经典力学体系的主要内容

力学在量子力学出现前的总称，研究宏观物体的运动规律，包括以牛顿运动定律为基础的经典理论和狭义相对论。I．牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出的运动三定律和万有引力定律为经典力学奠定了基础。L．欧拉，J．-L．拉格朗日、W．R．哈密顿等继牛顿之后，发展了不同的体系，推广了力学在自然科学和工程技术中的应用。

学者们根据经典力学的定律和万有引力定律曾经精确地预言彗星和小行星等的运动，并且得到了验证；还根据这些定律预言并发现了新的行星。经典力学应用的成功以及麦克斯韦的电磁学理论预测电磁波的成功曾使19世纪末一些物理学家以为物理学在原则上已是完善的。

以牛顿定律为基础的力学理论是有它的局限性的。当物体的运动速度可与光速比拟时，对运动的分析要求放弃绝对空间和时间的概念，A．爱因斯坦于1905年建立的狭义相对论对此作了彻底的改革。在狭义相对论中，给出了长度收缩效应和时间膨胀效应，从而得出质点的质量是速度的函数，当质点速度接近光速时，质量趋于无限大。在物体的速度比光速小得多的条件下，牛顿定律成为相对论的特殊情况。在相对论动力学中也可应用拉格朗日和哈密顿的方法，但此时的拉格朗日函数和啥密顿函数不同于非相对论力学中的相应函数。

20世纪20年代，L．-V．德布罗意、E．薛定谔、W．K．海森伯、P．A．M．狄喇克等物理学家建立了研究电子、质子等微观粒子行为的量子力学。量子力学的一个基本观点是微观粒子的行为不能以空间和时间的确定函数表达，故量子力学是非经典的。

由于牛顿力学和相对论力学在描述物体行为的观点上是一致的，现代的经典力学著作都把狭义相对论的知识作为经典力学的组成部分。这些著作常包括牛顿力学和其重要发展体系——拉格朗日体系、哈密顿体系，以及狭义相对论等部分。因此，经典力学可分为非相对论经典力学和相对论经典力学。

经典力学是力学的一个分支。经典力学是以牛顿运动定律为基础，在宏观世界和低速状态下，研究物体运动的基要学术。在物理学里，经典力学是最早被接受为力学的一个基本纲领。经典力学又分为静力学（描述静止物体）、运动学（描述物体运动）和动力学（描述物体受力作用下的运动）。在十六世纪，伽利略·伽利莱就已采用科学实验和数学分析的方法研究力学。他为后来的科学家提供了许多豁然开朗的启示。艾萨克·牛顿则是最早使用数学语言描述力学定律的科学家。

基本定律

牛顿第一定律

一切物体在没有受到外力作用或受到的合外力为零时，它们的运动保持不变，包括加速度始终等于零的匀速直线运动状态和静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

牛顿第二定律

物体的加速度与所受外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。

公式：F（合）=kma【当F（合）、m和a 采用国际单位制N、kg和m/s²时，k=1】

牛顿第三定律

两个物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，并且在同一条直线上。

万有引力定律

自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体（质点）的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。公式：

;

基本假定

第一个假定：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。

由此可知，经典力学实际上只适用于与光速相比低速运动的情况。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：一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。

由此可知，经典力学只适用于宏观物体。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。

应用范围

它在许多场合非常准确。经典力学可用于描述人体尺寸物体的运动（如陀螺和棒球），许多天体（如行星和星系）的运动，以及一些微尺度物体（如有机分子）。

在低速运动的物体中，经典力学非常实用，虽然爱因斯坦提出了相对论，但是在生活中，我们几乎不会遇见高速运动（光速级别），因此，我们还是会以经典力学解释各种现象。但是在高

速运动或极大质量物体之间，经典力学就“心有余而力不足”了。

这也正是现代物理学的范畴。

发展

古希腊

力学是物理学中发展较早的一个分支。古希腊著名的哲学家亚里士多德曾

对“力和运动”提出过许多观点，例如“力是维持物体运动状态的原因”，“两个重物，较重的下落较快”等。

他的著作一度被当作古代世界学术的百科全书，在西方有着极大的影响，以致他的很多错误观点在长达2000年的岁月中被大多数人所接受。