牛顿力学的建立
牛顿的“推理力学”与“实验哲学”
牛顿的“推理力学”与“实验哲学”作者：郭艳黄慧芳羊子初施念来源：《东方教育》2017年第07期（浙江师范大学浙江省金华市 321000）摘要：牛顿推理力学的建立和发展和整个物理学的发展不论是过去还是现在都有着密切的联系，反映了继承与发展，批判与超越的人类认识的发展。
在近代早期的科学活动中并行着物理-数学潮流和经验-实验潮流，牛顿在科学实践中统一了这两种思潮，从而形成了自己的实验哲学思想。
本文旨在通过论述牛顿的“推理力学”与“实验哲学”来体会牛顿的近代科学精神。
关键词：牛顿；推理力学；实验哲学牛顿爵士，英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”，他在1687年发表的论文《自然定律》里，万有对引力和三大运动定律进行了描述。
这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。
他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；为太阳中心说提供了强有力的理论支持，并推动了科学革命。
本文主要论述牛顿的“推理力学”与“实验哲学”来体会牛顿的近代科学精神。
一、牛顿的推理力学（一）牛顿推理力学的产生和建立由于资产阶级进行海外掠夺和贸易而发展起来的远洋航行，要求能够准确测定船只在海洋L的位置，特别是测量经度。
而测量经度问题在本质上就是在任何地方测定绝对时—今天称为格林威治时—的问题。
这个时刻与当地时刻的时差，可直接换算为经度。
测定绝对时的方法之一，是观察月球在星辰間的运行，为此就需要有准确的天文表以预测天体的位置。
这就迫使天文学家去发现太阳系的运行规律[1]。
牛顿通过观察实验，继承、概括和发展了前人及同时代人在认识方法上和科学研究上的成果，建立了完整的古典力学体系。
牛顿的表述中确定了表征外部对物体的作用强度的力和物体加速度的关系。
也确定了两个物体相互作用的关系，因而成为解决非常繁多的力学问题的基础。
牛顿从物质普遍的机械运动规律的观念出发，发现了行星运动规律的内在联系，用严格的数学方法得出了万有引力支配着行星运动的结论。
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牛顿第一定律教案篇一★教材分析牛顿运动定律是动力学的基础，正确认识力和运动的关系，是学好物理的关键，教学中应联系生活、贴近实际，以激发学生学习的兴趣。
l、理解力和运动的关系是本节课的重点，通过实验和生活的例子进一步体会，力不是维持物体运动的原因，而是改变运动状态的原因。
这对以后研究问题，受力分析都是非常重要的。
2、惯性与质量的关系是这节课的难点，通过举例反复体会。
★学生分析1、力是维持物体运动状态的原因还是改变物体运动状态的原因，人们正确认识这个问题，经历了漫长的历史过程，同样学生要正确认识它，也要克服日常经验带来的错误认识，所以一开始就用了两个实验，让他们通过观察、思考，来澄清错误的认识。
2、惯性是一个重要的概念。
虽然学生在初中接触过，但仍有一些学生误认为“物体在保持匀速直线运动或静止时才有惯性”。
不理解一切物体都有惯性，而且惯性大小与质量有关。
要解决这问题也不是一蹴而就的，需要通过实例分析慢慢接受。
★新课标要求（一）知识与技能1、理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。
2、理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的。
3、理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．（二）过程与方法1、培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断．正确的认识力和运动的关系．2、帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯．3、培养学生逻辑推理的能力，知道物体的运动是不需要力来维持的。
（三）情感、态度与价值观1、利用一些简单的器材，比如：小球、木块、毛巾、玻璃板等，来对比研究力与物体运动的关系，现象明显，而且更容易推理。
近现代物理学的发展史
对学科的发展脉络进行梳理有助于了解其现状，展望其未来。
物理学的历史很长，不能样样都谈到，仅从牛顿开始，牛顿以前的很多先驱性的工作只好从略了。
20世纪前物理学的三大综合17世纪至19世纪，物理学经历了三次大的综合。
牛顿力学体系的建立标志着物理学的首次综合，第二次综合是麦克斯韦的电磁理论的建立，第三次则是以热力学两大定律确立并发展出相应的统计理论为标志。
第一次综合——牛顿力学17世纪，牛顿力学构成了完整的体系。
可以说，这是物理学第一次伟大的综合。
牛顿将天上行星的运动与地球上苹果下坠等现象概括到一个规律里面去了，建立了所谓的经典力学。
至于苹果下坠启发了牛顿的故事究竟有无历史根据，那是另一回事，但它说明了人们对于形象思维的偏爱。
牛顿力学的建立牛顿实际上建立了两个定律，一个是运动定律，一个是万有引力定律。
运动定律描述在力作用下物体是怎么运动的；万有引力定律则描述物体之间的基本相互作用。
牛顿将两个定律结合起来运用，因为行星的运动或者地球上的抛物体运动都受到万有引力的影响。
牛顿从物理上把这两个重要的力学规律总结出来的同时，也发展了数学，成为微积分的发明人。
他用微积分、微分方程来解决力学问题。
由运动定律建立的运动方程，可以用数学方法把它具体解出来，这体现了牛顿力学的威力——能够解决实际问题。
比如，如果要计算行星运行的轨道，可以按照牛顿所给出的物理思想和数学方法，求解运动方程就行了。
根据现在轨道上行星的位置，可以倒推千百年前或预计千百年后的位置。
