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牛頓力學三定律范文第1篇

重大的科學成就與重要的科學方法的應用是分不開的.縱觀牛頓力學體系的建立過程我們不難發(fā)現(xiàn)牛頓所運用的科學方法.

一、公理化方法

在寫作《原理》時，牛頓一開始就應用公理化方法.按照定義（或譯為說明）公理（或譯為運動定律或基本定理）定理（或譯為推論或系）的程序展開或構造力學理論.牛頓力學三定律在牛頓力學體系中，起著“公理”的作用.用現(xiàn)代數(shù)學語言說，即具有相容性、獨立性、完備性.

相容性，即無矛盾性.作為理論體系的前提的公理（或原理、定律），應當是不相互矛盾，是相容的.不允許從所提出的某一公理出發(fā)，用邏輯推理方法得到與另一條公理相矛盾的事實.牛頓力學三定律，彼此是相容的.

獨立性，即簡單性，各公理彼此不是相關的.作為理論體系的前提的公理（或原理、定律）不應當有多余的，不允許出現(xiàn)從一條公理推出另一條公理的情況.公理應當減少到不能再減少的程度.

完備性，即統(tǒng)一性.從公理體系出發(fā)，能對該公理體系的各種關系給出論證，而不遺漏重要的原理.用數(shù)學語言說，就是在理論體系的所有模型之間，都能建立一一對應的關系，是同構的.

牛頓力學之所以偉大，是因為他把地上力學與天上力學統(tǒng)一起來，發(fā)現(xiàn)了第一種普遍的相互作用——引力相互作用.直接導致這些偉大成就的問題是：為什么行星按照開普勒三定律那樣運動呢？

二、分析—綜合方法

從整體到部分的方法是分析法；從部分到整體的方法是綜合法.整體與部分不可分割，分析與綜合也同樣不能割裂.伽利略的自由落體定律,開普勒的行星運動三定律都是反映“整體”的規(guī)律，在數(shù)學上可稱為“積分定律”；而牛頓力學第二定律，表明了力與動量的變化率之間的關系.動量的變化率要計算當時時間趨于無限小時的動量變化，是反映“部分”的規(guī)律，是“微分定律”.牛頓和萊布尼茲各自獨立地找到了微分與積分之間的關系式——牛頓—萊布尼茲公式.這樣便把微分（從整體到部分，是分析法）同積分（從部分到整體，是綜合法）聯(lián)系了起來，溝通了部分與整體之間的聯(lián)系，把分析法與綜合法結合成為不可分割的分析—綜合法.

分析—綜合法的應用，同牛頓關于科學方法論的原理，如因果性原理、統(tǒng)一性原理有密切關系.因為自然界存在因果性，所以可以進行分析；因為自然界存在統(tǒng)一性，所以可以進行綜合.

三、歸納—演繹方法

從個別到一般的方法是歸納法；從一般到個別的方法是演繹法.在《原理》一書中，每當敘述做的力學實驗時，牛頓總是自覺地應用歸納法.他寫道：“在實驗物理學上，一切定理均由現(xiàn)象推得，用歸納法推廣之.”實驗總是具體的、個別的.只有能重復的、大量的實驗，才可能從中歸納出一些可能的規(guī)律.這些規(guī)律是否正確可靠，還必須通過演繹去解決具體問題，從解決問題中，通過反饋，可以或證明、或否定、或修改歸納的結果.牛頓在實驗時，強調(diào)歸納法；在應用力學定律解決問題時，大量地、巧妙地應用了數(shù)學演繹的方法.歸納法與演繹法，同分析和綜合一樣，同樣是不可割裂的.從框圖可知歸納與演繹各有所側重，又不可分割.

四、實驗—抽象方法

實驗的方法是科學研究的基本方法.任何實驗總是一定科學理論指導下的實驗，而大量的實驗總可以經(jīng)過科學的抽象、科學的假設上升為科學理論.無論在實驗物理或者是理論物理中，科學的假說是一種重要的思維方法.牛頓力學的方法中，重視實驗方法，同時也重視抽象方法.牛頓第一定律就是科學抽象的結果——這是任何實驗無法直接驗證的.萬有引力定律既為觀測實驗奠定基礎，同時也是科學抽象的產(chǎn)物.牛頓預見到研究各種相互作用力的重要性，他寫道：“好多理由使我發(fā)生一種推想，以為此項現(xiàn)象均與某項力有關.由此項力，物體分子以某種尚未知的原因，互相傾向而成為正則的物體，或亦可相離而飛散.”

