考 查物理学的概念或物理量的时候，首先应当注意它与实验之 间是否有明确的、不含糊的关系。对于时间和空间这两个基 本概念来说，首要的问题似不是去追究它们的 “纯粹”定义， 而是应当了解它们是怎样量度的。
1.1.3 宇宙的层次和数量级
天体空间尺度
地球直径 太阳直径 太阳系范围 最近的恒星 银河系范围 最近的星系 富星系团 可测宇宙
（1 光年～10 米）
16
1.3×10 光年 -7 1.47×10 光年 -3 1.2×10 光年 4.3 光年 5 10 光年 6 10 光年 107 光年 10 1.5×10 光年
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第一章 质点运动学
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6 §1.7 引言 质点和参考系 速度与加速度 直角坐标系中运动的描述 自然坐标系中运动的描述 平面极坐标中的运动描述 相对运动
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§1.1
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时间的测量 ：
任何具有重复性的过程或现象，都可以作为测量时间 的一种钟 （例如，太阳的升没表示天；四季的循环称 作年；月亮的盈亏是农历的月。其他的循环过程，如 双星的旋转、人体的脉搏、吊灯的摆动、分子的振动 等等，也都可以用作测时的工具） 真太阳日：太阳视面中心连续两次出现在地面某处正 南方所需的时间 平太阳日：一年之内全部真太阳日的平均 秒： 一个平均太阳日的1/86,400，这种以地球 自转为基础的计时标准叫世界时（UT） 1956年起改用以地球公转周期为基准的时间标准， 称为历书时（ET），并规定秒为1900年回归年的 1/31,556,925.9747
目前，物理学中涉及的最长的时间是1038 秒，它 是质子寿命的下限。宇宙的年龄大约是6x1017秒，即 200亿年。牛顿力学所涉及的时间尺度大约是10-5 ～ 1015秒，即从声振动的周期到太阳绕银河中心转动的 周期。粒子物理的时间尺度都很小，μ子的寿命是 2x10-6秒，已经算是极长寿的了，最短寿的是一些共 振粒子，它们的寿命只约有10-24秒，目前物理学中涉 及的最小的时间是10-43秒，称为普朗克时间。普朗克 时间被认为是最小的时间，比普朗克时间还要小的范 围内，时间的概念可能就不再适用了。
deca hecto kilo mega giga tera peta exa zeta yota
da h k M G T P E Z Y
中译名 十 百 千 兆 吉[咖] 太[拉] 拍[它] 艾[克萨] 泽[塔] 尤[塔]
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1.1.3 宇宙的层次和数量级 最长的时间和最短的时间
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时间的测量 ：
1967年10月在第十三届国际度量衡会议上规定： 位于海平面上的铯原子的基态的两个超精细能级 在零磁场中跃迁辐射的周期T与1秒的关系为 1秒 = 9,192,631,770 T 这样的时间标准称为原子时 用铯钟作为计时标准，误差若按一个周期计算，测量 精度要比秒表作时计提高 1010 倍，即误差下降到秒 表的 1010 之一 自从人类发明机械计时的时钟以来，400年来时间计 量准确度的提高是惊人的，现代的原子钟的计时误差 已小于 10 10 秒/天。目前，时间是测量得最准确的 一个基本量
引 言
1.1.1 1.1.2 1.1.3
力学的研究对象 时间、空间和牛顿力学的绝对量 宇宙的层次和数量级
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§1.1
1.1.1 力学的研究对象
运动学：
引 言
动力学： 静力学：
研究物体运动的几何性质，而不研究引起物 体运动的原因。（位移，速度，加速度，轨 迹等的描述和计算） 研究受力物体的运动变化与作用力之间的 关系。（运动微分方程的建立和求解） 研究物体在力系作用下的平衡规律，同时 也研究力的一般性质和力系的简化方法等。 （平衡方程的应用和受力分析）
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1.1.3 宇宙的层次和数量级
