素质物理课堂讲解.pptx

第二章第二章 对物体运动规律的思考对物体运动规律的思考 经典力学的建立经典力学的建立重点：重点：(1)哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿对经典力学的建立所做的贡献；对经典力学的建立所做的贡献；(2)描述质点运动的物理量，圆周运动中的描述质点运动的物理量，圆周运动中的加速度和角量描述；加速度和角量描述；(3)牛顿的运动三定律、万有引力定律以及牛顿的运动三定律、万有引力定律以及科学思想方法科学思想方法力学研究宏观物体机械运动的现象和规力学研究宏观物体机械运动的现象和规律。律。牛顿牛顿建立了经典力学，把地面物体建立了经典力学，把地面物体和天体的运动统一起来。但在牛顿之前，和天体的运动统一起来。但在牛顿之前，哥白尼、开普勒、伽利略哥白尼、开普勒、伽利略等人做了大量等人做了大量的工作。的工作。2 1 人类宇宙观的发展及经典力人类宇宙观的发展及经典力 学的诞生学的诞生 一、古代人类对天体运动的认识一、古代人类对天体运动的认识 早在公元前早在公元前4世纪，古希腊哲学家世纪，古希腊哲学家亚里亚里士多德士多德就已提出了就已提出了“地心说地心说”，即认为，即认为地球位于宇宙的中心。地球位于宇宙的中心。140年，古希腊天文学家年，古希腊天文学家托勒密托勒密在前在前人工作的基础上，发表了他的人工作的基础上，发表了他的天文学天文学大成大成，系统地确立了，系统地确立了地心说地心说。托勒密托勒密根据这一学说，地为球形，且居于宇宙根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达长达1400余年。余年。二、从哥白尼到开普勒二、从哥白尼到开普勒1.哥白尼创立哥白尼创立日心说日心说 科学根源：随着天文学观察数据越来越科学根源：随着天文学观察数据越来越多，为了给予解释，托勒密的地心说不断多，为了给予解释，托勒密的地心说不断修补，越来越复杂，难以使人信服。修补，越来越复杂，难以使人信服。哲学根源：哥白尼接受哲学根源：哥白尼接受毕达哥拉斯毕达哥拉斯学派学派提出的提出的“宇宙是和谐的，可用简单的数宇宙是和谐的，可用简单的数学关系来表达宇宙规律学关系来表达宇宙规律”的基本思想。的基本思想。他也赞同他也赞同柏拉图柏拉图哲学，同柏拉图一样，哲学，同柏拉图一样，高度赞美太阳，给予太阳高度赞美太阳，给予太阳“宇宙正中宇宙正中”的位置。的位置。哥白尼哥白尼1543年，在哥白尼病逝前夕，出版了年，在哥白尼病逝前夕，出版了天体运行论天体运行论。天体运行论天体运行论中，中，哥白尼提出了他的日心宇宙体系，太阳哥白尼提出了他的日心宇宙体系，太阳位于宇宙的中心，地球和其他行星沿着位于宇宙的中心，地球和其他行星沿着圆形轨道绕太阳运行，只有月亮绕地球圆形轨道绕太阳运行，只有月亮绕地球运行，地球还有自转。运行，地球还有自转。日心说使得自然科学开始从神学中解放日心说使得自然科学开始从神学中解放出来，因此，出来，因此，1543年年常被看做近代科学常被看做近代科学诞生的一年。诞生的一年。哥白尼的日心说改变了当时人们对宇宙哥白尼的日心说改变了当时人们对宇宙的认识，但是的认识，但是布鲁诺布鲁诺走得更远，他认为走得更远，他认为太阳也不是宇宙的中心，而只是一颗普太阳也不是宇宙的中心，而只是一颗普通的恒星。通的恒星。2.实践是检验真理的唯一标准实践是检验真理的唯一标准 第谷第谷的贡献的贡献 第谷终身致力于天文仪器制造和天文研第谷终身致力于天文仪器制造和天文研究。他不断改进观测仪器，重新测定了究。