经典力学的数学原理毕业论文

牛根据前人研究总结出牛顿运动三定律（只有第三条是他自己的，前两条是伽利略的）万有引力定律（什么苹果掉下来之类的故事）微积分！ 其实这个才是牛顿对经典力学的最大贡献。通过微积分牛顿一手从牛顿力学三定律出发构建了整个牛顿力学体系。也就建立了决定论／机械论的宇宙观。只要给定初态，以后宇宙的演化就是决定的。（牛顿本身的理论体系就是完整的，虽然后来拉格朗日和哈密顿各自提出了另一个等价体系，并且计算上更方便） 插曲（和莱布尼茨关于发明权的竞争）。天体力学 从理论上解释了开普勒三定律伽利略相对性原理(就是常用那个v'=v+v0) 绝对时间 绝对空间 上帝的第一推动力 弹力性质的研究 胡克定律（和胡克关于发明权的竞争，著名的站在巨人的肩膀上的真实版本，真相令人极为受打击）划时代的巨著 自然哲学之数学原理（哈雷的工作对于他的出版的推动）。牛顿和莱布尼茨以及胡克的两场著名的口水，个人认为他们的确都是独立同时得到自己的结果，但牛顿为了争发明权过于不择手段。穿插的几个小逸事其实算不上牛顿对经典力学的贡献。

(一)经典力学是从伽利略和开普勒时代开始的，牛顿时代到达成熟阶段（二）1、开普勒 开普勒行星三定律：椭圆定律，等面积定律，和谐定律 2、伽利略 （1）天文方面的贡献：自制望远镜，发现木星的4颗卫星，发现太阳黑子，定出太阳自转周期 （2）力学方面的贡献：提出落体定律和惯性运动的概念 （3）科学方法的贡献：（对现象的观察——提出假设——进行数学和逻辑推理——实验验证——形成理论）开创了科学实验方法，并将实验、观察和理论思威相结合；提出了思想实验 3、牛顿 （1）力学方面的贡献：牛顿三大定律，万有引力 （2）科学研究方法上的贡献：归纳-演绎法 （3）牛顿的自然哲学思想（三）牛顿的自然哲学思想：简单性原理、因果性原理、统一性原理、真理性原理 牛顿的自然哲学思想以及归纳法和演绎法相结合，模型和数学想结合的科学研究方法，不仅是他成功的建立了经典力学体系，实现了物理学史上第一次大综合。而且推动了近代科学的大发展

物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维的自然学科。在现代，物理学已经成为自然学科中最基础的学科之一。 远古时代，燧人钻木取火，其基本原理正是摩擦生热原理，在热量积蓄到一定程度时就可以使木头与氧气发生剧烈反应产生火焰；在现代，人们利用电磁炉加热食物，其基本原理是电磁感应原理，利用形成涡流产生的热量为火锅供热；在力一定的条件下，接触面积越小，也强就越大，于是，人们使用锋利的刀切割物品；利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小、虚像的特点，使看到的实物小，观察范围更大，而保证行车安全；根据液体压强的特点，液体压强与液体的深度成正比，所以大坝总是设计成下宽上窄的梯形；利用地球引力提供向心力，从而使人造卫星在地球上空做圆周运动；利用气流喷出时产生强大的冲量，从而完成火箭的发射……纵观人类发展历程，物理学始终贯穿着人类文明史。小到个人生活的衣食住行，大到一个国家的科技国防事业，物理学已经渗透到社会生活的方方面面。 十七世纪，牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出了三大经典力学基本运动定律。牛顿三大定律的提出，向人们阐明了运动与力的关系，为牛顿经典力学奠定了基础，并在物理领域有着不可磨灭的地位，至今仍是人们解决宏观低速运动问题的首选方法。 让我们先来看一道与生活密切相关的高中物理题：一辆轿车违章行驶，以108km/h的速度驶入左侧逆行车道时，发现前方80米出有一两卡车正以72km/h的速度迎面驶来。两车司机同时刹车，刹车加速度都是20m/s2。两车司机的反应时间（即司机发现险情到实施刹车所经历的时间）都为△T。请△T为多少是，才能保证两车不相撞？ 且不考虑这道题的答案，我们来分析一下这其中的物理过程。 首先，轿车在道路上行驶。由于路面是粗糙的，车轮表面与地面有弹力作用且产生了相对运动，所以车轮与路面之间产生了滑动摩擦力f，方向与运动方向相反。 牛顿在《自然哲学中的数学原理》一书中写道：“每个物体继续保持静止或延一直线做匀速运动的状态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态。”这便是牛顿第一定理，也称为“惯性定律”。运动并不需要力去维持，只有当物体的运动状态（速度）发生变化，即产生加速度是，才需要力的作用。物体所以能保持静止火匀速直线运动，物体所以能保持静止或匀速直线运动，实在不受力的条件下，由物体本身的特性来巨鼎的。它阐明了力不是维系物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。 行驶的轿车“以108km/h的速度驶入……”，说明轿车在进行匀速直线运动。由牛顿第一定律可推知，因为汽车的速度没有改变，即加速度为零，所以此时汽车所受到的和外力必定为零。那么轿车如何在收到滑动摩擦力的情况下受合力为零呢？如图1所示，根据二力平衡的条件可推知，轿车此时必定还受到一个外力F，与摩擦力f大小相等，方向相反。这个力便是牵引力。 由于车辆在行驶过程中会一直受到滑动摩擦力的作用，要使车辆一直保持运动状态，便要始终启动发动机，令发动机施与车辆牵引力。 在汽车匀速行驶的过程中，正是利用了牛顿第一定律的原理，使汽车在不受和外力的情况下，加速度为零，从而没有改变汽车的运动状态，即速度。 想让两车不相撞，便要让两车停止行驶。由直线运动的规律可知，Vt=V0+at。欲使车辆减速，必使之具有与运动方向反响的加速度。让我们再来看看两车的制动过程。 牛顿在牛顿第二定律中阐述道：物体在受外力作用时，它所获得的加速度与外力的大小成正比，并与物体的质量成反比，即a∝F/m。写成等式，有F=km。在使用国际单位制的情况下，便有F=ma。 汽车制动后，如图2所示，牵引力突然消失，汽车只受到滑动摩擦力f，方向与运动方向相反。根据牛二定律，在此情况下，汽车的加速度为a=f/m，其中m为汽车质量。根据直线运动的规律，易得汽车停下的时间为T=|V0/a|。其运动过程V-T图像如图3中a曲线所示。 在实际的情况中，汽车制动后与地面之间并不一直是滑动摩擦力，而是先经历极短暂的相对静止过程。在此短暂的相对静止过程中，车轮与地面有相对运动的趋势，于是存在静摩擦力。静摩擦力逐渐增大，达到最大静摩擦力时，车轮与地面之间开始相对滑动。 怎样才能使刹车的效果达到最佳呢？ 由于最大静摩擦力总是略大于滑动摩擦力，则最大静摩擦力下的加速度a静静静静====f静/m>f/m。其运动过程V-T图像如图3中b曲线所示。由图像可知，汽车静止下来所需的时间T’

