初中物理课本背后的故事:科里奥利引进“功”与“动能”这两个物理术语

初中物理第十一章“功和机械能”（八年级下册）中，引进了功、动能和势能的概念。其中功与动能这两个名称，是由法国物理学家科里奥利提出来的。

科里奥利（Gaspard Gustave De Coriolis，1792-1843）出生于巴黎。他父亲曾是效忠法国国王路易十六的军官，在法国大革命后成了一名工业家。科里奥利16岁时，进入在拿破仑支持下建立的巴黎综合理工大学。他毕业时的成绩在同届学生中排名第二。

科里奥利24岁时，在巴黎综合理工大学的著名数学家柯西的推荐下，成为这所学校的数学教授。37岁时，他又在新成立的中央艺术与制造学院兼任力学教授。第二年（1830年），革命把查理十世赶下了台，柯西自愿跟随查理被流放，他的职位空了出来。大学请科里奥利接任柯西的职位。科里奥利这时经过十多年的积累，正进入科学创造时期，没有多余的时间和精力，拒绝了这个职位。不过，两年后，桥梁与道路学院的著名力学家纳维请科里奥利兼任自己助手，科里奥利接受了。4年后时，纳维去世，法兰西科学院推举科里奥利接替他做力学部的领头人。

科里奥利的身体一直不好。他同时兼任好几个职位，是很辛苦的。可是没有办法。自从父亲去世后，他必须承担起养活家人的责任（很可能由于身体不好，他没有考虑过结婚）。

46岁时，科里奥利成了巴黎综合理工大学的教学主任，从此不必教学了，他在新岗位上干得非常出色。他甚至去关心学生学习的物质条件。他给教室安装的水冷器被大家称为“科里奥的水冷器”。

科里奥利的身体越来越差了。51岁时，他的生命结束了。他逝世前还在编辑一本书的书稿。这本书在他去世一年后出版。

许多科学家喜欢主张科学理论与技术应用完全分开。科里奥利不同意这种做法，认为理论应当与实际联系。他呼吁，要把力学理论用到对机器运行的分析上。正是基于对机器运动的分析，科里奥利在他37岁时出版的第一本著作中，赋予“功”这个词以专业含义，并提出“动能”这个词语。

古代的工匠在使用杠杆、滑轮组、轮盘等简单机械的长期经验中，发现了一个有趣的规律：每种机械运行时，在机械的这一头施加的力与受力部位移动距离的乘积，与机械的那一头提供的力与移动距离的乘积，常常近似相等。

这引起了人们对“力与距离的乘积”这个量的关注。后来的许多数学家和科学家，比如15世纪的达·芬奇，17世纪的莱布尼兹，都对“力与距离的乘积”给了很大注意。

科学家们用各种不同的名字称呼“力与距离的乘积”：什么机械动力啦，作用量啦，动力效率啦等等。情况一片混乱。

1821年（科里奥利29岁）时，法国著名物理学家与工程师库伦出版了一部著作。库伦在这部著作中考虑，人或动物在干活或工作时，需要克服一定的阻力；当人或动物干完一定的活后，就会精疲力尽，无法干更多的活（如果不补充食物的话）。看来，人或动物在干活时，需要消耗某种东西，而他（它）们身上储存的这种东西只有一定数量，一旦消耗完，就无法继续工作了。库伦试图找出一种方法，来定量描述人和动物能够完成的劳动量。

可能受到库伦著作的启发，科里奥利提出，用法语中的“工作”（travail）一词来称呼力与距离的乘积。人或动物或机器干完一定的活时，力与距离的乘积是多少，就说他（它）们做了多少“工作”（英文中表示工作的词是work。中文中把它翻译成“功”）。

科里奥利在比较了人，马，以及蒸汽机所能做的功后，建议用1000千克·米（他这里的千克实际上表示1千克物体的重力）作为衡量“功”的单位。

科里奥利建议的功的单位没有流行开。不过，“功”从此成为物理学中的专业名词。过去称呼“力与距离乘积”的那些复杂含混的词语，从此都消失了（或者用来表示其它物理量）。

在科里奥利37岁的著作中，人们看到另一个词，“动能”。科里奥利用这个词表示物体质量与速度平方的乘积的一半（高中物理内容）。在他之前，科学家们早已重视物体质量与速度平方的乘积。科里奥利发现，实际上，更值得关注的是这个量的一半。他一指出这一点，物理学家们立刻看出“果然如此”。大家很快采纳了“动能”一词以及科里奥利对动能的定义。（后来，英国物理学家兰金（William John Macquorn Rankine）提出了“势能”概念以及名称。我们就不讲他的故事了。）

科里奥利的最大成就，是发现了后世所称的“科里奥利力”。这是一种虚拟的力，超过了初中物理的范围。这里只指出，科里奥利也是从对机器运动的研究，做出这个发现的。这个发现能够解释许多事情，比如，当空气流（风）、河流与海洋中的水流，从赤道向北流动时，会向东拐弯；而当它们从北半球向赤道流动时，会向西拐弯。

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