研究课题“牛顿对经典力学的贡献”

在天文学方面，牛顿可以称为近代伟大天文学家。他的杰出贡献是制作了反射式望远镜，反射式望远镜的制造成功，是天文学史上的一项重大革新。自伽利略发明第一架天文望远镜以来，人们对于宇宙的认识范围迅速扩展，但是当时流行的伽利略、开普勒等人发明和制造的折射望远镜，口径有限，制造大型望远镜不但困难，而且太庞大，同时折射望远镜的折射色差和球差都很大，这些大大限制了天文观测的范围。牛顿由于了解了白光的组成，因而于1668年设计制成了第一架反射式望远镜。这种望远镜能反射较广光谱范围的光而无色差，容易获得较大的口径，同时对球差也有校正。这样牛顿为现代大型天文望远镜的制造奠定了基础。

牛顿在天文学上的另一重要贡献是对行星的运动规律进行了全面考察，特别是对开普勒等人的学说进行过系统的研究。1686年他在给哈雷的信中说明了天体可以按照质点处理并证明了开普勒的行星运动的椭圆形轨道以及彗星的抛物线轨道。牛顿还进一步发展了自己的理论，认为行星都由于自转而使两极扁平赤道突出，还预言地球也是这样的球体。由于地球不是正球体，牛顿就指出，太阳和月球的引力摄动将不会通过地球中心，因此地轴将作一缓慢的圆锥运动，这便出现了二分点的岁差现象。对于潮汐现象，牛顿也作出了解释，他认为这是太阳和月球引力造成的。

英国物理学家、数学家、天文学家，经典物理学的创始人。1642年12月25日生于林肯夏郡沃斯索普村一个农民家庭。牛顿在出生前3个月父亲便去世了。3岁时母亲改嫁，他由外祖母抚养。1654年牛顿开始读小学，后在舅父的资助下进入格兰山姆镇皇家中学。1661年进入剑桥大学三一学院。1663年，三一学院创办自然科学讲座，牛顿成为了数学家伊萨克枣巴罗（Isaac Barrow, 1630-1677）教授的学生，1664年成为巴罗的助手。1665年获文学学士学位，1665年至1667年为躲避瘟疫回到家乡。1667年牛顿又回到剑桥大学，并被选为选修课的教研员。1668年3月任专修课教研员，同年获硕士学位。1669年巴罗辞去职务，以让牛顿晋升为数学教授。1670年牛顿又担任了卢卡斯讲座教授。1672年他被选为皇家学会会员，此后一直在剑桥大学工作。1689年被选为代表剑桥大学的国会议员。1696年他被任命为造币厂督办，迁居伦敦。1699年担任了造币厂厂长。1701年牛顿辞去剑桥大学教授职位，退出三一学院。1703年被选为皇家学会会长。1705年受封勋爵，成为贵族。1727年3月20日逝世于肯新顿村，终年85岁，终生未娶。

牛顿是科学发展史上举世闻名的巨人。他奠定了近代科学理论基础，是以正确的思维方法指导科学研究的代表。他是一位自强、勤奋的“天才”，为世界自然科学的发展作出了不可磨灭的贡献，成为近代科学的象征。他的科学贡献代表了当时新生资产阶级的利益，因为他为他的国家作出了巨大贡献，死后葬于威斯敏斯特教堂。

少年时期的牛顿，便显示出了出众的才能。他所精心制作的许多小机械，如风车、风筝、滴漏时钟、日圭仪等，引起了多人的注重和好评。牛顿的一生大部分时间从事科学实践、教学和理论的研究。从1672年他发表第一篇论文起，一生写出了多部极其著名的著作，如1686年写成，1687年出版的《自然哲学的数学原理》、1704年出版的《光学》等，在科学史上都具有重要价值。他在数学、物理学、天文学等多方面创造了惊人的奇迹。在数学方面，牛顿是微积分的创始人之一，同莱布尼兹一道名垂千古。1665年，牛顿在23岁时便发现了“二项式定理”和“流数法”，“流数法”就是现代所说的微分法。同时他还发现了流数法反演，即积分法。微积分的创立，是近代数学史上的一次重大变革，是真正的变量数学，为近代科学发展提供了最有效的工具，开辟了数学上的一个新纪元。