海王星的发现就充分体现了这一点。
当时，人们发现天王星的轨道偏离了牛顿定律的预期，问题出在哪里呢？后来发现，在天王星轨道外面还有一颗行星，它对天王星产生影响，导致天王星的轨道偏离了预期的轨道。
进而人们用牛顿力学估计出这个行星的位置，并在预计的位置附近发现了这颗行星——海王星。
这表明，牛顿定律是很成功的。
按照牛顿定律写出运动方程，若已知初始条件——物体的位置和速度，就可以求出以后任何时刻物体的位置和速度。
高中历史必修3第11课《物理学的重大进展》练习题与答案
高中历史必修3第11课〔物理学的重大进展〕练习题与答案高考资料〔重点讲解〕经典力学体系的建立、特点和历史地位经典力学是物理学中开展较早的一个分支。
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，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2022年的岁月中被大多数人所接受。
16世纪以后，人们开始通过科学实验，对力学现象进行X的研究。
许多物理学家、天文学家如哥白尼、布鲁诺、伽利略、开普勒等，做了很多艰巨的工作，力学逐渐摆脱传统观念的束缚，有了很大的进展。
英国科学家牛顿在前人研究和实践的根底上，经过长期的实验观测、数学计算和深刻思考，提出了力学三大定律和万有引力定律，把天体力学和地球上物体的力学统一起来，建立了系统的经典力学理论。
产生的原因是受到文艺复兴运动的影响，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，进入到实验科学的时代。
以伽利略为代表的科学家奠定了经典力学的理论根底。
17世纪英国资本主义经济的迅速开展。
工场手工业时期经济上的需要。
经典力学的重要奠基者──伽利略的主要奉献是觉察落体定律，为经典力学的建立奠定了根底。
制造天文望远镜觉察许多星体，证明了哥白尼“日心说〞的正确性。
开创了以实验事实为依据并具有严密逻辑体系的近代科学，标志着物理学的真正开端，被誉为“近代科学之父〞。
经典力学建立的标志是牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律〔惯性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律〕。
〔自然哲学的数学原理〕一书的出版标志着经典力学的成熟。
其显著特征之一是注重实验，之二是它的数学化。
经典力学的建立，凝聚着许多科学家的心血，牛顿〔微积分的创立者之一〕则是其中的集大成者，故经典力学又称牛顿力学。
牛顿力学是经典物理学和天文学的根底，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论根底。
牛顿力学的创立标志着人类科学时代的开始。
牛顿力学和热学的应用，引发了以英国工业革命为起点的第—次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。
牛顿第三定律的发展历史
牛顿第三定律是经典力学的基础之一，阐述了力的相互作用。
该定律的发展历史可以追溯到17世纪。
以下是关于牛顿第三定律发展的一些主要里程碑：
1. 伽利略（1564-1642）：
- 伽利略是力学研究的先驱之一，他在力学方面的贡献包括描述物体在受到恒定力作用下的运动。
2. 开普勒（1571-1630）：
- 约翰内斯·开普勒提出了行星运动的三个定律，这些定律为后来牛顿的工作提供了重要的启示，尤其是有关物体相互作用和引力的概念。
3. 伽利略和牛顿（17世纪中期）：
- 伽利略和牛顿都在力学方面做出了杰出的贡献。
伽利略的研究涉及到摩擦、斜面上的滑动等实验，而牛顿则在其《自然哲学的数学原理》中描述了物体运动的三个定律。
4. 牛顿第三定律的表述（1687年）：
- 牛顿第三定律最早出现在牛顿于1687年出版的《自然哲学的数学原理》（Principia Mathematica）中。
第三定律的经典表述为：“行为和反作用，作用在何物，反作用即在何物。
”
5. 拉格朗日（1736-1813）：
- 拉格朗日在力学方面有很大的成就，他对动力学的发展产生了深远影响。
拉格朗日在他的《分析力学》中建立了一种新的动力学方法，使问题的处理更加简化。
6. 汉弗莱（1800-1865）：
- 汉弗莱是牛顿力学的坚定支持者，他在19世纪中期对牛顿力学进行了发扬光大，继续巩固了动力学的基本概念，包括牛顿第三定律。
牛顿第三定律的提出和发展是经典力学发展历史中的重要阶段之一。
这一定律揭示了物体间相互作用的基本规律，对后来的物理学发展产生了深远的影响。
牛顿力学体系建立的过程
牛顿力学体系建立的过程牛顿力学体系建立的过程牛顿力学体系是现代力学的基础，它是人类对自然界运动规律的一次深刻探索，也是科学史上一个伟大的里程碑。
牛顿力学体系的建立经历了三个重要的阶段：运动规律定律的提出、力的概念的引入和运动规律定律的证明。
下面，本文将按类划分详细介绍牛顿力学体系建立的过程。
一、运动规律定律的提出牛顿生于17世纪英国，他的运动规律定律是经过长时间的观察、实验和推理得出的。
根据牛顿第一定律，物体在不受力的作用下静止或者匀速直线运动。
根据牛顿第二定律，物体受到的力是它的质量和加速度的乘积，即F=ma。
牛顿第三定律指出，相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力大小相等、方向相反。
这三个定律正是牛顿力学体系的重要组成部分，为后来的力学研究奠定了基础。
二、力的概念的引入在牛顿力学体系建立的初期，人们只是知道物体有速度、位置等物理量，但并不知道是什么力量使得物体产生运动。
牛顿第二定律给出了力和加速度之间的关系，但对于力的本质却并没有提供答案。
