06月12日, 2013
中国物理网（gaozhongwuli.com）资料整理。王尚资料，转载注明。最近物理家教时，有学生问我，您在物理家教中常挂在嘴边的的经典力学指什么？
在这里我对大家关注的，同时也是经常听到但不理解的学习问题，王尚给大家做个系统的答疑。
高中物理中的“经典力学”，又叫“牛顿力学”。其内容是以三大牛顿运动定律作为基础的。具体牛顿力学指的是，在宏观世界，研究对象在低速状态下运动的物理学范畴。经典力学分为静力学 (描述静止物体)，运动学 (描述物体运动)，和动力学 (描述物体受力作用下的运动)。需要指出来的是在高中物理我们研究的物体的平衡、匀变速直线运动、牛顿定律三章节均是这三块知识的最简单部分，到大学中的理论力学、材料力学等力学会有进一步的探索与研究。实际上早在几百年前，一位人类史上伟大的科学家伽利略先生，就从实验中发现了这些定律中的若干，并提出了假想理想实验模型（新课标），但在当时极度匮乏的数学知识前提下，伟大的伽利略并没有以文字的形式正式命名这些非常天才性的结论。英国伟大的科学家牛顿先生在此基础上，最早用数学描述把这些定律固定下来。（在这里需要给学生们说的是，牛顿不仅仅是一个物理学家，他在更大的程度上是一位数学家。在大学里，大家还会学到好多牛顿总结的公式如牛顿莱布尼兹公式等）
经典力学的这三条定律是现代物理学的基础，分别如下：
第一定律：如果物体处于静止状态或作匀速直线运动，只要没有外力作用，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。这个定律也叫惯性定律；（伽利略曾明确指出）
第二定律：定量地描述外力使物体运动的变化情况，产生的加速度与物体受到的力成正比，与物体质量成反比，即a=F/m；（伽利略斜塔实验）
第三定律：两个物体的相互作用力总是大小相等，方向相反。（伽利略斜塔实验假设的分析）
高中物理中牛顿经典力学的特点有如下：
第一：是打破了绝对空间的概念，即在不同空间发生的事件是“相对”不同的，这在我们高中物理一开始的物理参考坐标系就讲到了。如运动车厢内静止的物体，相对在车厢外的人来说是运动的。
第二：仍然认为时间是绝对不变的。（这一点是被爱因斯坦狭义相对论修整，在新课标的物理课本上大家可以查看到）雅可比、拉格朗日(Lagrange)、哈密顿(Hamilton)等发展了它的形式，成为所谓分析力学(Analytic mechanics)。分析力学所建立的框架成为现代物理的基础，如量子场论、广义相对论、量子引力等。微分几何的发展为它注入了新的生命力，成为现代经典力学的主要研究手段。
经典力学在日常经验范围内给出了精确的结果，在接近光速的高速度的系统中被相对论力学取代,在小距离尺度系统中被量子力学取代，在同时具有上述两种特性的系统中被相对论量子场论取代。但是，经典力学依然是最为实用的物理理论，因为大部分情况下，在我们人类的周围都是处在经典力学的研究环境中的。具体来说：
第一，它比上述理论简单且易于应用；
第二，它在很多场合近似正确。
经典力学可用于描述人体尺寸物体的运动（例如顶和棒球），很多天体（如行星和星系）的运动，以及一些微尺度物体（如有机分子）。虽然经典力学和其他“经典”理论（如经典电磁学和热力学）大致兼容，还是有些只有现代物理才能解释的不一致性在十九世纪末被发现。经电非相对论电动力学预言光速相对于以太是常数，这一预测和经典力学无法调和，并导致了狭义相对论的发展。当和经典热力学结合起来时，经典力学导出吉布斯佯谬（熵无定义）和紫外灾难（黑体发射无穷能量）。关于经典力学，就说这些吧，说的太多大家也听不明白也不想听了。
文章首发：北京物理家教
文/王尚；高中物理网力学组主编。王尚老师《物理自诊断》每道题都有视频讲解的辅导书，热卖中。点击这里了解更多。
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