牛頓對(duì)力學(xué)的貢獻(xiàn)

1、牛頓對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)、認(rèn)識(shí)牛頓艾薩克牛頓艾薩克 牛頓爵士是人類歷史上岀現(xiàn)過(guò)的最偉大、最有影響的科學(xué)家，同時(shí)也是物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，晚年醉心于煉金術(shù)和神學(xué)。他在1687年7月5日發(fā)表的不朽著作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理里用數(shù)學(xué)方法闡明了 宇宙中最基本的法則萬(wàn)有引力定律和三大運(yùn)動(dòng)定律。這四 條定律構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一的體系，被認(rèn)為是人類智慧史上最偉大的一個(gè)成就”，由此奠定了之后三個(gè)世紀(jì)中物理界的科學(xué)觀點(diǎn)， 并成為現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。牛頓為人類建立起理性主義”的旗幟，開啟工業(yè)革命的大門。牛頓逝世后被安葬于威斯敏斯特大 教堂，成為在此長(zhǎng)眠的第一個(gè)科學(xué)家。、牛頓力學(xué)1679年，牛頓重新回到力學(xué)的研究中：引力及其對(duì)

2、行星軌道的作用、開普勒的行星運(yùn)動(dòng)定律、與胡克和弗拉姆斯蒂德在力學(xué)上的討論。他將自己的成果歸結(jié)在物體在軌道中之運(yùn)動(dòng)（1684年）一書中，該書中包含有初步的、后來(lái)在原理中形成的運(yùn)動(dòng)定 律。自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理（現(xiàn)常簡(jiǎn)稱作原理）在埃德蒙哈雷的鼓勵(lì)和支持下岀版于1687年7月5日。該書中牛頓闡述了其后兩百年間都被視作真理的三大運(yùn)動(dòng)定律。牛頓使用拉丁單詞"gravitas "（沉重）來(lái)為現(xiàn)今的引力（gravity ）命名，并定義了萬(wàn)有引力定律。在這本書中，他還基于波義耳定律提出了首個(gè)分析測(cè)定空氣中音速的方 法。三、牛頓對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)所謂經(jīng)典力學(xué)，是指研究在低速情況下宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)

3、所遵循的規(guī)律的力學(xué)。經(jīng)典力學(xué)的基本定律是牛頓運(yùn)動(dòng)定律或與牛頓定律有關(guān)且等價(jià)的其他力學(xué)原理。牛頓在前人積累的大量動(dòng)力學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，又通過(guò)自己反復(fù)觀察和實(shí)驗(yàn)，提岀了“力”、“質(zhì)量”和“動(dòng)量”的明確定義，并將它們與伽利略提岀的“加速度”聯(lián)系起來(lái)，總結(jié)岀了物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三個(gè)基本定律。牛頓的這三個(gè)定律是人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的一個(gè)大飛躍，它為經(jīng)典力學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，決定了300多年來(lái)力學(xué)發(fā)展的方向，并且對(duì)其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，至今仍是自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論之一。牛頓的一生不僅為經(jīng)典力學(xué)奠定了基礎(chǔ)，而且在熱學(xué)、光學(xué)、天文和數(shù)學(xué)等方面也都作岀了卓越的貢獻(xiàn)。牛頓（1642 1727）是一位偉大的物理學(xué)家、

4、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家。他在自然科學(xué)史上占有獨(dú)特的地位。他的科學(xué)巨著自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的出版，標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)體系的建立。經(jīng)典力學(xué)理論體系的科學(xué)成就和科學(xué)的方法論啟迪了人類征服自然的無(wú)窮智慧，對(duì)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。牛頓經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為質(zhì)量和能量各自獨(dú)立存在，且各自守恒，它只適用于物體運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速的范圍。牛頓力學(xué)較多采用直觀的幾何方法，在解決簡(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題時(shí)，比分析力學(xué)方便簡(jiǎn)單。經(jīng)典力學(xué)的基本定律是牛頓運(yùn)動(dòng)定律或與牛頓定律有關(guān)且等價(jià)的其他力學(xué)原理，它是20世紀(jì)以前的力學(xué)，有兩個(gè)基本假定：其一是假定時(shí)間和空間是絕對(duì)的，長(zhǎng)度和時(shí)間間隔的測(cè)量與觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，物質(zhì)間相互作用的

