自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗之中，上帝說“讓牛頓降生吧”，一切就有了光明；并且，光明并不久長，魔鬼又出現(xiàn)了，上帝咆哮說：“讓愛因斯坦降生吧”，就恢復(fù)到如今這個樣子。三百年前，牛頓站在巨人的大腿上牛頓第一定律在質(zhì)點系內(nèi)成立嗎，構(gòu)建了動力學(xué)三大定理和萬有引力定理。顯然，沒有前者就不能充分顯示后者的光輝。海王星的發(fā)覺，把牛頓熱學(xué)推上榮耀的頂峰。魔鬼的烏云并沒有把牛頓熱學(xué)推跨，她在愈加堅實的基礎(chǔ)上確立了自己的使用范圍。宇宙時代，給牛頓熱學(xué)帶來了又一個繁花似錦的夏天。（’sLaws恩格斯說：“牛頓因為發(fā)覺了萬有引力定理而成立了天文學(xué)，因為進行光的分解而成立了科學(xué)的光學(xué)，因為成立了二項式定律和無限理論而成立了科學(xué)的語文，因為認識了熱學(xué)的本性而成立了科學(xué)的熱學(xué)。”牛頓是美國偉大的化學(xué)學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家。牛頓在自然科學(xué)領(lǐng)域里作了奠基的貢獻，可謂科學(xué)巨匠。牛頓出生于法國南部林肯郡的一個農(nóng)戶家庭。1661年考上劍橋?qū)W院特里尼蒂分校，1665年結(jié)業(yè)。這年正趕上瘧疾，牛頓回去避疫五年。在這期間他幾乎考慮了一生中所研究的各個方面，非常是他一生中的幾個重要貢獻：萬有引力定理、經(jīng)典熱學(xué)、微積分和光學(xué)。萬有引力定理：總結(jié)了伽利略和開普勒的理論和經(jīng)驗，用物理方式完美地描述了天體運動的規(guī)律。
牛頓運動三大定理：《自然科學(xué)的物理原理》中富含牛頓運動三條定理和萬有引力定理，以及質(zhì)量、動量、力和加速度等概念。光學(xué)貢獻：牛頓發(fā)覺色散、色差及牛頓環(huán)，他還提出了光的微粒說。在亞里士多德的《物理學(xué)》中有一條原理：“凡運動著的事物必然都有促進者在推進著它運動。”這個論斷在幾乎兩千年的時間里，被覺得是無可懷疑的精典。一、牛頓第一定理和慣性參考系伽利略用一個理想實驗證明了亞里士多德的錯誤，他曾做過一系列小球沿斜面下降的實驗。力的概念似乎出現(xiàn)得很早，然而關(guān)于力和運動關(guān)系的正確認識，卻相當晚才得到。伽利略的正確推論隔了一代人之后由牛頓總締結(jié)動力學(xué)的一條最基本的定理：這便是一般所說的牛頓第一定理牛頓第一定理給出了慣性的概念。物體在不受外力作用時，保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)稱為慣性。牛頓第一定理又稱慣性定理任何物體，只要沒有外力作用于它，便會永遠保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)。慣性定理（）正確闡明了維持物體的運動不須要力的作用，而是靠物體本身的慣性。慣性定理還闡明了力和運動的關(guān)系，即力是使受作用的物體改變運動狀態(tài)的誘因。慣性是任何物體都具有的固有屬性。牛頓第一定理敘述的只是一種理想情況，難以用實驗直接驗證。
它的正確性主要在于它所推出的結(jié)果和實驗事實相符合。從牛頓第一定理可引入慣性參照系的概念一定存在著這樣的參照系，相對于它，所有不受外力作用的物體都保持自己的速率，這類特殊的參照系稱為慣性系（）10牛頓第一定理在其中創(chuàng)立的參照系稱為慣性參牛頓第一定理在其中創(chuàng)立的參照系稱為慣性參照系（慣性系）照系（慣性系）一個參照系是不是慣性系要借助觀測和實驗來判別。實驗證明，月球不是一個精確的慣性系，但因為它旋轉(zhuǎn)得較慢，只要我們所討論的問題不是象大氣或海洋環(huán)流那樣，牽連空間范圍較大、時間間隔較長的過程，固定在地面上的參照系（基本參照系或?qū)嶒炇覅⒄障担┛煽闯山瞥潭认酄幃數(shù)膽T性系。換句話說換句話說《原理》扉頁11二、牛頓第二定理運動的變化與所加的動力成反比；而且發(fā)生在該力所沿的直線上。在精典熱學(xué)中，覺得質(zhì)點質(zhì)量保持恒定所以12三、牛頓第三定理1221這就是牛頓第三定理對于每一個作用，總有一個反作用與之相反；或則說兩個物體對各自對方的互相作用總是相等的牛頓第一定律在質(zhì)點系內(nèi)成立嗎，并且指向相反方向。13四、自然界中基本的力我們在日常生活中會碰到各類各樣的力，如重力、繩中的張力、摩擦力、地面的支撐力、空氣的阻力，等等。