直到牛顿在1687年发表《自然哲学的数学原理》一书时，才引入了“引力”的概念，这一概念解释了物体之间产生运动的原因。
牛顿引入引力概念，顺便提出了万有引力定律，即两个物体之间的引力大小与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
在此基础上，牛顿完成了宇宙的机械统一。
三、运动规律定律的证明虽然牛顿的运动规律定律得到了广泛的接受，但仍有一些人质疑它的正确性。
其中最有名的反对者是莱布尼兹，他认为运动规律定律只是现象的描述，缺乏理论的证明。
牛顿意识到证明是力学研究得以发展的关键，于是他提出了“哲学实验”的概念，通过实验来证明自己提出的三个运动规律定律的正确性。
通过数学分析和实验验证，牛顿成功地证明了自己提出的运动规律定律，并成为力学研究的重要开拓者。
综上所述，牛顿力学体系的建立是一个不断积累的过程。
从提出运动规律定律、引入力的概念到证明运动规律定律的正确性，牛顿不断完善自己的理论，为人类对自然界的认识做出了巨大贡献。
经典力学的建立和发展
经典⼒学的建⽴和发展第⼆章经典⼒学的建⽴和发展⽜顿在“原理”⼀书中⼀开始便说:我把这部著作叫做《⾃然哲学的数学原理》，因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种⾃然之⼒，⽽后⽤这些⼒去论证其他的现象。
本章主要四⽅⾯内容:1.近代科学诞⽣是从天⽂学的突破开始 —— 哥⽩尼⽇⼼说。
2.经典⼒学是从伽利略和开普勒时代开始的，到⽜顿时代到达成熟阶段。
3.⽜顿的哲学思想、科学研究⽅法和⼒学机械观。
4.具体知识 —— 着重⼏个守恒定律。
§2.1 坐标系、位置⽮量、速度先介绍在⼒学中的基本物理量:1.⼒学是定量的科学，为了描写物体运动，必须引⼊基本量位置、时间、速度。
2. 在⽜顿⼒学中，坐标和时间是独⽴的，且测量长度的尺在不同参考系中“长度是不变的”和所⽤的钟测得的是“绝对时间”（即不同参考系中钟的快慢⼀样）。
3. 速度是⽮量，速度合成⽤平⾏四边形法则。
4.在数学和物理中，作图法很重要，可帮助我们理解。
希望同学们在学习中重视图形的⽤处，体会⽤图形来分析说明问题的重要性和必要性。
§2.2 从哥⽩尼到开普勒⼀、向地⼼说挑战——哥⽩尼创⽴⽇⼼说1.为什么近代科学诞⽣是从天⽂学的突破开始的？早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚⾥⼠多德就已提出了“地⼼说”，即认为地球位于宇宙的中⼼。
公元140年，古希腊天⽂学家托勒密发表了他的13卷巨著《天⽂学⼤成》，在总结前⼈⼯作的基础上系统地确⽴了地⼼说。
根据这⼀学说，地为球形，且居于宇宙中⼼，静⽌不动，其他天体都绕着地球转动。
这⼀学说从表观上解释了⽇⽉星⾠每天东升西落、周⽽复始的现象，⼜符合上帝创造⼈类、地球必然在宇宙中居有⾄⾼⽆上地位的宗教教义，因⽽流传时间长达1300余年。
2. ⽇⼼说提出的科学根源、哲学根源和历史根源是什么？(1) 科学根源：随着天⽂学观察数据越来越多，为了给予解释，托勒密的地⼼说不断修补，越来越复杂，难以使⼈信服。
(2) 哲学根源：他接受毕达哥拉斯学派提出的“宇宙是和谐的，可⽤简单的数学关系来表达宇宙规律”的基本思想。
牛顿力学体系
牛顿力学体系
3、意义 、 ）、牛顿运动三大定律构成了近代力 （1）、牛顿运动三大定律构成了近代力 ）、 学体系的基础， 学体系的基础，成为整个近代物理学的 重要支柱。 重要支柱。 ）、经典力学是近代自然科学理论体 （2）、经典力学是近代自然科学理论体 ）、 系中最先成熟和完善的核心理论体系。 系中最先成熟和完善的核心理论体系。 ）、牛顿力学体系是近代自然科学形 （3）、牛顿力学体系是近代自然科学形 成的标志。 成的标志。
达尔文、 达尔文、赫胥黎进化论
生物学家 达尔文 著作 主顿力学体系主要内容： 牛顿力学体系主要内容： 牛顿力学三大定律（惯性定律、 牛顿力学三大定律（惯性定律、加速度的比例 定律、作用力和反作用力定律） 定律、作用力和反作用力定律）和万有引力定 律。这些理论将天体的运动和地球上物体的运 动概括在同一理论之中， 动概括在同一理论之中，成为经典力学的集大 成者。 成者。 1687年，牛顿撰写的《自然哲学的数学原理》 年 牛顿撰写的《自然哲学的数学原理》 出版，书中总结了他的力学体系及及在数学、 出版，书中总结了他的力学体系及及在数学、 天文学方面的研究成果。 天文学方面的研究成果。
牛顿力学体系
4、牛顿力学理论的预见性与科学性 、 准确算出了地球的平均密度和扁平率。 ①准确算出了地球的平均密度和扁平率。 正确地解释了潮汐的成因。 ②正确地解释了潮汐的成因。 发现了海王星。 ③发现了海王星。
爱因斯坦相对论
1、1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动 、 年 爱因斯坦发表了《 力学》一文， 力学》一文，在相对性原理和光速不变原理的 基础上，创立了狭义相对论。 基础上，创立了狭义相对论。 2、狭义相对论 、 （1）内容 ） （2）是对牛顿力学的继承和发展。 ）是对牛顿力学的继承和发展。 3、广义相对论 、 （1）内容 ） （2）意义 ） 4、相对论意义 、
浅谈牛顿力学的产生和影响
浅谈牛顿力学的产生和影响作者：王培亮来源：《中国科技博览》2017年第01期[摘要]自从牛顿力学产生，至今已经将近500年了。
在当时的社会背景下，牛顿力学促使了社会变革。
可以说没有牛顿力学就没有经典力学的产生，没有物理的雏形。
牛顿经典力学体系的建立，是人类认识自然及历史的第一次大飞跃和理论的大综合。
它开辟了一个新的时代，并对科学发展的进程以及人类生产生活和思维方式产生极其深刻的影响。
牛顿经典力学的建立是科学形态上的重要变革，标志着近代理论自然科学的诞生，并成为其他各门自然科学的典范。