3000字？你还是多找点资料抄吧！

。。。。牛顿算是经典力学的开创者吧，经典力学时从他的牛顿三大定律开始完善和被认可的。

这个我也不太清楚，哈哈

经典与时代的批判----------经典力学的成就与局限性摘要：论述经典力学的成就，批判经典力学的绝对时间、绝对空间、引力本质、质量不变等观点，说明其应用范围及其与经典物理学的矛盾。关键词：空间 时间 引力的本质 质量 速度 能量 矛盾一、经典力学的成就经典力学的理论体系是以牛顿运动三定律为基础的。牛顿系统地总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了万有引力定律和牛顿运动三定律，于 1687年出版了《自然哲学数学原理》。这是牛顿的一部代表作，也是力学的一部经典著作。牛顿在这部书中，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，建立了经典力学的完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体的力学统一起来，这是物理学史上第一次大的综合。所以，牛顿的《自然哲学数学原理》的出版，标志着经典力学体系的建立。这对科学发展的进程以及后代科学家们的思维方式产生了极其深刻的影响。牛顿力学的建立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。二、经典力学的局限性创造历史的人们总是不可避免地要受到历史的制约，牛顿当然也不例外。由于受到时代的局限，牛顿创立的经典力学的基本概念和基本原理存在着固有的局限性，主要表现在以下几个方面：第一，引入了绝对时间、绝对空间等基本概念。按照牛顿的说法，绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性而均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着。绝对空间就其本性而言，是与任何外界事物无关而永远是相同的和不动的。绝对运动是一个物体从某一绝对的处所向另一绝对的处所的移动。莱布尼兹、贝克莱、马赫等先后都对绝对空间、时间观念提出过有价值的异议，指出过，没有证据能表明牛顿绝对空间的存在。爱因斯坦推广了上述的相对性原理，提出狭义相对论。在狭义相对论中，长度和时间间隔也变成相对量，运动的尺相对于静止的尺变短，运动的钟相对于静止的钟变慢。在广义相对论中，时空的性质不是与物体运动无关的：一方面，物体运动的性质要决定于用怎样的空间时间参照系来描写它另一方面时空的性质也决定于物体及其运动本身。量子论的发展，对时间概念提出了更根本的问题。量子论的结论之一就是：对于一个体系在过去可能存在于什么状态的判断结果，要决定于在现今的测量中做怎样的选择。这种现在与过去之间的相互关系，是与因果顺序概念十分不同的，暗含于时间概念中的因果序列要求过去的存在应是不依赖现在的。因此，用时间来描述事件发生的顺序，可能并不总是合用的。空间与时间是事物之间的一种次序，但并不一定是最基本的次序，它可能是更基本的次序的一种近似。第二，牛顿虽然对引力的本质持审慎态度，但最终还是对它作了抽象的、纯粹数学形式的概括，把它实际看作是一种直接的、即时传递的超距作用力。爱因斯坦的广义相对论对万有引力做出一种解释，就是时空本身是有弹性的，可以弯曲、伸展。当一个有质量的物体置于某一空间时，空间就会弯曲变形，质量越大，空间弯曲变形就越严重。那么，空间为什么会在有质量的物体周围弯曲呢？爱因斯坦也没能给出答案。所以，爱因斯坦的弯曲空间理论也没有说明引力的本质是什么。量子力学关于电荷间的电磁力和强子间的强相互作用力的传递原理的解释也没有说明引力的本质是什么。认为引力是通过引力场或引力子来传递的观点也未得到肯定，因为，至今科学家也没有找到传递万有引力作用的引力子。第三、 在经典力学中物体的质量是恒定不变的，它与物体的速度或能量无关。