计算物理学答案.docx
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计算物理学答案
计算物理学答案
【篇一:
物理】
物理:
(1)事物的内在规律,事物的道理。
(2)物理学。
物理是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。
是一门以实验为基础的自然科学,物理学的一个永恒主题是寻找各种序(orders)、对称性(symmetry)和对称破缺(symmetry-breaking)、守恒律(conservationlaws)或不变性(invariance)。
目录
学科分支
历史起源
发展阶段
(一)物理学萌芽时期
(二)经典物理学时期
(三)现代物理学时期
力学
简介
起源和发展
经典力学
理论力学
弹性力学
连续介质力学
力
含义
力的三要素
力的单位——牛顿
种类
张力
重力
重量
物性学
物理变化
物质
物体
历届诺贝尔物理学奖
学科分支
历史起源
发展阶段
(一)物理学萌芽时期
(二)经典物理学时期
(三)现代物理学时期
力学
简介
起源和发展
经典力学
理论力学
弹性力学
连续介质力学
力
含义
力的三要素
力的单位——牛顿
种类
张力
重力
重量
物性学
物理变化
物质
物体
历届诺贝尔物理学奖
展开
编辑本段学科分支
闪电
●经典力学及理论力学研究物体机械运动的基本规律的规律。
●电磁学及电动力学研究电磁现象,物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律。
●热力学与统计物理学研究物质热运动的统计规律及其宏观表现。
●相对论和时空物理研究物体的高速运动效应,相关的动力学规律以及关于时空相对性的规律。
●量子力学研究微观物质运动现象以及基本运动规律。
此外,还有:
粒子物理学、原子核物理学、原子分子物理学、固体物理学、凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学、声学、电磁学、光学、无线电物理学、热学、量子场论、低温物理学、半导体物理学、磁学、液晶、医学物理学、非线性物理学、计算物理学和空气动力学等等。
通常还将理论力学、电动力学、材料力学、热力学与统计物理学、量子力学统称为力学。
编辑本段历史起源
从古时候起,人们就尝试着理解这个世界:
为什么物体会往地上掉,为什么不同的物质有不同的性质等等。
宇宙的性质
彩虹
同样是一个谜,譬如地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循着什么规律在运动,并且是什么力量决定着这些规律。
人们提出了各种理论试图解释这个世界,然而其中的大多数都是错误的。
这些早期的理论在今天看来更像是一些哲学理论,它们不像今天的理论通常需要被有系统的实验证明。
像托勒密(ptolemy)和亚里士多德(aristotle)提出的理论,其中有些与我们日常所观察到的事实是相悖的。
当然也有例外,譬如印度的一些哲学家和天文学家在原子论和天文学方面所给出的许多描述是正确的,再举例如希腊的思想家阿基米德(archimedes)在力学方面导出了许多正确的结论,像我们熟知的阿基米德定律。
编辑本段发展阶段
物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的,它经历了漫长的发展过程。
纵观物理学的发展史,根据它不同阶段的特点,大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。
(一)物理学萌芽时期
在古代,由于生产水平的低下,人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察,和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测,来把握自然现象的一般性质,因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。
那时,物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。
人教版八上《物理》
在这个时期,首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。
在《墨经》中,有力的概念(―力,形之所以奋也‖)的记述;光学方面,积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。
《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。
在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述,并且对光的折射现象也作了一定的研究。
电磁学方面,发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。
声学方面,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了不少乐律、共鸣方面的知识。
物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。
在这个时期,观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法,但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。
例如,我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验,以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。
总之,从远古直到中世纪欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪末,由于生产的发展,虽然积累了不少物理知识,也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验,但是这些都还称不上系统的自然科学研究。
在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。
(二)经典物理学时期
十五世纪末叶,资本主义生产关系的产生,促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴运动,解放了人们的思想,激发起人们的探索精神。
近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。
系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中,导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的―科学革命‖。
牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。
整个十八世纪,物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。
新的科学思想、方法和理论,得到了传播、完善和扩展。
