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1、彈性勢(shì)能的機(jī)械能守恒定律滿足伽利略變換的不變性摘要：文章分析了彈性勢(shì)能的機(jī)械能守恒定律滿足力學(xué)相對(duì)性原理，彈性勢(shì)能不具有伽利略不變性，解決了關(guān)于這個(gè)問題的爭(zhēng)論關(guān)鍵詞：輕質(zhì)彈簧；性質(zhì)定理；伽利略不變性；力學(xué)相對(duì)性原理；機(jī)械能守恒中圖分類號(hào)：O 313.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A參考文獻(xiàn)118都有這樣一個(gè)題目：一質(zhì)量為m的小球與一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連組成一體系，置于光滑水平桌面上，彈簧的另一端與固定墻面相連，小球做一維自由振動(dòng)試問在一沿此彈簧長(zhǎng)度方向以速度u相對(duì)于作勻速運(yùn)動(dòng)的參考系里觀察，此體系的機(jī)械能是否守恒，并說明理由解：本題假定地球質(zhì)量充分大，忽略地球能量的變化，只能按照外場(chǎng)計(jì)算，此時(shí)一個(gè)保守

2、力的功等于質(zhì)點(diǎn)勢(shì)能的減少.在地面系觀察時(shí)，以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)o，以彈簧長(zhǎng)度方向且向右的直線ox為x軸，建立直線坐標(biāo)系即一維坐標(biāo)系如圖1所示小 車u v -u 墻fo圖1 彈簧振動(dòng)振子機(jī)械能守恒問題新解光滑水平地面xmx在地面系觀察時(shí)，在彈簧振子體系中，因?yàn)檎褡踊蛐∏騼H受到保守力彈力f的作用，不受任何外力和非保守內(nèi)力的作用，所以據(jù)機(jī)械能守恒定律知：小球即彈簧振子體系的機(jī)械能守恒在地面系，設(shè)小球的位移、速度、加速度、所受到的力、動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能分別為x，v，a，f，Ek(t)，Ep(t)，E(t)；在小車系，小球的位移、速度、加速度、所受到的力、動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能分別為x1，v1，a1，

3、f1，E1k(t)，E1p(t)，E1(t)則據(jù)伽利略變換有：x1=x-ut，v1=v-u，a1=a-0=a，f1=ma1=ma=fE1k(t)=m=m（v-u）2=mv2-mvu+mu2=Ek(t)-mu.v+CdE1k(t)=dEk(t)-umdv+dC=dEk(t)-umdt+0=dEk(t)-ufdtdE1p(t)=-f1dx1=-fd(x-ut)=-f dx+ufdt=dEp(t)+ufdtdE1k(t)+dE1p(t)=dEk(t)-ufdt+dEp(t)+ufdt=dEk(t)+dEp(t)，dE1k(t)+E1p(t)=dEk(t)+dEp(t) ，dE1(t)=dE(t)=0

4、所以，在小車系觀察時(shí)，小球即彈簧振子體系的機(jī)械能守恒正如愛因斯坦所說的“我想知道上帝是怎樣創(chuàng)造這個(gè)世界的”.他深信美是理論物理學(xué)上探求重要答案時(shí)的指導(dǎo)原則，并贊揚(yáng)美國(guó)物理學(xué)家邁克爾遜是“科學(xué)中的藝術(shù)家”.居里夫人認(rèn)為科學(xué)探索研究，其本身就含有至美，是美讓我們認(rèn)識(shí)了真理.數(shù)學(xué)家不但更愿意接受漂亮的結(jié)果，不喜歡丑陋的答案，而且他們也非常推崇優(yōu)美簡(jiǎn)潔的證明，討厭笨拙繁復(fù)的推導(dǎo).愛因斯坦把那種結(jié)構(gòu)和諧、形式優(yōu)美、簡(jiǎn)潔的理論稱為“大理石”，因?yàn)樗麄儣l理清晰明了，而把那些形式雜亂、煩瑣又難一自恰的理論稱為“木頭”，他們凌亂、雜散難以把握.所以他一生都在追求建立一個(gè)他所為的“大理石”的宇宙；一個(gè)和諧、簡(jiǎn)潔、

5、統(tǒng)一的理論.在廣義相對(duì)論的引力場(chǎng)方程中，包含引力場(chǎng)的一端是美的，像大理石雕成的；而方程的另一端，包含物質(zhì)的那一端，仍然是丑的，像木頭做的.物理學(xué)家狄拉克充分肯定了愛因斯坦相對(duì)論的美學(xué)價(jià)值，認(rèn)為信仰這個(gè)理論的真正理由就是在于它的本質(zhì)上的美.參考文獻(xiàn)：1.高炳坤.力學(xué)中一個(gè)令人費(fèi)解的問題J.大學(xué)物理.1995（5）： 2024.2.李光惠，高炳坤.對(duì)“力學(xué)中一個(gè)令人費(fèi)解的問題”的補(bǔ)充.1996（10）：4445.3.趙凱華，羅蔚茵新概念物理教程 力學(xué)M北京：高等教育出版社，2000：1244.高炳坤能量追蹤J大學(xué)物理，2001（3）：15165.高炳坤.一個(gè)保守力做的功等于勢(shì)能的減少嗎J.大學(xué)物理

6、，2001（5）： 1920.6.劉一貫.關(guān)于機(jī)械能守恒定律的協(xié)變性.華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1985（1）：155157 .7.蔡伯濂.關(guān)于講授功和能的幾個(gè)問題，工科物理教學(xué)，1981（1），713.8.王立、張成華.機(jī)械能守恒定律具有伽利略變換不變性.吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2004.3.9.劉敏，孫皆宜. 再論機(jī)械能守恒.牡丹江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（5）：26,34.10.裴永偉，籍延坤，吳振聲.物理規(guī)律的協(xié)變性與可變性.沈陽大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，（17）4,100104.11.李興毅，陳建，趙佩章，趙文桐.伽利略變換的物理意義.河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002（

7、2）:3942.12.鄭永令，力學(xué)（2004年1月第2次印刷）：194頁. 13.馮偉.機(jī)械能守恒定律與參照系對(duì)力學(xué)中一個(gè)問題的討論. 承德民族師專學(xué)報(bào), 1986(4).14朱如曾.彈簧振子相對(duì)于運(yùn)動(dòng)慣性系的機(jī)械能不守恒關(guān)于對(duì)一道中學(xué)生物理競(jìng)賽試題答案的商榷的商榷.物理通報(bào)，2015（4）：100103.15鄭金對(duì)一道物理競(jìng)賽題的兩種互異解答的探討J物理通報(bào),2015(7)：10911216.李學(xué)生，師教民. 對(duì)一道中學(xué)生物理競(jìng)賽試題答案的商榷. 物理通報(bào)，2014（9）：119120.17.史玉昌.勢(shì)能和機(jī)械能守恒定律.大學(xué)物理，1988（7）：1617.18楊習(xí)志，趙堅(jiān).關(guān)于機(jī)械能守恒定律是否滿足相對(duì)性原理的探討.物理教師，第41卷第5期，2020（5）：6567,72.第 3 頁 共 3 頁