力场简介
势力场--势能--机械能守恒定理
选M0为势能零点。由于有势力所做的功与质点运动的轨迹形状无关， 因此
W12
M2 δW
M1
M0 δW
M1
M2 δW
M0
M0 δW
M1
M0 δW
M2
式中，W12是质点由M1位置运动到M2位置时有势力所做的功。
按势能定义
M0 δW M1
V1
， M0
M2
δW
=V2
图11-27
因此得
δW V(x ，y ，z) V (x dx ，y dy ，z+dz) dV
由高等数学知，势能函数V(x ，y ，z) 的全微分可写成如下形式
dV V dx V dy V dz x y z
于是
δW
V x
dx
V y
dy
V z
dz
将上式与元功的解析表达式δW Fxdx Fydy Fzdz相比较，可得到
V
M0 F dr
M
M0 M
(Fxdx
Fy dy
Fz
dz)
M
M0 (Fxdx Fydy Fzdz)
例如，对于图 11-24 所示的重力场，若把势能零点选在 xOy 平面上的某 一点 M（0 x0 ，y0 ，z0），则质点在任一位置 M (x ，y ，z) 的势能为
V mg(z1 z2 )
P g
v2
1 2
JC2
3P 4g
v2
（3）取滚子静止时的位置为弹簧和重力势能的零势能位置，于是
V1 V1弹 V1重 0
V2
V2弹
V2重
1 2
ks2
(-Ps sin)
（4）应用的机械能守恒定理，求未知量。研究滚子从静止至C经过路 程s这段过程，则有
中心力场名词解释
中心力场名词解释中心力场（Central Force）：1、概念：是一种向心力，它是粒子之间本源力学作用的主要特点之一，表示在粒子互相施加力的同时，其运动轨道以某一点为中心，可以通过简单的几分法求解几何形状。
2、影响范围：中心力场在物体的运动中扮演着非常重要的角色，不论是在宇宙尺度、星系尺度、星系内尺度、类星体尺度或者行星尺度，都有其各自的我们重要的力学动力影响，构成了宇宙物理学的基本力学要素。
此外，中心力场还印象宇宙中数量繁多的天体形态、运动轨迹、运动引力以及物质结构等。
3、基本原理：中心力场通过对形成它的单位格子节点的相互影响和作用，能在物体上形成各种规则感知，以及普遍存在的定向力，这种力是一种非常有效的向心力，控制着物体之间的作用。
而这种力量主要来自于向心的力学动能，又叫做归中力。
4、应用：在物理学上，中心力场的应用非常广泛，可以用来说明物体运动的轨迹及其力学性质，如场中的物体如何运动以及两个物体之间的作用机制。
它是确定运动轨迹、确定运动率和建立各种工程设计模型等重要计算方法的基础。
如在物理学的范畴里，物体的质量比例为不同的中心力场，旋转引力学定律，双星系统，三个质点系统等概念也是通过中心力场阐述的。
另外中央力场也可以用于分析和预测不同的天体间的相互作用，帮助我们了解宇宙的动力学行为。
5、求解方法：比如说定性地给出解析解，将力学问题转化为微分方程来求解，或者用向量分析方法来求解，以及使用坐标转换技术，等等。
此外，还可以使用蒙特卡罗技术来求解不同参数情况下的力学测试结果，以期找到更准确的中心力场运动规律。
在求解中心力场动力学问题时，可以采用方位解办法，解决非线性中心力场的运动结果及力学性质。
gaff力场分子模型
gaff力场分子模型（原创实用版）目录1.GAFF 力场分子模型简介2.GAFF 力场的发展历程3.GAFF 力场的特点和优势4.GAFF 力场在我国的应用现状与前景正文一、GAFF 力场分子模型简介GAFF（General Amino Acid Force Field）力场分子模型是一种用于描述生物大分子（如蛋白质和核酸）中分子间相互作用力的物理模型。
在生物物理学、生物信息学和药物设计等领域具有广泛应用。
该模型通过大量实验数据和理论计算参数化，以模拟生物大分子在各种条件下的结构和动力学行为。
二、GAFF 力场的发展历程GAFF 力场分子模型的发展始于 20 世纪 90 年代，由美国加州大学洛杉矶分校的研究团队提出。