我们研究的对象跨越如此巨大的数量级范围， 单一的单位（如秒、米），用起来就很不方便了， 通常的做法是采用一些词冠来代表一个单位的十进 倍数或十进分数，如千（kilo）代表倍数103，厘 （centi）代表分数10-2，等等。在国际单位制中，原 来从10-18到1018的36个数量级之间规定了16个词冠， 最近又建议在大、小两头再各增加两个，共20个词 冠，一并列在下表1.1中。表内中译名在方括弧里的 字可以省略。这些词冠与各种物理量的单位组合在 一起，构成尺度相差甚为悬殊的大小各种单位，在 现代物理学中广泛使用着。其中有的已化作物理学 名词的一部分，如纳米（nm）结构、飞秒（fs）光 谱等，成为一些新兴技术的标志和象征。
参考系 = 参考物 + 坐标架 + 钟
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1.2.1 质点和参考系
质点 的位置矢量 r（简 称位矢）的大小为OP 的长度，而方向从O指 向P。用这个矢量就完 全确定了质点P的位置
r xi yj z k
其中i，j，k分别分别表示空间的三个坐标方向 （ x, y , z 轴）上的单位矢量，称为坐标基矢 参考系的选择是任意的，对于同一个质点的位置，用 不同参考系来描写时，则具有不同的位置矢量。就这 一点，我们可以说，位置是具有相对性的物理量。
宇宙年龄 地球年龄 太阳绕银河系中心的轨道周期 古人类的出现 钚的半衰期 人的寿命 地球的公转周期（1年） 地球的自转周期（1天） 人的脉搏 人的神经系统反应时间 可听见的最高频率的声音周期 μ子的寿命 典型的分子转动周期 实验室能产生的最短光脉冲周期 π介子的半衰期 共振粒子寿命 从宇宙诞生到已知的物理定律可用的时间 6×1017 秒 1.5×1017 秒 8×1015 秒 6×1013 秒 8×1011 秒 2×109 秒 3×107 秒 8.6×104 秒 1秒 1×10-1 秒 5×10-5 秒 2×10-6 秒 1×10-12 秒 1×10-15 秒 2×10-16 秒 1×10-25 秒 1×10-43 秒
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1.1.3 宇宙的层次和数量级 最大的长度和最小的长度
目前，物理学中涉及的最大长度是1028米，它是 宇宙曲率半径的下限；弱电统一的特征长度为10-20 米；普朗克长度约为10-35米，被认为是最小的长度， 意思是说，在比普朗克长度更小的范围内，长度的概 念可能就不再适用了。
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空间的测量 ：
长度是空间的一个基本性质 对长度的测量，在日常的范围中，是用各种各样 的尺，如米尺、千分尺、螺旋测微计等等。对于不能 用尺直接加以测量的小尺度，可以求助于光学方法。 在精密机床上常有光学测量装置；测定胰岛素中原子 的位置，是用调光衍射方法。对于大的尺度，也不能 直接用尺去测量，也要求助于光。测量月亮与地球的 距离可以用激光测距的方法，测量一些不太远的恒 星，可以用三角学方法。至于银河系之外的遥远天体 的距离，同样是用它们发光的一些特征来测定的。
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1.2.2 轨迹和运动方程
质点在运动中所经过的各点在空间连成一条曲线，这 条曲线我们称之为轨迹。 轨迹可以利用曲线方程来描写。 譬如，曲线方程：
就描写了在平面上半径为R的圆周运动的轨迹。 一般曲线方程可以表示成：
x2 y 2 R 2 z 0
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1.2.2 轨迹和运动方程
我们知道，可以利用矢量方法来描写质点 M 的位置。 质点的位置关于时间的函数称为运动方程或运动解， 知道了这个方程等于知道了此质点运动的一切情况。 质点的运动方程可以表示成：
r r (t )
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§1.2
质点和参考系
1.2.1 1.2.2
质点和参考系 轨迹和运动方程
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§1.2
1.2.1 质点和参考系
质点 ： 参考物 ：
质点和参考系
突出了“物体具有质量”、“物体占有位置” 为了研究运动，固定坐标系的物体
参考坐标系 ： 固定在参考物上的坐标架（简称参考系）
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1.1.3 宇宙的层次和数量级
国际单位制所用的词冠
数量级 英文名 缩写符号
10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 10-21 10-24
deci centi milli micro nano pico femto atto zepto yocto