在我们所处的化学学世界中，物体之间的互相作用随处可见、时刻发生，而与之相随的常常还有运动。从古至今，关于力（互相作用）与运动之间关系的探求未曾停歇。当我们逐步揭露力的神秘面纱，数学学最重要的架构之一——力学，也由此显露······
牛顿作为数学学的开创者，在《自然哲学的物理原理》一书中描述了大量的运动学与热学问题，并加以总结概况，奠定了精典热学的基础。其中，通过总结对于力与运动的关系的探求历程，更是得到了对于后世数学学影响重大的三大牛顿运动定理。本节，我们也将自此切入，走进热学。一．牛顿第一定理——每一个物体都保持它自身的静止的或则仍然往前均匀地运动的状态，除非由外加的力促使它改变自身的状态为止生活中，我们经常会有这样一个误区，力是维持运动的诱因。正如我们引领重物，一旦我们停下，这么重物也会跟随停下。并且，假如我们深入地去想，还会察觉到事实并非这么。例如，把重物换成轻一点的球，这时侯，再度加快，然后撤掉施加的力，球仍然会继续滚动电磁力和摩擦力的关系，此时物体仍在运动，但并未遭到推力的作用，一段时间后，物感受停止运动，我们晓得，那是由于地面对物体有一个阻力制约它的运动。为此，我们可以晓得，力并非维持运动，而是改变运动，要么是通过正向的作用，促使运动得以推动（就如推进物体促使物体才能运动上去），要么是通过反向的作用，促使运动遭到阻挠（如同地面对于其上运动的球的作用）。牛顿通过认识这一现象，结合伽利略理想实验得出的推论，概况出了牛顿第一定理，也就是惯性定律（lawof）。而所谓惯性，就是指物体保持原有运动状态（匀速直线运动或则静止）的性质。任何物体都具有惯性，惯性也在任何运动中彰显。机械运动中有平动惯性，热运动中有热惯性，电磁运动中有电磁惯性······可是，惯性定理却也有其限制，在运用时，只能在惯性参考系（参考系相对于地面静止或则匀速直线运动，备注：地面本身就可以近似看作一良好的惯性系）中，不能适用于非惯性参考系（参考系相对于地面加速运动）。对于非惯性参考系的问题，我们经常有两种处理途径：一种是转换参考系，选择惯性参考系剖析运动；
另一种，则须要引入惯性力（force）F惯用于取代惯性的作用（惯性力是一种假想力，实际上并不存在，只是为了便捷处理问题引入的概念），若物体质量为m，非惯性系的加速度为a，则物体遭到的惯性力为F惯=-ma二．牛顿第二定理——运动的改变与外加的造成运动的力成比列，而且发生在顺着那种力被施加的直线上
这儿引用的对于牛顿第二定理的描述是牛顿在《自然哲学的物理原理》一书中原文的翻译。这句话假如用公式表示，实际上就是：dp/dt=F,其中p用于描述运动，我们把它叫做动量（），定义为质量与速率的乘积，即p=mv.
在宏观低速的情况下，因为v对于m的影响可以忽视不计（运动中的物体的质量会遭到其运动的速率的影响，这一点，我们将在狭义相对论的学习中了解，而且由此可知，dp/dt=F的牛顿第二定理的方式是适用于相对论的，而前者不适用于相对论），因而可以将dp/dt=F换成我们更常见的方式（dp/dt=d（mv）/dt=m·（dv/dt）=ma=F）,即F=ma.其实，对于该方式，我们还可以进一步转化，得：F=m(d²r/dt),我们把这些方式称作质点的运动多项式，它在涉及力与运动的问题中的运用非常普遍。
牛顿第二定理同样不适用于非惯性系，同时，我们应该认识到惯性力的公式本身并非牛顿第二定理的彰显，由于其“作用”的物体的加速度并非是其公式中彰显的加速度，其中的加速度实际上是非惯性系的加速度，而牛顿第二定理中的加速度是物体本身具有的加速度。
三．牛顿第三定律
——对每位作用存在总是相反且相等的反作用；或则两个物体彼此的互相作用总是相等的，而且指向对方
任何作用都不是孤立存在的。对于施力物体和受力物体而言，就会遭到等大反向的作用。无论是你引领他人，能感遭到哪个人对你也会形成作用；还是他人拉你，他能感遭到你对他也会有“拉”的作用。而牛顿第三定理就是对这一现象的描述，用公式表示为：FAB=-FBA.其中，若把一个称作斥力（force），这么另一个就称作反斥力（force），斥力与反斥力总是成对存在，同时出现，同时消失，没有主次之分。
四．热学中的常见力
1.万有引力
万有引力是指任意两个物体之间都存在的吸引力。它的发觉并不是苹果的功劳，而是胡克、牛顿等科学家通过观察、测量以及估算总结出的结果。
牛顿对于万有引力的发觉有重大的贡献，同时，他也提出了万有引力定理（lawof）：对于相距距离为r的两个质量分别为M，m的质点，它们之间的引力为：
F=G·Mm/r²
其中，G为引力常量（），卡文迪许的扭秤实验在G的数值的检测方面做出了杰出的贡献，目前，我们通常觉得电磁力和摩擦力的关系，G=6.67259×10﹣¹¹N·m²/kg²，估算经常取值G=6.67×10﹣¹¹N·m²/kg².