该团队基于早期的力场模型，如 MM3、MM4 和MM5 等，结合大量实验数据，对力场参数进行了优化和改进，最终形成了GAFF 力场。
此后，GAFF 力场经过多次更新和完善，现已成为生物大分子研究领域的重要工具。
三、GAFF 力场的特点和优势1.高精度：GAFF 力场分子模型通过大量的实验数据和理论计算参数化，具有较高的模拟精度，能够较好地反映生物大分子在实际环境中的结构和动力学特征。
2.广泛适用性：GAFF 力场适用于多种生物大分子，包括蛋白质、核酸、多糖等，为研究不同类型生物大分子的相互作用提供了便利。
3.灵活性：GAFF 力场提供了多种算法和参数设置，可以根据研究者的需求和计算资源进行选择，适应不同应用场景的需求。
4.开源性：GAFF 力场分子模型的源代码和相关工具对外公开，便于研究者进行二次开发和定制，促进了该领域的技术创新和应用拓展。
四、GAFF 力场在我国的应用现状与前景近年来，我国在生物物理学、生物信息学和药物设计等领域取得了显著进展，GAFF 力场分子模型在这些成果中发挥了重要作用。
目前，我国已有多个研究团队在 GAFF 力场的基础上，开展了针对特定生物大分子或疾病的研究，取得了一系列原创性成果。
compass力场简介
Introduction to COMPASS ForcefieldLiang Taining, Yang Xiaozhen(Center for Molecsclar Science, Institute of Chemistry, Beijing 100080)Abstrat COMPASS forcefield is the new kind forcefield developed for the Condensed-phase Optimized Molecular Potentials. It is the first ab initio forcefield that enables accurate and simultaneous prediction of structural, conformational, vibrational, and thermophysical properties for a broad range of molecules in isolation and in condensed phases. It is also the first high quality forcefield that consolidates parameters for organic and inorganic materials previously found in different forcefields. This forcefield includes the most common organics, inorganic small molecules, polymers, some metal ions, metal oxides and metals.Key words COMPASS, Molecular forcefield摘要COMPASS力场是最近发展的适合凝聚态应用的一个全新的分子力场。
力场简介
1分子(或原子)间相互作用势简介分子(或原子)间相互作用势的准确性对计算结果的精度影响极大，但总的来说，原子之间的相互作用势的研究一直发展得很缓慢，从一定程度上制约了分子动力学在实际研究中的应用．原子间势函数概念本身已把电子云对势函数的贡献折合在内了，原子间势函数的发展经历了从对势，多体势的过程．对势认为原子之间的相互作用是两两之间的作用，与其他原子的位置无关，而实际上，在多原子体系中，一个原子的位置不同，将影响空间一定范围内的电子云分布，从而影响其他原子之间的有效相互作用，故多原子体系的势函数更准确地须用多体势表示．2 力场简介图1 键伸缩势示意图图2键伸缩势示意图图3二面角扭曲势示意图在分子动力学模拟的初期，人们经常采用的是对势．应用对势的首次模拟是Alder和Wainwright在1957年的分子动力学模拟中采用的间断对势．Rahman在1964年应用非间断的对势于氩元素的研究，他和Stillinger在1971年也首次模拟了液体HzO分子，并对分子动力学方法作出了许多重要的贡献，比较常见的对势有以下几种：(a)间断对势Alder和Wainwrigh在1957年使用间断对势这个势函数虽然很简单，但模拟结果给人们提供了许多有益的启示．后来他们又采取了另一种形式的间断对势。