他不断改进观测仪器，重新测定了一系列重要的天文数据，他的测量结果一系列重要的天文数据，他的测量结果与现代值都很接近。第谷通过重新测定与现代值都很接近。第谷通过重新测定恒星的位置，编制成比以往更准确的恒星的位置，编制成比以往更准确的1000多颗恒星的星表。多颗恒星的星表。3.开普勒行星运行三定律开普勒行星运行三定律 开普勒于开普勒于16091619年间相继提出行年间相继提出行星运动的三定律。星运动的三定律。开普勒发现利用哥白尼模型火星轨道数开普勒发现利用哥白尼模型火星轨道数据与第谷观测的数据有据与第谷观测的数据有8偏差，促使他偏差，促使他改进理论模型。他曾说：改进理论模型。他曾说：“这这8角分是不角分是不允许忽略的，它使我走上改革整个天文允许忽略的，它使我走上改革整个天文学的道路。学的道路。”第一定律轨道定律：所有行星分别在大第一定律轨道定律：所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳位于这些椭圆的一个焦点上。阳位于这些椭圆的一个焦点上。第二定律等面积定律：在行星与太阳间第二定律等面积定律：在行星与太阳间做一条直线（称为矢径），则此直线在做一条直线（称为矢径），则此直线在行星运动时在相等的时间内扫过相等的行星运动时在相等的时间内扫过相等的面积。面积。第三定律和谐定律：各个行星绕太阳一第三定律和谐定律：各个行星绕太阳一周所需的时间，即公转周期周所需的时间，即公转周期T的平方正的平方正比于各行星与太阳平均距离比于各行星与太阳平均距离R的三次方。的三次方。开普勒开普勒开普勒已经认识到他的定律暗示了太阳开普勒已经认识到他的定律暗示了太阳对行星有一种吸引力，这个力随距离的对行星有一种吸引力，这个力随距离的增大而减弱。这样才能理解例如为什么增大而减弱。这样才能理解例如为什么水星（离太阳最近）的运动速度比金星水星（离太阳最近）的运动速度比金星的快，因而周期最短的事实。的快，因而周期最短的事实。从开普勒起，天文学真正成为一门精确从开普勒起，天文学真正成为一门精确科学，成为近代科学的开路先锋。科学，成为近代科学的开路先锋。三、伽利略与经典力学的诞生三、伽利略与经典力学的诞生1.科学的捍卫者科学的捍卫者伽利略伽利略 伽利略是意大利文伽利略是意大利文艺复兴后期伟大的天艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家和文学家、物理学家和哲学家。哲学家。木星卫星木星卫星 伽利略在天文学方面的贡献：伽利略在天文学方面的贡献：自制望远镜（自制望远镜（1609年），为纪念他首先用年），为纪念他首先用望远镜观察星空这一壮望远镜观察星空这一壮举，举，2009年为国际天年为国际天文年文年。发现木星的发现木星的4颗卫星颗卫星发现太阳黑子，定出太发现太阳黑子，定出太阳自转周期阳自转周期2.伽利略对运动学的研究伽利略对运动学的研究(1)伽利略对落体的研究伽利略对落体的研究 16世纪以前亚里士多德的运动理论占统世纪以前亚里士多德的运动理论占统治地位，亚里士多德认为治地位，亚里士多德认为“落体运动的落体运动的速度与其重量成正比速度与其重量成正比”。伽利略设想了伽利略设想了理想实验理想实验“落体佯谬落体佯谬”和和“球体下落球体下落”，驳斥了亚里士多德的错，驳斥了亚里士多德的错误观点。误观点。并通过并通过斜面实验斜面实验发现自由落体定律。发现自由落体定律。“一个从静止开始下落的物体在相等的时一个从静止开始下落的物体在相等的时间间隔内经过的各段距离之比，等于从间间隔内经过的各段距离之比，等于从1开始的一系列奇数之比。