從最基本的層次看上述各類力屬于兩大范疇引力（這兒重力是惟一的反例）電磁力（所有其它的力）14不要以為只有磨擦過的膠木棍吸引沙參球、磁石吸鐵才是電磁力，雖然繩中的張力、摩擦力、地面的支撐力、空氣的阻力等，從微觀上看，無不是原子、分子間電磁互相作用的宏觀表現(xiàn)。除引力、電磁力外，目前我們只曉得自然界還有另外兩種基本的力：弱力（與個別放射性衰變有關(guān)）強力（將原子核內(nèi)質(zhì)子和中子膠合在一起的力，以及強子內(nèi)部更深層次的力）。因為后兩種力的力程太緊了，我們的感官不可能直接感遭到它們。在學(xué)院化學(xué)課程里，我們只涉及上面列出的那幾種常見的力。15幾種基本的力萬有引力電磁力長程力10-17m近程力10-15m近程力硬度*10-3410-2互相作用物體一切物體之間一切帶電粒子之間多數(shù)粒子之間強子之間核子介子其他特征大尺度范圍內(nèi)起決定作用(天體)主要發(fā)生在粒子衰變及擄獲過程中傳遞媒介*引力子(仍未發(fā)覺)光子中間玻骰子W,Z0(1983年發(fā)覺)已被間接確認仍未被分離下來16瞬時性：方程兩側(cè)的狀態(tài)量對應(yīng)同一時刻矢量性：定理表達式為矢量關(guān)系在應(yīng)用時要寫成投影式疊加性：是作用在質(zhì)點上外力的矢量和五、牛頓第二定理進一步說明普遍組建的方式：17根據(jù)運動學(xué)數(shù)學(xué)量的定義這是我們最感興趣的方式，它除了能表明質(zhì)點運動狀態(tài)的變化，并且能描述運動過程。
我們把這個等式合稱為牛頓運動微分等式。其解為一組空間軌跡。18直角座標：自然座標:投影式由一組微分多項式來描述質(zhì)點的運動是牛頓的卓越貢獻，我們將來會看見，麥克斯韋的電磁場理論是由一組微分等式建立的；微觀粒子的運動規(guī)律也是由微分等式描述的。19基本解題步驟：分解不在坐進行受力剖析構(gòu)建座標系求解構(gòu)建多項式（投影式）*牛頓定理只適用于質(zhì)點模型，只在慣性系中創(chuàng)立。牛頓定理的應(yīng)用確定研究對象20牛頓多項式的通常處理方式21一小鋼球，從靜止開始自光滑圓錐形軌道的頂點下降。求：小球脫軌時的角度θ。取自然座標受力剖析建牛頓多項式對切向多項式作恒等變換22（分離變量）質(zhì)量為m的小球，在水底的壓強為常力B為常數(shù)）。求：小球在水底豎直沉降的速度v與時間t的關(guān)系作受力圖。建牛頓多項式分離變量掃尾速度（）實際上為足夠長時間2526如圖，鏈條厚實，桌面光滑,開始靜止。試求：當鏈條全部脫離桌午時的速率。27在這個例題中，鏈條已不能視為質(zhì)點，我們是把它分割為兩個對象來看待的。這兩個對象組成鏈條系統(tǒng)（二質(zhì)點系統(tǒng)）。牛頓運動定理是精典熱學(xué)的基礎(chǔ)，盡管牛頓定理通常是對質(zhì)點而言的，但這并不限定定理的廣泛適用性，由于復(fù)雜的物體在原則上可看作是質(zhì)點的組合。
可見，在第一章中提出的質(zhì)點模型，其意義還不僅僅在于能否簡化問題。從牛頓運動定理出發(fā)，借助質(zhì)點系模型，可以導(dǎo)入質(zhì)心、流體、彈性體等的運動規(guī)律，進而構(gòu)建起整個精典熱學(xué)的體系。28均質(zhì)鏈條長l，在水平面內(nèi)繞一端以勻速率ω旋轉(zhuǎn)，求其對軸處的斥力。建牛頓多項式：受力剖析相當于全部質(zhì)量集中于鏈條中心的一個質(zhì)點遭到的向心力。積分，得減號意為向心力沿座標反向，指向o討論結(jié)果的數(shù)學(xué)意義：鏈條對軸處的斥力與這個向心力等大反向。30，寬度L，估算對自身延長線上距桿端為a的一小球m的萬有引力。建座標取質(zhì)量元31積分結(jié)果表明，在這個問題中，不能將桿視為質(zhì)量集中與剛體的質(zhì)點來估算它對小球的引力！根本緣由是，前例中向心力與r成反比，是線性關(guān)系，這兒的引力是非線性的平方正比關(guān)系。1984.4.7日本從航天客機上發(fā)射一顆鞭毛通訊衛(wèi)星，結(jié)果其在軌道上搖擺不定，最后舍棄。就是由于重心考慮錯誤。剛體重心一桶水，隨桶繞豎直中心軸勻角速ω旋轉(zhuǎn)，請證明：此時湖面形狀為拋物面。在海面附近取質(zhì)量元dm建座標z-r受力剖析：N為表面張力對dm的合力，沿法向。由法向支撐力N的水平投影提供向心力建牛頓多項式：這是海面投影曲線上dm所在點的切線分離變量