在物理学方面，牛顿取得了力学、热学、光学等多方面的巨大成就。牛顿是经典力学理论的开创者。他在伽利略等人工作的基础上，进行了深入研究，经过大量的实验，总结出了运动三定律，创立了经典力学体系。牛顿所研究的机械运动规律，首先是建立在绝对时空观基础之上的。绝对化的时间和绝对化的空间是指不受物体运动状态影响的时间和空间。在两个匀速运动状态下的观察者，对机械运动具有相同的测量结果。在高速运动状态下，这种时空观已不能采用，这时（运动速度与光速可以比拟），牛顿力学将被相对论力学所代替。在微观情况下，由于粒子的波动性已明显表现出来，牛顿力学将被量子力学所代替。牛顿在力学方面另一巨大贡献是在开普勒等人工作的基础上，发现了万有引力定律。牛顿认为：太阳吸引行星，行星吸引卫星，以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力。牛顿用微积分证明了，任何一曲线运动的质点，如果半径指向静止或匀速直线运动的点，且绕次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。牛顿还在力学发展中，首先确定了一系列的基本概念，如质量、动量、惯性和力等。经过牛顿的工作，力学已形成了严密、完整、系统的科学体系。

在热学方面，牛顿确立了冷却定律。他指出：当物体表面与周围存在温度差时，单位时间内从单位面积上散失的热量与这一温度差成正比。

在光学方面，牛顿同样取得了巨大成果。牛顿是白光组成的最早发现者，1666年他利用三棱镜进行了著名的色散实验，发现白光可以分解为多种颜色的光谱带。同时他还作出了多色光合成白光的实验。牛顿对各色光的折射率进行了精确分析，说明了色散现象的本质。他指出，由于物质对不同颜色光得折射率和反射率不同，才造成了物体颜色的差别，从而揭开了颜色之谜。对于光的本性，牛顿提出了光的“微粒说”。他的观点一定程度上反映了光的本质。他认为，光是由微粒形成，并且走的是快速的直线运动路径。应用光的微粒说可以很好地解释光的反射和折射现象，但对于衍射现象却无能为力。微粒说是关于光的本性的重要理论之一，他同惠更斯的波动说共同构成了关于光的两大基本理论。现代科学证明，任何物质都具有波粒二象性。牛顿在光学方面还有许多发现和研究成果。如1666年他制作了牛顿色盘；1675年曾利用凸透镜和平板玻璃观察到了一种干涉图样，称为牛顿环等。他对牛顿环进行过精细的测量，但是没有能够作出满意的解释。此外牛顿还研究制成了多种光学仪器，在天文观测中有广泛的应用。

牛顿的哲学思想基本属于自发的唯物主义思想。他承认时间、空间的客观存在，但却把它们看成是与运动着的物质相脱离的。他所提出的形而上学的绝对时空观，虽然在解决宏观低速下运动物体的运动规律时能很好的适用，但在离开宏观低速的条件时，便无能为力了。

牛顿对于宇宙的解释也是和笛卡儿等人一样，承认神是“第一推动力”，后来的牛顿可以说完全陷入了唯心主义。他的全部成就几乎都是在45岁以前取得的，尤其集中在23岁以前。以后的四十年中则完全陷入了对神学的研究，他在神学方面的研究手稿竟有1，500，000字之多

有很多的同学是非常想知道，牛顿力学三大定律分别是什么，哪个难，希望会对大家有所帮助！

牛顿力学三大定律各是什么

1、牛顿第一定律:任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到其它物体的作用力迫使它改变这种状态为止。

2、牛顿第二定律:物体在受到合外力的作用会产生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小正比于合外力的大小与物体的惯性质量成反比。

3、牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。

牛顿运动定律包括牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律三条定律，由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中总结提出。 其中，第一定律说明了力的含义：力是改变物体运动状态的原因；第二定律指出了力的作用效果：力使物体获得加速度；第三定律揭示出力的本质：力是物体间的相互作用。

牛顿运动定律中的各定律互相独立，且内在逻辑符合自洽一致性。其适用范围是经典力学范围，适用条件是质点、惯性参考系以及宏观、低速运动问题。牛顿运动定律阐释了牛顿力学的完整体系，阐述了经典力学中基本的运动规律，在各领域上应用广泛。