开始的一系列奇数之比。”斜面实验在斜面实验在2002年被评为历史上年被评为历史上“最美最美丽丽”的十大物理实验之一。的十大物理实验之一。(2)伽利略对惯性原理的研究伽利略对惯性原理的研究 亚里士多德认为：任何运动着的事物都必然有亚里士多德认为：任何运动着的事物都必然有推动者。推动者。伽利略通过伽利略通过理想实验理想实验“斜面实验斜面实验”，得到了这，得到了这样的结论样的结论“一个运动的物体，假如有了某种速一个运动的物体，假如有了某种速度以后，只要没有增加或者减小速度的外部原度以后，只要没有增加或者减小速度的外部原因，便会始终保持这种速度。这个条件只有在因，便会始终保持这种速度。这个条件只有在水平的平面上才有可能，因为在斜面的情况下，水平的平面上才有可能，因为在斜面的情况下，朝下的斜面提供了加速的起因，而朝上的斜面朝下的斜面提供了加速的起因，而朝上的斜面提供了减速的起因；由此可知，只有在水平面提供了减速的起因；由此可知，只有在水平面上运动才是不变的。上运动才是不变的。”可以看出，伽利略提出了可以看出，伽利略提出了惯性惯性的概念，的概念，把运动分为匀速和变速，意识到了把运动分为匀速和变速，意识到了速度速度和加速度和加速度的差别，已经有了牛顿第一、的差别，已经有了牛顿第一、第二定律的萌芽。第二定律的萌芽。(3)相对性原理相对性原理 一切力学规律在不同的惯性系中有相同一切力学规律在不同的惯性系中有相同的形式的形式 “只要船的运动是均匀的，只要船的运动是均匀的，人们观，人们观察到的现象将同船静止时的完全一样，察到的现象将同船静止时的完全一样，这些现象表明，在船里所做的任何，这些现象表明，在船里所做的任何观察和实验，都不可能判断船究竟是在观察和实验，都不可能判断船究竟是在运动还是停止不动。运动还是停止不动。”3.伽利略的科学研究方法伽利略的科学研究方法 在伽利略之前，物理学乃至整个自然科在伽利略之前，物理学乃至整个自然科学只不过是哲学的一个分支。伽利略开学只不过是哲学的一个分支。伽利略开创了创了科学试验方法科学试验方法，并将实验、观察和，并将实验、观察和理论思维相结合。理论思维相结合。从斜面实验看伽利略的研究方法：从斜面实验看伽利略的研究方法：对现象的观察对现象的观察提出假设（匀加速运动提出假设（匀加速运动假设）假设）进行数学和逻辑的推理进行数学和逻辑的推理实验实验验证（验证（st2）形成理论形成理论 爱因斯坦评价他说：爱因斯坦评价他说：“伽利略的发现以伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端。学真正的开端。”伽利略被后人称为伽利略被后人称为“现代物理之父现代物理之父”。提出了提出了理想实验理想实验。4.伽利略对经典力学的贡献伽利略对经典力学的贡献 伽利略是牛顿创建经典力学的先驱者。伽利略是牛顿创建经典力学的先驱者。2 2 经典力学对运动的描述经典力学对运动的描述1.运动的绝对性和相对性运动的绝对性和相对性(1)运动是绝对的运动是绝对的(2)运动描述的相对性运动描述的相对性 例：火车例：火车2参考系、坐标系参考系、坐标系(1)参考系参考系：描述物体的运动而选的标准物：描述物体的运动而选的标准物 例：日心系、地心系、地面系例：日心系、地心系、地面系 通常选地面做参考系通常选地面做参考系日心系日心系zx y地心系地心系地面系地面系(2)坐标系坐标系直角坐标系、直角坐标系、平面极坐标系、自然坐标系平面极坐标系、自然坐标系直角坐标系直角坐标系自然坐标系自然坐标系极坐标系极坐标系一、描述质点运动的基本概念和基本物理量一、描述质点运动的基本概念和基本物理量1质点质点(1)忽略物体的大小和形状，把它看作是一忽略物体的大小和形状，把它看作是一个有质量的点。