但经典力学也在一定程度上阻碍了社会的进步，比如量子力学的产生。
[关键词]牛顿经典力学中图分类号：TQ695 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0390-011.牛顿力学产生背景1.1 社会背景1.1.1政治背景牛顿（1643—1727）所处的时代，是欧洲社会大变革的时代。
14—16世纪正是欧洲进行文艺复兴的时代，文艺复兴造成的思想解放和观念启蒙，使欧洲的精神文化空前繁荣，各种思想学说蓬勃发展，自然科学获得新的生命并蓬勃成长。
同时，英国也在开展资产阶级革命。
宗教的实力处于低谷期，对于科学家的压迫比起哥白尼时代要小了很多。
随着英国革命的完成，欧洲的很多国家也进行了革命，崇尚科学、推崇科技的氛围，使得欧洲的的学术界异常繁荣。
在这种政治背景下，牛顿的科学研究变得较为简单，既有政治扶持，也有科学的交流，更有机械工业的发展给牛顿的研究提供了原材料。
如果牛顿生活的年代换成哥白尼（1473年2月19日-1543年5月24日）的时代，牛顿就没有很好的条件进行科研，也许就会像哥白尼一样，受到教会的迫害，也不可能在那个时期出版《自然哲学的数学原理》，由此可见，正是时代的改革给牛顿创造了变更的条件。
1.1.2经济背景资本主义的发展促使了农业、机械制造业、手工业和商品经济的发展，尤其是航海贸易的发展，促进了欧洲地区的经济发展和商品多样性，在地中海地区的资本主义萌芽，给社会储存了大量的金钱。
5-1、17世纪至20世纪初的自然科学
5、生物学的巨大进步： 、生物学的巨大进步：
（1）17世纪早期，英国科学家哈维建立了血液循环说， 17世纪早期，英国科学家哈维建立了血液循环说， 世纪早期 哈维建立了血液循环说 奠定近代生理学的基础。 奠定近代生理学的基础。 18世纪时 瑞典生物学家林奈 世纪时， 林奈制定了对植物的分类 （2）18世纪时，瑞典生物学家林奈制定了对植物的分类 法； （3）19世纪早期，细胞学说确立，贡献最大的是德意志 19世纪早期，细胞学说确立， 世纪早期 施莱登和施旺。 人施莱登和施旺。 （4）19世纪早期，法国博物学家拉马克提出了生物进化 19世纪早期，法国博物学家拉马克提出了生物进化 世纪早期 拉马克 论的观点；19世纪中期 英国生物学家达尔文 世纪中期， 达尔文确立了进 论的观点；19世纪中期，英国生物学家达尔文确立了进 化论，1859年发表 物种起源》 年发表《 化论，1859年发表《物种起源》。 19世纪60年代 法国科学家巴斯德奠定了微生物 世纪60年代， 巴斯德奠定了 （5）19世纪60年代，法国科学家巴斯德奠定了微生物 的基础。 的基础。
3、电磁学的成就——为电气时代创造条件： 、电磁学的成就 为电气时代创造条件： 为电气时代创造条件 世纪， 奥斯特发现 （1）19世纪，丹麦教授奥斯特发现了电流的磁效应。 ） 世纪 丹麦教授奥斯特发现了电流的磁效应。 法拉第用实验证明了 （2）1831年，英国科学家法拉第用实验证明了电磁感 ） 年 英国科学家法拉第用实验证明了电磁感 应现象。 应现象。 世纪60年代 麦克斯韦建立了系统 （3）19世纪 年代，英国科学家麦克斯韦建立了系统 ） 世纪 年代，英国科学家麦克斯韦 电磁学理论，并预言了电磁波的存在，德国人赫兹 赫兹在 得电磁学理论，并预言了电磁波的存在，德国人赫兹在 1888年证明了麦克斯韦的理论。 年证明了麦克斯韦的理论。 （4）电磁感应现象为制造发电机创造了可能。 ）电磁感应现象为制造发电机创造了可能。
牛顿经典力学的创立
牛顿经典力学的创立
牛顿经典力学的创立可以追溯到17世纪末，这是物理学中一个重要的里程碑。
在此之前，人们对于物体运动的理解主要建立在亚里士多德的观点基础上，即物体只有在受到外力作用时才能运动，而一旦停止施加力，物体就会停止运动。
然而，随着科学的发展和实验观察的积累，人们开始怀疑这种观点的正确性。
牛顿在1666年至1667年间发表了他著名的《自然哲学的数学原理》（Principia Mathematica Philosophiae Naturalis），这本书被认为是经典力学的奠基之作。
在这本书中，牛顿提出了三个基本定律，即惯性定律、运动定律和作用反作用定律，这些定律成为后来物理学的基础。
首先，牛顿的第一定律，即惯性定律，指出一个物体如果没有外力作用，将保持静止或匀速直线运动。
这个定律打破了亚里士多德的观点，揭示了物体的惯性特性。
其次，牛顿的第二定律，即运动定律，提出了物体运动的原因与物体所受到的力成正比。
具体而言，力等于质量乘以加速度。
这个定律揭示了力的概念以及物体运动的原因和规律。
最后，牛顿的第三定律，即作用反作用定律，指出任何一个物体施加
在另一个物体上的力，都会有一个相等大小但方向相反的反作用力作用在施加力的物体上。
这个定律解释了为什么物体之间总是存在相互作用力，并且保证了力的守恒定律。
牛顿的这三个定律为解释和预测物体运动提供了强有力的工具和理
论框架。
它们不仅在经典物理学领域得到广泛应用，而且对于现代科学的发展也具有重要影响。
牛顿经典力学的创立促进了对于力、运动和物理实验的深入研究，为后来的科学家们提供了思考和探索的基础。
简述经典力学体系建立的历史背景
简述经典力学体系建立的历史背景经典力学是一种描述物体运动和互相作用的物理学理论，它是现代物理学的基础。
亦称牛顿力学，以英国物理学家艾萨克·牛顿命名，是一种对于物体在时空中运动变化的描述。
经典力学不仅在物理学领域有着重要地位，而且在其他自然科学领域，如化学、天文学和材料科学中也有广泛应用。
因此，建立经典力学体系在科学发展历程中起着重要的作用。
经典力学体系的建立源远流长，它的历史背景具有很多方面的原因。
在此，我将从以下三个方面为大家解析经典力学体系建立的历史背景。
一、科学技术的进步科学技术的进步是促使经典力学体系建立的重要因素之一。