牛顿力学的所有公式

牛顿第二定律：F=ma

牛顿第三定律：F=-F

匀速圆周运动公式：

线速度度V=s/t=2πR/T

角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf

向心加速度a=V2/R=ω2R=(2π/T)2R

向心力F心=mV2/R=mω2R=m(2π/T)2R

周期与频率T=1/f

角速度与线速度的关系V=ωR

角速度与转速的关系ω=2πn

万有引力定律：F=Gm1m2/R^2

牛顿力学定义

牛顿力学属于经典力学范畴，是以质点作为研究对象，着眼于力的作用关系，在处理质点系统问题时，强调分别考虑各个质点所受的力，然后来推断整个质点系统的运动状态；牛顿力学认为质量和能量各自独立存在，且各自守恒；它只适用于物体运动的惯性参照系；牛顿力学较多采用直观的几何方法，在解决简单的力学问题时，比分析力学方便简单。

牛顿为工业革命创造了一把钥匙;牛顿力学体系建立,开启了工业革命的大门;

经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理，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，牛顿经典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。

牛顿力学(Newtonianmechanics)以牛顿运动定律和万有引力定律（见万有引力）为基础，研究速度远小于光速的宏观物体的运动规律。狭义相对论研究速度能与光速比拟的物体的运动，量子力学研究电子、质子等微观粒子的运动。从研究的范畴来说，牛顿力学同相对论和量子力学相区别，牛顿力学是经典力学的组成部分。继I牛顿以后，J-L拉格朗日和WR哈密顿相继发展了新的力学体系。牛顿力学所着重的量如力、动量等都具有矢量性质，而且牛顿方程是用矢量形式表达的，故牛顿力学可称为矢量力学；拉格朗日体系和哈密顿体系所着重的量是系统的能，它具有标量的性质，可以通过力学的变分原理建立系统的动力学方程，故拉格朗日体系和哈密顿体系等可统称为分析力学。因此，从力学的研究方法和体系来说，牛顿力学同拉格朗日体系和哈密顿体系相区别；但从经典力学的基本原理来说，拉格朗日方程和哈密顿原理同牛顿定律是等价的。然而，哈密顿原理能应用于较广泛的物理现象。将拉格朗日体系和哈密顿体系（尤其是后者）应用于物理学和天体力学中广泛出现的保守系统，有极大的优点。例如，这两个体系的观点和方法对天体力学的摄动理论和经典统计力学的理论性研究有较大价值。 牛顿于1643年1月4日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村。1661年入英国剑桥大学圣三一学院，1665年获文学士学位。随后两年在家乡躲避鼠疫，他在此间制定了一生大多数重要科学创造的蓝图。1667年牛顿回剑桥后当选为剑桥大学三一学院院委，次年获硕士学位。1669年任剑桥大学卢卡斯数学教授席位直到1701年。1696年任皇家造币厂监督，并移居伦敦。1703年任英国皇家学会会长。1706年受英国女王安娜封爵。在晚年，牛顿潜心于自然哲学与神学。1727年3月20日，牛顿在伦敦病逝，享年84岁。

备注：牛顿是儒略历1642年12月25日，即格里历（阳历）1643年1月4日，所以正确的出生日期是1月4号。 牛顿力学( Newton's Mechanics )是以牛顿运动定律为基础，在17世纪以后发展起来的。直接以牛顿运动定律为出发点来研究质点系统的运动，这就是牛顿力学。

艾萨克牛顿爵士试图使用惯性与力的概念描述所有物体的运动，所以他找寻出它们服从确定的守恒定律。在1687年，牛顿接着出版了他的自然哲学的数学原理论文。在这里牛顿开创了三个运动定律，到了今日还是描述力的方式。 内容：一切物体在没有受到力或合力为零的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

说明：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。物体的这种性质称为惯性。所以牛顿第一定律也称为惯性定律。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。

注意：牛顿第一定律并不是在所有的参照系里都成立，实际上它只在惯性参照系里才成立。因此常常把牛顿第一定律是否成立，作为一个参照系是否惯性参照系的判据。 内容：物体在受到合外力的作用会产生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体的惯性质量成反比。

公式：F=ma，F为合外力

牛顿第二定律定量描述了力作用的效果，定量地量度了物体的惯性大小。它是矢量式，并且是瞬时关系。

要强调的是，物体受到的不为零合外力，会产生加速度，使物体的运动状态或速度发生改变，但是这种改变是和物体本身的运动状态有关的。

局限：该定律只适用于宏观物体的低速运动。 内容：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。

需要注意：

（1）作用力和反作用力是没有主次、先后之分。同时产生、同时消失。

（2）这一对力是作用在不同物体上，不可能抵消。

（3）作用力和反作用力必须是同一性质的力。

（4）与参照系无关。

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