个有质量的点。例：地球的公转和自转例：地球的公转和自转(2)质点是一种质点是一种物理模型物理模型其他模型：其他模型：刚体刚体、理想气体、理想气体、点电荷、点电荷 2位置矢量位置矢量(1)表示质点所在位置表示质点所在位置(2)在直角坐标系中在直角坐标系中3.运动方程运动方程(1)定义：通常位矢是时间定义：通常位矢是时间t的函数，用的函数，用 表示。表示。称为质点的运动方程称为质点的运动方程 例：例：(2)在直角坐标系中在直角坐标系中消去消去t，可得质点运动的轨迹方程。，可得质点运动的轨迹方程。例：设质点的运动函数为例：设质点的运动函数为 消去消去t，可得轨道方程，可得轨道方程 ，可知质点在可知质点在z=0的平面内以原点为圆心的平面内以原点为圆心做半径为做半径为4的圆周运动的圆周运动4位移矢量位移矢量(1)表示质点位置的变化表示质点位置的变化(2)(3)位移与路程的区别位移与路程的区别a.路程路程 为标量为标量b.通常通常 ，在在 时，时，5速度速度(1)表示运动的快慢表示运动的快慢a.平均速度为平均速度为b.当当 时，瞬时速度时，瞬时速度(2)速度与速率的区别速度与速率的区别6加速度加速度 表示速度变化的快慢表示速度变化的快慢a.质点的速度增量为质点的速度增量为 这段时间内平均加速度为这段时间内平均加速度为b.当当 时，瞬时加速度时，瞬时加速度BA例例1设质点做平面运动设质点做平面运动 试分析其运动试分析其运动解：轨迹方程为：解：轨迹方程为：例例2匀加速直线运动匀加速直线运动二、二、运动叠加原理运动叠加原理 物体的实际运动可看做几个方向的分物体的实际运动可看做几个方向的分运动的合成。运动的合成。例：平抛运动例：平抛运动三、抛体运动三、抛体运动在地球表面附近将一物体以速度在地球表面附近将一物体以速度 抛出抛出 由运动的叠加原理，斜抛运动可看作水由运动的叠加原理，斜抛运动可看作水平方向上的匀速直线运动与竖直上抛运平方向上的匀速直线运动与竖直上抛运动的叠加。动的叠加。设设 与水平方向（与水平方向（x轴）夹角为轴）夹角为 ，则，则由由可得物体运动的轨迹方程可得物体运动的轨迹方程抛体落地点与抛出点间距离称为抛体落地点与抛出点间距离称为射程射程 当当 时，有最大值时，有最大值四、曲线运动中的切线加速度和法向加速度四、曲线运动中的切线加速度和法向加速度 其中其中 为为P点处的曲率半径，点处的曲率半径，为为法向加法向加速度速度，改变了速度的方向改变了速度的方向，为为切向加切向加速度速度，改变了速度的大小改变了速度的大小。以圆周运动为例以圆周运动为例在一般的圆周运动中，在一般的圆周运动中，速度的大小和方向都发生变化速度的大小和方向都发生变化 为速度大小的变化量，为速度大小的变化量，为速度方向的改变量为速度方向的改变量 其中，法向加速度其中，法向加速度 改变了速度的方向，改变了速度的方向，切向加速度切向加速度 则改变了速度的大小。则改变了速度的大小。在匀速圆周运动中在匀速圆周运动中，速度只有方向上的，速度只有方向上的变化，而且变化，而且因此，因此，五、圆周运动五、圆周运动 线量线量与与角量角量 一质点绕原点一质点绕原点O以半径以半径r作圆周运动，作圆周运动，径矢径矢 与与x轴夹角为轴夹角为 。1质点作圆周运动，则有质点作圆周运动，则有(1)，称为，称为角位置角位置。，称为，称为角位移角位移。or Sv(2)，为平均角速度。，为平均角速度。