在欧洲文艺复兴时期，欧洲社会经济、文化、政治逐渐发展。
这个时期欧洲人形成了新的知识体系，追求科学发展，开始建立自己的科学体系。
这个重要的历史时期也促使了科学和技术方面的大量进步。
如望远镜的发明、钟摆的发明和精度地图的制作等。
其中，望远镜的发明运用了透镜原理，使得人们可以更加清晰的观察星空、天空、天体。
在肉眼无法辨认的地方，望远镜可以发现和观察到更多的天体现象。
凭借望远镜，伽利略就观测到了木星的四个卫星，这极大地推动了天文学的发展。
二、自然科学的发展自然科学的发展也是促使经典力学体系建立的重要原因之一。
自然科学在欧洲文艺复兴后得到了飞速的发展，人类对自然现象的认识不断加深。
自然科学的发展对人们认识世界和改变社会发展有着极大的帮助。
维也纳的哲学家和自然科学家，伽利略，牛顿，菲利普·阿尔布雷希特，斯蒂芬·霍金等科学家的工作极大地推动了自然科学的发展，为经典力学的创立奠定了基础。
在牛顿的学说中，他首次提出了“万有引力”的概念。
这种力量是负责保持天体在太阳的引力场内运动的力量。
这一学说，在当时的背景下，引起了许多学者的关注和争论。
三、数学的发展数学的发展也为经典力学的建立提供了极大的帮助和支持。
数学的发展是一个持久而且缓慢的过程，历时几百年才走上一个良性循环。
牛顿力学体系建立的原因
牛顿力学体系建立的原因
牛顿力学是现代物理学的基础，它的建立是对古代物理学的革命性突破。
牛顿力学的建立源于以下几个原因：
一、对社会的需求：17世纪初，欧洲的工业和商业发展迅速，对物理学的研究提出了更高的要求。
特别是在航海和天文观测领域，人们需要更精确的物理学知识来解决实际问题。
因此，人们开始寻求一种更为准确和可靠的力学体系。
二、科学研究的发展：当时，研究力学的主要方法是通过观察物体的运动来发现其规律。
随着地球和行星的运动规律被揭示，人们开始尝试将这些规律应用到其他物体运动的研究中。
牛顿通过对这些规律的研究，发现了一些普遍的规律，逐步形成了牛顿力学的体系。
三、前人的研究成果：牛顿的研究得益于前人的研究成果。
伽利略在研究天体运动时，提出了重力的概念，并研究了自由落体运动的规律。
凯撒·伽利略在研究天体运动时，提出了惯性的概念。
这些研究成果为牛顿力学的建立提供了基础。
四、数学工具的发展：当时，微积分学和数学工具的发展为牛顿力学的建立提供了重要的数学基础。
牛顿将微积分学的概念应用到物理学中，通过微积分的方法解决了一系列物理学问题。
综上所述，牛顿力学体系建立的原因是多方面的，包括对社会的需求、科学研究的发展、前人的研究成果以及数学工具的发展等。
牛顿力学的确立，极大推进了人类对物理学的深入研究，并为物理学的发展奠定了基础。
牛顿运动三定律的创立
牛顿运动三定律的创立牛顿总结出动力学第一定律1、牛顿关于“惯性”的定义牛顿在《自然哲学的数学原理》（以下简称《原理》）中对力学的几个基本概念进行了定义。
他是这样定义“惯性”的：“物质的情性力或固有之力，是按一定的量而存在于其中的一种反抗的能力，由于这种力，任何物体不论是静止的或是沿直线均匀向前运动的（即匀速直线运动），都要尽力维持其现状。
”牛顿又指出，“这种力总是与具有该力的物体的质量成正比，而与物质的惰性毫无区别，只是说法不同而已。
由于物质的惰性，物体要脱离其静止状态或运动状态是困难的，基干这种考虑，这种表示惰性的力可以用另一个最确切的名称，叫做惯性力或者惰性力……”牛顿在此所指的“惯性力”或者“惰性力”，实质上就是“惯性”。
他在定义“惯性”的同时，引入了用质量作为物质惯性的量度，即通常我们所认识的“惯性”的物理意义，即质量越大，物体的惯性越大。
2、牛顿第一定律牛顿把惯性原理用于地球上物体运动的解释，又用于天体，始惯性原理赋予了普遍意义，使它形成为一个定律。
在《原理》的结论部分叙述了这个定律，即运动第一定律——我们称之为牛领动力学第一定律。
牛顿第一定律可以简明陈述如下：任何物体都保持静止的或匀速直线运动的状态，直到其它物体的作用迫使它改变这种状态为止。
定律中提到的物体是被当作质点来看待的，因而只涉及到物体的移动，而不涉及其内部运动。
牛顿指出，在没有空气阻力妨碍或重力向下吸引的情况下，抛物体将继续其运动。
一个陀螺的各部分由于内聚力的作用而不断离开其各自的直线运动，如果没有空气阻力，它就不会停止转动。
像行星和彗星这样较大的物体，由干在较为自由的空间中遇到的阻力较小，所以它们能在更长的时间内同时保持其进动和圆周运动。
定律通常是客观事物所遵循规律的抽象概括。
宇宙间的实际物体完全不受其它作用而孤立存在的情况是不存在的，因此，牛顿第一定律并不能简单地按其字面意义用实验直接加以验证。
但是，在宇宙、在自然界中，从牛顿所列举的大量事实中可以看到，牛顿第一定律是将客观的物理现象进行抽象概括和总结而上升成为理论的。
牛顿的经典力学对人类社会的影响
牛顿的经典力学对人类社会的影响1.牛顿力学的的建立开辟了科学发展的新时代牛顿经典力学体系的建立开辟了科学发展的一个新天地、新时代。
经典力学的广泛传播和运用对人们的生活和思想产生了重大影响，在一定程度上推动了人类社会的发展进步。
但经典力学存在的固有缺点和局限性也在一定程度上阻碍了人类社会的进步，产生了消极作用。
本文将以经典力学的建立背景为起点，进一步用辩证的方法分析经典力学在人类历史与现实中发挥的作用与产生的不良影响。
17世纪的欧洲，经过许多科学家的努力，在天文学和力学方面积累了丰富资料的基础上，英国科学家牛顿实现了天上力学和地上力学的综合，形成了统一的力学体系——经典力学。
经典力学体系的建立，是人类认识自然及历史的第一次大飞跃和理论的大综合，它开辟了一个新的时代，并对科学发展的进程以及人类生产生活和思维方式产生及其深刻的影响。
牛顿经典力学的建立是科学形态上的重要变革，标志着近代理论自然科学的诞生，并成为其他各门自然科学的典范。
2.经典力学建立的历史条件和客观原因牛顿经典力学体系的建立得益于已有的科学成就。