牛顿力学完成了解析化工作,建立了分析力学;光学、热学和静电学也完成了奠基性工作,成为物理学的几门基础学科。
人们以力学的模型去认识各种物理现象,使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。
到了十九世纪,物理学获得了迅速和重要的发展,各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现,新数学方法被广泛引进物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系,使经典物理学臻于完善。
由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性,为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。
(三)现代物理学时期
十九世纪末叶,物理学上一系列重大发现,使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机,从而引起了现代物理学革命。
由于生产技术的发展,精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革。
这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况,研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。
相对论和量子力学的建立,克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。
1927年以后,量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学,得到了迅速的发展。
物理学向其它学科领域的推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,并为现代科学技术提供了新思路和新方法。
现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化,对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。
现在越来越多的事实表明,物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面,正酝酿着新的重大突破。
现代物理学的理论成果应用于实践,出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。
这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命,促进生产的发展。
而随着生
产和新技术的发展,又反过来有力地促进物理学的发展。
这就是物理学的发展与生产发展的辩证关系。
编辑本段力学
简介
力学是物理学的一个分支学科,是研究物体的机械运动和平衡规律及其应用的。
力学可分为静力学、运动学和动力学三部分。
静力学是以讨论物体在外力作用下保持平衡状态的条件为主。
运动学是撇开物体间的相互作用来研究物体机械运动,用纯粹的解析和几何方法描述物体的运动,亦即从几何方面来研究物体间的相对位置随时间的变化,而不涉及引起运动的原因。
动力学是讨论质点系统所受的力和在力作用下发生的运动两者之间的关系。
以牛顿定律为基础,根据不同的需要提出了各种形式的动力学基本原理,如达朗伯原理、拉格朗日方程、哈密顿原理,正则方程等。
根据系统现时状态以及内部各部分间的相互作用和系统与它周围环境之间的相互作用可预言将要发生的运动。
力学也可按所研究物体的性质分为质点力学、刚体力学和连续介质力学。
连续介质通常分为固体和流体,固体包括弹性体和塑性体,而流体则包括液体和气体。
起源和发展
16世纪到17世纪间,力学开始发展为一门独立的、系统的学科。
伽利略通过对抛体和落体的研究,提出惯性定律并用以解释地面上的物体和天体的运动。
17世纪末牛顿提出力学运动的三条基本定律,使经典力学形成系统的理论。
根据牛顿三定律和万有引力定律成功地解释了地球上的落体运动规律和行星的运动轨道。
此后两个世纪中在很多科学家的研究与推广下,终于成为一门具有完善理论的经典力学。
1905年,爱因斯坦提出狭义相对论,对于高速运动物体,必须用相对力学来代替经典力学,因为经典力学不过是物体速度远小于光速的近似理论。
20世纪20年代量子力学得到发展,它根据实物粒子和光子具有粒子和波动的双重性解释了经典力学不能解释的微观现象,并且在微观领域给经典力学限定了适用范围。
经典力学
经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其它力学原理,它是20世纪以前的力学,有两个基本假定:
其一是假定时间和空间是绝对的,长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关,物质间相互作用的传递是瞬时到达的;其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。
20世纪以来,由于物理学的发展,经典力学的局限性暴露出来。
如第一个假定,实际上只适用于与光速相比的低速运动情况。
在高速运动情况下,时间和长度不能再认为与观测者的运动无关。
第二个假定只适用于宏观物体。
在微观系统中,所有物理量在原则上不可能同时被精确测定。
因此经典力学的定律一般只是宏观物体低速运动时的近似定律。
牛顿力学是以牛顿运动定律为基础,在17世纪以后发展起来的。
它直接以牛顿运动定律为出发点来研究质点系统的运动。
牛顿力学以质点为对象,着眼于力的概念,在处理质点系统问题时,须分别考虑各个质点所受的力,然后来推断整个质点系统的运动。
牛顿力学认为质量和能量各自独立存在,且各自守恒,它只适用于物体运动速度远小于光速的范围。
牛顿力学较多采用直观的几何方法,在解决简单的力学问题时,比分析力学方便简单。
理论力学
【篇二:
物理】
结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。
是一门以实验为基础的自然科学,物理学的一个永恒主题是寻找各种序(orders)、对称性(symmetry)和对称破缺(symmetry-breaking)、守恒律(conservationlaws)或不变性(invariance)。
目录
学科分支
历史起源
发展阶段
力学概念基本介绍
经典力学
牛顿力学
分析力学
理论力学
运动学
动力学
弹性力学
连续介质力学
力的含义
力的三要素
张力
力的单位
牛顿
重力
重量
物性
物理变化
物质
物体
物质六态“等离子态”
“超固态”
“中子态”
固态
液态
气态
非晶态——特殊的固态
诺贝尔奖学科分支
历史起源
发展阶段
力学概念基本介绍
经典力学
牛顿力学
分析力学
理论力学
运动学
动力学
弹性力学
连续介质力学
力的含义
力的三要素
张力
力的单位
牛顿
重力
重量
物性
物理变化
物质
物体
物质六态“等离子态”
“超固态”
“中子态”
固态
液态
气态
非晶态——特殊的固态
诺贝尔奖
历史起源
从古时候起,人们就尝试着理解这个世界:
为什么物体会往地上掉,为什么不同的物质有不同的性质等等。
宇宙的性质彩虹