在一般的变速圆周运动中，在一般的变速圆周运动中，时，时，平均角速度的极限值称为平均角速度的极限值称为角速度角速度。即角速度等于即角速度等于 对时间对时间 的变化率。的变化率。or Sv(3)平均角加速度平均角加速度 角加速度角加速度 or Sv2设设 时间内质点走过的路程为时间内质点走过的路程为 ，径，径矢矢 转过的角度为转过的角度为 ，则有：，则有：or Sv例例3.解：解：质点做匀减速圆周运动质点做匀减速圆周运动2 3 牛顿运动定律牛顿运动定律英国著名诗人英国著名诗人Pope写道：写道：自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中，自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中，上帝说：上帝说：“让牛顿去吧！让牛顿去吧！”于是一切成为光明。于是一切成为光明。一、牛顿及其成就一、牛顿及其成就 牛顿是物理学家、天文学家和数学家，牛顿是物理学家、天文学家和数学家，经典力学的集大成者。经典力学的集大成者。发现光的发现光的色散色散现象现象 提出提出万有引力定律和运动三定律万有引力定律和运动三定律 创立了创立了微积分微积分 16851687年，牛顿发表了著名的年，牛顿发表了著名的自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理二、牛顿运动三定律二、牛顿运动三定律1.牛顿第一定律（惯性定律）牛顿第一定律（惯性定律）任何物体都保持其静止或匀速直线运动任何物体都保持其静止或匀速直线运动状态，直到其他物体所作用的力迫使它改状态，直到其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。变这种状态为止。(1)惯性惯性：物体保持其运动状态不变的性质：物体保持其运动状态不变的性质(2)定义了定义了惯性参考系惯性参考系，即牛顿运动定律成，即牛顿运动定律成 立的参考系立的参考系(3)力力是改变物体运动状态的原因是改变物体运动状态的原因2.牛顿第二定律牛顿第二定律(1)力是矢量，满足叠加原理。力是矢量，满足叠加原理。单位：牛顿单位：牛顿(N)(2)质量质量是物体惯性大小的量度。是物体惯性大小的量度。(3)牛顿第二定律只适用于质点的运动牛顿第二定律只适用于质点的运动 合外力合外力 与加速度与加速度 之间是瞬时对应关系之间是瞬时对应关系(4)在直角坐标系中在直角坐标系中 在自然坐标系中在自然坐标系中3.牛顿第三定律牛顿第三定律 两个物体之间的作用力和反作用力，沿两个物体之间的作用力和反作用力，沿同一直线、大小相等、方向相反、分同一直线、大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上。别作用在两个物体上。(1)同时存在同时存在 (2)作用在两个物体上，不能抵消作用在两个物体上，不能抵消 (3)是同种性质的力是同种性质的力三、几种常见的力三、几种常见的力1.万有引力、重力万有引力、重力 万有引力定律的发现万有引力定律的发现(1)问题的提出问题的提出月亮为什么不掉下来？月亮为什么不掉下来？设想在山顶上把一颗炮弹水平发射出设想在山顶上把一颗炮弹水平发射出去，它将沿着一条不断下弯的曲线运动，最去，它将沿着一条不断下弯的曲线运动，最后落到地面上。这说明地球给炮弹一个向下后落到地面上。这说明地球给炮弹一个向下的拉力，即的拉力，即地球的引力地球的引力。随着炮弹抛射速度的增大，随着炮弹抛射速度的增大，炮弹飞得越来越远。当速炮弹飞得越来越远。