哥白尼、伽利略、开普勒、笛卡尔等人在天文学、力学、光学、数学等方面的贡献，为经典力学奠定了坚实的基础，特别是伽利略与开普勒对牛顿经典力学体系的建立更是有着极其重要的影响。
伽利略通过对自由落体的研究，已经发现了惯性运动和在重力作用下的匀加速运动，奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想。
伽利略关于抛物体运动定律的发现，对牛顿万有引力的学说也有深刻的启示作用。
开普勒所发现的行星运动定律则是牛顿万有引力学说产生的最重要前提。
牛顿非常善于广泛汲取前人的科学成果并综合运用多方面的知识进行跨学科的研究，通过吸收前人的科学研究成果，牛顿为经典力学体系的建立充实了知识准备。
虽然经典力学建立在丰富的科学经验之上，但经典力学的建立和牛顿的个人原因有不可分割的关系。
牛顿从青少年时代就对科学抱有浓厚的兴趣、极强的求知欲和探索欲望，学习非常勤奋。
牛顿经典力学
牛 顿 经 典 力 物理学学发展的三个时期
牛
顿
力
学
体
系
牛顿
牛顿力学体系的建立， 标志着近代物理学的诞生。 牛顿的三大运动定律构成 了物理学和工程学的基础。 正如欧几里德的基本定理 为现代几何学奠定了基础 一样，牛顿三大运动定律 为物理科学的建立提供了 基本定理。
而牛顿力学体系由牛顿 三大定律与万有定律组成。
牛顿力学体系的局限性
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，牛顿力学的局限性 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。因此牛顿力学的定律一般只是宏观物体低速运动时的 近似定律。
万
有
引
力
任意两个质点通过连心线方向上的力相互
定
吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正
律
比，与它们距离的平方成反比，与两物体的
化学本质或物理状态以及中介物质无关。
万有引力定律是解释物体之间的相互作用
的引力的定律。是物体（质点）间由于它们
的引力质量而引起的相互吸引力所遵循的规
律。
万 定律内容：
有
自然界中任何两个物体都是相
牛顿第一定律：
物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势，因此物体的运动状 态是由它的运动速度决定的，没有外力，它的运动状态是不会改变的。 物体的保持原有运动状态不变的性质称为惯性(inertia)惯性的大小由 质量量度。所以牛顿第一定律也称为惯性定律(law of inertia)。牛顿 第一定律也阐明了力的概念。明确了力是物体间的相互作用，指出了 是力改变了物体的运动状态。因为加速度是描写物体运动状态的变化， 所以力是和加速度相联系的，而不是和速度相联系的。在日常生活中 不注意这点，往往容易产生错觉。
牛顿恒等式 由来-概述说明以及解释
牛顿恒等式由来-概述说明以及解释1.引言1.1 概述牛顿恒等式是流体力学领域中的重要等式，它描述了流体力学中的质量守恒和动量守恒原理。
牛顿恒等式的形式简洁而优雅，为探究流体力学问题提供了基础。
在研究流体力学问题时，质量守恒和动量守恒原理是最基本的原理之一。
质量守恒原理指出，任何封闭系统内质量的总量是恒定不变的，即质量既不会凭空消失也不会凭空产生。
而动量守恒原理则指出，一个系统中的总动量在没有外力作用的情况下保持不变。
这两个原理是流体力学研究的基石，由牛顿恒等式所描述。
牛顿恒等式的历史可追溯到17世纪的英国科学家艾萨克·牛顿。
牛顿是一位伟大的物理学家和数学家，在力学和光学等领域作出了许多重要贡献。
他的经典力学理论为后世的科学研究奠定了基础。
牛顿恒等式的重要性不言而喻。
它为解决各种流体力学问题提供了理论依据和计算手段。
通过运用牛顿恒等式，我们可以分析流体流动中的压力、速度、流量等各种物理量，并预测流体的行为和特性。
因此，牛顿恒等式被广泛应用于工程、天文、地球科学等领域。
本文将深入探讨牛顿恒等式的定义、历史背景以及其重要性。
通过对牛顿恒等式的研究和分析，我们可以更好地理解流体力学的基本原理，并为实际问题的解决提供有力支持。
接下来的章节将依次介绍牛顿恒等式的定义、历史背景以及其重要性，希望读者能够通过本文进一步了解和掌握这一重要的流体力学理论。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构是指文章的整体框架和组织方式，有助于读者理解文章的逻辑关系和思路展开。
下面将详细介绍本文的结构。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述部分，介绍牛顿恒等式是什么以及其背后的重要性和影响。
在文章结构部分，详细说明本文的整体结构和各部分的内容安排，帮助读者了解文章的框架。
最后，在目的部分，说明本文撰写的目的和意义，即通过深入探究牛顿恒等式的由来，展示其背后的历史背景和重要性。
经典力学的建立
3
惯性原理
伽利略设计了将两个光滑斜面对接起来的理想实验，推理出 物体运动并不需要外力维持的结论。
4
抛体运动轨迹
伽利略在《两门新科学》中详细研究了抛射体的运动，他指 出：假设物体以某一水平速度抛出，这时物体将同时参与一个 匀速的水平运动和一个匀加速的下落运动。他假定这两个运动 既不彼此影响、干扰，也不互相妨碍。这就是运动的独立进行 原理。 5 相对性原理 伽利略是日心论者，为了解释为什么人在地球上住，却感觉 不到地球在动的问题，他提出了力学相对性原理。即在惯性系 中做任何力学实验都无法测定惯性系运动的速度。伽利略的这 些工作为经典力学的形成打下了基础。