在万有引力定理的公式中出现的质量，反映的是物体的引力性质，我们把它叫做引力质量（mass）（mG），从实际意义的角度而言，它和反映物体惯性的惯性质量（mass）（mI）是不同的。对于仅仅遭到月球（质量为mE，直径为RE）吸引的物体而言，因为此时物体的重力G=mI·g，由万有引力F=-（G·mEmG/RE³）RE（这儿用了一个单位矢量(RE/RE)赋于原式矢量性）提供（可以近似觉得G=F），因而，可以得到G·mEmG/RE²=mI·g，由此得惯性质量和引力质量之比为mI:mE=G·mE/（g·RE），按照实验检测否认，二者之比非常接近1:1，差值占比不超过10﹣¹¹，因而可以觉得惯性质量和引力质量的大小相等（这一点也是广义相对论中才能得出“等效原理”的前提）。
2.重力
早在小学，我们就学过重力。重力（），是指月球表面附近的物体遭到月球的吸引作用。重力的方向总是竖直向上的，由重力形成的加速度，我们又称为重力加速度，记作g.重力的方向与重力加速度的方向相同，依照牛顿第二定理，我们可以将重力记作：G=mg.
其实说，我们通常选定地面参考系作为惯性系，并且严格地讲，因为月球的自转效应，月球本身并非一个惯性系。对于日情系（惯性系）而言，月球上的物体实际上是随着月球绕地轴做圆周运动，为此，须要有一个指向地轴的向心力。月球对于在月球表面以及附近的物体，实际上只有万有引力的作用，我们认识的重力以及绕着地轴做圆周运动所需的向心力，实际上是月球提供的引力的分力。所以，我们要认识到，重力的本质，是月球引力的份量。
3.弹力
弹力（force）是指发生弹性形变的物体，因为要恢复原状，对于接触它的物体形成的作用。弹力的表现方式在我们的日常生活中是多种多样的，常见的三种表现方式分别为：正压力（）、绳子中的张力（）、弹簧的弹力。这儿主要说明一下后二者。
若绳子与物体遭到外力F的作用，并以加速度a往前运动，此时，取绳子上的一小段△L，质量为△m，它深受前后两段的张力F1，F2，由牛顿第二定理，可得F1-F2=△ma.其实，此时，绳子上各处的力不相等。并且，假如绳子处于平衡状态时，这么此时绳子的加速度为0，这么就可以得到推论：绳子上的张力在平衡时处处相等，这个推论经常用于平衡状态下涉及绳子中张力的物体的受力剖析。
对于弹簧的弹力，在一定限度内，与弹簧的形变量成线性关系：F=-kx（胡克定律（Hooke’slaw）），其中k为弹簧的劲度系数（又称为劲度（））。我们由此可也以发觉，弹簧的弹力的方向仍旧指向恢复原长的位置，因而，我们把弹簧的弹力也叫做恢复力。在不考虑其他力的作用，但是忽视能量损失的情况下，弹簧的端点会因为惯性，以原长位置为中心，做往复的周期运动，这些运动，我们将之称为弹簧振子的震动。
4.磨擦力
磨擦力（force）是指两个互相接触的物体在沿接触面相对运动时，或则有相对运动的趋势时，在接触面之间形成一对妨碍相对运动的力。
磨擦力主要分为静磨擦力（force）和滑动磨擦力（force）。
对于静磨擦力，其大小介于0和最大静磨擦力Fs之间。而最大静磨擦力，一般与正压力成反比，即：
Fs=μs·FN
其中，μs称作静磨擦质数（of），它的大小一般与接触面的材料以及表面情况有关。（这儿强调一点，所谓滚动磨擦力，本质上还是静磨擦力，而不是动磨擦力）
对于滑动磨擦力，一般在外力超过最大静磨擦力时形成。滑动磨擦力也与正压力成反比，即：
Fk=μk·FN
其中，μk称作滑动磨擦质数（of），它的大小一般与接触面的材料以及表面情况有关，同时，还与物体之间的相对速率有关（在大多数情况下，随速率减小而降低）。
通常而言，对于某个给定的接触面，μs>μk，并且通常二者都大于1.由于在一般的速度的范围内，可以觉得与速度无关，因而，在一些问题的简略剖析中，可以觉得μs，μk相等。
在剖析磨擦力f的时侯，我们经常须要考虑正压力N’（或则考虑它的反斥力——对物体的支持力N），为此，我们可以将物体所受的磨擦力f和接触面对于物体的支持力N进行合成，得到合力R，我们把这个合力R叫做全反力。之后，我们就可以得到全反力和支持力的最大倾角φ，我们称之为磨擦角。当接触面间的磨擦质数为μ时，这么就可以得到：
μ=tanφ，
也可以记作反三角函数的方式，即：
φ=arctanμ
磨擦角可以用于判定物体的运动状态。设全反力与支持力的倾角为α，则α