当速度大到一定值时，炮弹就度大到一定值时，炮弹就绕地球旋转，成为一个绕地球旋转，成为一个“小月亮小月亮”。这一速度值即。这一速度值即为为第一宇宙速度第一宇宙速度7.9km/s。当抛射速度继续增大时，当抛射速度继续增大时，炮弹的轨道变为椭圆，增炮弹的轨道变为椭圆，增大至大至第二宇宙速度第二宇宙速度11.2km/s时，炮弹就脱时，炮弹就脱离了地球的束缚。离了地球的束缚。而月亮正是受到地球的引力作用而月亮正是受到地球的引力作用不断下不断下落落，绕地球转动，而不是沿切线方向飞，绕地球转动，而不是沿切线方向飞走脱离地球。走脱离地球。引力不应只存在于天体之间，以及地球引力不应只存在于天体之间，以及地球与地球上的物体之间。牛顿推断，与地球上的物体之间。牛顿推断，引力引力是普遍存在的是普遍存在的，宇宙中的每一对物体之，宇宙中的每一对物体之间都有这种力作用着，称为间都有这种力作用着，称为万有引力万有引力。(2)万有引力公式的建立万有引力公式的建立 任意两个物体之间存在着万有引力，其任意两个物体之间存在着万有引力，其方向沿着它们的连线，其大小与它们方向沿着它们的连线，其大小与它们的质量的乘积成正比，与它们之间的的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。距离的平方成反比。其中引力常量其中引力常量(3)引力常量的测得引力常量的测得 引力常数引力常数G的测定是的测定是1798年由年由卡文迪许卡文迪许利用利用扭秤实验扭秤实验测得。测得。此实验也被评为历史上此实验也被评为历史上“最美丽最美丽”的十的十大实验之一。大实验之一。卡文迪许的测量值：卡文迪许的测量值：卡文迪许扭秤实验开创了卡文迪许扭秤实验开创了微小量测量微小量测量的先的先河，使河，使科学放大思想科学放大思想得到推广。得到推广。(4)理论预言的实践检验理论预言的实践检验 哈雷彗星和海王星的发现哈雷彗星和海王星的发现 (5)重力重力 通常把地球对地面附近物体的万有引力叫做重力，通常把地球对地面附近物体的万有引力叫做重力，其方向指向地心（竖直向下）。其方向指向地心（竖直向下）。任何物体在重力作用下都具有任何物体在重力作用下都具有重力加速度重力加速度 设地球质量为设地球质量为 ，半径为，半径为R，物体质量为，物体质量为m，则，则有有 通常取其大小为通常取其大小为2.弹性力弹性力 两物体相互接触而挤压发生两物体相互接触而挤压发生形变形变，物体，物体要恢复原状而产生的力叫做弹性力。要恢复原状而产生的力叫做弹性力。常见的有：常见的有：正压力、支持力、绳的张力、正压力、支持力、绳的张力、弹簧弹性力弹簧弹性力 弹簧弹性力遵守弹簧弹性力遵守胡克定律胡克定律 ，负号表示力的方向与形变相反负号表示力的方向与形变相反3.摩擦力摩擦力 摩擦力是相互接触的物体做相对运动、摩擦力是相互接触的物体做相对运动、或有相对运动的趋势时产生的或有相对运动的趋势时产生的阻碍相对阻碍相对运动运动的力，其方向总是沿着接触面的切的力，其方向总是沿着接触面的切线方向。线方向。静摩擦力静摩擦力：有：有相对滑动的趋势相对滑动的趋势但尚未相但尚未相对滑动对滑动 最大静摩擦力最大静摩擦力 滑动摩擦力滑动摩擦力：发生相对滑动：发生相对滑动4.流体阻力流体阻力 通常，当物体速度不太大时，流体的阻力通常，当物体速度不太大时，流体的阻力大小与物体的速率成正比大小与物体的速率成正比 式中式中 为比例系数，与物体形状、大小、为比例系数，与物体形状、大小、流体性质等有关流体性质等有关 四、牛顿的科学思想方法四、牛顿的科学思想方法 牛顿在他的牛顿在他的自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理中提出了四条中提出了四条“哲学中的推理法则哲学中的推理法则”，可以概括为简单性原理、因果性原理、可以概括为简单性原理、因果性原理、统一性原理和真理性原理。