五、數(shù)學—物理方法

牛頓力學三定律范文第2篇

引言

師祖楊露禪（1799―1875）是中國歷史上第一個將太極拳事業(yè)深入推廣、發(fā)揚光大的偉大武術家。楊露禪三下陳家溝，學拳藝成后返回家鄉(xiāng)冀南永年縣設壇教拳。后來被薦往北京，晚年時被延請至王府授拳，眾多弟子大都出身高第，使得太極拳的社會地位和影響力非同一般。露禪公因每在擂臺上與別家武者較量，一發(fā)必成功，遂被譽為楊無敵。

先師楊澄甫（1883―1936）自幼隨父學拳，至40歲方始出神入化，階及神明。澄甫公武功蓋世，口德與手德并重，時時處處，謹守勿失，乃武德高尚之榜樣也。繼北平傳拳之后，南下武漢、南京，赴廣州，至滬杭，桃李滿天下。他又集楊氏三代之經(jīng)驗，將楊氏太極逐步定型。澄甫公推手之時，不用有形之擒拿手法，而是拿住對方勁路，將對方騰空放出，其發(fā)勁之猛、擊人之遠，無人能及。

先師伯楊少侯（1862―1930）的推手講求“圈子要小，用勁要巧”、信手相應、應物自然，制人于“莫名其妙”中，發(fā)放風格與其弟澄甫有別，言“發(fā)人不在猛遠，而貴在取別人的重心離地，重心已起，即別人已在自己掌握中，要怎樣便怎樣，又何須發(fā)人于千里？原處起、原處落會更兇更猛……所謂兵不厭詐，計勝人也。指上打下，聲東擊西。隨機應變，聽其勁，觀其動，得其機，攻其勢，察其聲，問其癥。”

1687年，英國物理學家牛頓發(fā)表巨著《自然哲學的數(shù)學原理》，奠基了著名的牛頓力學，包括了牛頓第一、第二、第三定律。牛頓經(jīng)典力學體系的建立開辟了科學發(fā)展的一個新天地、新時代。經(jīng)典力學的廣泛傳播和運用對人們的生活和思想產(chǎn)生了重大影響?，F(xiàn)代機械、建筑、運輸?shù)鹊?，都離不開牛頓力學。武術呢？太極拳呢？它們和牛頓力學的關系如何？答案非?？隙ǎ禾珮O拳乃至武術都必須而且確實符合牛頓力學的原理。

牛頓力學的發(fā)現(xiàn)先于楊露禪年代。在楊露禪年代應該有洋人來中國，其中會有熟解牛頓力學的飽學之士。但沒有傳聞楊露禪的拳藝受到牛頓力學的直接影響。楊澄甫的年代不但有洋人來中國，應該中國還有留學生回國。當時牛頓力學已經(jīng)風行世界，中國的一些進步的中學開始教學物理，而牛頓力學是物理的中心課題。遺憾的是楊澄甫畢生學拳、創(chuàng)拳、傳拳，恐怕沒有接觸過牛頓力學的概念，但這并不妨礙太極拳對牛頓力學的完美實現(xiàn)，就像我們并不是明了了生理學才開始懂得如何消化的。因而，我們將通過證明楊式太極拳（乃至武術）完全符合牛頓定律，說明楊式太極拳和牛頓力學是不折不扣的“不謀而合”。

順便指出，牛頓發(fā)現(xiàn)了三大定律，因而這三大定律用牛頓的名字來命名。三大定律是宏觀世界的基本規(guī)律，牛頓的功績是發(fā)現(xiàn)了它們，并把它們介紹給人類。在三大定律被牛頓發(fā)現(xiàn)之前它們照樣主宰世界，這跟是誰發(fā)現(xiàn)的沒什么關系。哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲，然后有歐洲人向美洲的移民。但美洲的存在是一個事實，美洲的印第安人在哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲之前早就定居在美洲?？梢哉f印第安人比哥倫布要偉大得多。中國人發(fā)明造紙術才是“發(fā)明”，因為在此之前不存在造紙術。由此可見“發(fā)現(xiàn)”和“發(fā)明”大有不同之處?！鞍l(fā)明”會有先后，而“發(fā)現(xiàn)”可以“不謀而合”。楊式太極拳和牛頓力學的吻合證明了太極拳的偉大，又拓寬了基本定律的應用范圍。

在中國傳統(tǒng)武術中有力、勁、內(nèi)功、腳踢、拳打等等概念。競賽場上的散打也可拳打腳踢。摔跤比賽講究如何使對方倒地。拳擊則多用拳頭攻擊對方的中上部。有趣的是很少有人將這些武術運動和牛頓力學聯(lián)系起來。本文將試圖填補這一弱項，而且將破天荒第一次對武術功架作定量的力學分析。