（b）连续对势对势一般表示非键结作用，如范德瓦耳斯作用；常见的表达方式有以下几种：其中，Lennard —Jones 势是为描述惰性气体分子之间相互作用力而建立的，因此它表达的作用力较弱，描述的材料的行为也就比较柔韧．也有人用它来描述铬、钼、钨等体心立方过渡族金属．Born-Lande势是用来描述离子晶体的． Morse 势与Johnson 势经常用来描述金属固体，前者多用于Cu ，后者多用于 Fe ．Morse 势的势阱大于Johnson 势的势阱，因此前者描述的作用力比后者强，并且由于前者的作用力范围比后者长，导致Morse 势固体的延性比Johnson 势固体好．对势虽然简单，得到的结果往往也符合某些宏观的物理规律，但其缺点是必然导致Cauchy 关系，即Cl2=C44，而一般金属并不满足Cauchy 关系，因此对势实际上不能准确地描述晶体的弹性性质式中，F(ρi )表示原子嵌入晶格密度为ρi 的能量，ρi 可以表示为：1,()N i ij ij i j i r ρρ=≠=∑有关U inv 、U 3-body 、U Tersoff 和U 4-body 的介绍参见文献。
力场与粒子相互作用基本观点
力场与粒子相互作用基本观点力场与粒子相互作用是物理学中一个重要的研究领域，涉及到我们对自然界运动与相互作用规律的理解与解释。
力场是由物质体产生的力场，通过与粒子相互作用，可以改变粒子的状态和运动。
在这篇文章中，我们将介绍力场和粒子相互作用的基本概念和观点。
力场是一种由物质体产生的场，它可以在空间中存在并传递力的作用。
根据经典物理学的观点，力场是由物质体周围的物质粒子所产生的。
根据牛顿第三定律，每一个物体都会产生一个与其质量成正比的引力场。
引力场的作用是使其他物体受到引力的吸引或排斥。
除了引力场，还有电场、磁场等其他类型的力场存在。
粒子是物质的基本组成单位，包括原子、分子和更小的微粒子。
粒子有质量和电荷，它们在力场的作用下受到力的影响。
粒子的运动和相互作用遵循质点力学和电磁学的基本定律。
在粒子与力场的相互作用中，有一些基本的观点：1. 超距作用：力场对粒子的作用是通过超距传递的。
根据牛顿的引力定律，物体之间的引力是通过空间的曲率影响传递的。
电场和磁场也是通过介质传递的，在真空中通过电磁波传递。
2. 作用力的方向与大小：力场对粒子的作用力取决于粒子所处位置和力场的性质。
根据库仑定律，电场对带电粒子的作用力大小与粒子电荷成正比，方向与相对位置有关。
类似地，引力场的作用力大小与质量成正比，方向则是朝向引力源。
3. 受力和加速度：力场对粒子的作用会改变粒子的运动状态，使其产生加速度。
根据第二定律，粒子的加速度与受力成正比，与质量成反比。
在力场中，粒子受到力的作用而产生加速度，并且运动状态会发生变化。
4. 动能与势能：在力场中，粒子的运动状态可以由动能和势能来描述。
动能取决于粒子的质量和速度，而势能取决于粒子所处位置和力场的性质。
在重力场中，物体的高度决定了它的重力势能；在电场中，电荷所处位置决定了它的电势能。
力场与粒子相互作用是物理学的核心领域之一，尤其在理论物理学的研究中发挥着重要的作用。
理解力场与粒子相互作用的基本观点，可以帮助我们解释自然界中许多现象，如行星轨道、原子的结构等。
四大基本力场理论剖析宇宙演变轨迹
四大基本力场理论剖析宇宙演变轨迹宇宙是一个充满神秘的存在，人类通过科学研究一步步探索着它的奥秘。