约翰开普勒（Johanns Kepler,1571-1630）， 德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和 哲学家。他以数学的和谐性探索宇宙，在天文学 方面做出了巨大的贡献。开普勒是继哥白尼之后 第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面 有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为 “天上的立法者”。
牛顿发现万有引力定律是他在自然科学中最辉煌的成就。 他认为太阳吸引行星，行星吸引行星，以及吸引地面上一切物 体的力都是具有相同性质的力，还用微积分证明了开普勒定律 中太阳对行星的作用力是吸引力，证明了任何一曲线运动的质 点，若是半径指向静止或匀速直线运动的点，且绕此点扫过与 时间成正比的面积，则此质点必受指向该点的向心力的作用， 如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比，则向心力与半径 的平方成反比。
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牛顿力学的建立恩格斯说：“社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。
”作为以社会需要为根本动力的自然科学不仅是长期科学实践发展的产物，而且在其背后还有着深刻的社会背景，牛顿力学的建立同样说明了这一点。
十五世纪下半叶以后，由于商业资本的日益勃起，资本主义的生产关系在西欧各国封建制度内部逐渐形成起来。
由于生产力的发展和资本主义对外扩张的需要，手工业、城市建筑、航海造船、矿山开采和军事技术都得了发展。
资产阶级为了掠夺和追求更大的利润，就需要进一步发展生产，而为了发展生产，就特别需要有探索自然规律的科学。
另外，也正是由于生产的发展，新技术的使用以及新航路的开辟，才为自然科学研究提供了大量课题、材料和新的实验手段。
就在这个时候，真正系统的自然科学才开始从过去浑为一体的自然哲学中分化出来，一些各自独立的学科相继建立和发展起来，其中居于首位的是对当时航海和工业生产有直接联系的、以天上和地上物体的最简单的运动形式——机械运动为研究对象的古典力学。
牛顿力学正如其它任何新的发现和科学成果一样不仅具有间断突破的特点，而且还具有连续继承的特点，它的产生是以一定的科学成果的积累为条件，是以往科学认识发展的继承和飞跃，是在前人系统观察、大量的实验和对不少问题的理论分析的基础上建立起来的，它的形成经历了约一个世纪，广大劳动人民的长期生产实践，以及哥白尼、伽利略、笛卡儿、开卜勒、胡克、惠更斯等人在力学、天文学和数学方面的研究工作，为牛顿力学的建立奠定了雄厚的基础。
十五、十六世纪，由于资产阶级进行海外掠夺和对外贸易的发展，航海事业产生和发展起来，需要精确测定船只在海洋上的位置，特别是测量经度，而经度测量大大地推动了天文学家对天象的观测，随着天象资料的积累，人们提出了许多托勒密体系无法回答的新课题，伟大的波兰天文学家哥白尼用自制的各种仪器对天象进行长期观测，并对观测资料进行分析整理，于1543年出版了《天体运动论》，提出了“日心地动说”的体系，推翻了统治天文学领域一千多年的托勒密体系，从而揭开了自然科学独立发展的序幕。
一、开卜勒等人对万有引力定律的贡献哥白尼提出太阳中心说之后，许多天文学家对天体运行作了长时期的大量观察。
伽利略第一个把望远镜用于天文观测，发现了木星的四个卫星、土星的环，金星的相、太阳黑子、月球表面的山谷等一系列重要现象，有力地证实了哥白尼学说。
丹麦天文学家第谷·布拉赫（1546－1601）设计并制造了当时属世界第一流水平的观测仪器，缩小了仪器的误差范围，他用毕生的精力连续二十年系统地精确地观察行星的运动，取得了大量的数据，编制了恒星表。
第谷死后，他的助手和学生开卜勒对他的遗稿及大量观测纪录进行了整理，发现天体必然作匀速圆周运动的传统观念无法与天文观测资料相符，而开卜勒又坚信哥白尼日心说和第谷的观测资料，于是他决定寻找与其相适合的行星运动的轨道形式及其速度的分布规律。
他经过多年对火星运动的研究，于1609年出版了《新天文学》一书和《论火星的运动》一文，提出了太阳系行星运动的两个定律，这就是椭圆轨道定律和面积定律，也就是现在所说的开卜勒第一定律和第二定律。
当开普勒建立起关于太阳系行星运动轨道和运动速度的定量描述后，他并不满足已取得的成就，他相信太阳系是一个整体，就必然还存在着一个把所有行星联系起来的普遍规律，来说明和反映不同行星运动之间的关系。
于是他又进一步去探索各个行星运行轨道与运行周期的关系。
他根据当时关于水星、金星、地球、火星、木星、和土星仅有的而又杂乱无章的观测数据，通过九年的探索，对数字进行各种计算，终于找到杂乱背后的和谐性，处理后数据如下表：周期单位：年 距离单位：天文单位（日地平均距离）行星名称 周期平方（T 2） 距离立方（R 3）水星 0.058 0.058金星 0.378 0.378地球 1.000 1.000火星 3.540 3.540木星 140.17 140.85土星 867.7 867.98从上表可以看出：行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比，即：T 2=R 2 或K RT =32 或32312221R R T T =。
这就是行星运动的第三定律即开卜勒第三定律（也叫周期定律），它发表在开卜勒1619年出版的《宇宙和谐论》一书中，有了这个定律，整个太阳系作为一个统一整体的相互联系便被揭示出来了。
到此为止开卜勒在天文学研究中实现了一些伟大的突破，抛弃了匀速、正圆的两个传统概念，从而简化了哥白尼体系，使哥白尼体系更精确、更正确了。