一、牛頓三定律

現(xiàn)在已經(jīng)是21世紀。各位拳友讀者都在本世紀或上世紀接受過正規(guī)的學校教育。比起楊澄甫你們一定有扎實的牛頓力學知識。其實牛頓三定律簡明、扼要、直觀。為以后討論方便，這里重溫一下每一條定律。牛頓第一定律：物體將保持慣性。舉例來說，奔跑的人很難一下子停下來，因為慣性使人體繼續(xù)向前。牛頓第二定律：力等于質(zhì)量和加速度的乘積。（對數(shù)學有興趣的讀者可重溫相關物理書籍。）舉例來說，推動大的物體比推動小的物體要費力。牛頓第三定律：相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。舉例來說，兩人推手，甲方作用于乙方的作用力和乙方作用于甲方的反作用力大小相等，方向相反，并不因為某方功力深厚他就可以多給對方一點力。再舉一例，你用一斤的力提一斤的包，盡管你有提十斤的能力，提包的力還是不多不少正好一斤。

二、平衡與“失根”、“打滑”臨界條件的關系

用力學的原理分析太極拳可以將充滿哲學理念的古老拳術與現(xiàn)代科學相結合，從而加深人們的理解和研究。內(nèi)家拳講究以守為攻，守的目的是使自己立于不敗之地。如何在力學上立于不敗之地呢？李連杰在電影《太極張三豐》中有一幕：和不倒翁對練。不倒翁被推斜后仍然能重新站直的原因是“重心很低”。圖1是人體的模型，中部的圓點表示人體的重心，W是向下的重力，由重心畫垂線與地面交于O點，只要O點在兩腳之間，人體就平衡。兩腳連成的面是人體的支撐面。人體的平衡條件是：重心在支撐面內(nèi)。

如果有一個水平力F（或者一個慣性力）將人體的重心推出兩腳之外（見圖2），人體就失去平衡。在推手競賽中失穩(wěn)的一方被判為失敗。由此可見太極拳在攻防上的功能是：在維持自我平衡的前提下使對方失穩(wěn)。

太極拳講究落地生根，這是形象的說法。這個說法的主要部分是正確的，但也有夸大的成分。圖3中的樹有根，因而能穩(wěn)定在地面上。太極拳師腳踏地面，借此平衡人體，這是落地生根的主要含義。樹的根在地下，太極拳師的腳卻不能扎進土里和地面連成一體，這是夸大了的成分。那么力學上應該如何來描述這種“腳踏地面”的功能呢？“腳踏地面”在力學上就是腳給地面一個向下的正壓力和一個水平向的橫力。圖5中前腳給地面一個向下的正壓力Nq和一個水平向的橫力fq，后腳給地面一個向下的正壓力Nh和一個水平向的橫力fh。根據(jù)牛頓第三定律，地面會給前腳一個向上的大小相等的力Nq和一個水平向反向的大小相等的橫力fq（見圖1）。后腳的情況類推。地面給腳的橫向力就是摩擦力。摩擦力跟鞋底的材料及地面情況有關。舉例來說，在冰上打太極拳一定有站不穩(wěn)的感覺。

腳沒有著地時腳底正壓力為零，這時腳與地的連接失效了，我們把這種情況稱為失根。失根在力學上表示為正壓力等于零。失根在圖3中表示為樹在垂直方向被向上拔起。腳（或樹）一旦離地，正壓力就等于零，離地多遠都一樣。如果圖2中的外力使前腳離地，最終可以把人體重心推出支撐面而導致失穩(wěn)。所以失根是一個臨界條件。達到臨界條件后人體可能失穩(wěn)。推手中不要讓我方達到失根的臨界條件，卻要讓對方達到失根的臨界條件。讓對方達到失根的臨界條件后就此收手就是拳學上的“點到為止”。兩方都知道一方已經(jīng)失根，將要失穩(wěn)，但還未失穩(wěn)，這是交流武藝的君子之交。當然，在推手競賽中要使對方失穩(wěn)才能得分。

腳底的摩擦力跟外界的條件有關系。如果人站在水平面上，又沒有水平外力加之于上，腳底沒有摩擦力。這時如果有一個水平力作用于人體，腳底將有一個摩擦力和水平外力抗衡，水平力越大，摩擦力也越大。其實水平力和摩擦力大小相等，方向相反。如果人站在坡地上，哪怕沒有水平外力，腳底也有摩擦力。這個摩擦力阻止人體向下滑?？梢酝茢啵露仍叫?，摩擦力越大。注意，這時摩擦的方向沿著坡度。但是摩擦力是有限的，當水平外力大到一定程度，摩擦力大到極限值，其后腳底將開始打滑。類似地，如果坡度太斜，人體會下滑。我們就把這種情況稱為打滑。