在理论物理学中，四大基本力场理论是研究宇宙演变轨迹的重要工具之一。
本文将从引力场、弱力场、强力场和电磁力场四个方面对这一理论进行剖析。
首先，引力场是最古老、最普遍存在的力场，由爱因斯坦的广义相对论提供了完整的描述。
引力场作为宇宙中最弱的力场，负责维持星球、恒星、星系以及宇宙中其他物体之间的相对运动。
引力场的作用使得物体受到吸引而产生运动，同时也是宇宙演化过程中至关重要的力场之一。
其次，弱力场是负责放射性衰变、核反应等微观粒子间相互作用的力场。
弱力场的研究离不开电弱统一理论，通过这一理论，解释了弱力场为何比其他力场更短程、更强烈。
对于宇宙演变轨迹的研究中，弱力场的作用是在早期宇宙中促成了基本粒子的形成，为后续的宇宙发展奠定了基础。
第三，强力场是负责夸克和胶子等基本粒子间相互作用的力场。
强力场的特点是非常强大，远超引力场和电磁力场。
对强力场的研究主要基于量子色动力学（QCD）理论，这一理论揭示了夸克和胶子之间的相互作用规律。
在宇宙演变轨迹中，强力场的作用是形成更为复杂的物质结构，如原子核和中子星等，并且对宇宙的塑造起到了决定性的作用。
最后，电磁力场是人类理解最为深入且应用最广泛的力场之一。
它是描述电荷和电流之间相互作用的力场，包括了静电力和磁场力。
电磁力场与其他力场不同的是，它具有长程的特点，其作用范围可以延伸到无限远处。
在宇宙演变轨迹的研究中，电磁力场的作用可以从各个方面体现出来，如电磁辐射、电磁相互作用等，这些都对宇宙的形态和演化过程产生了影响。
综上所述，四大基本力场理论是研究宇宙演变轨迹的重要工具。
引力场、弱力场、强力场和电磁力场在宇宙中发挥着不可或缺的作用，它们共同构成了宇宙的基本力场，决定了物质的运动和相互作用。
对这些力场的研究不仅可以帮助我们更好地了解宇宙的起源和演化过程，还为人类科技的发展提供了重要的参考和应用基础。
重力场_精品文档
重力场1. 介绍重力场是指由质量体产生的引力所形成的场。
在重力场中，物体会受到引力的作用，而引力的大小和方向取决于物体的质量。
重力场是宇宙中最基本的力场之一，它对地球上的物体产生了非常重要的影响，如使物体下落或保持在地面上。
重力场的概念最早由英国物理学家牛顿提出。
他通过研究苹果掉落的现象，发现物体之间的引力是由质量决定的，并提出了普遍的引力定律。
根据牛顿的引力定律，重力场可以通过重力加速度的大小和方向来描述。
2. 重力场的特征重力场有一些重要的特征，如下所示：2.1 引力加速度重力场中的物体会受到一个称为引力加速度的力的作用。
引力加速度的大小取决于物体所处的位置和质量。
在地球表面附近，引力加速度约为9.8 米/秒²，这是由于地球的质量产生的引力造成的。
2.2 引力势能重力场中的物体具有引力势能。
引力势能是指物体由于在引力场中所具有的位置而具有的能量。
当物体从高处下落到低处时，引力势能会转化为动能。
这也是物体在地球上自由落体时产生的速度增加的原因之一。
2.3 引力作用重力场使物体之间产生引力作用，即物体之间的相互吸引力。
根据牛顿的引力定律，两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
因此，重力作用的大小取决于物体的质量和距离。
3. 重力场的应用重力场有许多重要的应用，以下是其中一些例子：3.1 天体运动天体运动是重力场的重要应用之一。
根据万有引力定律，重力场影响了天体之间的相互运动。
例如，地球围绕太阳的运动、月球围绕地球的运动等都是由于重力场的作用而产生的。
3.2 人类活动重力场对人类的日常生活有着深远的影响。
例如，重力场使人类可以站立在地面上，使物体保持在地面上而不会漂浮。
此外，重力场还影响着人类的运动、呼吸等生理活动。
3.3 导航和地质勘探重力场的研究对导航和地质勘探具有重要意义。
借助重力场强度的测量，可以确定地球表面的引力变化，进而帮助确定地下岩层的分布以及地质构造的形成。