5、傳遞是瞬時(shí)到達(dá)的；其二是一切可觀測(cè)的物理量在原則上可以無(wú)限精確地加以測(cè)定。20世紀(jì)以來(lái)，由于物理學(xué)的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)的局限性暴露岀來(lái)。如第一個(gè)假定，實(shí)際上只適用于與光速相比低速運(yùn)動(dòng)的情況。在高速運(yùn)動(dòng)情況下，時(shí)間和長(zhǎng)度不能再認(rèn)為與觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。第二個(gè)假定只適用于宏觀物體。在微觀系統(tǒng)中，所有物理量在原則上不可能同時(shí)被精確測(cè)定。因此經(jīng)典力學(xué)的定律一般只是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的近似定律。因?yàn)榕ｎD的力學(xué)與現(xiàn)代力學(xué)（以量子力學(xué)和相對(duì)論為主導(dǎo)）有很大差別，牛頓的力學(xué)雖然在高速和微觀領(lǐng)域不正確（由于受當(dāng)時(shí)認(rèn)識(shí)水平的局限），但其在一般情況下（低速、宏觀），可以很容易地處理問(wèn)題（也就是說(shuō)牛頓力學(xué)雖然錯(cuò)誤但還是有用

6、的），所以就打算把它們分別起個(gè)名字。起什么名字呢？最后，一個(gè)叫經(jīng)典力學(xué)，一個(gè)叫現(xiàn)代力學(xué)。牛頓三大定律力學(xué)三大定律和萬(wàn)有引力定律，它是研究經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)牛頓第一定律：一切物體沒(méi)有受外力作用時(shí)，總保持勻速直線狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài) 到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓第二定律：物體的加速度與所受外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的 方向與外力的方向相同。公式：F （合） =ma牛頓第三定律：兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力大小相等，方向相反，并且在同 一條直線上。萬(wàn)有引力定律：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸弓I,弓I力的大小與物體（質(zhì)點(diǎn)）的 質(zhì)量乘積成正比，與它們之間距離的平方正反比。現(xiàn)代力學(xué)推翻了絕對(duì)空

7、間的概念：即在不同空間發(fā)生的事件是絕然不同的。例如， 靜掛在移動(dòng)的火車車廂內(nèi)的時(shí)鐘，對(duì)于站在車廂外的觀察者來(lái)說(shuō)是呈移動(dòng)狀態(tài)的。但 是，經(jīng)典力學(xué)仍然確認(rèn)時(shí)間是絕對(duì)不變的。由伽利略和牛頓等人發(fā)展出來(lái)的力學(xué)，著重于分析位移、速度、加速度、力等等矢 量間的關(guān)系，又稱為矢量力學(xué)。它是工程和日常生活中最常用的表述方式，但并不是唯 一的表述方式：拉格朗日、哈密頓、卡爾雅可比等發(fā)展了經(jīng)典力學(xué)的新的表述形式， 即所謂分析力學(xué)。分析力學(xué)所建立的框架是現(xiàn)代物理的基礎(chǔ)，如量子場(chǎng)論、廣義相對(duì) 論、量子引力等。微分幾何的發(fā)展為經(jīng)典力學(xué)注入了蒸蒸日盛的生命力，是研究現(xiàn)代經(jīng)典力學(xué)的主要 數(shù)學(xué)工具。在日常經(jīng)驗(yàn)范圍中，采用經(jīng)典力學(xué)可以計(jì)算岀精確的結(jié)果。但是，在接近光 速的高速度或強(qiáng)大引力場(chǎng)的系統(tǒng)中，經(jīng)典力學(xué)已被相對(duì)論力學(xué)取代；在小距離尺度系統(tǒng) 中又被量子力學(xué)取代；在同時(shí)具有上述兩種特性的系統(tǒng)中則被相對(duì)論性量子場(chǎng)論取代。 雖然如此，經(jīng)典力學(xué)仍舊是非常有用的。因?yàn)椋核壬鲜隼碚摵?jiǎn)單且易于應(yīng)用。它在許多場(chǎng)合非常準(zhǔn)確。經(jīng)典力學(xué)可用于描述人體尺寸物體的運(yùn)動(dòng)（例如陀螺和棒 球），許多天體（如行星和星系）的運(yùn)動(dòng)，以及一些微尺度物體（如有機(jī)分子）。雖然經(jīng)典力學(xué)和其他“經(jīng)典”理論（如經(jīng)典電磁學(xué)和熱力學(xué)）大致相容，在十九世 紀(jì)末，還是發(fā)現(xiàn)岀有些只有現(xiàn)代物理才能解釋