二、伽利略对牛顿三定律的贡献伽利略是意大利著名的天文学家和物理学家，在动力学领域，它利用实验方法和数学方法计算研究了单摆运动、斜面运动、自由落体运动和抛射体运动，从而发现了自由落体运动和惯性定律，科学地定义了速度和加速度，提出了动量概念，并论证了速度、加速度和力的关系，从而为牛顿三定律作出了卓越的贡献。
伽利略较早就研究过单摆，不仅发现：摆动周期与振幅大小无关（只要摆长一定）——摆动的等时性定律，而且还发现：摆锤在最低位置的速度使摆锤在开始时的相同方向上达到原来的高度。
这样，就使伽利略联想到，摆锤的下落就相当于摆球沿斜面的滚下运动一样，于是他用一个光滑的斜面和平面接在一起，用一个光滑的金属球在斜面上运动来作斜面实验。
发现：小球在斜面上下滑越来越快，在斜面倾角一定时，无论小球重量如何，加速度值总是相等的，即：同时从斜面上的同一出发点到达斜面与平面的交接点，伽利略还做了自由落体的“思想实验”，他一反亚里士多德物理学把力的作用直接与物体的速度相联系以及认为重物下落较轻物下落为快的结论，证明了不考虑空气阻力的情况下，地球上同一地点轻重不同的物体同时落地，他把精密的物理实验和数学分析结合起来，第一次用数学公式定量描述了物体自由下落的物理规律。
另外伽利略还做了一个“理想实验”，当小球从斜面滚下到达斜面终点（平面起点）时，小球就沿平面滚动，在运动方向上若小球不受力，它就按在斜面终点的速度沿平面作匀速直线运动，若平面无限长，则小球将永远保持原速不变的直线运动。
这就是伽利略发现的惯性定律。
它表明：速度并不是由外力推动引起的，力是加速度产生的原因而不是速度产生的原因。
伽利略在认识了自由落体定律和惯性定律的基础上，又认识到一个平抛的物体，是沿一曲线运动，它是在水平方向上作匀速直线运动和竖直方向上作自由落体运动的结果，是两种运动合成。
伽利略的结论提出了牛顿第一定律和牛顿第二定律的基本思想，它不仅给古代脱离实际的“权威思想”以致命的打击，而且由此正确奠定了动力学的基础，伽利略的《两门新科学对话》可以看成是动力学这门学科发展的开端。
三、牛顿的伟大综合历史的回顾清楚地表明：牛顿力学原理完全是社会实践发展的必然产物，那么牛顿的贡献在哪里呢？牛顿通过观察实验、继承、概括和发展了前人及同时代人在认识方法上的、科学研究上的成果，建立了经典力学的完整的科学体系。
他的成就主要体现在他于1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中，牛顿在这本书中从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力等）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，把天上和地上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次伟大的综合。
牛顿运动三条基本定律，第一定律来源于伽利略并给以更加普遍的概括形式；第二定律也是以伽利略的研究为基础的，但牛顿通过质量概念的突破，作出了明确的定量表述；第三定律则完全是牛顿的发现。
牛顿的表述中，确定了表征外部对物体的作用力和物体加速度的关系，也确定了两个物体相互作用的关系，因而成为解决非常繁多的力学问题的基础。
牛顿所总结的力学定律使人们在原则上可以根据一个体系在某一定时间内的状态和作用于这一体系的外部条件——力，来准确地确定以往这一体系的运动，并预言未来的机械状态。
因此牛顿力学使人们有可能在极其广泛的自然现象领域里作出准确的、科学的预言，这种机械决定性在当时被视为表现自然现象的规律性联系的唯一形式。
开卜勒虽然通过观察总结出了后来以他的名字命名的天体运行三大定律，但是也同样不能确切说明行星为什么要按照三大定律而运行。
然而，他相信应有某种力支配着天体的运动，认为使天体在其轨道内运动的是一种磁性的吸引力，他根据行星离太阳越远，运动速度就越慢的事实，已经预感到是来自太阳的一种力对行星起着作用。
他深信天体运动三定律一定是某一更为普遍定律的推论。
在某种程度上讲，他已窥见到了万有引力定律。
胡克（1635－1703）也对引力进行过研究。
1679年，胡克指出：“一切天体都具有倾向其中心的吸引力，它不仅吸引其本身的各部分，并且还吸引其作用范围内的其它天体”；受到吸引力作用的物体，越靠近吸引中心，其吸引力也越大；1680年他更具体地提出了“吸引力是与两中心间的距离的平方成反比”的假设。
哈雷（1656－1742）等人也不同程度地研究过引力问题，但是他们都未能精确的论证万有引力定律。
牛顿力学三定律的确立和以及牛顿和莱布尼兹（1646－1716）的以变数观念为基础的微分学和积分学的建立，使过去需要用特殊技巧处理的一些困难问题获得了一般性的解决方法，从而为牛顿万有引力问题的解决提供了有力的手段。
牛顿在作出太阳吸引各行星的力，地球吸引月球的力以及地球吸引地面物体的重力都是同样性质的力，遵从同样规律的假设之后，借助于微积分这一新的数学工具，严格地证明了开卜勒的每一条定律都分别说明了是支配行星运动的力的一种特性；面积定律表明作用于行星的力沿太阳与行星的连线方向，牛顿认为这只能是源于太阳的力；轨道定律表明作用于给定行星的力是吸引力，它与行星到太阳中心的距离的平方成反比；周期定律表明太阳对于不同行星的吸引力都遵从平方反比规律。
由此又运用他自己总结的定律，证明了正是由于环绕运动，才使行星不会被吸引到太阳上，月球也不会落向地球。
1682年，牛顿又运用法国人皮卡尔所测定的地球半径的较为精确的最新数值，将物体向地面坠落的加速度和月球作环绕运动的加速度正确地加以比较，发现这两种效果的观测数值在测量误差范围内恰好和到地心的距离的平方成反比，从而验证了平方反比定律的正确性之后，牛顿才公开发表了他总结发现的万有引力定律，后来，海王星的发现都有力地证实了牛顿万有引力定律的客观真理性。
牛顿运动三定律和万有引力定律的建立，完成了物理学史上也是整个人类对自然界认识史上的第一次大的理论综合，牛顿本人有着不可否认的历史功绩！。