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1分子(或原子)间相互作用势简介
分子(或原子)间相互作用势的准确性对计算结果的精度影响极大，但总的来说，原子之间的相互作用势的研究一直发展得很缓慢，从一定程度上制约了分子动力学在实际研究中的应用．原子间势函数概念本身已把电子云对势函数的贡献折合在内了，原子间势函数的发展经历了从对势，多体势的过程．对势认为原子之间的相互作用是两两之间的作用，与其他原子的位置无关，而实际上，在多原子体系中，一个原子的位置不同，将影响空间一定范围内的电子云分布，从而影响其他原子之间的有效相互作用，故多原子体系的势函数更准确地须用多体势表示．
2 力场简介
图1 键伸缩势示意图图2键伸缩势示意图
图3二面角扭曲势示意图
在分子动力学模拟的初期，人们经常采用的是对势．应用对势的首次模拟是Alder和Wainwright在1957年的分子动力学模拟中采用的间断对势．Rahman在1964年应用非间断的对势于氩元素的研究，他和Stillinger在1971年也首次模拟了液体HzO分子，并对分子动力学方法作出了许多重要的贡献，比较常见的对势有以下几种：
(a)间断对势
Alder和Wainwrigh在1957年使用间断对势
这个势函数虽然很简单，但模拟结果给人们提供了许多有益的启示．后来他们又采取了另一种形式的间断对势。
（b）连续对势
对势一般表示非键结作用，如范德瓦耳斯作用；常见的表达方式有以下几种：
ij ij 其中，Lennard —Jones 势是为描述惰性气体分子之间相互作用力而建立的，因此它表达的作用力较弱，描述的材料的行为也就比较柔韧．也有人用它来描述铬、钼、钨等体心立方过渡族金属．Born-Lande
势是用来描述离子晶体的． Morse 势与Johnson 势经常用来描述金属固体，前者多用于Cu ，后者多用于 Fe ．Morse 势的势阱大于Johnson 势的势阱，因此前者描述的作用力比后者强，并且由于前者的作用力范围比后者长，导致Morse 势固体的延性比Johnson 势固体好．对势虽然简单，得到的结果往往也符合某些宏观的物理规律，但其缺点是必然导致Cauchy 关系，即Cl2=C44，而一般金属并不满足Cauchy 关系，因此对势实际上不能准确地描述晶体的弹性性质
式中，F(ρi )表示原子嵌入晶格密度为ρi 的能量，ρi 可以表示为：
1,()N i ij ij i j i r ρρ=≠=
∑
有关U inv 、U 3-body 、U Tersoff 和U 4-body 的介绍参见文献。
6)多体势
三体势和四体势等多体势是更复杂的势函数，不可以分解成两体势相加的形式。
由于多体势相加的形式。
由于多体势的计算量巨大，常用有效势的形式近似多体势。
但必须注意的是，有效两体势不能完全表示多体势的全部特征。
作势的方法：
量子理论的不断完善、计算技术以及计算机的飞速发展极大地推动了材料物理的发展.由于目前计算条件和理论的限制,尽管建立在密度泛函理论基础上的第一原理计算方法已取得了巨大的成功,但要处理包含成千上万个原子的复杂材料体系的复杂行为,计算精度和计算速度仍难以令人满意.因此,在材料的静力学、动力学以及统计力学的研究中,各种各样等效的原子间相互作用势仍然起着重要的作用.该文对材料计算中广泛使用的等效的原子间相互作用对势：刚球模型、Buckingham 势、Lennard-Jones 势、Morse 势、Born-Mayer 势和它们的应用.近年来，从数论基础上发展起来的陈氏三维晶格反演得到广泛应用,其原理是基于结合能曲线从头计算的结果(基于晶格常数、结合能和体模量的实验数据),获得的原子间相互作用势。
计算表明,陈氏三维晶格反演比CGE 方法具有更快的收敛性,容易获得较高精度的原子间相互作用势.获得的原子间相互作用势,可以较精确地应用于金属的结构、静力学和动力学的计算.这为确定金属材料中的原子间相互作用对势提供了一个解析的途径. 具体来说，作势的方法有两种：经验拟合和理论计算。