统一性原理和真理性原理。简单性原理简单性原理源于古希腊毕达哥拉斯学源于古希腊毕达哥拉斯学派，从哥白尼、开普勒、伽利略到牛顿，派，从哥白尼、开普勒、伽利略到牛顿，他们的研究中都贯穿着自然界的简单和他们的研究中都贯穿着自然界的简单和谐的思想。谐的思想。因果性原理因果性原理，其实质是决定论。，其实质是决定论。拉普拉斯说：拉普拉斯说：“所有事件，即使是那些由于其所有事件，即使是那些由于其无足轻重、看起来似乎不遵循伟大的自然法则无足轻重、看起来似乎不遵循伟大的自然法则的事件，都确实是这些法则的结果，就像日出的事件，都确实是这些法则的结果，就像日出日落是自然法则的结果那样不容置疑。所以，日落是自然法则的结果那样不容置疑。所以，我们必须把宇宙的现状看成是以前状态的结果，我们必须把宇宙的现状看成是以前状态的结果，又把它看成是它未来状态的原因。如果有一个又把它看成是它未来状态的原因。如果有一个智慧生物，他在一个给定的时刻知道自然界中智慧生物，他在一个给定的时刻知道自然界中一切作用力和宇宙中每个物体的位置，又有一一切作用力和宇宙中每个物体的位置，又有一副足够大的大脑能够完成一切必需的计算，没副足够大的大脑能够完成一切必需的计算，没有什么东西是不确定的，未来就像过去一样是有什么东西是不确定的，未来就像过去一样是一本打开的书。一本打开的书。”统一性原理统一性原理即承认物质世界所共有的物即承认物质世界所共有的物质性，寻找表面上不同事物的普遍属性，质性，寻找表面上不同事物的普遍属性，认识到它们的统一性。认识到它们的统一性。例如经典物理的四次大综合，力的大统一理论例如经典物理的四次大综合，力的大统一理论真理性原理真理性原理就是承认客观真理的存在，就是承认客观真理的存在，也承认人的认识过程是从相对真理向绝也承认人的认识过程是从相对真理向绝对真理逼近的无限发展过程。对真理逼近的无限发展过程。牛顿还使用了牛顿还使用了归纳归纳-演绎演绎的研究方法。归的研究方法。归纳法：从实验出发，由特殊到一般纳法：从实验出发，由特殊到一般 演绎法：以理论为主，由一般到特殊演绎法：以理论为主，由一般到特殊牛顿把两种方法结合起来了，这是他在牛顿把两种方法结合起来了，这是他在科学方法上的重大贡献，也是牛顿哲学科学方法上的重大贡献，也是牛顿哲学思想的体现。思想的体现。五、经典力学的局限五、经典力学的局限 当当物体运动速率很高物体运动速率很高时（接近光速），时（接近光速），所描写的所描写的体系很小体系很小时（微观体系），时（微观体系），所描述的所描述的物质系统很大、或引力很强物质系统很大、或引力很强时，牛顿的万有引力、运动定律和牛时，牛顿的万有引力、运动定律和牛顿的时空观就不完全正确了，将由新顿的时空观就不完全正确了，将由新的理论来代替。的理论来代替。另外，牛顿的另外，牛顿的机械决定论机械决定论也是有适用范也是有适用范围的。围的。直到直到19世纪末，绝大部分的物理学家对世纪末，绝大部分的物理学家对这种机械观都顶礼膜拜，只有极少数的这种机械观都顶礼膜拜，只有极少数的物理学家敢站出来说不。物理学家敢站出来说不。机械观面临的真正挑战来自机械观面临的真正挑战来自20世纪初新世纪初新的实验事实，而后由爱因斯坦等人给我的实验事实，而后由爱因斯坦等人给我们带来一种全新的世界观。们带来一种全新的世界观。