在相对论中质量这一概念的外延就被大大地扩展了。.爱因斯坦著名的质能方程E=mc2使到原来在经典力学中彼此独立的质量守恒和能量守恒定律结合起来，成了统一的“质能守恒定律”，它充分反映了物质和运动的统一性。质能方程说明，质量和能量是不可分割而联系着的.一方面，任何物质系统既可用质量m来标志它的数量，也可用能量E来标志它的数量；另一方面，一个系统的能量减少时，其质量也相应减少，另一个系统接受而增加了能量时，其质量也相应地增加.爱因斯坦从力学的观点出发，考虑两个球体的弹性碰撞，利用动量守恒定理和相对论速度相加定理能够导出著名的质速度公式该式说明，物体的质量不再是与其运动状态无关的量，它依赖于物体的运动速度。运动物体速度为v时的质量为 ，式中m0为物体的静质量，当物体的速度趋于光速时，物体的质量趋于无穷大。第四，经典力学定律只适用于宏观低速世界，对于可与光速相比的高速情况和微观世界的适用问题，当时没有涉及也不可能涉及。第五，经典物理学与经典力学的潜在矛盾在经典物理学中，最难使人满意之处恐怕莫过于对光的描述了。如果微粒说是正确的，那么人们不禁要问，当光被吸收的时候，组成光的粒子变成了什么呢？而且为了既表示可称量物质又表示光，必须在讨论中引入不同的实体，这无论如何也不能使人心安理得。同样，纳入力学框架中的光的波动论也难以自圆其说。按照波动论，光被解释为充满宇宙空间的以太的振动。由于光是横波，因此以太必须具有承受切应力而不承受压应力的能力，又由于以太对可称量物质并不产生可观察到的阻力，它又必须具有极小的密度。为此，人们绞尽脑汁，臆想出种种以太模型。这种无所不能、无奇不有的以太反倒使人如堕五里雾中。经典力学的基本概念和基本原理在热力学中也遇到了一些麻烦。1865年，克劳修斯确立了热力学第二定律，该定律揭示出与热现象有关的物理过程具有不可逆性。在经典力学中，从来也未发现类似的情况，力学过程的可逆性是由普遍的力学原理做保证的。可是热力学第二定律也是普遍成立的，因此，这个矛盾是无法用力学的基本观念予以解释的。三、总结牛顿用自己毕生的精力，建起了一座科学丰碑，他的研究推动了人类文明的进程，它在宏观物理学的各方面所取得的成就就是极其广泛和辉煌的。然而创造历史的人们总是不可避免地要受到历史的制约，牛顿当然也不例外。由于受到时代的局限，牛顿在否定亚里士多德以来有关错误论述和含糊概念、创立牛顿力学的同时，也在其中隐含了自我否定的潜在因素。诚如恩格斯所说的：“凡在人类历史领域中是现实的，随着时间的推移，都会成为不合理的；因而按其本性来说已经是不合理的，一开始就包含着不合理性”。(《马克思恩格斯选集》第四卷)由于牛顿尽力把他的体系表现为由经验必然性所决定的，特别是由于经典力学在实践上的巨大成就，足以阻碍后人去思考那些基本概念和基本原理的先验特征，以至于在相当长的时期内，无论谁也没有想到，整个物理学的基础可能需要从根本上加以改造。事实上，物理学在每一个历史时期都有它自己的基本概念和基本原理，而继后的时期人们又往往夸大它们的作用，不适当地把它们误用到其所能及的范围之外。为了消除这种误用，每—个历史时期都需要一种新的启蒙，正是这种永不止息的启蒙精神，才使科学不致变为僵化的教条。参考文献：[1]经典场论 张启仁著 北京：科学出版社，2003[2]量子力学 井孝功著 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004[3]空间：从相对论到M理论的历史 关洪著 北京：清华大学出版社，2004[4]时间 保罗•贝内特著；苏福忠译 上海：上海人民美术出版社，2003[5]狭义相对论 G.司蒂文逊；.凯尔密司特 上海：上海科学技术出版社，1963[6]相对论导引 赵展岳著 北京：清华大学出版社，2002[7]热力学 王竹溪著 北京：北京大学出版社，2005[8]物理学史 郭奕玲，沈慧君编著 北京：清华大学出版社，1993[9]大学物理．下 钟江帆主编 北京：高等教育出版社，2004