打滑在圖3中表示為樹在水平方向樹根被切斷而樹干在水平向移動。腳一旦滑動，摩擦力就取最大值。摩擦力的最大值等于摩擦系數(shù)乘以正壓力。開始打滑，可以最終讓人體滑出賽場。所以打滑是一個臨界條件。達到打滑臨界條件后人體可能滑得更遠。推手中不要讓我方達到打滑的臨界條件，卻要讓對方達到打滑的臨界條件。讓對方達到打滑的臨界條件后就此收手就是拳學上的“點到為止”。兩方都知道一方已經(jīng)打滑，將要滑出，但還未滑出，這是交流武藝的君子之交。當然，在推手競賽中要使對方滑出賽場才能得分。

牛頓力學三定律范文第3篇

漂浮和懸浮力都不等于重力，而都是重力的反作用力。反作用力是與“作用力”相對，在力學中，力總是成對出現(xiàn)的，其中一個力（叫做作用力）對應的大小相等、方向相反的力叫做反作用力。

兩個物體之間的作用力和反作用力，總是大小相等，方向相反。力不能離開物體單獨存在，這便是著名的牛頓第三定律。作用力和反作用力沒有主次、先后之分。同時產(chǎn)生、同時消失；這一對力是作用在不同物體上，不可能抵消；作用力和反作用力必須是同一性質(zhì)的力；牛頓第三定律的成立與參照系無關，在非慣性系中牛頓第三定律依然成立；注意區(qū)別作用力與反作用力、平衡力。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

牛頓力學三定律范文第4篇

1、《自然哲學的數(shù)學原理》是英國物理學家艾薩克·牛頓創(chuàng)作的物理學哲學著作，1687年首次出版。

2、《自然哲學的數(shù)學原理》是牛頓重要的物理學哲學著作。全書分為三卷，第一卷“論物體的運動”，表述了牛頓三定律；第二卷也是“論物體的運動”，論述了阻力下物體的運動，為流體力學開先河；第三卷“論宇宙的系統(tǒng)”，討論了宇宙系統(tǒng)。

3、《自然哲學的數(shù)學原理》總結了近代天體力學和地面力學的成就，為經(jīng)典力學規(guī)定了一套基本概念，提出了力學的三大定律和萬有引力定律，從而使經(jīng)典力學成為一個完整的理論體系。該書意味著經(jīng)典力學的成熟，其中所建立的經(jīng)典力學的理論體系成為近代科學的標準尺度。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

牛頓力學三定律范文第5篇

關鍵詞：物理；定律；哲學

物理的核心是定律，本人就物理定律中的哲學談談粗淺看法，以饗讀者。

力學中牛頓有三個定律都包涵哲學原理：

牛頓最初提出的第二定律，就是動量定理：作用在質(zhì)點上合外力的沖量等于質(zhì)點動量的增量。其實這就是辯證唯物主義的因果律。辯證唯物主義的因果律認為：宇宙狀態(tài)的變化都是其前宇宙狀態(tài)積累的結果，運動狀態(tài)的改變都是其前運動狀態(tài)積累（沖量）的結果。其實，反映辯證唯物主義的因果律的定律（理）還有動能定理、功能原理、角動量定理等。

牛頓第一定律指出了物體不受力的運動狀態(tài)。得到牛頓第一定律的過程，實質(zhì)是量變到質(zhì)變的過程。假設物體受力逐漸減小到0（量變），則物體的運動從變速運動變到勻速運動（質(zhì)變）。

牛頓第三定律指出：作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一直線上，存在著對立的傾向，但它們又是性質(zhì)相同，同時存在，同時消失，有作用力必有反作用力，這又表現(xiàn)了統(tǒng)一性。

牛頓三個定律都有哲學內(nèi)涵，萬有引力定律又反映了萬事萬物總是相聯(lián)系（吸引）的哲學思想，因此，整個力學充滿了哲學。

辯證唯物主義認為：內(nèi)容和形式相互依賴，不可分割。電磁場中的高斯定理就是辯證唯物主義的這種思想的體現(xiàn)。靜電場真空中的高斯定理表述為：通過任一閉合曲面的電通量，等于該曲面所包圍的所有電荷的代數(shù)和除以ε0。

高斯定理反映了曲面上的積分與曲面內(nèi)的關系。磁場中高斯定理也同樣反映這種辯證關系。

電磁場中的高斯定理是麥克斯韋方程組的兩個方程，其實麥克斯韋方程組中另兩個定理也同樣反映了“內(nèi)容和形式相互依賴，不可分割”的關系，即邊界線上（形式）與邊界線內(nèi)（內(nèi)容）物理量的關系。麥克斯韋方程組概括了電磁學的基本規(guī)律，因此，整個電磁學充滿了哲學，庫侖定律也反映了事物（電荷）間的聯(lián)系（作用）的哲學思想。

力學和電學定律中有哲學，物理學其他定律中也有哲學。能量守恒和轉化定律反映物質(zhì)運動不滅性的哲學思維。