同样是一个谜,譬如地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循着什么规律在运动,并且是什么力量决定着这些规律。
人们提出了各种理论试图解释这个世界,然而其中的大多数都是错误的。
这些早期的理论在今天看来更像是一些哲学理论,它们不像今天的理论通常需要被有系统的实验证明。
像托勒密(ptolemy)和亚里士多德(aristotle)提出的理论,其中有些与我们日常所观察到的事实是相悖的。
当然也有例外,譬如印度的一些哲学家和天文学家在原
理论、由穆斯林科学家ibnal-haitham(alhazen)所发展的光学理论、由波斯的天文学家muhammadal-fazari所发明的星象盘,以及波斯科学家nasiral-dintusi所指出托勒密体系之重大缺陷。
发展阶段
物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的,它经历了漫长的发展过程。
纵观物理学的发展史,根据它不同阶段的特点,大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。
(一)物理学萌芽时期在古代,由于生产水平的低下,人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察,和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测,来把握自然现象的一般性质,因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。
那时,物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。
在这个时期,首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。
在《墨经》中,有力的概念(“力,形之所以奋也”)的记述;光学方面,积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。
《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。
在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述,并且对光的折射现象也作了一定的研究。
电磁学方面,发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。
声学方面,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了不少乐律、共鸣方面的知识。
物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。
在这个时期,观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法,但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。
例如,我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验,以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。
总之,从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末,由于生产的发展,虽然积累了不少物理知识,也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验,但是这些都还称不上系统的自然科学研究。
在这个时期,物理学尚处在萌芽阶段。
(二)经典物理学时期十五世纪末叶,资本主义生产关系的产生,促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴运动,解放了人们的思想,激发起人们的探索精神。
近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。
系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中,导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。
牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。
整个十八世纪,物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。
新的科学思想、方法和理论,得到了传播、完善和扩展。
牛顿力学完成了解析化工作,建立了分析力学;光学、热学和静电学也完成了奠基性工作,成为物理学的几门基础学科。
人们以力学的模型去认识各种物理现象,使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。
到了十九世纪,物理学获得了迅速和重要的发展,各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现,新数学方法被广泛引进物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系,使经典物理学臻于完善。
由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性,为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。
(三)现代物理学时期十九世纪末叶物理学上一系列重大发现,使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机,从而引起了现代物理学革
命。
由于生产技术的发展,精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革,这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。
研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。
相对论和量子力学的建立,克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。
1927年以后,量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学,得到了迅速的发展。
物理学向其它学科领域的推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,并为现代科学技术提供了新思路和新方法。
现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化,对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。
现在越来越多的事实表明,物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面,正酝酿着新的重大突破。
现代物理学的理论成果应用于实践,出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。
这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命,促进生产的发展。
而随着生产和新技术的发展,又反过来有力地促进物理学的发展。
这就是物理学的发展与生产发展的辨证关系。
力学概念
基本介绍
物理学的一个分支学科。
它是研究物体的机械运动和平衡规律及其应用的。
力学可分为静力学、运动学和动力学三部分。
静力学是以讨论物体在外力作用下保持平衡状态的条件为主。
运动学是撇开物体间的相互作用来研究物体机械运动的描述方法,而不涉及引起运动的原因。
动力学是讨论质点系统所受的力和压力作用下发生的运动两者之间的关系。
力学也可按所研究物体的性质分为质点力学、刚体力学和连续介质力学。
连续介质通常分为固体和流体,固体包括弹性体和塑性体,而流体则包括液体和气体。
16世纪到17世纪间,力学开始发展为一门独立的、系统的学科。
伽利略通过对抛体和落体的研究,提出惯性定律并用以解释地面上的物体和天体的运动。
17世纪末牛顿提出力学运动的三条基本定律,使经典力学形成系统的理论。
根据牛顿三定律和万有引力定律成功地解释了地球上的落体运动规律和行星的运动轨道。
此后两个世纪中在很多科学家的研究与推广下,终于成为一门具有完善理论的经典力学。
1905年,爱因斯坦提出狭义相对论,对于高速运动物体,必须用相对力学来代替经典力学,因为经典力学不过是物体速度远小于光速的近似理论。
20世纪20年代量子力学得到发展,它根据实物粒子和光子具有粒子和波动的双重性解释了经典力学不能解释的微观现象,并且在微观领域给经典力学限定了适用范围。
经典力学
经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其它力学原理,它是20世纪以前的力学,有两个基本假定:
其一是假定时间和空间是绝对的,长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关,物质间相互作用的传递是瞬时到达的;其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。
20世纪以来,由于物理学的发展,经典力学的局限性暴露出来。
如第一个假定,实际上只适用于与光速相比的低速运动情况。
在高速运动情况下,时间和长度不能再认为与观测者的运动无关。
第二个假定只适用于宏观物体。
在微观系统中,所有物理量在原则上不可能同时被精确测定。
因此经典力学的定律一般只是宏观物体低速运动时的近似定律。
牛顿力学
它是以牛顿运动定律为基础,在17世纪以后发展起来的。
直接以牛顿运动定律为出发点来研究质点系统的运动,这就是牛顿力学。
它以质点为对象,着眼于力的概念,在处理质点系统问题时,须分别考虑各个质点所受的力,然后来推断整个质点系统的运动。
牛顿力学认为质量和能量各自独立存在,且各自守恒,它只适用于物体运动速度远小于光速的范围。
牛顿力学较多采用直观的几何方法,在解决简单的力学问题时,比分析力学方便简单。
分析力学
经典力学按历史发展阶段的先后与研究方法的不同而分为牛顿力学及分析力学。
1788年拉格朗日发展了欧勒2达朗伯等人的工作,发表了“分析力学”。
分析力学处理问题时以整个力学系统作为对象,用广义坐标来描述整个力学系统的位形,着眼于能量概念。
在力学系统受到理想约束时,可在不考虑约束力的情况下来解决系统的运动问题。
分析力学较多采用抽象的分析方法,在解决复杂的力学问题时显出其优越性。
理论力学
是力学与数学的结合。
理论力学是数学物理的一个组成部分,也是各种应用力学的基础。
它一般应用微积分、微分方程、矢量分析等数学工具对牛顿力学作深入的阐述并对分析力学作系统的介绍。
由于数学更深入地应用于力学这个领域,使力学更加理论化。
运动学
用纯粹的解析和几何方法描述物体的运动,对物体作这种运动的物理原因可不考虑。
亦即从几何方面来研究物体间的相对位置随时间的变化,而不涉及运动的原因。
动力学
讨论质点系统所受的力和在力作用下发生的运动两者之间的关系。
以牛顿定律为基础,根据不同的需要提出了各种形式的动力学基本原理,如达朗伯原理、拉格朗日方程、哈密顿原理,正则方程等。
根据系统现时状态以及内部各部分间的相互作用和系统与它周围环境之间的相互作用可预言将要发生的运动。
弹性力学
它是研究弹性体内由于受到外力的作用或温度改变等原因而发生的应力,形变和位移的一门学科,故又称弹性理论。
弹性力学通常所讨论的是理想弹性体的线性问题。
它的基本假定是:
物体是连续、均匀和各向同性的;物体是完全弹性体;在施加负载前,体内没有初应力;物体的形变十分微小。
根据上述假定,对应力和形变关系而作的数学推演常称为数学弹性力学。
此外还有应用弹性力学。
如物体形变不是十分微小,可用非线性弹性理论来研究。
若物体内部应力超过了弹性极限,物体将进入非完全弹性状态。
此时则必须用塑性理论来研究。
连续介质力学
它是研究质量连续分布的可变形物体的运动规律,主要讨论一切连续介质普遍遵从的力学规律。
例如,质量守恒、动量和角动量定理、能量守恒等。
弹性体力学和流体力学有时综合讨论称为连续介质力学。
力的含义
物体之间的相互作用称为“力”。
当物体受其他物体的作用后,能使物体获得加速度(速度或动量发生变化)或者发生形变的都称为“力”。
它是物理学中重要的基本概念。
在力学的范围内,所谓形变是指物体的形状和体积的变化。
所谓运动状态的变化指的是物体的速度变化,包括速度大小或方向的变化,即产生加速度。
力是物体(或物质)之间的相互作用。
一个物体受到力的作用,一定有另一个物体对它施加这种作用,前者是受力物体,后者是施力物体。
只要有力的作用,就一定有受力物体和施力物体。
平常所说,物体受到了力,而没指明施力物体,但施力物体一定是存在的。
不管是直接接触物体间的力,还是间接接触的物体间的力作用;也不管是宏观物体间的力作用,还是微观物体间的力作用,都不能离开物体而单独存在的。
力的作用与物质的运动一样要通过时间和空间来实现。
而且,物体的运动状态的变化量或物体形态的变化量,取决于力对时间和空间的累积效应。
根据力的定义,对任何一个物体,力与它产生的加速度方向相同,它的大小与物体所产生的加速度成正比。
且两
力作用于同一物体所产生的加速度,是该两力分别作用于该物体所产生的加速度的矢量和。
【篇三:
物理】
物的内在规律,事物的道理。
(2)物理学。
物理是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。
是一门以实验为基础的自然科学,物理学的一个永恒主题是寻找各种序(orders)、对称性(symmetry)和对称破缺(symmetry-breaking)、守恒律(conservationlaws)或不变性(invariance)。
●经典力学及理论力学研究物体机械运动的基本规律的规律
●电磁学及电动力学研究电磁现象,物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律●热力学与统计物理学研究物质热运动的统计规律及其宏观表现
●相对论和时空物理
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- 计算 物理学 答案